一种微同轴工艺误差的补偿方法及微同轴与流程

1.本技术涉及射频传输的技术领域，尤其涉及一种微同轴工艺误差的补偿方法及微同轴。


背景技术：

2.矩形微同轴传输技术是一种基于mems(micro-electro-mechanical systems，微机电系统)微机械加工工艺的射频传输技术，由于其独特的电磁波结构，使其具有超宽带、无色散、低损耗、高功率容量、高隔离度等特点。微同轴理想设计的横截面结构为外导体和内导体是相互对称的矩形。由于工艺误差，实际实现的横截面形状可能是包括图1所示的梯形等的不规则形状，造成微同轴的特征阻抗偏离设计值。例如特征阻抗偏离设计值50ω，就会损害了传输性能包括s21(正向传输系数)。举例来说，按设计每1厘米的微同轴损耗为0.2db，由于如图1所示的φ1或φ2角度误差2度，会造成特征阻抗偏差4％，使损耗翻倍为0.4db。
3.因此，如何补偿微同轴的加工工艺误差，是目前亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明的一种微同轴工艺误差的补偿方法及微同轴，以补偿微同轴的加工工艺误差。
5.本发明实施例提供了以下方案：
6.第一方面，本发明实施例提供了一种微同轴工艺误差的补偿方法，包括：
7.根据晶圆上分布的微同轴，获得所述微同轴在所述晶圆上特征阻抗误差的分布，其中，所述特征阻抗误差为所述微同轴的实际特征阻抗与设定特征阻抗的差值；
8.根据所述特征阻抗误差的分布，调整所述微同轴的结构以补偿所述特征阻抗误差。
9.在一种可选的实施例中，所述根据晶圆上分布的微同轴，获得所述微同轴在所述晶圆上特征阻抗误差的分布，包括：
10.获取按预设标准制备的所述晶圆；
11.测量所述晶圆上分布的微同轴的特征阻抗，获得所述实际特征阻抗；
12.根据所述实际特征阻抗和所述设定特征阻抗，获得所述特征阻抗误差的分布；其中，所述设定特征阻抗为所述预设标准中所述微同轴特征阻抗的设定值。
13.在一种可选的实施例中，所述根据所述微同轴特征阻抗的测量值，获得所述实际特征阻抗，包括：
14.获取所述微同轴在所述晶圆上的当前分布状态；
15.根据所述当前分布状态，选择逐一测量或分布式测量所述微同轴的特征阻抗，以获得所述实际特征阻抗。
16.在一种可选的实施例中，所述微同轴包括内导体和外导体，所述内导体悬空设置
于所述外导体的空腔内，所述根据所述特征阻抗误差的分布，调整所述微同轴的结构以补偿所述特征阻抗误差，包括：
17.根据分布的所述特征阻抗误差大于第一阻抗阈值时，对所述内导体位于所述外导体的居中偏差进行调整。
18.在一种可选的实施例中，所述微同轴包括内导体和外导体，所述内导体悬空设置于所述外导体的空腔内，所述根据所述特征阻抗误差的分布，调整所述微同轴的结构以补偿所述特征阻抗误差，还包括：
19.根据分布的所述特征阻抗误差大于第二阻抗阈值时，对所述内导体的宽度进行增大调整。
20.在一种可选的实施例中，所述微同轴的外导体顶层上间隔设置有多个释放孔，所述根据所述特征阻抗误差的分布，调整所述微同轴的结构以补偿所述特征阻抗误差，还包括：
21.根据分布的所述特征阻抗误差不大于第三阻抗阈值时，减小所述释放孔的表面积与所述顶层的表面积占比。
22.在一种可选的实施例中，所述释放孔为正交于所述外导体顶层的矩形，所述减小所述释放孔的表面积与所述顶层的表面积占比，包括：
23.对所述释放孔平行于所述微同轴长度方向的边长增大调整。
24.在一种可选的实施例中，所述释放孔为正交于所述外导体顶层的矩形，所述减小所述释放孔的表面积与所述顶层的表面积占比，还包括：
25.对所述释放孔的孔间距减小调整，并增大所述释放孔的数量。
26.在一种可选的实施例中，所述释放孔的表面积与所述顶层的表面积占比的调整减小量不大于16.5％。
27.第二方面，本发明实施例还提供了一种微同轴，所述微同轴经过第一方面中任一项所述的方法处理。
