【摘 要】
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如今,微电子器件已经进入纳米时代,集成度也远超以往。而电感作为电子元器件中的基本单元,在尺寸缩减上远远落后于微电子器件的发展。为了推动电感器件小型化、集成化,利用三维集成技术推动芯片电感制备成了有效解决方法。然而,硅作为传统基板材料具有低电阻特性,微波性能差,而加工处理后的高阻硅成本偏高,不利于三维集成微波器件的发展。玻璃拥有成本低、高电阻、低介电损耗特性,且与硅基加工工艺兼容。采用玻璃通孔（Th
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如今,微电子器件已经进入纳米时代,集成度也远超以往。而电感作为电子元器件中的基本单元,在尺寸缩减上远远落后于微电子器件的发展。为了推动电感器件小型化、集成化,利用三维集成技术推动芯片电感制备成了有效解决方法。然而,硅作为传统基板材料具有低电阻特性,微波性能差,而加工处理后的高阻硅成本偏高,不利于三维集成微波器件的发展。玻璃拥有成本低、高电阻、低介电损耗特性,且与硅基加工工艺兼容。采用玻璃通孔（Through Glass Vias,TGV）技术的电感与硅基电感相比具有较高的品质因数以及微波性能。通过HFSS软件仿真研究发现端口设置应采用wave port端口,terminal方式驱动,而地电极的外围和内径的尺寸应该越大越好。电感拓扑结构将决定电感的性能,玻璃材质应尽量采用低介电常数、低损耗系数,有利于玻璃电感性能的提升。电感制备工艺应该关注降低金属表面粗糙度以及对于孔型以及金属布线的可控程度。针对TGV电感实物制备,本文针对玻璃刻蚀、种子层制备、电镀填充、磨抛、表面图形化工艺进行相关研究。此外,本文提出基于光敏玻璃材料特性的新型埋置电感制备方法,并对新工艺铜腐蚀、有机物填充也进行了相关研究。最终,依据仿真和工艺的研究制备出TGV电感和玻璃埋置电感。玻璃埋置电感拥有较高的感值密度193.6 n H/mm~2,远超无磁芯玻璃电感。但是由于铜腐蚀工艺不可控,相关仿真模型建立与实物出现误差,实物数据与仿真数据差别较大。针对TGV电感仿真和制备研究,研制出TGV芯片电感元型器件,感值和Q值分别达到10 n H和48,感值密度达到69.6 n H/mm~2。较硅基芯片电感Q值提高一倍以上,较过往玻璃电感感值密度提高至2倍以上,显示出显著优势。尽管TGV电感实物测试感值符合仿真数据,但是Q值低于仿真数值,推测工艺存在未发现缺陷,还需要提升。
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