一种RF MEMS开关的制造和封装方法技术

本发明专利技术公开了一种RF MEMS开关的制造和封装方法，其特征在于，在基片上通过光刻、湿法腐蚀、溅射、干法刻蚀、阳极键合等工艺获得RF MEMS开关，然后通过对准键合工艺对RF MEMS开关进行封装，获得损耗低、密封性好的RF MEMS开关。本发明专利技术所述的RF MEMS开关具有损耗低、驱动电压低、密封性好、隔离度高、屏蔽效果好的优点，特别适用于微波、毫米通信、雷达等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种RFMEMS开关的制造和封装方法
本专利技术属于微机电系统(MEMS)领域，尤其涉及一种RFMEMS开关的制造和封装方法。
技术介绍
RFMEMS是MEMS(微机电系统)与RF(射频)技术相结合的一门新技术，MEMS器件具有体积小、易集成、可靠性高等优点，可代替传统无线通信系统中的半导体器件。RFMEMS不仅可以以器件的方式应用于电路，例如MEMS开关、MEMS电容、MEMS谐振器，还可以将单个器件集成到同一个芯片中组成组件和应用系统，例如滤波器、压控振荡器、移相器等，这大大缩减了传统器件的体积，降低了功耗，提升了系统的性能。RFMEMS开关是RFMEMS器件中的重要器件之一，其与传统开关相比具有损耗低、功耗低、线性度好、尺寸小、易集成等优势，避免了传统FET、pin开关带来的欧姆损耗，克服了传统外置分立元件带来的体积大、功耗大和元件连线带来的寄生影响。但是MEMS开关还是存在隔离度不够高、驱动电压较高、开关时间长、环境要求高、功率处理能力低的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种RFMEMS开关的制造和封装方法，使制造的RFMEMS开关具有隔离度高、驱动电压低、开关时间短、环境要求低、功率处理能力高等优点。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种RFMEMS开关的制造和封装方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对硅基片进行研磨、抛光，并使用溶液进行超声波清洗；(2)对经过步骤(1)的硅基片双面热氧化生长氧化层，即二氧化硅层；(3)对经过步骤(2)的硅基片进行光刻，形成正面浅凹槽；(4)对经过步骤(3)光刻后的硅基片，以二氧化硅为掩膜，湿法腐蚀硅，形成硅槽图形；(5)对经过步骤(4)刻蚀后的硅基片进行去胶处理，去除掩膜；(6)对经过步骤(5)处理后的硅基片进行光刻，磁控溅射钛钨/金，并采用lift-off工艺，剥离形成可动触点图形；(7)对经过步骤(6)溅射后的硅基片以二氧化硅和触点金属作为掩膜，ICP干法刻蚀硅25μm，形成触点高度；(8)对经过步骤(7)处理后的硅基片正反面去除氧化层；(9)对玻璃基片进行光刻，磁控溅射钛钨/金，并采用lift-off工艺，在丙酮中剥离形成固定触点图形；(10)对步骤(8)和步骤(9)中处理后的硅基片和玻璃基片进行阳极键合；(11)对步骤(10)键合后的硅基片进行湿法减薄，形成结构层；(12)对步骤(11)中处理后的硅基片背部溅射金属铝，并光刻，湿法腐蚀铝，形成弹簧粱和金属电桥；(13)对步骤(12)处理后的硅基片以铝为掩膜，ICP刻蚀，释放结构，得到RFMEMS开关；(14)对步骤(13)处理后的硅基片上沉积氮化硅层；(15)选用硅片作为封装盖板材料，对硅片进行清洗，去除杂质；(16)对步骤(15)清洗后的硅片盖板旋涂粘附剂，然后旋涂光敏BCB层，形成键合层；(17)对步骤(16)中旋涂光敏BCB层后的硅片盖板进行ICP深刻蚀，形成硅片盖板槽；(18)对步骤(17)处理后的硅片盖板内部利用喷胶、镀膜工艺制备金属屏蔽层；(19)将步骤(18)处理后的硅片盖板与步骤(14)处理后的硅基片进行对准键合，键合过程中充入保护气体，固化键合层；(20)得到封装好的RFMEMS开关。