一种电镀形成微细结构的方法、微细结构以及电子器件与流程

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种在基板上电镀形成微细结构的方法，微细结构以及电子器件。

背景技术：

随着电子器件小型化、高速化和多功能化需求的增强，对构成电子器件的微细结构的微细化、复杂化的需求也在日益增强。特别是把半导体微电路同微机械集成起来，达到功能多样化的微机电系统(mems:micromechanicalelectrosystem)，在结构设计和制造工艺方面时刻面临着创新的挑战。比如，微小线圈就是mems器件中常见的一个部件。

微小线圈一般由金属的微细结构组成。为了能够在微小线圈中通过大电流，同时不减低器件内部件的集成度，就需要加大线圈的厚度。为了实现不同功能，有时需要在同一个mems器件中的不同位置形成不同金属材料构成的线圈，有时则需要在同一个mems器件中的不同位置形成厚度不同的金属材料构成的线圈，不同位置的线圈，有时需要彼此电连接，有时需要彼此电绝缘。这样的线圈，厚度一般在1微米以上，甚至达到100微米以上，需要用电镀方式形成。

为了在同一个mems器件中的不同位置形成不同金属材料构成的线圈，或者是厚度不同的金属材料构成的线圈，传统工艺往往需要进行相应次数的光刻和电镀。比如，在同一个mems器件中的不同位置形成两种金属材料构成的线圈，就需要进行两数光刻和电镀。比如说，先以如下方式进行第一次光刻和电镀：先在基板上形成第一个光刻胶薄膜，进行第一次光刻形成具有第1种金属材料的线圈形状的光刻胶图形；随后，在此光刻胶图形的内部电镀第1种金属，形成所需的第1种金属材料构成的线圈；随后，去除第一个光刻胶薄膜。然后，以第一次光刻和电镀类似的程序，再进行第二次光刻和电镀，形成所需的第2种金属材料构成的线圈。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现要素：

本申请的发明人发现，上述传统工艺的第一个问题是：工艺繁杂，耗时费工，自然提高了制造成本。传统制造方法的第二个问题是：当电镀的第1种金属比较厚(比如大于5微米)时，第1种金属的构造会使第二次光刻变得困难。特别是，由于第1种金属的构造在基板表面形成凸起,使得第二次光刻用的光刻胶薄膜很难均匀地形成到基板表面。其结果是，很难精确地形成第2种金属电镀用的光刻胶图形，使金属微细结构的制造变得困难，形状精度降低。而且，第二次光刻时的光刻胶图形需要与第一次电镀时形成的微细结构对准，不可避免地会产生二者之间的相对位置的误差。

本申请实施例提供一种在基板上电镀形成微细结构的方法，用一次光刻同时形成两次以上电镀的光刻胶图形，在对各部分进行电镀时，导电薄膜的尚未进行电镀的部分与电镀液之间不形成电流，由此，对各微细结构依次进行电镀，使得不同材料或不同厚度的微细结构能够用较少的工艺程序形成，从而降低生产成本；同时提高微细结构尺寸和位置精度，从而提高微细结构的性能。

根据本申请实施例的一个方面，提供一种在基板上电镀形成微细结构的方法，包括：

在基板的表面形成具有n个部分的导电薄膜，其中，所述n个部分位于所述基板的所述表面的不同位置，n为2以上的自然数；在上述导电薄膜的所述n个部分上一次性形成光刻胶图形；以及向上述导电薄膜的第n个部分通电，并以上述第n个部分作为种子层，利用电镀液对上述第n个部分进行电镀，以在上述第n个部分所对应的上述光刻胶图形的开口内部电镀形成第n个金属图形，并且，在对第n个部分进行电镀时，上述导电薄膜的尚未进行电镀的部分与所述电镀液之间不形成电流，其中，n是自然数，且1≦n≦n。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，各上述金属图形中至少有两个金属图形材料不相同。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，各上述金属图形中至少有两个金属图形厚度不同。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，在所述导电薄膜的所述n个部分中，至少有两个部分之间电绝缘，并且，上述导电薄膜的尚未进行电镀的部分不被通电，从而与所述电镀液之间不形成电流。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，在所述导电薄膜的所述n个部分中，上述导电薄膜的尚未进行电镀的部分至少在上述光刻胶图形的开口处覆盖有绝缘薄膜，从而与所述电镀液之间不形成电流。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述方法还包括：

