適宜使用rf組件的硅襯底,此類硅襯底形成的rf組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及適于使用RF組件的硅襯底，以及在該硅基板上形成的一個(gè)或多個(gè)RF組件。
【背景技術(shù)】
[0002]已知的是，部件(諸如，微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)開(kāi)關(guān))在某些情況下可以用于替代在射頻應(yīng)用中的機(jī)電繼電器或固態(tài)開(kāi)關(guān)。
[0003]該開(kāi)關(guān)已普遍形成在高電阻率硅片上，諸如浮區(qū)晶圓。浮區(qū)(FZ)晶片具有低的氧含量。這些晶片得到高電阻率，其在整個(gè)后續(xù)處理步驟中保持穩(wěn)定。然而，浮區(qū)晶片與標(biāo)準(zhǔn)電阻率CzochralskLCZ晶片相比是昂貴與。此外，浮區(qū)晶片的較低氧含量使得晶片屈服強(qiáng)度差，使得它們脆弱并在晶片處理工具中易于斷裂。因此，他們改善的電氣性能帶來(lái)處理問(wèn)題并增加費(fèi)用。其他RF組件(諸如，濾波器、耦合器和傳輸線)也可以受益于使用較高電阻率的襯底。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本公開(kāi)涉及一種娃襯底，其包括通過(guò)Czochralski方法形成的娃結(jié)構(gòu)，并具有沉積在硅結(jié)構(gòu)上的載流子壽命時(shí)間殺滅層。
[0005]該結(jié)構(gòu)具有晶片的形式。該晶片通過(guò)切削/剪切使用Czochralski處理形成的晶體而形成。
[0006]該載流子壽命時(shí)間殺滅層可以通過(guò)在硅結(jié)構(gòu)上沉積材料的另外層，諸如晶片，或者通過(guò)合適地?fù)诫s晶片的上部區(qū)域而形成。
[0007]優(yōu)選地，載流子壽命殺滅層是淀積在硅結(jié)構(gòu)上的一層多晶硅。優(yōu)選地，所述多晶硅層被摻雜。非常低的摻雜水平可以是允許的，在這種情況下，多晶硅可以被認(rèn)為是基本上未摻雜。然而，其他的載流子壽命殺技術(shù)也可使用，代替或除了所述多晶硅層的形成。因此，使用雜質(zhì)(諸如，金、鉑等)摻雜也可以執(zhí)行以形成載流子壽命殺滅層。也可以使用氧化鋁和/或氮化硅，以減少載流子壽命。
[0008]該載流子壽命時(shí)間殺滅層也可用作在硅層表面上的鈍化。然而，氧化物的另外層(諸如，二氧化硅)可以形成在載流子壽命時(shí)間殺滅層上。
[0009]因此，可提供多晶硅層或充當(dāng)載流子壽命殺手的其他材料層。這具有防止可出現(xiàn)于在鈍化上沉積氧化物層之后寄生傳導(dǎo)層形成的效果。
[0010]本公開(kāi)內(nèi)容的進(jìn)一步方面涉及形成RF組件，用于大約或超過(guò)IGHz的射頻范圍，例如在I和幾個(gè)GHz或幾十GHz之間。該組件可以是微型機(jī)械開(kāi)關(guān)，用于在信號(hào)路徑中切換信號(hào)。該組件還可以是傳輸線、濾波器、信號(hào)組合器、信號(hào)分離器、RLC網(wǎng)絡(luò)、諸如定向耦合器的耦合器、或其它射頻組件。
[0011]根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)方面，提供了一種形成襯底的方法，該方法包括:接收由Czochralski處理形成的摻雜半導(dǎo)體晶片，并且在晶片的表面上沉積一層未摻雜多晶硅。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是在半導(dǎo)體襯底上形成的微機(jī)械開(kāi)關(guān)的橫截面圖；
[0013]圖2是在具有形成在其中的載流子壽命時(shí)間殺滅層的襯底上形成的開(kāi)關(guān)的橫截面圖；
[0014]圖3是在具有載流子壽命時(shí)間殺滅層形成于其上的CZ硅晶片上形成的共面波導(dǎo)(CPff)的不意圖；
[0015]圖4是示出在P型和N型CZ硅襯底上形成的信號(hào)路徑的傳播損耗的曲線圖，比較其中多晶硅層已被提供以及已被省略的情況；和
[0016]圖5是曲線圖，表示基板電阻率作為已接收熱處理的晶片深度的函數(shù)，所述熱處理經(jīng)設(shè)計(jì)以在制造例如微機(jī)械開(kāi)關(guān)的隨后處理期間復(fù)制由襯底經(jīng)歷的處理歷史。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，添加作為載流子壽命殺手的層，因此減少半導(dǎo)體襯底內(nèi)熱產(chǎn)生載流子(空穴或電子)的實(shí)例顯著增加成本相對(duì)較低的CZ晶片的電阻率，使得它具有將用于RF應(yīng)用中的足夠高電阻率。因此，該應(yīng)用可以是提供在數(shù)GHz運(yùn)行的MEMS開(kāi)關(guān)，例如在I至6千兆赫范圍內(nèi)，或者在GHz頻率空間的其他范圍。
