太赫兹倍频器芯片、制备方法及通信装置与流程

1.本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种太赫兹倍频器芯片、制备方法及通信装置。


背景技术：

2.太赫兹是指频率在0.1-10thz的电磁波，在移动通信、成像以及探测领域具有广泛的应用前景。倍频器是实现太赫兹频段功率源的核心元器件。太赫兹频段高功率倍频器的设计目前面临热学、电学的诸多瓶颈，而功率合成技术是突破这些瓶颈的关键技术之一。
3.现有技术中，通常采用波导进行功率合成，但波导功率合成体积大、相位误差大、效率低，无法满足实际应用需求。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供了一种太赫兹倍频器芯片、制备方法及通信装置，以解决现有技术中波导功率合成体积大、效率低的问题。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种太赫兹倍频器芯片，包括：第一晶圆芯片及第二晶圆芯片；
6.第一晶圆芯片的正面设置有第一集成电路，第二晶圆芯片的正面设置有第二集成电路，第一集成电路和第二集成电路电连接，用于倍频；
7.第一晶圆芯片的背面和第二晶圆芯片的背面背靠背设置。
8.在一种可能的实现方式中，第一晶圆芯片的背面和第二晶圆芯片的背面通过键合，实现第一集成和第二集成电路的连接。
9.在一种可能的实现方式中，键合的材料为有机胶、si、sio2或sin。
10.在一种可能的实现方式中，键合的方式为加热或加压。
11.在一种可能的实现方式中，第一晶圆芯片和第二晶圆芯片的外延层的材料为si、ge、gesi、gaas、inp、gan、aln、inn、sic、zno、ga2o3、石墨烯或金刚石。
12.第二方面，本发明实施例提供了一种太赫兹倍频器芯片的制备方法，包括：
13.在第一外延晶圆的正面制备第一集成电路，形成第一初始芯片；
14.在第二外延晶圆的正面制备第二集成电路，形成第二初始芯片；
15.对第一初始芯片和第二初始芯片减薄，形成第一晶圆芯片和第二晶圆芯片；
16.将第一晶圆芯片和第二晶圆芯片背靠背键合，实现第一集成电路和第二集成电路的连接。
17.在一种可能的实现方式中，减薄后第一晶圆芯片和第二晶圆芯片的厚度范围为5μm～100μm。
18.第三方面，本发明实施例提供了一种通信装置，包括本发明实施例第一方面提供的太赫兹倍频器芯片。
19.本发明实施例提供一种太赫兹倍频器芯片、制备方法及通信装置。该太赫兹倍频
器芯片，包括：第一晶圆芯片及第二晶圆芯片；第一晶圆芯片的正面设置有第一集成电路，第二晶圆芯片正面设置有第二集成电路，第一集成电路和第二集成电路电连接，用于倍频；第一晶圆芯片的背面和第二晶圆芯片的背面背靠背设置。本发明实施例将太赫兹倍频器电路制备在两个背靠背的晶圆芯片上，有效减小了太赫兹倍频器芯片的体积，合成效率高，且提高了芯片的耐受功率和输出功率
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1是本发明实施例提供的一种太赫兹倍频器芯片的正视图；
22.图2是本发明实施例提供的一种太赫兹倍频器芯片制备方法的实现流程示意图；
23.图3是本发明实施例提供的第一外延晶圆的俯视图；
24.图4是本发明实施例提供的第一初始芯片的俯视图；
25.图5是本发明实施例提供的第一晶圆芯片的正视图。
具体实施方式
26.为了使本技术领域的人员更好地理解本方案，下面将结合本方案实施例中的附图，对本方案实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本方案一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本方案中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本方案保护的范围。
27.本方案的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他任何变形，是指“包括但不限于”，意图在于覆盖不排他的包含，并不仅限于文中列举的示例。此外，术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。
