一种实用化射频MEMS开关双层牺牲层的制备方法与流程

本发明属于牺牲层的制备方法技术领域，具体涉及一种实用化射频mems开关双层牺牲层的制备方法。

背景技术：

牺牲层工艺是制作mems开关的重要工艺，牺牲层平整度差会导致开关上电极变形，进而影响mems开关的性能。现有的牺牲层的制备方法主要采用自然平流法，而自然平流法的局限性在于无法彻底解决聚酰亚胺牺牲层平坦度差的问题。

技术实现要素：

针对上述牺牲层平坦度差的技术问题，本发明提供了一种平坦度高、效率高、不易脱落的实用化射频mems开关双层牺牲层的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种实用化射频mems开关双层牺牲层的制备方法，包括下列步骤：

s1、首先使用丙酮清洗圆晶，然后使用异丙醇浸泡圆晶，并用超声清洗5-10分钟；

s2、首先使用热板对圆晶进行加热预处理，然后将圆晶正面朝上放置在匀胶机表面，使聚酰亚胺均匀旋涂在圆晶表面，将圆晶水平放置在鼓风烘箱中，进行平流并预固化；

s3、将预固化后的圆晶表面旋涂光刻胶ⅰ，然后进行光刻、显影；显影过程中进行刻蚀通孔，经刻蚀通孔后的圆晶放置在氮气烘箱中进行固化；

s4、将固化之后的圆晶表面旋涂一层光刻胶ⅱ并进行光刻显影，光刻显影过程种将保留下的聚酰亚胺下凹处的光刻胶ⅱ；

s5、将旋涂两层牺牲层之后的圆晶表面溅射一层金作为电镀种子层；

s6、将溅射电镀种子层之后的圆晶表面旋涂光刻胶ⅰ进行光刻显影，光刻显影之后的光刻胶作掩膜进行电镀上电极；

s7、将电镀上电极之后的圆晶释放牺牲层得到悬空结构的开关。

所述s2中加热预处理的温度为120℃、时间为5min；所述匀胶机转速分别为500r/10s、3000r/30s；所述鼓风烘箱预固化温度分别为50℃、80℃，鼓风烘箱预固化时间分别为4小时、3小时。

所述s3中预固化后的圆晶使用丙酮进行去胶处理，所述氮气烘箱温度分别为150℃、180℃、250℃、300℃，所述在氮气烘箱中进行固化的时间均为1小时。

所述s5中金的厚度为150nm。

所述s6中溅射电镀种子层之后的圆晶使用丙酮、异丙醇、水进行去胶处理，去胶处理后使用腐金液进行去种子层处理。

所述去种子层处理之前进行打底膜以保证残胶去除干净。

所述s7中释放牺牲层的方法为：利用o2plasma对牺牲层进行干法释放，所述释放时间至少为120分钟。

所述光刻胶ⅰ采用az4620光刻胶，所述光刻胶ⅱ采用az5214光刻胶。

本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：

本发明射频mems开关通过旋涂双层牺牲层获得了较好平整度，提升了射频mems开关的成品率和寿命，且射频mems开关的微波性能良好，接触灵敏，可应用于各类射频开关场景中。

附图说明

图1为本发明的工作流程图。

具体实施方式

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、完整地描述，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，都属于本发明保护的范围。

一种实用化射频mems开关双层牺牲层的制备方法，如图1所示，包括下列步骤：

s1、首先使用丙酮清洗圆晶，然后使用异丙醇浸泡圆晶，并用超声清洗5-10分钟。

s2、首先使用热板对圆晶进行加热预处理，然后将圆晶正面朝上放置在匀胶机表面，使聚酰亚胺均匀旋涂在圆晶表面，将圆晶水平放置在鼓风烘箱中，进行平流并预固化。

s3、预固化后的圆晶使用丙酮进行去胶处理，将预固化后的圆晶表面旋涂az4620光刻胶，然后进行光刻、显影；显影过程中进行刻蚀通孔，经刻蚀通孔后的圆晶放置在氮气烘箱中进行固化。

s4、将固化之后的圆晶表面旋涂一层az5214光刻胶并进行光刻显影，光刻显影过程种将保留下的聚酰亚胺下凹处的az5214光刻胶。

s5、将旋涂两层牺牲层之后的圆晶表面溅射一层金作为电镀种子层。

s6、将溅射电镀种子层之后的圆晶表面旋涂az4620光刻胶进行光刻显影，光刻显影之后的光刻胶作掩膜进行电镀上电极，溅射电镀种子层之后的圆晶使用丙酮、异丙醇、水进行去胶处理，使用腐金液进行去种子层处理，去种子层处理之前进行打底膜以保证残胶去除干净。

s7、将电镀上电极之后的圆晶释放牺牲层得到悬空结构的开关，利用o2plasma对牺牲层进行干法释放，释放时间至少为120分钟。

进一步，s2中加热预处理的温度为120℃、时间为5min；匀胶机转速为500r/10s、3000r/30s，500r/10s的主要功能为将光刻胶均匀涂抹在晶圆表面，3000r/30s的主要作用为保证匀胶后光刻胶的厚度保持一致。鼓风烘箱预固化温度分别为50℃、80℃，鼓风烘箱预固化时间分别为4小时、3小时，其目的为聚酰亚胺在50℃时其流速最大，4小时可以保证聚酰亚胺在晶圆表面流平，80℃及3小时为聚酰亚胺预固化温度。

