一种可单片集成的射频滤波器的制作方法

摘要

本发明涉及一种可单片集成的射频滤波器及制作方法。其特征在于所述的射频滤波器的集成在CMOS硅衬底上，电感和电容元件结构悬空，且嵌入硅片表面。首先是在硅片表面沉积导电金属层作为金属-绝缘层-金属电容的下金属极板；生长介质层薄膜作为MIM电容的绝缘介质层；然后电镀同时形成MIM电容的上金属极板和嵌入式螺管电感的上导线；再利用各向异性腐蚀形成V型或倒梯型的沟槽，用于制作电感下导线以及确定悬空释放MIM电容的开口；在电感区域沟槽里制作电感的下导线；最后采用各向同性腐蚀释放电感结构和MIM电容，使它们悬空。采用低温工艺，在普通的低阻硅片上制造，整个微加工制造工艺与CMOS集成电路工艺兼容。

主权项

一种可单片集成的射频滤波器的制作方法，其特征在于以普通CMOS硅片作衬底，采用低温工艺，利用与CMOS工艺兼容的微机械加工结构实现滤波器的制作，采用光刻板实现了包含电感和MIM电容元件的制作，电容的上层金属极板和嵌入式电感的上导线在同一工艺步骤中一起形成，嵌入式的电感和MIM电容元件的无源滤波器和衬底在同一工艺步骤中同时释放；经释放后，所述的射频滤波器中的电感和电容由周围的介质薄膜支撑，形成悬浮的结构；具体制作步骤是：a.选用双抛的N型或P型电阻率较小的(100)硅片，<110>边切除；采用热氧化、低压化学气相沉积或等离子体增强化学气相沉积的方法在硅片表面形成二氧化硅薄膜，作为电感和电容器件结构释放后的支撑层；b.在步骤a形成二氧化硅薄膜的硅片上溅射导电的金属层，使用第1块光刻板进行光刻形成图形，然后刻蚀形成MIM电容元件的导电金属下极板；c.用等离子体增强化学气相沉积方法在硅片表面生长氮化硅或氧化硅介质层，使用第2块光刻板光刻形成图形，并刻蚀出图形形成MIM电容电介质层；d.在硅片上溅射金属种子层，使用第3块光刻板光刻形成图形，然后电镀一层金属铜，从而同时形成MIM电容的上金属极板和电感上导线；接着在铜表面电镀一层金层，以防止铜表面的氧化；然后去除种子层，为了使后续的步骤e中各向异性腐蚀硅的时候，电感上导线底部区域的硅被腐蚀掉，电感上导线与硅衬底的<110>切边成10～80度角；e.利用第4块光刻板光刻出需要各向异性腐蚀的区域，去除该区域氧化层，然后将硅片放入KOH或四甲基氢氧化胺腐蚀液中进行各向异性腐蚀，在硅片上被腐蚀区域上形成“V”字型或倒梯形的沟槽，步骤d中电感上导线下部的硅也腐蚀去除；f.溅射第二层金属种子层，使硅衬底的表面与沟槽的侧壁及底部均覆盖有金属种子层，采用喷胶工艺，在各向异性腐蚀出的沟槽侧壁及底部均匀覆盖一层光刻胶，胶厚为3～10微米；用第5块光刻板光刻定义电感下导线形状，电镀一层1～9微米的金属铜以形成电感下导线，然后再接着电镀一层0.2～0.5微米的金层；在硅衬底表面处，电感的下导线与步骤d中的电感上导线形成良好的电连接，然后去除种子层；g.利用XeF2气体进行硅的各向同性腐蚀，电感周围区域的硅被移除，有衬底损耗的MIM电容底下的硅也被移除，电感和MIM电容悬浮于各向同性腐蚀后的硅沟槽上，悬浮的电感和电容由步骤a中形成的二氧化硅介质层薄膜在沟槽的周围形成支撑；所述的MIM为金属‑绝缘层‑金属的英文缩写。