1、微波薄膜集成电路简介微波薄膜集成电路简介电子科技大学电子科技大学杨传仁杨传仁 一、概述一、概述 二、工艺流程二、工艺流程 三、关键技术三、关键技术 四、现有基础四、现有基础主要内容主要内容一、微波薄膜集成电路一、微波薄膜集成电路微波集微波集成电路成电路单片微波单片微波集成电路集成电路(MMIC)混合微波混合微波集成电路集成电路(HMIC)薄膜微波集成薄膜微波集成电路电路(MHMIC)厚膜混合微波厚膜混合微波集成电路集成电路一、微波薄膜集成电路一、微波薄膜集成电路微波薄膜集成电路微波薄膜集成电路 (MHMIC) 厚膜混合微波集成电路厚膜混合微波集成电路(传统传统HMIC)l采用光刻、蒸发和溅射等
2、采用光刻、蒸发和溅射等制作电感、制作电感、电容、电阻、空气桥和传输线等集成元件，电容、电阻、空气桥和传输线等集成元件，而有源器件而有源器件(主要采用主要采用MMIC芯片芯片)外接在陶瓷外接在陶瓷衬底上衬底上 l元件参数范围宽、精度高、温度频率特性好，元件参数范围宽、精度高、温度频率特性好，可以工作到毫米波段可以工作到毫米波段l集成度较高、尺寸较小集成度较高、尺寸较小 基片：基片：-低损耗低损耗(10-3) -低介电系数低介电系数 -表面抛光表面抛光导带：导带：-高电导率高电导率 -高线条分辨率高线条分辨率 -与其他薄膜工艺兼容与其他薄膜工艺兼容介质：介质：- 低损耗低损耗 (10-2) - 频
3、率稳定频率稳定 - 各向同性各向同性 - 低温度系数低温度系数Tf ( 50 ppm/oC) -与其他薄膜工艺兼容与其他薄膜工艺兼容材料主要要求材料主要要求二、工艺流程二、工艺流程设计设计薄膜加工薄膜加工制造过程制造过程系统需求系统需求MMIC、分立元件掩膜版掩膜版基片材料基片材料集成无源集成无源元件元件检验检验封装封装表面贴装表面贴装互连线制互连线制作作测试、测试、修调修调三、关键技术三、关键技术(1) (1) 微波薄膜集成电路设计微波薄膜集成电路设计(2) (2) 微波基片加工微波基片加工(3) (3) 薄膜淀积薄膜淀积(4) (4) 薄膜处理与图形化薄膜处理与图形化(5) (5) 分离元
4、件的集成技术分离元件的集成技术(6) (6) 模块封装与测试技术模块封装与测试技术(1) 微波薄膜集成电路设计微波薄膜集成电路设计l电路设计电路设计 -信号窜扰信号窜扰 -寄生效应寄生效应 -阻抗匹配阻抗匹配l热设计热设计是是功能要求功能要求行为设计行为设计行为仿真行为仿真综合、优化综合、优化网表网表时序仿真时序仿真布局布线布局布线版图版图后仿真后仿真否否是是否否否否是是结束结束(2) 薄膜淀积薄膜淀积导带、电阻、电容、电感等元件导带、电阻、电容、电感等元件l不同功能薄膜的淀积不同功能薄膜的淀积 - -导体导体( (金属金属) )、半导体、半导体( (金属氧化物金属氧化物) )、绝缘、介、绝缘
5、、介质质l工艺兼容性工艺兼容性l工序简化工序简化 Transition layer 7 nmPt介质介质196198200202204206208210212214216010203040506070 Atomic concentration (%)Thickness (nm) Sr O Pt Ti Ba PtTransition layer 2 nm介质介质(3) (3) 薄膜处理与图形化薄膜处理与图形化l高精度高精度(10(10微米微米) )的光刻工艺的光刻工艺l长线条窄线宽刻蚀工艺长线条窄线宽刻蚀工艺l激光修调激光修调BSTAu/NiCr克服台阶处克服台阶处上电极缺失上电极缺失问题问题上电极上电极缺损缺损解决介质膜解决介质膜刻蚀困难问刻蚀困难问题题解决中心导解决中心导带电阻大问带电阻大问题题(1500 35)Au /Pt四、现有基础四、现有基础u 微波集成电路微波集成电路(HMIC、MMIC)设计设计u 薄膜加工工艺薄膜加工工艺 金属、介质、半导体薄膜金属、介质、半导体薄膜 蒸发、溅射、蒸发、溅射、CVD、PLD、MBE、MOCVD 3 m、1 m光刻工艺光刻工艺u 超净室超净室u 材料表征平台材料表征平台u 微波测试平台微波测试平台
