一种基于大马士革工艺的MEMS开关牺牲层的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于大马士革工艺的MEMS开关牺牲层的制备方法，包括步骤：S1、获取晶圆；S2、在晶圆的表面沉积牺牲层，牺牲层的材料包括半导体材料；S3、刻蚀牺牲层，在共面波导上形成通孔；S4、在通孔中电镀锚点材料，形成初始锚点；S5、对牺牲层和初始锚点进行抛光处理，形成目标锚点，目标锚点的表面与牺牲层表面平齐；S6、在牺牲层表面电镀上电极，使得上电极与目标锚点接触；S7、释放牺牲层，形成MEMS开关的悬臂梁。该制备方法将大马士革工艺引入到牺牲层的制备过程中，有效改善了MEMS牺牲层的平整度，提高了牺牲层的稳定性，降低了牺牲层的释放时间，提高了生产效率，适用于MEMS开关的量产工作。产工作。产工作。

【技术实现步骤摘要】
一种基于大马士革工艺的MEMS开关牺牲层的制备方法


[0001]本专利技术属于半导体器件制备
，具体涉及一种基于大马士革工艺的MEMS开关牺牲层的制备方法。

技术介绍

[0002]MEMS开关具有体积小、集成度高、性能良好的特点，可以与移项器、滤波器、衰减器等进行集成，构成具有智能化、多功能、可重构的MEMS器件，应用于航空航天、测试仪器、通信等领域中。牺牲层是实现MEMS开关悬臂梁制备的关键，牺牲层的平整度及厚度等因素将决定MEMS开关的插入损耗、隔离度及寿命，因此，牺牲层的制备是MEMS开关工艺中的一项关键技术。
[0003]目前，牺牲层一般采用光刻胶、聚酰亚胺(PI)等来进行制备。其中，光刻胶易溶于丙酮等有机溶剂，在后续悬臂梁制备过程中，不利于清洗工艺的进行，且光刻胶相较于其他材料牺牲层，稳定性较差；固化后的聚酰亚胺牺牲层性质稳定，不与酸、碱发生反应，但聚酰亚胺牺牲层采用干法释放工艺，释放周期较长。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于大马士革工艺的MEMS开关牺牲层的制备方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0005]本专利技术实施例提供了一种基于大马士革工艺的MEMS开关牺牲层的制备方法，包括步骤：
[0006]S1、获取晶圆，其中，所述晶圆表面制备有MEMS开关的共面波导；
[0007]S2、在所述晶圆的表面沉积牺牲层，所述牺牲层的材料包括半导体材料；
[0008]S3、刻蚀所述牺牲层，在所述共面波导上形成通孔；
[0009]S4、在所述通孔中电镀锚点材料，形成初始锚点；
[0010]S5、对所述牺牲层和所述初始锚点进行抛光处理，形成目标锚点，所述目标锚点的表面与所述牺牲层表面平齐；
[0011]S6、在所述牺牲层表面电镀上电极，使得所述上电极与所述目标锚点接触；
[0012]S7、释放所述牺牲层，形成所述MEMS开关的悬臂梁。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，所述半导体材料包括二氧化硅、非晶硅、氮化硅中的一种或多种。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，所述牺牲层的厚度大于所述目标锚点的厚度。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，步骤S3包括：
[0016]S31、在所述牺牲层的表面进行通孔图形化处理，形成通孔图形区域；
[0017]S32、刻蚀所述通孔图形区域的所述牺牲层，形成所述通孔。
[0018]在本专利技术的一个实施例中，步骤S4包括：
[0019]S41、在所述通孔和所述牺牲层表面制备第一种子层；
[0020]S42、在所述第一种子层表面进行锚点图形化处理以露出所述通孔，形成锚点图形区域；
[0021]S43、在所述锚点图形区域进行电化学沉积并去除所述第一种子层，形成所述初始锚点。
[0022]在本专利技术的一个实施例中，所述初始锚点的厚度与所述通孔的厚度相等。
[0023]在本专利技术的一个实施例中，步骤S5包括：
[0024]利用抛光机及硅抛光液对所述牺牲层进行抛光处理。
[0025]在本专利技术的一个实施例中，所述抛光处理的精度小于100nm，抛光处理后所述牺牲层的厚度与所述目标锚点的厚度相等。
[0026]在本专利技术的一个实施例中，步骤S6包括：
[0027]S61、在所述牺牲层表面制备第二种子层；
[0028]S62、在所述第二种子层表面进行上电极图形化处理，形成上电极图形区域，所述上电极图形区域将所述锚点露出；
[0029]S63、在所述上电极图形区域上进行电化学沉积并去除所述第二种子层，形成所述上电极。
[0030]在本专利技术的一个实施例中，步骤S7包括：
[0031]利用氟化氢刻蚀机，通过氢氟酸气体对牺牲层进行释放，形成所述悬臂梁。
