一种RF-MEMS开关复合牺牲层制备方法与流程

本发明涉及rf-mems器件制造技术领域，特别是指一种rf-mems开关复合牺牲层制备方法。

背景技术：

rf-mems（rf即radiofrequency，射频；mems即micro-electro-mechanicalsystem，微机电系统）开关因具有低损耗、高隔离度、可集成、微型化等优势，被广范用于通信、雷达等军事领域以及微型可调谐天线等民用领域中。

牺牲层制备工艺是rf-mems开关制备过程中极其重要的一步工艺，rf-mems开关的开关梁的高度精度、平坦性以及触点高度主要受牺牲层制备工艺的影响。

目前，常规使用的牺牲层技术难以做薄，使得开关梁触点高度的一致性难以控制，此外，受基底金属线条起伏影响，牺牲层难以做平，进而影响了开关的电压、可靠性、一致性。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种rf-mems开关复合牺牲层制备方法，该方法制备出的牺牲层具有低厚度、高平整度的特点，有助于提高开关梁的高度精度、平坦性以及触点高度一致性，并有助于实现开关梁的低触点间距。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种rf-mems开关复合牺牲层制备方法，其包括以下步骤：

（1）在需要做牺牲层的mems基板表面溅射金属层，并对金属层进行图形化，从而实现对mems基板的平坦化填充；

（2）对步骤（1）平坦化填充后的mems基板再次采用溅射的方式沉积金属层，从而制备第一牺牲层，第一牺牲层的高度用于定义开关梁触点的间隙距离；

（3）将步骤（2）溅射后的mems基板取出，进行光刻刻蚀去胶，去除金属梁锚区的金属层；

（4）将步骤（3）刻蚀去胶后的mems基板进行薄胶光刻，完成第二牺牲层的制备，并在此过程中光刻出开关梁的触点结构；第一牺牲层和第二牺牲层共同构成金属与光刻胶相结合的异质复合牺牲层；

（5）将步骤（4）得到的mems基板进行热处理固化，完成低厚度高平整度复合牺牲层的制备。

可选的，所述步骤（1）（2）（3）中金属层的材质为铜、铝或镍。

可选的，所述步骤（1）中图形化的方式为剥离法或刻蚀法。

可选的，所述步骤（2）中金属层的厚度精度为±5%。

本发明与现有技术相比所取得的有益效果为：

1、与现有的光刻胶牺牲层或金属等具有保型性牺牲层相比，本发明采用平坦化填充技术，可以实现开关的更优的平坦性，且平坦性可优于10nm。

2、与通过cmp（chemicalmechanicalpolishing，化学机械抛光）方式实现牺牲层平坦化的方式相比，本发明的平坦化填充方式可以避免繁琐的机械化学抛光工序，且对设备的依赖度较小。

3、与光刻胶牺牲层相比，本发明采用溅射的方式，可以制作更薄的牺牲层，触点与底电极可以实现小于0.3μm的低间距，并能够对间距进行精确控制。

总之，采用本发明方法，触点间距可以通过溅射调节实现灵活控制，且本发明方法相对于现有技术来说更加简便可靠。

附图说明

图1为本发明实施例中牺牲层的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

一种rf-mems开关复合牺牲层制备方法，其包括以下步骤：

（1）在需要做牺牲层的mems基板表面溅射金属层，并对金属层进行图形化，从而实现对mems基板的平坦化填充；

（2）对步骤（1）平坦化填充后的mems基板再次采用溅射的方式沉积金属层，从而制备第一牺牲层，第一牺牲层的高度用于定义开关梁触点的间隙距离；

（3）将步骤（2）溅射后的mems基板取出，进行光刻刻蚀去胶，去除金属梁锚区的金属层；

（4）将步骤（3）刻蚀去胶后的mems基板进行薄胶光刻，完成第二牺牲层的制备，并在此过程中光刻出开关梁的触点结构；第一牺牲层和第二牺牲层共同构成金属与光刻胶相结合的异质复合牺牲层；

（5）将步骤（4）得到的mems基板进行热处理固化，完成低厚度高平整度复合牺牲层的制备。

可选的，所述步骤（1）（2）（3）中金属层的材质为铜、铝或镍。

可选的，所述步骤（1）中图形化的方式为剥离法或刻蚀法。

可选的，所述步骤（2）中金属层的厚度精度为±5%。

以下为一个更具体的例子：

一种rf-mems开关复合牺牲层制备方法，包括以下步骤：

将需要进行牺牲层制备的mems基片进行烘烤，用lift-off专用胶进行光刻，溅射平坦化填充层铜层，用剥离液进行剥离，实现平坦化填充。

实施例中，lift-off专用胶为lor胶，制备出易于剥离的结构；铜层采用dc低功率溅射，厚度与需要平坦化的图形厚度一致，厚度范围为10nm~500nm；剥离液采用nmp剥离液，将溅射完的mems基板放入剥离液中，70℃下浸泡1小时~3小时后取出用大量去离子水进行漂洗、氮气枪吹干。完成平坦化填充层的制备。

将步骤处理后的mems基板用热板加热烘干，进行第二层铜层溅射；

实施例中，将步骤中完成平坦化填充的mems基板烘干进行第二层铜层溅射，溅射依旧采用dc低功率溅射；第二次铜层的厚度即触点间距，可实现10nm~500nm低间距的触点，亦可以此方法实现0.5~2μm的高间距的触点。

将步骤完成溅射的mems基板进行光刻，使用铜刻蚀液进行刻蚀，去除开关梁锚区位置的铜层，然后去胶清洗吹干；

实施例中，将步骤完成溅射的mems基板进行光刻，光刻版定义出开关梁的锚区；光刻采用的是az6130光刻胶；刻蚀铜采用的是fecl3基刻蚀液；采用az400t去胶液70℃下浸泡10min~40min去胶。

将步骤完成锚区刻蚀的mems基板进行匀胶光刻，光刻胶厚度为0.3~0.5μm，进行掩膜曝光、显影，定义出开关梁锚区和触点；

实施例中，将步骤完成锚区刻蚀的mems基板进行匀胶光刻，光刻胶为az1500，光刻胶厚度为0.3~0.5μm。

将步骤完成光刻的mems基板在热板上进行热处理；

实施例中，将步骤完成光刻的mems基板放到热板上进行90~110℃下10min~30min的热处理的。

完成低触点间距高平整度开关梁复合牺牲层制备，制备出的牺牲层如图1所示，图中具有mems硅基板1、平坦化填充层2、第一层cu牺牲层3、第二层光刻胶层4以及触点结构5。

总之，本发明方法制备出的牺牲层具有低厚度、高平整度的特点，有助于提高开关梁的高度精度、平坦性以及触点高度一致性，并有助于实现开关梁的低触点间距。采用本发明的技术方案，可以提高mems开关梁的平整性，实现10nm~500nm低触点间距开关梁的制备，从而提高mems开关的可靠性，降低mems开关驱动电压。

需要理解的是，上述对于本专利具体实施方式的叙述仅仅是为了便于本领域普通技术人员理解本专利方案而列举的示例性描述，并非暗示本专利的保护范围仅仅被限制在这些个例中，本领域普通技术人员完全可以在对本专利技术方案做出充分理解的前提下，以不付出任何创造性劳动的形式，通过对本专利所列举的各个例采取组合技术特征、替换部分技术特征、加入更多技术特征等等方式，得到更多的具体实施方式，所有这些具体实施方式均在本专利权利要求书的涵盖范围之内，因此，这些新的具体实施方式也应在本专利的保护范围之内。