CN101557028A - 一种微型波导的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及半导体工艺和MEMS工艺技术领域的一种微型波导的制备方法，所述方法包括：在基片上制作微型波导的底面金属壁；在制作完底面金属壁的基片上制作微型波导侧壁胶图形；在所述微型波导侧壁胶图形的侧面和顶面制作微型波导侧壁和顶壁的起镀层；在所述起镀层上制作电镀保护胶膜，并将制作微型波导侧壁和顶壁的区域暴露出来；对所述起镀层进行电镀，并形成微型波导侧壁和顶壁；去除所述侧壁胶图形、电镀保护胶膜及未电镀的起镀层，得到微型波导腔体。采用本发明可以有效控制贵金属微型波导制作中的工艺和材料成本，所制作的微型波导可以实现较大的高度，同时本发明所采用的基本工艺步骤是常用技术，工艺兼容性好。

Description

一种微型波导的制备方法
技术领域
本发明涉及半导体工艺和MEMS工艺技术领域，尤其涉及一种微型波导的制备方法。
背景技术
微型腔体制作技术是微机电系统(MEMS，Micro-Electro-Mechanical Systems)和集成电路技术领域中较常用的技术，其难点在于垂直方向大深度(或高度)的侧壁结构加工，相应的深沟槽图形定义所需成本也较高。随着半导体技术的进步，集成电路的工作频率不断提高，平面的互联结构损耗增大，难以满足电路互联的需要。利用腔体结构制作波导器件则成为高频集成电路互联的一种方法，而所制作的波导器件通常采用黄金作为材料，材料成本很高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微型波导的制备方法，可以有效的降低工艺成本，并制作出形貌良好的微型波导结构。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种微型波导的制备方法，所述方法包括：
(1)在基片上制作微型波导的底面金属壁；
(2)在制作完底面金属壁的基片上制作微型波导侧壁胶图形；
(3)在所述微型波导侧壁胶图形的侧面和顶面制作微型波导侧壁和顶壁的起镀层；
(4)在所述起镀层上制作电镀保护胶膜，并将制作微型波导侧壁和顶壁的区域暴露出来；
(5)对所述起镀层进行电镀，并形成微型波导侧壁和顶壁；
(6)去除所述侧壁胶图形、电镀保护胶膜及未电镀的起镀层，得到微型波导腔体。
上述步骤(1)具体包括：
a.在要制作微型波导的基片上旋涂光刻胶；
b.对旋涂光刻胶后的基片进行光刻显影；
c.在光刻显影后的基片上进行金属淀积；
d.去除基片上多余的金属和光刻胶，形成微型波导的底面金属壁。
上述微型波导底面金属壁的材料为黄金。
上述步骤(2)具体包括：
a.在已经完成微型波导底面金属壁制作的基片上涂敷紫外厚胶；
b.对涂敷紫外厚胶的基片进行烘烤；
c.对烘烤后的基片进行光刻，形成微型波导侧壁胶图形。
上述步骤(3)具体包括：
a.在已经完成侧壁胶图形制作的基片表面进行溅射工艺，淀积制作微型波导侧壁和顶壁的金属；
b.在制作微型波导侧壁和顶壁的金属表面溅射一层金属膜。
上述制作微型波导侧壁和顶壁的金属为黄金，所述金属膜为钛金属。
上述溅射工艺为磁控溅射、偏压溅射或二次溅射。
上述步骤(4)具体包括：
a.在所述起镀层上涂敷电镀工艺用光刻胶；
b.对涂敷电镀工艺光刻胶的起镀层上进行光刻显影，露出制作微型波导侧壁和顶壁的需要电镀加厚的区域。
上述步骤(5)具体包括：
a.对起镀层进行酸性腐蚀，去除起镀层表面的金属膜，露出制作微型波导侧壁和顶壁的金属层；
b.将基片接通电镀阴极，对露出的制作微型波导侧壁和顶壁的金属层进行电镀加厚。
上述步骤(6)具体为：将电镀完成的基片浸入去胶溶液，去除侧壁胶图形、电镀保护胶膜和未电镀的起镀层金属膜，留下微型波导腔体。
