适宜使用rf组件的硅衬底,此类硅衬底形成的rf组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及适于使用RF组件的硅衬底，以及在该硅基板上形成的一个或多个RF组件。
【背景技术】
[0002]已知的是，部件(诸如，微机电系统(MEMS)开关)在某些情况下可以用于替代在射频应用中的机电继电器或固态开关。
[0003]该开关已普遍形成在高电阻率硅片上，诸如浮区晶圆。浮区(FZ)晶片具有低的氧含量。这些晶片得到高电阻率，其在整个后续处理步骤中保持稳定。然而，浮区晶片与标准电阻率CzochralskLCZ晶片相比是昂贵与。此外，浮区晶片的较低氧含量使得晶片屈服强度差，使得它们脆弱并在晶片处理工具中易于断裂。因此，他们改善的电气性能带来处理问题并增加费用。其他RF组件(诸如，滤波器、耦合器和传输线)也可以受益于使用较高电阻率的衬底。
【发明内容】
[0004]本公开涉及一种娃衬底，其包括通过Czochralski方法形成的娃结构，并具有沉积在硅结构上的载流子寿命时间杀灭层。
[0005]该结构具有晶片的形式。该晶片通过切削/剪切使用Czochralski处理形成的晶体而形成。
[0006]该载流子寿命时间杀灭层可以通过在硅结构上沉积材料的另外层，诸如晶片，或者通过合适地掺杂晶片的上部区域而形成。
[0007]优选地，载流子寿命杀灭层是淀积在硅结构上的一层多晶硅。优选地，所述多晶硅层被掺杂。非常低的掺杂水平可以是允许的，在这种情况下，多晶硅可以被认为是基本上未掺杂。然而，其他的载流子寿命杀技术也可使用，代替或除了所述多晶硅层的形成。因此，使用杂质(诸如，金、铂等)掺杂也可以执行以形成载流子寿命杀灭层。也可以使用氧化铝和/或氮化硅，以减少载流子寿命。
[0008]该载流子寿命时间杀灭层也可用作在硅层表面上的钝化。然而，氧化物的另外层(诸如，二氧化硅)可以形成在载流子寿命时间杀灭层上。
[0009]因此，可提供多晶硅层或充当载流子寿命杀手的其他材料层。这具有防止可出现于在钝化上沉积氧化物层之后寄生传导层形成的效果。
[0010]本公开内容的进一步方面涉及形成RF组件，用于大约或超过IGHz的射频范围，例如在I和几个GHz或几十GHz之间。该组件可以是微型机械开关，用于在信号路径中切换信号。该组件还可以是传输线、滤波器、信号组合器、信号分离器、RLC网络、诸如定向耦合器的耦合器、或其它射频组件。
[0011]根据本公开的另一个方面，提供了一种形成衬底的方法，该方法包括:接收由Czochralski处理形成的掺杂半导体晶片，并且在晶片的表面上沉积一层未掺杂多晶硅。
【附图说明】
[0012]图1是在半导体衬底上形成的微机械开关的横截面图；
[0013]图2是在具有形成在其中的载流子寿命时间杀灭层的衬底上形成的开关的横截面图；
[0014]图3是在具有载流子寿命时间杀灭层形成于其上的CZ硅晶片上形成的共面波导(CPff)的不意图；
[0015]图4是示出在P型和N型CZ硅衬底上形成的信号路径的传播损耗的曲线图，比较其中多晶硅层已被提供以及已被省略的情况；和
[0016]图5是曲线图，表示基板电阻率作为已接收热处理的晶片深度的函数，所述热处理经设计以在制造例如微机械开关的随后处理期间复制由衬底经历的处理历史。
【具体实施方式】
[0017]本发明人已经发现，添加作为载流子寿命杀手的层，因此减少半导体衬底内热产生载流子(空穴或电子)的实例显著增加成本相对较低的CZ晶片的电阻率，使得它具有将用于RF应用中的足够高电阻率。因此，该应用可以是提供在数GHz运行的MEMS开关，例如在I至6千兆赫范围内，或者在GHz频率空间的其他范围。
[0018]图1是公知的微机电系统的示意性横截面例如在由Goggin、Fitzgerald、Wong、Hecht and Schirmer 的论文 “fully integrated, high yielding, high reliability DCcontact MEMS switch technology and control IC in standard plastic packages，，(在互联网上的万维网网页可获得: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)。其中所描述的开关在高电阻率的娃晶片上制造，通常在图1中由参考标号2指示。该高电阻率晶片可以作为浮区晶片。介电层4(例如，铝氧化物)在晶片2上形成。然后如本领域技术人员已知和在上述引用的论文中描述，金属层被沉积并电介质层上形成图案。在金属层上的图案用于形成开关的输入和输出，它们有时被称为源极和漏极，从而模拟在相对于场效应晶体管中使用的术语，以及控制电极，其有时被称为栅极。在图1中所示的布置中，金属区域6形成源极，金属区8形成漏极以及金属区10形成栅极。接着，金的第一层被沉积以形成在开关两侧上的区域12和14。该区域12和14之间的空间然后通过随后将被掩蔽和蚀刻的牺牲层填充。然后第二金区淀积并图案化，以便形成悬臂16。一旦这样做了，牺牲层可以被蚀刻掉，以产生如图1中所示的结构。区域12和14可以作为盖晶片的接合焊盘(在上面参考的论文中示出)，也可以是硅，其施加在悬臂以便在腔室内包封它。该腔室可以是例如被镂空，尽管更通常的，该腔室用于在常压下在惰性气体中气密密封开关触点和悬臂。基于上述引用的论文中的描述，图1所示的开关具有悬臂，其具有0.3微米的接触间隙和0.6微米的致动间隙。悬臂梁约为6微米厚，并取得了每接触约50uN(微牛顿)的回复力。如之前所指出地，该设备操作类似于机械场效应晶体管。当栅极电压相比源极电压为约50伏时，图1中所示的设备被安排以关闭，并且在使用中典型地过激励至80伏。每个梁或悬臂16是大约90微米长，锚点约200微米宽，并具有5个接触点(图1中未示出)。这种安排产生约1.5 Ω的打开电阻Ron的开关。
[0019]该盖晶片可以使用玻璃料或类似技术粘附到晶片2，用于晶片接合晶片。
[0020]在测试中，该开关能够产生大于IlGHz的带宽和小于0.5dB的插入损耗，高达7.5GHz和超过25分贝关闭高达6.5GHz的隔离。因此，用于形成开关组件的处理对于本领域技术人员可获得，并且是可靠的。
[0021]然而，在图1所示的开关装置仍然依赖于高电阻率的晶片，正如前面所提到的，其比标准的CZ晶片更脆弱和更加昂贵。它还采用氧化铝钝化层，而二氧化硅将是优先的钝化材料。使用二氧化硅大大增强处理的整合，允许例如随后形成平面化电阻和互连。本发明人认识到，图1的布置可以被修改，如示于图2，其中相同部分由相同的参考数字表示。图1的浮区晶片2已由通过CZ晶片处理产生的更健壮和成本更低的晶片取代，并且CZ晶片被指示为20。CZ晶片其上是层22，其用于在晶片20的表面上抑制生成寄生传导层，从而用作载流子寿命杀手。层22作为钝化，并且在本实施例中由未掺杂的多晶硅形成。未掺杂的多晶硅减小在CZ晶片20的表面的表面传导，其由优选的电介质相关联的固定电荷诱发；即二氧化硅。该层22可以是例如大约0.2微米厚。该厚度仅仅通过示例呈现，其它厚度的