[0032]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0033]本专利技术的制备方法将大马士革工艺引入到牺牲层的制备过程中，采用半导体材料作为牺牲层材料，有效改善了MEMS牺牲层的平整度，提高了牺牲层的稳定性，降低了牺牲层的释放时间，提高了生产效率，制备得到具有工艺简单、平整度高、易于释放、高可靠性的牺牲层，适用于MEMS开关的量产工作。
附图说明
[0034]图1为本专利技术实施例提供的一种基于大马士革工艺的MEMS开关牺牲层的制备方法的流程示意图；
[0035]图2a
‑
图2g为本专利技术实施例提供的一种基于大马士革工艺的MEMS开关牺牲层的制备方法的过程示意图。
具体实施方式
[0036]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0037]实施例一
[0038]请参见图1和图2a
‑
图2g，图1为本专利技术实施例提供的一种基于大马士革工艺的MEMS开关牺牲层的制备方法的流程示意图，图2a
‑
图2g为本专利技术实施例提供的一种基于大马士革工艺的MEMS开关牺牲层的制备方法的过程示意图。该制备方法包括步骤：
[0039]S1、获取晶圆10，其中，晶圆10包括衬底11和位于衬底11上的共面波导12，请参见图2a。
[0040]具体的，该晶圆10可以包括衬底11和位于衬底上的共面波导12。
[0041]进一步的，该晶圆10包括衬底11以及在衬底11表面制备完成的MEMS 开关触点13、驱动电极14、隔离层15、共面波导12(Coplanar waveguide，简称CPW)等结构，其中，MEMS开关触点13、驱动电极14、隔离层15、共面波导12(Coplanar waveguide，简称CPW)等结构的相对位置请参见现有技术中MEMS开关的结构。具体的，衬底11的材料包括但不限于Si，MEMS 开关触点13的材料包括但不限于SiN，驱动电极14的材料包括但不限于 Au、Pt等，隔离层15的材料包括但不限于SiN
x
，CPW12的材料包括但不限于Au、Pt等。
[0042]S2、在晶圆10的表面沉积牺牲层20，牺牲层20的材料包括半导体材料，请参见图2b。
[0043]具体的，可以利用脉冲激光沉积法(Pulsed Laser Deposition，简称PLD)、分子束外延法(Molecular beam epitaxy，简称MBE)、金属有机气相外延法 (Metal
‑
organic Chemical Vapor Deposition，简称MOCVD)或者等离子体增强化学气相沉积法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，简称PECVD) 沉积牺牲层20。牺牲层20的材料包括半导体材料；其中，半导体材料包括二氧化硅、非晶硅、氮化硅中的一种或多种。沉积形成的牺牲层20的厚度需大于最终形成的MEMS开关中目标锚点的厚度。
[0044]在一个具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于大马士革工艺的MEMS开关牺牲层的制备方法，其特征在于，包括步骤：S1、获取晶圆，其中，所述晶圆表面制备有MEMS开关的共面波导；S2、在所述晶圆的表面沉积牺牲层，所述牺牲层的材料包括半导体材料；S3、刻蚀所述牺牲层，在所述共面波导上形成通孔；S4、在所述通孔中电镀锚点材料，形成初始锚点；S5、对所述牺牲层和所述初始锚点进行抛光处理，形成目标锚点，所述目标锚点的表面与所述牺牲层表面平齐；S6、在所述牺牲层表面电镀上电极，使得所述上电极与所述目标锚点接触；S7、释放所述牺牲层，形成所述MEMS开关的悬臂梁。2.根据权利要求1所述的基于大马士革工艺的MEMS开关牺牲层的制备方法，其特征在于，所述半导体材料包括二氧化硅、非晶硅、氮化硅中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的基于大马士革工艺的MEMS开关牺牲层的制备方法，其特征在于，所述牺牲层的厚度大于所述目标锚点的厚度。4.根据权利要求1所述的基于大马士革工艺的MEMS开关牺牲层的制备方法，其特征在于，步骤S3包括：S31、在所述牺牲层的表面进行通孔图形化处理，形成通孔图形区域；S32、刻蚀所述通孔图形区域的所述牺牲层，形成所述通孔。5.根据权利要求1所述的基于大马士革工艺的MEMS开关牺牲层的制备方法，其特征在于，步骤S4包括：S41、在所述通孔和所述牺牲层表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊强，张世义，吴倩楠，余建刚，李孟委，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：