与现有技术相比，本发明技术方案产生的有益效果为：
采用本发明可以有效控制贵金属微型波导制作中的工艺和材料成本。所制作的微型波导的高度由厚胶工艺的胶厚控制，可以实现较大的高度。同时本发明所采用的基本工艺步骤是半导体集成电路或MEMS工艺中的常用技术，工艺兼容性好。
附图说明
图1～图6为本发明实施例的工艺流程图；
图7为利用本发明制作出的波导结构滤波器或天线的示意图。
附图标记：
1-基片，2-微型波导底面金属壁，3-微型波导侧壁胶图形，4-起镀层，
5-电镀保护胶膜，6-微型波导侧壁，7-微型波导顶壁，8-电镀液，
9-槽，10-侧墙。
具体实施例
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做详细说明。
实施例1：
一种微型波导的制备方法，其制备方法的工艺步骤如下：
(1)在基片1上制作微型波导底面金属壁2；
a.在要制作微型波导的基片上旋涂AZ5214型反转胶作为光刻胶；
b.利用光刻显影工艺形成微型波导底面胶图形；
c.采用电子束蒸发工艺在已经完成图形光刻显影的基片上淀积3um厚的黄金作为微型波导底面金属壁；
d.将电子束蒸发黄金后的基片浸如丙酮溶液，即可溶解AZ5214胶，同时去除附着于胶膜上的黄金，只留下微型波导底面金属壁2，如图1所示。
(2)在制作完底面金属壁的基片上制作微型波导侧壁胶图形3；
a.在已经完成微型波导底面金属壁制作的基片上涂敷AZ4620型光刻胶，经过两次旋涂，制作50um厚的胶膜；
b.对所涂敷的光刻胶用50摄氏度热板烘30分钟，然后采用90摄氏度热板烘20分钟的烘胶，保证所制作胶膜内的溶剂平稳的散发，避免直接高温烘胶带来的溶剂迅速挥发导致的胶层变形问题；
c.采用分两次曝光显影的方法对已经完成前烘的胶膜进行微型波导侧壁金属图形光刻，以解决AZ4620感光度和透光度较弱，底层胶难以刻透的问题，制作出来的微型波导侧壁图形宽度为10um，对应为将要制作的侧壁厚度，以保证足够的强度，如图2所示。
(3)在所述微型波导侧壁胶图形3的侧面和顶面制作微型波导侧壁和顶壁的起镀层4，其步骤如下：采用磁控溅射的方式，分别淀积0.1um黄金和40nm钛，作为制作微型波导侧壁和顶壁的起镀层，如图3所示，其中钛作为粘附层，用来增强电镀保护胶膜的附着能力。
(4)在起镀层4上制作电镀保护胶膜5，将制作微型波导侧壁和微型波导顶壁的需要电镀加厚的区域暴露出来，其步骤如下：
a.在已经完成的起镀层制作工艺的基片上涂敷电镀工艺用光刻胶，所述光刻胶采用稀释的AZ4620型光刻胶，通过旋涂，获得15um厚的电镀保护胶膜；
b.光刻显影，露出所要制作的微型波导的侧壁和顶壁部分，如图4所示。
(5)对所述起镀层4进行电镀，并形成微型波导侧壁6和顶壁7；
a.利用酸性腐蚀液，去除起镀层表面的钛金属，露出所溅射的黄金金属层；
b.将基片接通电镀阴极，放入电镀液8，通过适当的电镀电流，对已经露出的制作微型波导侧壁6和微型波导顶壁7的黄金金属层进行电镀加厚，电镀后的厚度为10um，如图5所示。
(6)去除侧壁胶图形、电镀保护胶膜及未电镀的起镀层，得到金属的微型波导腔体，其步骤如下：将电镀完成的基片浸入去胶溶液，去除光刻胶和未电镀的起镀层金属薄膜，留下金属波导腔体，如图6所示，所制作的微型波导腔体的底面黄金厚度为3um，侧壁高度为50um，侧壁和顶面黄金厚度均为10um。
参见图2，图2是利用本发明的方法制作出来的波导结构滤波器或天线的示意图，具体通过改变所制作的微型波导的侧壁、顶面、底面图形来形成滤波器或天线等结构。在波导壁开槽9可实现信号的辐射，形成天线结构；在侧壁光刻版图中增加利用与本发明制作微型波导侧壁工艺相同的工艺制作垂直方向的侧墙10，可以改变波导传输和特性，实现滤波器结构。