[0018]圖1是公知的微機(jī)電系統(tǒng)的示意性橫截面例如在由Goggin、Fitzgerald、Wong、Hecht and Schirmer 的論文 “fully integrated, high yielding, high reliability DCcontact MEMS switch technology and control IC in standard plastic packages，，(在互聯(lián)網(wǎng)上的萬(wàn)維網(wǎng)網(wǎng)頁(yè)可獲得:wirelesslab.1e/assets/29/559291CB-A574-CE73_29BDCB86F8F88795_docume nt/ADI_Dec2011_RG__Fully_integrated_high_yielding_high_reliability_DC_c ontact_MEMS_switch_technology—control_IC_in_standard_plastic_packages_finalabstract_.pdf)。其中所描述的開(kāi)關(guān)在高電阻率的娃晶片上制造，通常在圖1中由參考標(biāo)號(hào)2指示。該高電阻率晶片可以作為浮區(qū)晶片。介電層4(例如，鋁氧化物)在晶片2上形成。然后如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知和在上述引用的論文中描述，金屬層被沉積并電介質(zhì)層上形成圖案。在金屬層上的圖案用于形成開(kāi)關(guān)的輸入和輸出，它們有時(shí)被稱為源極和漏極，從而模擬在相對(duì)于場(chǎng)效應(yīng)晶體管中使用的術(shù)語(yǔ)，以及控制電極，其有時(shí)被稱為柵極。在圖1中所示的布置中，金屬區(qū)域6形成源極，金屬區(qū)8形成漏極以及金屬區(qū)10形成柵極。接著，金的第一層被沉積以形成在開(kāi)關(guān)兩側(cè)上的區(qū)域12和14。該區(qū)域12和14之間的空間然后通過(guò)隨后將被掩蔽和蝕刻的犧牲層填充。然后第二金區(qū)淀積并圖案化，以便形成懸臂16。一旦這樣做了，犧牲層可以被蝕刻掉，以產(chǎn)生如圖1中所示的結(jié)構(gòu)。區(qū)域12和14可以作為蓋晶片的接合焊盤(pán)(在上面參考的論文中示出)，也可以是硅，其施加在懸臂以便在腔室內(nèi)包封它。該腔室可以是例如被鏤空，盡管更通常的，該腔室用于在常壓下在惰性氣體中氣密密封開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)和懸臂?；谏鲜鲆玫恼撐闹械拿枋?，圖1所示的開(kāi)關(guān)具有懸臂，其具有0.3微米的接觸間隙和0.6微米的致動(dòng)間隙。懸臂梁約為6微米厚，并取得了每接觸約50uN(微牛頓)的回復(fù)力。如之前所指出地，該設(shè)備操作類似于機(jī)械場(chǎng)效應(yīng)晶體管。當(dāng)柵極電壓相比源極電壓為約50伏時(shí)，圖1中所示的設(shè)備被安排以關(guān)閉，并且在使用中典型地過(guò)激勵(lì)至80伏。每個(gè)梁或懸臂16是大約90微米長(zhǎng)，錨點(diǎn)約200微米寬，并具有5個(gè)接觸點(diǎn)(圖1中未示出)。這種安排產(chǎn)生約1.5 Ω的打開(kāi)電阻Ron的開(kāi)關(guān)。
[0019]該蓋晶片可以使用玻璃料或類似技術(shù)粘附到晶片2，用于晶片接合晶片。
[0020]在測(cè)試中，該開(kāi)關(guān)能夠產(chǎn)生大于IlGHz的帶寬和小于0.5dB的插入損耗，高達(dá)7.5GHz和超過(guò)25分貝關(guān)閉高達(dá)6.5GHz的隔離。因此，用于形成開(kāi)關(guān)組件的處理對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員可獲得，并且是可靠的。
[0021]然而，在圖1所示的開(kāi)關(guān)裝置仍然依賴于高電阻率的晶片，正如前面所提到的，其比標(biāo)準(zhǔn)的CZ晶片更脆弱和更加昂貴。它還采用氧化鋁鈍化層，而二氧化硅將是優(yōu)先的鈍化材料。使用二氧化硅大大增強(qiáng)處理的整合，允許例如隨后形成平面化電阻和互連。本發(fā)明人認(rèn)識(shí)到，圖1的布置可以被修改，如示于圖2，其中相同部分由相同的參考數(shù)字表示。圖1的浮區(qū)晶片2已由通過(guò)CZ晶片處理產(chǎn)生的更健壯和成本更低的晶片取代，并且CZ晶片被指示為20。CZ晶片其上是層22，其用于在晶片20的表面上抑制生成寄生傳導(dǎo)層，從而用作載流子壽命殺手。層22作為鈍化，并且在本實(shí)施例中由未摻雜的多晶硅形成。未摻雜的多晶硅減小在CZ晶片20的表面的表面?zhèn)鲗?dǎo)，其由優(yōu)選的電介質(zhì)相關(guān)聯(lián)的固定電荷誘發(fā)；即二氧化硅。該層22可以是例如大約0.2微米厚。該厚度僅僅通過(guò)示例呈現(xiàn)，其它厚度的