一种基于金属钛的MEMS机械继电器的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于金属钛的ＭＥＭＳ机械继电器的制备方法，属于微电子机械系统（ＭＥＭＳ）微加工技术领域。该方法包括：对钛基底光刻图形化，刻蚀形成浅槽；选择热膨胀系数与金属钛匹配的玻璃，在玻璃的表面制备金属连线；将钛基底和玻璃基底进行阳极键合；对钛基底进行背面减薄，光刻图形化，并进行深刻蚀，穿通钛基底，形成ＭＥＭＳ机械继电器。本发明专利技术通过阳极键合、化学机械抛光和深刻蚀等工艺，在玻璃衬底上实现低成本、高精度、高深宽比的金属钛三维可动结构的加工，从而实现了基于金属钛的ＭＥＭＳ机械继电器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于微电子机械系统(MEMS)微加工技术，具体涉及一种基于金属钛的 MEMS机械继电器的制备方法。
技术介绍
微机械继电器依靠机械移动实现对信号传输线的继电器控制，具有低插损、高线性、 高隔离度等CMOS继电器无法比拟的优点。随着MEMS (微电子机械系统)技术的发展, 在同一衬底上大批量、低成本、高密度集成包括继电器/继电器在内的微小机械结构成为可 能，但目前MEMS继电器都使用硅作为结构材料，硅材料本身导电性能不佳，所以需要在 侧墙接触面形成一层金属，普通淀积方法难以完成侧墙覆盖，虽然采用局部电镀、溅射、 蒸发等方法，或使用Shadow Mask等特殊工艺能形成侧墙覆盖，但膜的质量仍然不如平面 生长，长时间工作将导致接触失效，包括接触点融合造成的无法关断和接触退化造成的接 触电阻激增甚至绝缘，在传输大电流和使用热驱动继电器时，失效问题尤其严重。传统继电器均使用金属做为结构材料，其功能和可靠性已经过大量实践考验。如果能 使用金属材料制作MEMS继电器，不仅能很好的解决接触电阻问题，还可以减小系统失效。 与硅相比，金属材料不仅具有很好的导电性，还具有很好的延展性和抗冲击强度，其断裂 韧度通常比硅材料高两个数量级，使用金属材料制作可动接触零部件其可靠性更高。但目 前对于高深宽比的金属微机械继电器的加工，还没有一种成熟的方法。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术中的不足，提供了一种基于金属钛的MEMS机械继电器的制备 方法。本专利技术的技术方案是一种基于金属钛的MEMS机械继电器的制备方法，其步骤包括1) 对钛基底光刻图形化，刻蚀形成浅槽；2) 选择热膨胀系数与钛匹配的玻璃，在玻璃的表面制备金属连线；3) 将钛基底和玻璃基底进行阳极键合；4) 对钛基底进行背面减薄，光刻图形化，并进行深刻蚀，穿通钛基底，形成MEMS机 械继电器。所述玻璃为D263T、钠钙玻璃、FOTURAN玻璃、B270玻璃。 所述步骤1)形成的浅槽的高度为5 w m —10 u m。所述金属钛基底和玻璃基底阳极键合的参数可为温度350-45(TC,电压350-750V， 压力1000-2000N。所述步骤4)中所述深刻蚀具体为，刻蚀气体为氯气，刻蚀参数为线圈功率300-500W， 平板功率50W-200W，气体流量30-70sccm。 与现有技术相比，本专利技术的有益效果是通过钛-玻璃阳极键合、化学机械抛光和钛深刻蚀等工艺，可在玻璃衬底上实现低成本、 高精度、高深宽比的金属钛三维可动结构的加工，从而实现了基于金属钛的MEMS机械继 由恶附图说明图1为制备本专利技术MEMS机械继电器的工艺流程图。 具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述一、 衬底的制备选用钛基底作为结构材料；选用热膨胀系数与钛基底(热膨胀系数 为8.6-9.4ppm/°C)匹配的玻璃基底作为衬底，比如D263T玻璃(7.2)、钠钙玻璃(9.4)、 FOTURAN玻璃(8.6)， B270玻璃(9.4)等。二、 钛基底表面光刻图形化，并刻蚀形成浅槽，如5-10um深，如图l (a)。三、 玻璃表面淀积一层金属，比如200nm的金、铜等，光刻图形化，形成金属连线， 如图1 (b)。四、 钛基底和玻璃基底进行阳极键合，如图1 (c)，键合参数为温度350-450'C， 电压350-750V，压力1000-2000N，真空，持续30min。五、 钛基底减薄，并进行深刻蚀，将钛基底刻蚀穿通；具体为，钛基底减薄，通过化学机械抛光的方法，将基片减薄至合适的厚度，如20-100 Pm (图ld)。然后，钛基底表面淀积深刻蚀掩膜，如厚约20um的SU8光刻胶、金属或氧化物硬 掩膜等，并图形化；通过深刻蚀，将钛基底刻蚀穿通(图le)，刻蚀气体为氯气，刻蚀参数为线圈功率300-500W,平板功率50-200W，气体流量30-70sccm，气压3mT。以上通过详细实施例描述了本专利技术所提供的MEMS机械继电器的制备方法，本领域的 技术人员应当理解，在不脱离本专利技术实质的范围内，可以对本专利技术做一定的变形或修改； 其制备方法也不限于实施例中所公开的内容。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于金属钛的ＭＥＭＳ机械继电器的制备方法，其步骤包括：　１）对钛基底光刻图形化，刻蚀形成浅槽；　２）选择热膨胀系数与金属钛匹配的玻璃，在玻璃的表面制备金属连线；　３）将钛基底和玻璃基底进行阳极键合；　４）对钛基底 进行背面减薄，光刻图形化，并进行深刻蚀，穿通钛基底，形成ＭＥＭＳ机械继电器。

【技术特征摘要】
1、一种基于金属钛的MEMS机械继电器的制备方法，其步骤包括1)对钛基底光刻图形化，刻蚀形成浅槽；2)选择热膨胀系数与金属钛匹配的玻璃，在玻璃的表面制备金属连线；3)将钛基底和玻璃基底进行阳极键合；4)对钛基底进行背面减薄，光刻图形化，并进行深刻蚀，穿通钛基底，形成MEMS机械继电器。2、 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述玻璃为D263T玻璃、钠钙玻璃 FOTURAN玻璃或B270玻璃。3、 如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈兢，舒琼，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]