28.本发明提供的一种微同轴工艺误差的补偿方法及微同轴与现有技术相比，具有以下优点：
29.本发明通过在晶圆上获得微同轴特征阻抗误差的分布，针对性地调整微同轴的结构，可以准确地对特征阻抗误差进行补偿，以减少微同轴工艺误差带来的对传输线性能影响。
附图说明
30.为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为具有工艺误差的微同轴的横截面结构示意图；
32.图2为本发明实施例提供的一种微同轴工艺误差的补偿方法的流程图；
33.图3为本发明实施例提供的无工艺误差的微同轴横截面的结构示意图；
34.图4为本发明实施例提供的不同释放孔占比调整减小量与回波损耗的曲线关系
图；
35.图5为本发明实施例提供的不同释放孔占比调整减小量与插入损耗的曲线关系图。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明实施例保护的范围。
37.请参阅图2，图2为本发明实施例提供了一种微同轴工艺误差的补偿方法的流程图，包括：
38.s11、根据晶圆上分布的微同轴，获得所述微同轴在所述晶圆上特征阻抗误差的分布，其中，所述特征阻抗误差为所述微同轴的实际特征阻抗与设定特征阻抗的差值。
39.具体的，特征阻抗是射频传输线影响无线电波电压、电流的幅值和相位变化的固有特性，等于各处的电压与电流的比值，在射频电路中，电阻、电容、电感都会阻碍电流的流动。微同轴集成在晶圆上的芯片中，完成制备后，对晶圆进行划片，再对芯片进行封装，即可获得含有微同轴的射频芯片。
40.对微同轴的特征阻抗进行实际测量，即可获得该微同轴的实际特征阻抗；设定特征阻抗是设计芯片时，预设标准中微同轴特征阻抗的设定值，将实际特征阻抗与设定特征阻抗的求差，可获得对应微同轴的特征阻抗误差，知晓晶圆上全部的特征阻抗误差，即可知晓微同轴在晶圆上特征阻抗误差的分布。需要说明的是，通过晶圆制备芯片时，工艺误差在晶圆上有相对稳定的分布，因此，特征阻抗误差在晶圆上也会相对稳定的分布。
41.在一种可选的实施例中，所述根据晶圆上分布的微同轴，获得所述微同轴在所述晶圆上特征阻抗误差的分布，包括：
42.获取按预设标准制备的所述晶圆；
43.测量所述晶圆上分布的微同轴的特征阻抗，获得所述实际特征阻抗；
44.根据所述实际特征阻抗和所述设定特征阻抗，获得所述特征阻抗误差的分布；其中，所述设定特征阻抗为所述预设标准中所述微同轴特征阻抗的设定值。
45.其中，特征阻抗测量方法可以通过矢量网络分析仪测试微同轴的散射参数(或称s参数)，以表征微同轴的特征阻抗；具体可以用solt对矢量网络分析仪和探针台进行两端口校准，然后分别测试s11(输入反射系数)和s22(正向传输系数)；并通过公式：
46.z0＝50
×
[1 (s11)/1-(s11)]评估微同轴的特征阻抗z0，其中，50为评估系数。
[0047]
此外，也可获取多片按预设标准制备的晶圆，例如5片，分别获得对应的特征阻抗误差分布，再求出平均值，可以提高获得特征阻抗误差分布的精度。
[0048]
在一些具体实现方式中，所述根据所述微同轴特征阻抗的测量值，获得所述实际特征阻抗，包括：
[0049]
获取所述微同轴在所述晶圆上的当前分布状态；
[0050]
根据所述当前分布状态，选择逐一测量或分布式测量所述微同轴的特征阻抗，以获得所述实际特征阻抗。
[0051]
具体的，微同轴集成于芯片内部，芯片在一片晶圆的制备数量根据晶圆的规格和芯片的面积确定，因此，微同轴在晶圆上的分布状态可能存在相对密集和稀疏。在当前分布状态为相对密集时，可以选择分布式测量微同轴的特征阻抗，即分布选取部分微同轴进行测量。可以理解，部分测量可以选取在晶圆上随机均匀分布的微同轴，测量后求出平均值，以获得微同轴的实际特征阻抗；分布式测量可以有效减小特征阻抗的测量时间和测量的工作量。当然，在当前分布状态为相对稀疏时，可以逐一测量微同轴的特征阻抗，再计算出平均值，以获得微同轴的实际特征阻抗，该种方式获得的实际特征阻抗精度更高。获得微同轴在晶圆上特征阻抗误差的分布后，进入步骤s12。