形成所述光刻胶图形之前，在所述导电薄膜的所述n个部分中，在至少一个部分的表面覆盖绝缘薄膜，其中，所述导电薄膜从所述光刻胶图形的开口部分露出；以及对所述导电薄膜的被所述绝缘薄膜所覆盖的部分进行电镀前，至少部分地去除所述露出的缘薄膜，以使所述导电薄膜从所述光刻胶图形的开口部分露出。

根据本申请实施例的另一个方面，提供一种形成于基板表面的微细结构，包括：

在基板的表面形成的具有n个部分的导电薄膜，其中，所述n个部分位于所述基板的所述表面的不同位置，n为2以上的自然数；以及形成于各导电薄膜的表面的金属图形，其中，至少一个所述金属图形的侧壁下侧形成有与所述侧壁和所述导电薄膜的表面都接触的绝缘薄膜。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述微细结构为微小线圈结构。

根据本申请实施例的另一个方面，提供一种电子器件，其具有上述方面所述的微细结构。

本申请的有益效果在于：用较少的工艺形成不同材料或不同厚度的微细结构，从而降低生产成本，并且提高微细结构尺寸和位置精度，从而提高微细结构的性能。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。在附图中：

图1是本申请实施例1的在基板上电镀形成微细结构的方法的一个示意图；

图2是本申请实施例1的方法的实例中各步骤的一个示意图；

图3是本申请实施例2的在基板上电镀形成微细结构的方法的一个示意图；

图4是本申请实施例2的方法的实例中各步骤的一个示意图。

具体实施方式

参照附图，通过下面的说明书，本申请的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本申请的特定实施方式，其表明了其中可以采用本申请的原则的部分实施方式，应了解的是，本申请不限于所描述的实施方式，相反，本申请包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。

实施例1

本申请实施例1提供一种在基板上电镀形成微细结构的方法。

图1是本实施例的在基板上电镀形成微细结构的方法的一个示意图，如图1所示，该方法包括：

步骤101、在基板的表面形成具有n个部分的导电薄膜，其中，所述n个部分位于所述基板的所述表面的不同位置，n为2以上的自然数；

步骤102、在上述导电薄膜的所述n个部分上一次性形成光刻胶图形；以及

步骤103、分别向上述导电薄膜的第n个部分通电,并以上述第n个部分作为种子层，利用电镀液对上述第n个部分进行电镀，以在上述第n个部分所对应的上述光刻胶图形的开口内部电镀形成第n个金属图形，并且，在对第n个部分进行电镀时，上述导电薄膜的尚未进行电镀的部分与所述电镀液之间不形成电流，其中，n是自然数，且1≦n≦n。

在本实施例中，用一次光刻同时形成两次以上电镀所需的光刻胶图形，并且，在对各部分进行电镀时，导电薄膜的尚未进行电镀的部分与电镀液之间不形成电流，从而对各微细结构依次进行电镀，由此，与传统工艺相比，本实施例的方法能够用较少的光刻工艺形成不同的微细结构，从而降低生产成本；同时，避免了传统工艺中多次光刻所存在的对准偏差和图形偏差，能够提高微细结构尺寸和位置精度，提高微细结构的性能。

在本实施例中，通过多次电镀在基板上形成的各金属图形中，至少有两个金属图形材料不相同。此外，各金属图形中，至少有两个金属图形厚度不同，例如，材料相同，但是厚度不同，或者，材料不同，厚度也不同。

在本实施例中，在进行电镀的步骤中，在将基板放入电镀液并对导电薄膜的部分通电进行电镀时，使导电薄膜的尚未进行电镀的部分与电镀液之间不形成电流，由此，能够避免对尚未进行电镀的部分电路，从而使电镀过程可控。

在本实施例中，可以按需要对导电薄膜的需要电镀的部分通电，例如，可以每次仅对1个部分通电，也可以对2个以上的部分通电，且通电的时间可以根据各金属图形电镀所要达到的厚度来决定。