其中，步骤(1)和步骤(15)中首先用浓硫酸和过氧化氢溶液浸泡并超声波清洗，浸泡时间为10分钟，然后使用酒精浸泡并超声波清洗，时间为5分钟，之后用去离子水冲洗干净，再用氮气吹干。其中，步骤(2)中生长氧化层的厚度为0.7至0.9μm。其中，步骤(4)中湿法腐蚀采用四甲基氢氧乙氨水溶液，腐蚀温度为70℃至80℃，四甲基氢氧乙氨水溶液体积分数为25％，形成的硅槽高度为1.5至1.8μm。其中，步骤(7)中ICP刻蚀速率为2.1μm/min，侧壁陡直度为89.7°至90.4°之间。其中，步骤(10)中阳极键合工艺优化参数为温度350℃，电压为800V，真空度0.1Pa，压力为0.5bar，键合气体环境为氮气，时间为10分钟。其中，步骤(11)中湿法减薄采用四甲基氢氧乙氨水溶液进行腐蚀，腐蚀温度为90℃，溶液体积分数为5％，腐蚀速率为1μm/min。其中，步骤(19)中将硅片盖板与硅基板上的键合标记对准并夹持固定，送入键合机中进行键合，施加压力为3000mbar，温度为300℃，键合过程中，升温间隔为50℃，每提高50℃后保温保压1min。其中步骤(19)中的保护气体为氮气或氩气或氦气。本专利技术与现有技术相比的有益效果是：本专利技术通过光刻、湿法腐蚀、溅射、干法刻蚀、阳极键合等工艺获得RFMEMS开关，然后通过对准键合工艺对RFMEMS开关进行封装，获得具有隔离度高、驱动电压低、开关时间短、环境要求低、功率处理能力高等优点的RFMEMS开关。附图说明为了能更进一步了解本专利技术的特征以及
技术实现思路
，请参阅以下有关本专利技术的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本专利技术加以限制。附图中，附图1是本专利技术RFMEMS开关制造和封装方法的工艺流程图。具体实施方式下面对本专利技术技术方案进行详细说明，所述实施例的示例在附图中示出，但是本专利技术的保护范围不局限于所述实施例。如图1所示，RFMEMS开关的制造和封装方法，包括以下步骤：(1)对硅基片进行研磨、抛光，并使用溶液进行超声波清洗；选用直径为100mm，厚度为0.4mm的硅基片，对硅基片进行双面研磨和抛光，然后在浓硫酸和过氧化氢溶液中浸泡并使用超声波清洗，浸泡时间为10分钟，然后将硅基片取出，放置在酒精中，使用超声波清洗，时间为5分钟，然后用去离子水冲洗干净，再用氮气吹干。(2)对经过步骤(1)的硅基片双面热氧化生长氧化层，即二氧化硅层；对清洗后的硅基片进行双面热氧化生长二氧化硅层，厚度为0.7至0.9μm。(3)对经过步骤(2)的硅基片进行光刻，形成正面浅凹槽；对氧化后的硅基片正面旋涂光刻胶，光刻胶厚度为4至5μm，然后在90℃下烘干2至4分钟，将带有浅凹槽图形的掩膜版覆盖在光刻胶层上进行曝光处理，然后放入显影液中显影，然后去除浅凹槽图形对应处的光刻胶层，形成正面浅凹槽。(4)对经过步骤(3)光刻后的硅基片，以二氧化硅为掩膜，湿法腐蚀硅，形成硅槽图形；对光刻后的硅基片以二氧化硅为掩膜湿法腐蚀硅，湿法腐蚀采用四甲基氢氧乙氨水溶液，该溶液温度越高，腐蚀速率越快，浓度越高腐蚀速率越慢，本专利技术中四甲基氢氧乙氨水溶液采用的腐蚀温度为70℃至80℃，溶液体积分数为25％，形成的硅槽高度为1.5至1.8μm，获得的硅槽表面平整度高。(5)对经过步骤(4)刻蚀后的硅基片进行去胶处理，去除掩膜；将腐蚀后的硅基片放入丙酮去胶液中，去除硅基片剩余的光刻胶。