一直致力于減少磷化銦(InP)中的襯底共振和地面反彈效應(yīng)，基于通過晶圓級背面處理的芯片。目的是確保芯片在亞毫米波長電磁輻射和高速應(yīng)用所需的頻率下穩(wěn)定運(yùn)行。
HEMTs應(yīng)用于射頻功率和低噪聲放大器。“接地反彈”問題是指由于器件主體中寄生電容和電感的反饋，接地電位在高頻時不穩(wěn)定。地面反彈會在小信號響應(yīng)中產(chǎn)生波峰和波谷，并增加群延遲波動。通過襯底過孔或焊線將集成電路接地層連接到模塊接地電位，可以提高接地穩(wěn)定性。基片共振是由射頻波長與集成電路尺寸的數(shù)量級引起的——毫米波可以在毫米芯片空腔中共振，使用晶片變薄和密集通孔結(jié)構(gòu)來減少這些共振效應(yīng)。
該過程由許多步驟組成(圖1)。首先，使用基于環(huán)氧樹脂的紫外光固化粘合劑，將磷化銦晶片以襯底側(cè)朝上的方式安裝在玻璃襯底上，磷化銦晶片通過研磨變薄。
最終厚度為100米或50米，較小的值用于更高頻率的性能。控制溫度以避免粘合劑降解，同時，溫度需要在150℃以上，以便在材料去除過程中有效升華鹵化磷化銦。
圖1
（圖1）在蝕刻過程中，它使用了一個間歇冷卻步驟來精確和可再現(xiàn)地控制襯底表面溫度，滿足嚴(yán)格的熱約束，獲得了約1.5 m/min的磷化銦蝕刻速率，具有良好的再現(xiàn)性和良好的襯底均勻性，利用開發(fā)的蝕刻順序，成功地制造了無殘留物的過孔，并且具有良好的形狀均勻性和尺寸可控性。
由于微負(fù)載效應(yīng)，過孔底部的金為4米厚，這也影響了側(cè)壁上的材料，背面金和集成電路器件之間的電連接是通過通孔實(shí)現(xiàn)的。在更薄的50米厚的磷化銦晶片上實(shí)現(xiàn)了2.5的縱橫比(AR)通孔，而100米厚的芯片只有2個AR。
與100米厚芯片的40米相比，過孔直徑也可以減小到20米，過孔直徑實(shí)際上是錐形的，背面更寬，對于直徑為50 m的過孔，背面直徑為64 m，在兩種情況下，頂面直徑(蝕刻中過孔的底部)都略小于50 m。
根據(jù)模擬，間距為50 m的過孔足以抑制襯底共振效應(yīng)。通過鋸穿磷化銦晶片和部分粘合層來切割芯片。使用1.06米紅外釔鋁石榴石(YAG)激光輻射拆卸芯片，該激光輻射透過玻璃基板并被犧牲層吸收。
粘合劑層和玻璃基板可以很容易地去除，因?yàn)闋奚鼘颖患す庹丈涮蓟恕Ｓ捎诹谆熅呀?jīng)被切割，當(dāng)部分機(jī)械應(yīng)力通過去除粘合劑和玻璃襯底而被釋放時，集成電路不會斷裂。因此，我們可以成功地完全獲得無裂紋的磷化銦集成電路芯片。發(fā)現(xiàn)激光拆除過程對磷化銦HBT性能有一些負(fù)面影響。當(dāng)激光功率密度為0.31瓦/平方米(剛好高于所需的最低功率)時，拆卸前后的性能沒有下降。相比之下，0.91瓦/平方米的輻照使基極-集電極漏電流增加了四個數(shù)量級以上。InP HEMTs似乎對拆卸激光功率更為穩(wěn)健——沒有退化到0.78瓦/平方米。在0.91瓦/平方米時，在1.0V偏置下，最大漏極電流略有增加。
將這一過程應(yīng)用于基于磷化銦的HBT限幅放大器。這種設(shè)備可用于50Gbps級非歸零制IMDD(強(qiáng)度調(diào)制直接檢測)通信系統(tǒng)的光接收器。使用了100米厚的基板，因?yàn)榈孛娣磸椥?yīng)比共振更重要。如果沒有背面工藝，增益頻率曲線會出現(xiàn)約2dB的下降；在這個過程中，蘸醬被去除，從而產(chǎn)生平滑的曲線。與沒有背面處理的芯片的14ps相比，背面處理也給出了具有4ps變化的更一致的群延遲。
群延遲特性的平坦度有助于改善射頻信號的波形質(zhì)量。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果清楚地表明，薄化晶片和形成接地過孔對于實(shí)現(xiàn)具有良好接地穩(wěn)定性的基于InP-HBT的限幅放大器的穩(wěn)定操作是有效的。這種SMMIC被用作無線通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)中的功率放大器。與抑制接地反彈的情況不同，過孔密集地形成在整個表面上，以切斷襯底諧振，抑制諧振使器件的S21功率增益參數(shù)不會隨頻率而下降(圖2)。
圖2
圖2制作的磷化銦-HEMT基功率放大器的s參數(shù)，基于磷化銦-HEMT的功率放大器的頂面和背面光學(xué)顯微鏡圖像，信號隔離(S12)在250GHz時低于–40dB，這要?dú)w功于通過過孔切斷輸入和輸出端口之間傳播的信號，在220千兆赫和260千兆赫之間看到穩(wěn)定的放大，沒有底物共振的跡象，基于模擬提出，50米厚的密集過孔工藝可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)700千兆赫的頻率，超過了Y波段(325–500千兆赫)的范圍。