在本实施例中，可以有多种方式使导电薄膜的尚未进行电镀的部分与电镀液之间不形成电流，例如：在导电薄膜的该n个部分中，至少有两个部分之间电绝缘，这样，针对该彼此绝缘的各部分，在其中的至少一个部分被通电进行电镀时，其它部分不被通电，该其它部分与电镀液之间不形成电流，因此，该其它部分不被进行电镀；或者，在导电薄膜的该n个部分中，导电薄膜的尚未进行电镀的部分可以被覆盖有绝缘薄膜，从而与电镀液之间不形成电流。上述两种方式可以单独被使用，或者被结合使用；此外，还可以是其它的方式，本实施例不限于上述列举的两种方式。

下面，结合一个实例来说明本实施例的在基板上电镀形成微细结构的方法。在下面的实例中，具体叙述由两种金属形成微细结构的制造方法。由三种以上金属形成微细结构的制造方法，可参照此实例细化、重复相关步骤。

在该实例中，导电薄膜的各部分之间电绝缘。

图2是本实施例的方法的实例中各步骤的一个示意图。如图2所示，该制造方法包括如下步骤。

首先，如图2的a)所示，在基板1的表面1a上形成导电薄膜2，并且，导电薄膜2被分成2个相互电绝缘的部分2-1和2-2，例如，2-1和2-2互不联通。必要时，导电薄膜2-1还可以进一步进行图形加工，但是最好整体可以互相连通起来。同样，必要时，导电薄膜2-2还可以进一步进行图形加工，但是最好整体可以互相连通起来。导电薄膜2可以是一种金属的单层薄膜，也可以是两种以上金属的多层薄膜。导电薄膜2的厚度可以在0.01-1微米。比如，导电薄膜2是在基板1的表面1a上形成0.005微米厚的cr薄膜之后再形成0.1微米厚的au薄膜而构成的双层金属薄膜。基板1可以是半导体制造领域中常用的晶圆，例如硅晶圆、gan晶圆、sic晶圆等，也可以是石英、蓝宝石等绝缘性晶圆，也可以是玻璃薄板。另外，该基板也可以是半导体制造领域中常用的晶圆，在晶圆的表面上进一步具有半导体器件、mems器件所需的各种薄膜以及各种构造。本实施例对此并不限制。基板1的厚度，比如说可以是50-2000微米。

下一步，如图2的b)所示，在导电薄膜2的各个互不连通的部分(2-1和2-2)上形成光刻胶图形3。光刻胶图形3通过一次光刻过程形成。光刻胶图形3在导电薄膜2-1的部分上面具有开口3-1，在导电薄膜2-2的部分上面具有开口3-2。在开口3-1的底部，导电薄膜2-1暴露出来；在开口3-2的底部，导电薄膜2-2暴露出来。

下一步，如图2的c)所示，在电镀液中，向导电薄膜的第1个部分2-1通电，以导电薄膜2-1为种子层，在光刻胶图形的开口3-1的内部电镀第1种金属4。第1种金属可以是单一金属，比如au、ni、cu、sn。第1种金属也可以是两种以上金属的复合结构。比如，第1种金属也可以是先电镀ni，在ni之上再电镀au而形成的双层结构。比如，第1种金属也可以是ni和au交互层叠而构成的多层结构。

下一步，如图2的d)所示，向导电薄膜的第2个部分2-2通电，以导电薄膜2-2为种子层，在光刻胶图形的开口3-2的内部电镀第2种金属5。第2种金属可以是单一金属，比如au、ni、cu、sn。第2种金属也可以是两种以上金属的复合结构。由于导电薄膜的第1个部分2-1与第2个部分2-2是相互不连通的，所以电镀第2种金属5时对第1种金属5的结构并不产生影响。当然，在电镀第2种金属5时，至少部分时间同时对导电薄膜的第1个部分2-1通电，也可以在第1种金属4上电镀形成第2种金属5。

下一步，如图2的e)所示，去除光刻胶3。光刻胶3的去除，可以用相应的溶剂进行湿法腐蚀来实现，也可以用含有氧的等离子体进行干法刻蚀来实现。

下一步，如图2的f)所示，去除导电薄膜2的不需要的部分。这一过程可以用相应的溶剂进行湿法腐蚀来实现，也可以用相应的等离子体进行干法刻蚀来实现。这样，就得到了相互独立的金属微细结构4和5。第1种金属4和第2种金属5可以是不同的金属。第1种金属4和第2种金属5可以是同样的金属，但是厚度不同。一个特例是：第1种金属4是au，第2种金属5是ni，二者的厚度可以相同也可以不相同。