[0052]
s12、根据所述特征阻抗误差的分布，调整所述微同轴的结构以补偿所述特征阻抗误差。
[0053]
具体的，微同轴的结构与特征阻抗关系密切，所以可以通过调整微同轴的结构补偿特征阻抗误差，通过调整微同轴的设计结构，再制备微同轴，就可以获得符合设计要求的微同轴。通常理想的微同轴横截面结构为矩形，但实际生产后呈现非矩形结构，如梯形等非规则的四边形结构。因此，可以将出现偏差的结构尺寸在设计时对应修改，使再次制备微同轴时，就可以获得理想的矩形结构。
[0054]
在一些具体实现方式中，请参见图3，所述微同轴包括内导体2和外导体1，所述内导体2悬空设置于所述外导体1的空腔内，所述根据所述特征阻抗误差的分布，调整所述微同轴的结构以补偿所述特征阻抗误差，包括：
[0055]
根据分布的所述特征阻抗误差大于第一阻抗阈值时，对所述内导体位于所述外导体的居中偏差进行调整。
[0056]
具体的，由于mems制造工艺所造成的微同轴的特征阻抗的误差可以归纳为下面三种电容分布产生的影响：
[0057]
1、内导体2和外导体1的顶层3导体间的电容分布。
[0058]
2、内导体2和外导体1的底层4导体间的电容分布。
[0059]
3、内导体2和外导体1的边墙5间的电容分布。
[0060]
内导体2居中悬空于外导体的空腔时，特征阻抗最小，在特征阻抗误差大于第一阻抗阈值时，外导体1和内导体2可能出现了位置偏差，对内导体位于外导体的居中偏差进行调整，可以有效减小微同轴的特征阻抗。
[0061]
评估微同轴的特性阻抗可以通过评估微同轴横截面的单位长度电容判断外导体1和内导体2的相对位置。通过公式1-2计算单位长度电容c。
[0062][0063][0064]
其中，特性阻抗z0，l为单位长度电感，c为单位长度电容，v为自由空间的光速，vm为介质中的光速，εeff为介质的等效介电常数，获得单位长度电容c，再通过公式3获得g1、w、g2、h1、b和h2，进行对应调整，可以理解，可以将g1、w、g2、h1、b和h2中的一个参数进行改变，其他参量不变以调整特征阻抗，也可以对应改变多个参量调整特征阻抗。本领域技术人员可以理解，公式3同样表征了单位长度电容c与各参量之间的关系。
[0065][0066]
进一步的，对内导体位于外导体的居中偏差进行调整，可以有效减小微同轴的特征阻抗，但该方式只能在一定范围内进行调整，对于特征阻抗误差较大的微同轴，需要进一步减小其特征阻抗。
[0067]
在一些具体实现方式中，所述根据所述特征阻抗误差的分布，调整所述微同轴的结构以补偿所述特征阻抗误差，还包括：
[0068]
根据分布的所述特征阻抗误差大于第二阻抗阈值时，对所述内导体的宽度进行增大调整。
[0069]
具体的，增大内导体宽度以减小特征阻抗的关系为：增加10％宽度可以减少4％特征阻抗，需要说明的是该比例关系不是持续的线性关系，内导体宽度w的调节范围满足w》0.35(w 2g)，g＝max(g1，g2)，可以根据内导体的宽度对应调整微同轴的特征阻抗。增大内导体宽度后，外导体的空腔可以对应增大，以微同轴的特征阻抗为50ω为例，增大内导体宽度和距离外导体的间距后，特征阻抗对应的变化如表1所示。
[0070]
表1：
[0071]
内导体宽度(um)距离外导体的间距(um)特征阻抗(50ω)405052605039806031
[0072]
由表1可以看出，增大内导体宽度和距离外导体的间距后，特征阻抗由50ω对应减小。
[0073]
进一步的，通过对内导体位于外导体的居中偏差进行调整，对内导体的宽度进行增大调整，都能使微同轴的特征阻抗可以有效减小，该方式是一粗调过程，无法进一步提高调整的精度，因此，需要采用另一方式进行微调，以提高特征阻抗误差的调整精度。
[0074]
在一些具体实现方式中，所述微同轴的外导体顶层上间隔设置有多个释放孔，所述根据所述特征阻抗误差的分布，调整所述微同轴的结构以补偿所述特征阻抗误差，还包括：