(6)对经本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种RF MEMS开关的制造和封装方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)对硅基片进行研磨、抛光，并使用溶液进行超声波清洗；/n(2)对经过步骤(1)的硅基片双面热氧化生长氧化层，即二氧化硅层；/n(3)对经过步骤(2)的硅基片进行光刻，形成正面浅凹槽；/n(4)对经过步骤(3)光刻后的硅基片，以二氧化硅为掩膜，湿法腐蚀硅，形成硅槽图形；/n(5)对经过步骤(4)刻蚀后的硅基片进行去胶处理，去除掩膜；/n(6)对经过步骤(5)处理后的硅基片进行光刻，磁控溅射钛钨/金，并采用lift-off工艺，剥离形成可动触点图形；/n(7)对经过步骤(6)溅射后的硅基片以二氧化硅和触点金属作为掩膜，ICP干法刻蚀硅25μm，形成触点高度；/n(8)对经过步骤(7)处理后的硅基片正反面去除氧化层；/n(9)对玻璃基片进行光刻，磁控溅射钛钨/金，并采用lift-off工艺，在丙酮中剥离形成固定触点图形；/n(10)对步骤(8)和步骤(9)中处理后的硅基片和玻璃基片进行阳极键合；/n(11)对步骤(10)键合后的硅基片进行湿法减薄，形成结构层；/n(12)对步骤(11)中处理后的硅基片背部溅射金属铝，并光刻，湿法腐蚀铝，形成弹簧粱和金属电桥；/n(13)对步骤(12)处理后的硅基片以铝为掩膜，ICP刻蚀，释放结构，得到RF MEMS开关；/n(14)对步骤(13)处理后的硅基片上沉积氮化硅层；/n(15)选用硅片作为封装盖板材料，对硅片进行清洗，去除杂质；/n(16)对步骤(15)清洗后的硅片盖板旋涂粘附剂，然后旋涂光敏BCB层，形成键合层；/n(17)对步骤(16)中旋涂光敏BCB层后的硅片盖板进行ICP深刻蚀，形成硅片盖板槽；/n(18)对步骤(17)处理后的硅片盖板内部利用喷胶、镀膜工艺制备金属屏蔽层；/n(19)将步骤(18)处理后的硅片盖板与步骤(14)处理后的硅基片进行对准键合，键合过程中充入保护气体，固化键合层；/n(20)得到封装好的RF MEMS开关。/n...

【技术特征摘要】
1.一种RFMEMS开关的制造和封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对硅基片进行研磨、抛光，并使用溶液进行超声波清洗；
(2)对经过步骤(1)的硅基片双面热氧化生长氧化层，即二氧化硅层；
(3)对经过步骤(2)的硅基片进行光刻，形成正面浅凹槽；
(4)对经过步骤(3)光刻后的硅基片，以二氧化硅为掩膜，湿法腐蚀硅，形成硅槽图形；
(5)对经过步骤(4)刻蚀后的硅基片进行去胶处理，去除掩膜；
(6)对经过步骤(5)处理后的硅基片进行光刻，磁控溅射钛钨/金，并采用lift-off工艺，剥离形成可动触点图形；
(7)对经过步骤(6)溅射后的硅基片以二氧化硅和触点金属作为掩膜，ICP干法刻蚀硅25μm，形成触点高度；
(8)对经过步骤(7)处理后的硅基片正反面去除氧化层；
(9)对玻璃基片进行光刻，磁控溅射钛钨/金，并采用lift-off工艺，在丙酮中剥离形成固定触点图形；
(10)对步骤(8)和步骤(9)中处理后的硅基片和玻璃基片进行阳极键合；
(11)对步骤(10)键合后的硅基片进行湿法减薄，形成结构层；
(12)对步骤(11)中处理后的硅基片背部溅射金属铝，并光刻，湿法腐蚀铝，形成弹簧粱和金属电桥；
(13)对步骤(12)处理后的硅基片以铝为掩膜，ICP刻蚀，释放结构，得到RFMEMS开关；
(14)对步骤(13)处理后的硅基片上沉积氮化硅层；
(15)选用硅片作为封装盖板材料，对硅片进行清洗，去除杂质；
(16)对步骤(15)清洗后的硅片盖板旋涂粘附剂，然后旋涂光敏BCB层，形成键合层；
(17)对步骤(16)中旋涂光敏BCB层后的硅片盖板进行ICP深刻蚀，形成硅片盖板槽；
(18)对步骤(17)处理后的硅片盖板内部利用喷胶、镀膜工艺制备金属屏蔽层；
(19)将步骤(18)处理后的硅片盖板与步骤(14)处理后的硅基片进行对准键合，键合过程中充入保护气体，固化键合层；
(20)得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：卞经纬，
申请(专利权)人：无锡市伍豪机械设备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32