一种3D-MEMS探针及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种3D

【技术实现步骤摘要】
一种3D
‑
MEMS探针及其制备方法


[0001]本专利技术属于微电子机械系统(MEMS)加工工艺
，具体涉及一种3D
‑
MEMS探针及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，MEMS(微电子机械系统)加工技术飞快发展，其在探针制备领域应用广泛。目前，相关领域普遍通过MEMS加工技术制作相关的2D探针产品，但3D探针的制备因其制备工艺复杂，成本高，该产品相对较少。
[0003]CN 113562686A公开了一种3D
‑
MEMS探针的制造方法，所述制备方法包括如下步骤：S1：对衬底进行清洗；S2：光刻以及湿法腐蚀，得到针尖图形；S3：在衬底上溅射一层种子层；S4：利用电镀的技术在种子层上生长高强度金属；S5：利用研磨(lapping)得到针尖结构；S6：在针尖结构上光刻、电镀、剥离制造悬臂梁结构；S7：在悬臂梁结构上用回流焊技术连接圆柱；S8：用回流焊技术固定连接陶瓷基板；S9：利用湿法去除种子层，将3D结构探针从衬底上面剥离后，收集并清洗。
[0004]综上所述，提供一种制备工艺简单、易于加工与量产的，且可以精确控制探针厚度的探针制备方法已经是本领域亟需解决的问题之一。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供3D
‑
MEMS探针及其制备方法，用以解决现有技术中制备3D
‑
MEMS探针工艺复杂、成本高的问题。
[0006]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种3D
‑
MEMS探针，所述3D
‑
MEMS探针包括陶瓷基板、圆柱、悬臂梁结构以及针尖；
[0008]所述针尖通过悬臂梁结构与圆柱固定连接，所述圆柱与陶瓷基板固定连接。
[0009]作为本专利技术的一个优选技术方案，所述悬臂梁与圆柱、圆柱与陶瓷基板间设置有焊点。
[0010]优选地，所述针尖的顶部设置有种子层。
[0011]本专利技术提供的3D
‑
MEMS探针结构简单，可靠性良好。所述针尖用于接触样品的pad，从而传输信号；焊点(即回流焊技术)将针尖、梁结构、圆柱与陶瓷基板连接起来，成为一个稳定的整体，检测时梁的表面形态或振动特性发生变化，检测这些变化并将其转化为电信号输出。
[0012]作为本专利技术的一个优选技术方案，所述针尖的材质包括钯钴合金。
[0013]优选地，所述针尖的厚度为10～20μm，例如可以是10μm、12μm、14μm、16μm、18μm或20μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
[0014]本专利技术所述针尖为接触样品的pad，用于传输信号，其厚度过大会导致压痕，从而造成芯片损伤，过小则会传输信号变弱。
[0015]优选地，所述种子层的厚度为10～200nm，例如可以是10nm、50nm、80nm、120nm、150nm、170nm或200nm，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
[0016]本专利技术采用金属铜做种子层，优点是制备方便、简单、便宜，工艺成熟稳定。
[0017]作为本专利技术的一个优选技术方案，所述悬臂梁结构的材质包括钯、钴或钯钴合金中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括：钯和钴的组合，钯和钯钴合金的组合，钴和钯钴合金的组合，或钯、钴和钯钴合金的组合。
[0018]优选地，所述圆柱的材质包括铜。
[0019]优选地，所述圆柱的高度为8～12mm，例如可以是8mm、9mm、10mm、11mm或12mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
[0020]优选地，所述圆柱的直径为50μm
‑
1mm，例如可以是50μm、100μm、500μm、800μm或1mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
[0021]本专利技术所述圆柱的作用为：为所述3D
‑
MEMS探针的垂直方向提供支撑作用。
[0022]第二方面，本专利技术提供了一种如第一方面提供的3D
‑
MEMS探针的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0023](1)对衬底进行光刻以及湿法腐蚀，得到针尖结构坯件；而后在衬底表面溅射种子层；
[0024](2)利用电镀的技术在种子层上生长高强度金属，而后利用研磨(lapping)得到针尖结构；
[0025](3)在步骤(2)所得针尖结构上依次进行光刻、电镀以及剥离制造悬臂梁结构；
[0026](4)在悬臂梁结构上焊接圆柱，之后固定连接陶瓷基板；
[0027](5)利用湿法去除种子层，将3D结构探针从衬底上面剥离后，收集并清洗，得到所述3D
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MEMS探针。
[0028]本专利技术提供的制备方法将MEMS加工技术与光刻、研磨、湿法腐蚀等技术有效结合生产3D
‑
MEMS探针，制备工艺简单，易于加工与量产。
[0029]作为本专利技术的一个优选技术方案，所述衬底包括硅晶圆或陶瓷。
[0030]优选地，步骤(1)所述光刻前还包括对衬底的清洗过程。
[0031]优选地，步骤(1)所述光刻包括依次进行的匀胶、前烘、曝光、中烘、显影以及后烘。
[0032]优选地，所述沉积的时间为20～40min，例如可以是20min、24min、28min、32min、36min或40min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
[0033]优选地，所述匀胶中采用的光刻胶包括40XT胶。
[0034]优选地，所述匀胶中的转速为2500～3500r/min，例如可以是2500r/min、2700r/min、2900r/min、3100r/min、3300r/min或3500r/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
[0035]优选地，所述前烘的温度为120～130℃，例如可以是120℃、122℃、124℃、126℃、128℃或130℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用；时间为8～12min，例如可以是8min、9min、10min、11min或12min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
[0036]优选地，所述中烘的温度为100～110℃，例如可以是100℃、102℃、104℃、106℃、108℃或110℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用；时间为
1～2min，例如可以是1min、1.2min、1.4min、1.6min、1.8min或2min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
[0037]优选地，所述后烘的温度为60～100℃，例如可以是60℃、70℃、8本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D
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MEMS探针，其特征在于，所述3D
‑
MEMS探针包括陶瓷基板、圆柱、悬臂梁结构以及针尖；所述针尖通过悬臂梁结构与圆柱固定连接，所述圆柱与陶瓷基板固定连接。2.根据权利要求1所述的3D
‑
MEMS探针，其特征在于，所述圆柱与陶瓷基板间设置有焊点；优选地，所述针尖的顶部设置有种子层。3.根据权利要求2所述的3D
‑
MEMS探针，其特征在于，所述针尖的材质包括钯钴合金；优选地，所述针尖的厚度为10～20μm；优选地，所述种子层的厚度为10～200nm。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的3D
‑
MEMS探针，其特征在于，所述悬臂梁结构的材质包括钯、钴或钯钴合金中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述圆柱的材质包括铜；优选地，所述圆柱的高度为8～12mm；优选地，所述圆柱的直径为50μm
‑
1mm。5.一种如权利要求1
‑
4任一项所述3D
‑
MEMS探针的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)对衬底进行光刻以及湿法腐蚀，得到针尖结构坯件；而后在衬底表面溅射种子层；(2)利用电镀技术在种子层上生长高强度金属，而后利用研磨得到针尖结构；(3)在步骤(2)所得针尖结构上依次进行光刻、电镀以及剥离制造悬臂梁结构；(4)在悬臂梁结构上焊接圆柱，之后固定连接陶瓷基板；(5)利用湿法去除种子层，将3D结构探针从衬底上面剥离后，收集并清洗，得到所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：石磊，张君娜，施元军，
申请(专利权)人：苏州晶晟微纳半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：