如上所述，本实施例只用一次光刻形成的光刻胶图形就可以实现不同金属、不同厚度金属微细结构的电镀，工艺简单易施、灵活可控，从而可以降低生产成本。同时，因为不需要不同金属结构的不同光刻过程，不需要在凸凹性较大的基板上形成光刻胶图形，所以可以提高微细结构的尺寸和位置精度，从而提高微细结构的性能。

图2的f)所示的微细结构可以应用到半导体，特别是mems的各种器件之中。作为特例，图2f)所示的微细结构可以是线圈型结构。可以在线圈里通电，产生磁场，作为相应的mems器件的部件。不同的线圈结构(包括金属种类、金属厚度、线圈形状)就会具有不同的功能。这样的线圈结构，比如可以用来产生磁场，驱动诸如微镜等mems部件。这样的线圈结构，也可以用来感应外部磁场，在线圈中产生电流，通过测量产生的电流来测量磁场的强弱。

实施例2

本申请实施例2提供一种在基板上电镀形成微细结构的方法，与实施例1的方法类似，其中与本申请实施例1相似之处省却详细叙述。

图3是本实施例的在基板上电镀形成微细结构的方法的一个示意图。图3与图1的方法的区别在于，在图3所示的方法中，在步骤102之前，具有步骤301，在步骤103之前具有步骤302，其中：

步骤301、形成所述光刻胶图形之前，在所述导电薄膜的所述n个部分中，在至少一个部分的表面覆盖绝缘薄膜，其中，所述导电薄膜从所述光刻胶图形的开口部分露出。

步骤302、对所述导电薄膜的被所述绝缘薄膜所覆盖的部分进行电镀前，至少部分地去除所述露出的缘薄膜，以使所述导电薄膜从所述光刻胶图形的开口部分露出。

通过上述步骤301，能够通过绝缘薄膜使导电薄膜的尚未进行电镀的部分与电镀液之间不形成电流。

通过上述步骤302，能够去除绝缘薄膜，使得在后续步骤中，对导电薄膜的尚未进行电镀的部分实施电镀。

通过上述步骤301、步骤102、步骤302、步骤103，能够仅通过一个一次性形成的光刻胶图形，对导电薄膜的各部分进行可控的电镀处理。

在本实施例中，导电薄膜的n部分之间，可以电绝缘，也可以电连接，本实施例并不限制。

其中，导电薄膜n部分之间电绝缘的情形可以与实施例1的图2的描述类似，通过分别对电绝缘的部分通电，以及对尚未电镀的部分覆盖绝缘薄膜，可以更加准确地进行各部分的电镀控制，避免n部分之间短接等情况对电镀控制的影响。

下面，对导电薄膜n部分之间电连接的情况进行说明。以导电薄膜具有第一部分和第二部分这两部分为例，如果第一部分和第二部分电连接，在对第一部分通电以电镀第一金属时，虽然尚未进行电镀的第二部分也被通电，但是第二部分表面具有绝缘薄膜，因此不被进行电镀；在去除了第二部分表面的绝缘薄膜并对第二部分通电以电镀第二金属的情况下，由于第一部分与第二部分电连接，因此也对第一部分通电，所以，在第一部分的第一金属上继续电镀形成第二金属，由此，能够便于形成多金属层，此外，在第一金属和第二金属相同的情况下，能够便于调整金属层的厚度。导电薄膜的第一部分和第二部分可以电连接的另一个有利之处是：对导电薄膜可以不进行图形加工。因此节省了工艺步骤，可以进一步降低生产成本。

下面，结合一个实例来说明本实施例的在基板上电镀形成微细结构的方法。在下面的实例中，具体叙述由两种金属形成微细结构的制造方法。由三种以上金属形成微细结构的制造方法，可参照此实例细化、重复相关步骤。

图4是本实施例的方法的实例中各步骤的一个示意图。如图4所示，该制造方法包括如下步骤。

首先，如图4的a)所示，在基板1的表面1a上形成导电薄膜2，并将导电薄膜2分成2个互不联通的部分2-1和2-2。导电薄膜2的构成可以与本申请实施例1的导电薄膜相同。基板1可以与本申请实施例1的基板相同。