本发明可以有效控制贵金属微型波导制作中的工艺和材料成本。微电子工艺的紫外光刻技术成熟，利用紫外厚胶光刻技术进行图形定义可以实现形貌良好的沟槽结构，其工艺成本远低于MEMS工艺常用的LIGA技术腔体制作方法中X射线曝光工艺。
在金属淀积工艺中，电镀方法能够使金属仅在需要加厚的区域增厚，金属利用率高，设备价格低廉，可以有效降低需要采用昂贵黄金材料的高频微型波导的制作成本。利用溅射方法淀积电镀工艺所需起镀层，具有良好的台阶覆盖能力，通过控制偏压或者二次溅射等方法，可以在大深宽比的沟槽结构侧壁形成连续的淀积薄膜。
本发明所采用的基本工艺步骤是半导体集成电路或MEMS工艺中的常用技术，工艺兼容性好。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微型波导的制备方法，其特征在于：所述方法包括：
(1)在基片上制作微型波导的底面金属壁；
(2)在制作完底面金属壁的基片上制作微型波导侧壁胶图形；
(3)在所述微型波导侧壁胶图形的侧面和顶面制作微型波导侧壁和顶壁的起镀层；
(4)在所述起镀层上制作电镀保护胶膜，并将制作微型波导侧壁和顶壁的区域暴露出来；
(5)对所述起镀层进行电镀，并形成微型波导侧壁和顶壁；
(6)去除所述侧壁胶图形、电镀保护胶膜及未电镀的起镀层，得到微型波导腔体。
2.如权利要求1所述的微型波导的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)具体包括：
a.在要制作微型波导的基片上旋涂光刻胶；
b.对旋涂光刻胶后的基片进行光刻显影；
c.在光刻显影后的基片上进行金属淀积；
d.去除基片上多余的金属和光刻胶，形成微型波导的底面金属壁。
3.如权利要求2所述的微型波导的制备方法，其特征在于：所述微型波导底面金属壁的材料为黄金。
4.如权利要求1所述的微型波导的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)具体包括：
a.在已经完成微型波导底面金属壁制作的基片上涂敷紫外厚胶；
b.对涂敷紫外厚胶的基片进行烘烤；
c.对烘烤后的基片进行光刻，形成微型波导侧壁胶图形。
5.
如权利要求1所述的微型波导的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)具体包括：
a.在已经完成侧壁胶图形制作的基片表面进行溅射工艺，淀积制作微型波导侧壁和顶壁的金属；
b.在制作微型波导侧壁和顶壁的金属表面溅射一层金属膜。
6.如权利要求5所述的微型波导的制备方法，其特征在于：所述制作微型波导侧壁和顶壁的金属为黄金，所述金属膜为钛金属。
7.如权利要求5所述的微型波导的制备方法，其特征在于：所述溅射工艺为磁控溅射、偏压溅射或二次溅射。
8.如权利要求1所述的微型波导的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)具体包括：
a.在所述起镀层上涂敷电镀工艺用光刻胶；
b.对涂敷电镀工艺光刻胶的起镀层上进行光刻显影，露出制作微型波导侧壁和顶壁的需要电镀加厚的区域。
9.如权利要求1所述的微型波导的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)具体包括：
a.对起镀层进行酸性腐蚀，去除起镀层表面的金属膜，露出制作微型波导侧壁和顶壁的金属层；
b.将基片接通电镀阴极，对露出的制作微型波导侧壁和顶壁的金属层进行电镀加厚。
10.如权利要求1所述的微型波导的制备方法，其特征在于：所述步骤(6)具体为：将电镀完成的基片浸入去胶溶液，去除侧壁胶图形、电镀保护胶膜和未电镀的起镀层金属膜，留下微型波导腔体。
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