进一步，s3中氮气烘箱温度分别为150℃、180℃、250℃、300℃，所述在氮气烘箱中进行固化的时间均为1小时。

进一步，优选的，s5中金的厚度为150nm。

上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种实用化射频mems开关双层牺牲层的制备方法，其特征在于：包括下列步骤：

s1、首先使用丙酮清洗圆晶，然后使用异丙醇浸泡圆晶，并用超声清洗5-10分钟；

s2、首先使用热板对圆晶进行加热预处理，然后将圆晶正面朝上放置在匀胶机表面，使聚酰亚胺均匀旋涂在圆晶表面，将圆晶水平放置在鼓风烘箱中，进行平流并预固化；

s3、将预固化后的圆晶表面旋涂光刻胶ⅰ，然后进行光刻、显影；显影过程中进行刻蚀通孔，经刻蚀通孔后的圆晶放置在氮气烘箱中进行固化；

s4、将固化之后的圆晶表面旋涂一层光刻胶ⅱ并进行光刻显影，光刻显影过程种将保留下的聚酰亚胺下凹处的光刻胶ⅱ；

s5、将旋涂两层牺牲层之后的圆晶表面溅射一层金作为电镀种子层；

s6、将溅射电镀种子层之后的圆晶表面旋涂光刻胶ⅰ进行光刻显影，光刻显影之后的光刻胶作掩膜进行电镀上电极；

s7、将电镀上电极之后的圆晶释放牺牲层得到悬空结构的开关。

2.根据权利要求1所述的一种实用化射频mems开关双层牺牲层的制备方法，其特征在于：所述s2中加热预处理的温度为120℃、时间为5min；所述匀胶机转速分别为500r/10s、3000r/30s；所述鼓风烘箱预固化温度分别为50℃、80℃，鼓风烘箱预固化时间分别为4小时、3小时。

3.根据权利要求1所述的一种实用化射频mems开关双层牺牲层的制备方法，其特征在于：所述s3中预固化后的圆晶使用丙酮进行去胶处理，所述氮气烘箱温度分别为150℃、180℃、250℃、300℃，所述在氮气烘箱中进行固化的时间均为1小时。

4.根据权利要求1所述的一种实用化射频mems开关双层牺牲层的制备方法，其特征在于：所述s5中金的厚度为150nm。

5.根据权利要求1所述的一种实用化射频mems开关双层牺牲层的制备方法，其特征在于：所述s6中溅射电镀种子层之后的圆晶使用丙酮、异丙醇、水进行去胶处理，去胶处理后使用腐金液进行去种子层处理。

6.根据权利要求5所述的一种实用化射频mems开关双层牺牲层的制备方法，其特征在于：所述去种子层处理之前进行打底膜以保证残胶去除干净。

7.根据权利要求1所述的一种实用化射频mems开关双层牺牲层的制备方法，其特征在于：所述s7中释放牺牲层的方法为：利用o2plasma对牺牲层进行干法释放，所述释放时间至少为120分钟。

8.根据权利要求1所述的一种实用化射频mems开关双层牺牲层的制备方法，其特征在于：所述光刻胶ⅰ采用az4620光刻胶，所述光刻胶ⅱ采用az5214光刻胶。

技术总结
本发明属于牺牲层的制备方法技术领域，具体涉及一种实用化射频MEMS开关双层牺牲层的制备方法，包括下列步骤：准备晶圆；旋涂聚酰亚胺，平流并预固化；刻蚀开关锚点通孔，固化聚酰亚胺；旋涂AZ5214光刻胶；光刻、显影，保留下聚酰亚胺下凹处的AZ5214光刻胶，作为第二层牺牲层；溅射种子层；以AZ4620光刻胶作掩模，电镀开关上电极；释放牺牲层得到开关。本发明射频MEMS开关通过旋涂双层牺牲层获得了较好平整度，提升了射频MEMS开关的成品率和寿命，且射频MEMS开关的微波性能良好，接触灵敏，可应用于各类射频开关场景中。本发明用于射频MEMS开关牺牲层的制备。

技术研发人员：王俊强;张世义
受保护的技术使用者：中北大学;中北大学南通智能光机电研究院
技术研发日：2020.05.09
技术公布日：2020.08.11