下一步，如图4的b)所示，在导电薄膜2-2的部分上形成绝缘薄膜的图形6。绝缘薄膜6可以由硅的氧化物、硅的氮化物等半导体以及mems工艺中常用的其它绝缘性材料构成。绝缘薄膜6的厚度可以为0.01-1微米。绝缘薄膜6可以用半导体以及mems工艺形成。比如，绝缘薄膜6是用化学气相沉积(cvd)方式形成的硅的氧化物。绝缘薄膜6的图形可以用半导体以及mems常用的干法或湿法刻蚀工艺形成。

下一步，如图4的c)所示，在导电薄膜2的各个互不连通的部分(2-1和2-2)上形成光刻胶图形3。光刻胶图形3通过一次光刻过程形成。光刻胶图形3在导电薄膜2-1的部分上面具有开口3-1，在导电薄膜2-2的部分上面具有开口3-2。在开口3-1的底部，导电薄膜2-1暴露出来。在开口3-2的底部，绝缘薄膜6完全覆盖导电薄膜2-2，因此导电薄膜2-2没有暴露出来。

下一步，如图4的d)所示，向导电薄膜的第1个部分2-1通电，以导电薄膜2-1为种子层，在光刻胶图形的开口3-1的内部电镀第1种金属4。第1种金属可以与本申请实施例1的第1种金属相同。由于电镀第1种金属4时，导电薄膜2-2没有暴露出来，导电薄膜2-2之上不会电镀上第1种金属4，也不会受到任何影响。另外，电镀第1种金属4时，即使把导电薄膜2-1和导电薄膜2-2连接起来也不会在导电薄膜2-2之上电镀上第1种金属4。

下一步，如图4的e)所示，去掉导电薄膜2-2之上的光刻胶图形的开口3-2部分的绝缘薄膜6，使导电薄膜2-2在光刻胶图形的开口3-2部分暴露出来。绝缘薄膜6的部分去除，可以用相应的溶剂进行湿法腐蚀来实现，也可以用相应的等离子体进行干法刻蚀来实现。比如，绝缘薄膜6是硅的氧化物，可以用含有氟酸的溶液将绝缘薄膜6部分腐蚀掉。

下一步，如图4的f)所示，向导电薄膜的第2个部分2-2通电,以导电薄膜2-2为种子层，在光刻胶图形的开口3-2的内部电镀第2种金属5。第2种金属可以与本申请实施例1的第2种金属相同。由于导电薄膜的第1个部分2-1与第2个部分2-2是相互不连通的，所以电镀第2种金属5时对第1种金属5的结构并不产生影响。当然，在电镀第2种金属5时，同时对导电薄膜的第1个部分2-1通电，也可以在第1种金属4上电镀上第2种金属5。

下一步，如图4的g)所示，去除光刻胶3。光刻胶3的去除，可以用相应的溶剂进行湿法腐蚀来实现，也可以用含有氧的等离子体进行干法刻蚀来实现。

下一步，如图4的h)所示，去除导电薄膜2的不需要的部分。这一过程可以用相应的溶剂进行湿法腐蚀来实现，也可以用相应的等离子体进行干法刻蚀来实现。这时，绝缘薄膜6也会部分残留下来，对金属5的结构和功能都可以没有明显的影响。

这样，就得到了相互独立的金属微细结构4和5。第1种金属4和第2种金属5可以是不同的金属。第1种金属4和第2种金属5可以是同样的金属，但是厚度不同。一个特例是：第1种金属4是au，第2种金属5是ni，二者的厚度可以相同也可以不相同。

图4的h)所示的微细结构具有：在基板1的表面形成的具有n个部分的导电薄膜(例如，第1个部分2-1，第2个部分2-2等)，其中，该n个部分位于基板1的表面的不同位置，n为2以上的自然数；以及形成于各导电薄膜的表面的金属图形(例如，金属微细结构4和5)，其中，至少一个金属图形的侧壁下侧形成有与该侧壁和导电薄膜(例如，第2个部分2-2)的表面都接触的绝缘薄膜6。本实施例产生的效果，除了实施例1所叙述的之外，可以使第一次电镀形成第1种金属4的工艺自由度变得更大。

与本申请实施例1在图2的f)所示的微细结构相同，图4的h)所示的微细结构可以应用到半导体，特别是mems的各种器件之中。

以上结合具体的实施方式对本申请进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本申请保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本申请的精神和原理对本申请做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本申请的范围内。