[0075]
根据分布的所述特征阻抗误差不大于第三阻抗阈值时，减小所述释放孔的表面积与所述顶层的表面积占比。
[0076]
具体的，内导体和外导体之间的空间为牺牲层，牺牲层的空间结构存在电容，所以可以在外导体上开设释放孔，以释放牺牲层中的电容，电容的变化将影响微同轴的特征阻抗。减小释放孔的表面积与顶层的表面积占比，调整的特征阻抗范围为0-3ω。具体可参阅图4，图4为本发明实施例提供的不同释放孔占比调整减小量与回波损耗的曲线关系图，可以看出，释放孔的表面积与顶层的表面积占比的调整减小量至13.5％和16.5％，回波损耗对应降低。
[0077]
需要说明的是，第一阻抗阈值、第二阻抗阈值和第三阻抗阈值可以相同，可以选用
3ω作为第一阻抗阈值、第二阻抗阈值和第三阻抗阈值；当然，也可以不同，在实际应用时，技术人员可以根据实际经验进行选取，也可以通过试验标定测试后确定。
[0078]
在一些具体实现方式，所述释放孔为正交于所述外导体顶层的矩形，所述减小所述释放孔的表面积与所述顶层的表面积占比，包括：
[0079]
对所述释放孔平行于所述微同轴长度方向的边长增大调整。
[0080]
具体的，释放孔垂直于微同轴长度方向的边长需要小于等于内导体宽度w的1/3，释放孔平行于微同轴长度方向的边长，可以按照全部释放孔所占的总面积与外导体顶层的总面积之比来计算的，释放孔平行于微同轴的边长增大调整，释放孔的表面积会对应增大，可以以更大空间释放牺牲层中的电容，以减小微同轴的特征阻抗。
[0081]
在一些具体实现方式，所述释放孔为正交于所述外导体顶层的矩形，所述减小所述释放孔的表面积与所述顶层的表面积占比，还包括：
[0082]
对所述释放孔的孔间距减小调整，并增大所述释放孔的数量。
[0083]
具体的，减小释放孔的孔间距增大释放孔的数量，同样是增大释放孔的表面积会，以减小微同轴的特征阻抗。微同轴长度方向的边长增大调整，或减小释放孔的孔间距增大释放孔的数量，技术人员可以依据mems制造工艺进行选择。
[0084]
在一些具体实现方式，所述释放孔的表面积与所述顶层的表面积占比的调整减小量不大于16.5％。
[0085]
具体的，释放孔的表面积是需要综合考虑插入损耗和反射损耗对微同轴的影响，释放孔的表面积增加也会对应增加微同轴的插入损耗；所以需要综合考虑，如图5所示，图5为不同释放孔占比调整减小量与插入损耗的曲线关系图。调整减小量不大于16.5％，可以保障在调整特征阻抗的同时，减小插入损耗对微同轴传输性能的影响。
[0086]
基于与一种微同轴工艺误差的补偿方法同样的发明构思，本发明又一实施例还提供了一种微同轴，所述微同轴经过上述任一所述的方法处理。
[0087]
本发明实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0088]
1.通过在晶圆上获得微同轴特征阻抗误差的分布，针对性地调整微同轴的结构，可以准确地对特征阻抗误差进行补偿，以减少微同轴工艺误差带来的对传输线性能影响。
[0089]
2.通过对微同轴特征阻抗的粗调和微调，可以准确确定微同轴的结构调整方案，使工艺误差补偿更精准。
[0090]
3.通过对实际特征阻抗进行测量后准确地补偿误差，可以获得符合要求的微同轴，在射频芯片的制备过程中能够及时发现并解决微同轴的生产问题，避免质量不良的微同轴结构流入下道工序造成损失，该补偿方法能够较好地应用于芯片的试产阶段。
[0091]
由于本实施例所介绍的电子设备为实施本技术实施例中信息处理的方法所采用的电子设备，故而基于本技术实施例中所介绍的信息处理的方法，本领域所属技术人员能够了解本实施例的电子设备的具体实施方式以及其各种变化形式，所以在此对于该电子设备如何实现本技术实施例中的方法不再详细介绍。只要本领域所属技术人员实施本技术实施例中信息处理的方法所采用的电子设备，都属于本技术所欲保护的范围。