[发明专利]硅基集成微系统三维堆叠结构及其制作方法

权利要求书

1.一种硅基集成微系统三维堆叠结构，其特征在于：包括第一层微波电路、第二层微波电路和控制电路；第一层微波电路、第二层微波电路和控制电路均进行封装形成第一层微波电路封装体（11）、第二层微波电路封装体（12）和控制电路封装体（13），第二层微波电路封装体（12）和控制电路封装体（13）的底面设有焊球（14），第二层微波电路封装体（12）通过焊球（14）堆叠在第一微波电路封装体上，控制电路封装体（13）通过焊球（14）堆叠在第二层微波电路封装体（12）上。

2.根据权利要求1所述的硅基集成微系统三维堆叠结构，其特征在于：所述第一层微波电路封装体（11）包括第一硅基板（001）、第二硅基板（002）、第三硅基板（003）、第四硅基板（004）和第一层微波单片集成电路（008）；第一硅基板（001）、第二硅基板（002）、第三硅基板（003）和第四硅基板（004）自下而上依次堆叠，硅基板上开设有通孔（007），第四硅基板（004）上表面设有第一可焊金属层（006）和第一阻焊层（005），第一层微波单片集成电路（008）通过导电胶（009）粘结在硅基板的腔体中。

3.根据权利要求2所述的硅基集成微系统三维堆叠结构，其特征在于：所述第一硅基板（001）、第二硅基板（002）、第三硅基板（003）和第四硅基板（004）之间采用晶圆级键合工艺进行键合，第一层微波单片集成电路（008）通过键合金丝（010）和硅基板连接。

4.根据权利要求1所述的硅基集成微系统三维堆叠结构，其特征在于：所述第二层微波电路封装体（12）包括第五硅基板（021）、第六硅基板（022）、第七硅基板（023）、第八硅基板（024）和第二层微波单片集成电路（027）；第五硅基板（021）、第六硅基板（022）、第七硅基板（023）和第八硅基板（024）自下而上依次堆叠，硅基板上开设有通孔（007），第八硅基板（024）上表面和第五硅基板（021）的下表面均设有第二可焊金属层和第二阻焊层（025），第二层微波单片集成电路（027）通过导电胶（009）粘结在硅基板的腔体中。

5.根据权利要求4所述的硅基集成微系统三维堆叠结构，其特征在于：所述第五硅基板（021）、第六硅基板（022）、第七硅基板（023）和第八硅基板（024）之间采用晶圆级键合工艺进行键合，第二层微波单片集成电路（027）通过键合金丝（010）和硅基板连接。

6.一种硅基集成微系统三维堆叠结构的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）、将第一层微波电路进行微型化封装，在封装体的表面制备第一可焊金属层（006）及第一阻焊层（005）；

2）、将第二层微波电路进行微型化封装，在封装体的表面制备第二可焊金属层及第二阻焊层（025）；

3）、将控制电路进行封装；

4）、针对步骤1）和步骤2）完成的硅基封装体进行切割、植球工艺；

5）、封装堆叠，将完成植球的第二层微波电路封装体（12）堆叠到第一层微波电路封装体（11）上，将控制电路封装体（13）堆叠到第二层微波电路封装体（12）上。

7.根据权利要求6所述硅基集成微系统三维堆叠结构的制作方法，其特征在于：所述步骤1）和步骤2）中第一层微波电路和第二层微波电路采用MEMS体硅封装工艺进行封装。

8.根据权利要求6所述硅基集成微系统三维堆叠结构的制作方法，其特征在于：所述步骤3）中控制电路采用球栅阵列结构封装工艺或芯片尺度晶圆级封装工艺进行封装。

9.根据权利要求6所述硅基集成微系统三维堆叠结构的制作方法，其特征在于：所述步骤5）中采用回流焊工艺将第二层微波电路封装体（12）堆叠到第一层微波电路封装体（11）上，将控制电路封装体（13）堆叠到第二层微波电路封装体（12）上。