28.以下结合具体附图对本发明的实现进行详细的描述：
29.图1为本发明实施例提供的一种太赫兹倍频器芯片的结构示意图。参照图1，该太赫兹倍频器芯片包括：第一晶圆芯片12及第二晶圆芯片22；
30.第一晶圆芯片12的正面设置有第一集成电路，第二晶圆芯片22的正面设置有第二集成电路，第一集成电路和第二集成电路电连接，用于倍频；
31.第一晶圆芯片12的背面和第二晶圆芯片22的背面背靠背设置。
32.太赫兹频段通信或雷达电路中国，稳定的太赫兹源是电路设计的难点及终点。随着频率的提高，器件的性能会急剧恶化，因此，通常使用倍频和功率合成技术将基频信号倍频，实现稳定的本振信号的输出。
33.本发明实施例中，将两个晶圆芯片(第一晶圆芯片12及第二晶圆芯片22)背靠背设置，将一个太赫兹倍频器电路在上述两个晶圆芯片上制备(例如，第一集成电路和第二集成电路形成一个完整的二倍频电路)，减小了太赫兹倍频器芯片的体积。同时，太赫兹倍频器电路直接在两个晶圆芯片上制备得到，无需后续装备，误差小，合成效率高。
34.进一步的，由于采用背靠背设置，同样体积下可以实现更高功率的输出，有效提高
了太赫兹倍频器芯片的耐受功率和输出功率。
35.在一种可能的实现方式中，第一晶圆芯片12的背面和第二晶圆芯片22的背面可通过键合，实现第一集成和第二集成电路的连接。
36.第一晶圆芯片12和第二晶圆芯片22背靠背设置，本发明实施例可采用键合工艺，直接将第一晶圆芯片12和第二晶源芯片固定在一起，同时实现第一集成电路和第二集成电路的电连接，使得第一集成电路和第二集成电路形成一个完整的太赫兹倍频器电路。
37.在一种可能的实现方式中，键合的材料可以为有机胶、si、sio2或sin。
38.在一种可能的实现方式中，键合的方式可以为加热或加压。
39.在一种可能的实现方式中，第一晶圆芯片12和第二晶圆芯片22的外延层的材料可以为si、ge、gesi、gaas、inp、gan、aln、inn、sic、zno、ga2o3、石墨烯或金刚石。
40.本发明实施例中，第一晶圆芯片12和第二晶圆芯片22可背靠背直接装备在腔体内，装备简单，装配误差小。
41.对应于上述太赫兹倍频器芯片，图2示出了一种太赫兹倍频器芯片的制备方法。上述制备方法包括：
42.s101：在第一外延晶圆的正面制备第一集成电路，形成第一初始芯片；
43.s102：在第二外延晶圆的正面制备第二集成电路，形成第二初始芯片；
44.s103：对第一初始芯片和第二初始芯片减薄，形成第一晶圆芯片12和第二晶圆芯片22；
45.s104：将第一晶圆芯片12和第二晶圆芯片22背靠背键合，实现第一集成电路和第二集成电路的连接。
46.由于晶圆的晶体结构中原子间距不匹配，会出现包括空洞、突起等缺陷，进而引发质量问题，因此本发明实施例中采用具有外延层的外延晶圆，在外延晶圆上制备第一集成电路及第二集成电路，形成第一初始芯片及第二初始芯片。为提高电气性能、提高散热效率、减小芯片体积，对制备完成的一初始芯片和第二初始芯片的背面进行磨削减薄，并背靠背键合，将第一集成电路和第二集成电路电连接，形成一个完整的倍频器电路。
47.本发明实施例中将一个完整的倍频器电路中的各个器件分别在两个晶圆芯片上制备，形成背靠背的结构，提高了器件密度，减小了倍频器的体积，同时提高了倍频效率。同体积下还有效提高了太赫兹倍频器芯片的耐受功率及输出功率。
48.在一种可能的实现方式中，减薄后第一晶圆芯片12和第二晶圆芯片22的厚度范围可以为5μm～100μm。
49.在一种可能的实施方式中，上述太赫兹倍频器芯片通过梁氏引线与外部器件电连接。
50.下面结合具体实施例对上述太赫兹倍频器芯片的制备方法详细说明。
51.1、参考图3，提供第一外延晶圆10；
52.2、参考图4及图5，在第一外延晶圆10上制备得到第一初始芯片11，并减薄得到第一晶圆芯片12。
53.3、同样方法制备得到第二初始芯片，并减薄得到第二晶圆芯片22。
54.4、参考图1，将第一晶圆芯片12和第二晶圆芯片22背靠背键合在一起，形成一个完整的太赫兹倍频器芯片。
55.对应于上述实施例，本发明实施例还提供了一种通信装置，包括本发明上述实施例提供的太赫兹倍频器芯片，且具有上述太赫兹倍频器芯片所具有的优点，在此不再赘述。
56.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。