CN106324566A - 一种雷达用传感器芯片的制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种雷达用传感器芯片的制造工艺，所述硅片的清洗分为六步，可以去除硅片表面的有机物、氧化物及各种微粒，所述清洗后进行烘干，可以避免在波导制备过程中由于硅片原因导致的PMMA 吸湿、与硅基底粘附性差、膜厚不均匀、表面平整度不够、光洁度差等影响波导传输特性的不良后果，所述曝光使用的工具为双面光刻机，可以提高图像的分辨率，所述显影后通过40‑60%的磷酸水溶液进行腐蚀，可以去除显影后暴露出来的铝膜采用此种制造工艺加工出来的雷达用传感器芯片具有分辨率高以及波导传输特性好的优点，市场潜力巨大，前景广阔。
Description
技术领域
本发明属于雷达配件的生产工艺领域，更具体地说，本发明涉及一种雷达用传感器芯片的制造工艺。
背景技术
传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。传感器芯片是雷达的配件之一。目前传感器芯片存在着分辨率不高以及波导传输特性不好的问题。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种雷达用传感器芯片的制造工艺。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种雷达用传感器芯片的制造工艺，包括如下步骤：
（1）预处理
把硅基片清洗后烘干后，接着利用匀胶机将液态聚合物均匀旋涂在硅基片上，形成聚合物薄膜；
（2）刻蚀
用 Bp218-30 正性光刻胶，在形成聚合物薄膜的硅基片背面光刻出对版标记图形；
（3）固化
在硅片正面旋涂沉积一层PMMA 作为光波导下包层，接着将其放入烘箱中进行旋转固化，所述旋转的速度为1000-1200转/分钟，所述烘箱的温度为120-140℃ ，所述固化的时间为2-4h；
（4）气相沉积
然后在固化后的两层聚合物薄膜表面，气相沉积金属铝形成铝掩模；
（5）光刻
接着在铝掩模上旋涂一层正性光刻胶，然后将其放入烘箱中进行固化30-50min，然后采用双面对准技术对版、曝光10-20s、显影20-40s，光刻出光波导集成光路图形；
（6）再刻蚀显影
将制备有光波导集成光路铝掩模图形的样品，在O 2等离子体中进行 ICP刻蚀，所述刻蚀的时间为7-9min，接着把 ICP 刻蚀过的样片浸泡在 AZ300MIF 显影液中，得到光波导集成光路芯层结构；
（7）再气相沉积
将再刻蚀显影后的光波导集成光路芯层结构表面，二次气相沉积金属铝掩模；
（8）光刻、刻蚀显影
在二次气相沉积金属铝掩模上，旋涂正性光刻胶，然后将其放入烘箱中进行固化30-50min，然后采用双面对准技术对版、曝光10-20s、显影20-30s，光刻出悬臂梁-质量块图形，接着在在O 2等离子体中进行 ICP刻蚀，形成PMMA悬臂梁-质量块立体结构；
（9）制成传感器芯片-
把PMMA悬臂梁-质量块立体结构浸泡在显影液中，去除铝掩模和铝掩模上残留的光刻胶，制成传感器芯片。
优选的，所述步骤（1）中硅片的清洗分为六步。
优选的，所述硅片的清洗步骤为：①将硅片置于 H2SO4:H2O2=3:1 的混合液中，在75-85℃ 下煮5-15min；②接着用去离子水清洗4-6min；③接着将硅片置于 HF:H2O=1:10的混合液中，在20-24℃ 下漂洗10-20min；④接着用去离子水清洗4-6min；⑤接着将硅片置于 Hcl:H2O2: H2O =1:1:6 的混合液中，在75-85℃ 下煮5-15min；⑥然后用去离子水清洗4-6min。
优选的，所述步骤（1）中烘干的方法为硅片置于110-130℃的热板上进行除湿预烘20-30min。
优选的，所述步骤（5）中曝光使用的工具为双面光刻机，所述双面光刻机的功率为200-400w。
优选的，所述步骤（8）中显影后通过40-60%的磷酸水溶液进行腐蚀。
有益效果：本发明提供了一种雷达用传感器芯片的制造工艺，所述硅片的清洗分为六步，可以去除硅片表面的有机物、氧化物及各种微粒，所述清洗后进行烘干，可以避免在波导制备过程中由于硅片原因导致的PMMA 吸湿、与硅基底粘附性差、膜厚不均匀、表面平整度不够、光洁度差等影响波导传输特性的不良后果，所述曝光使用的工具为双面光刻机，可以提高图像的分辨率，所述显影后通过40-60%的磷酸水溶液进行腐蚀，可以去除显影后暴露出来的铝膜采用此种制造工艺加工出来的雷达用传感器芯片具有分辨率高以及波导传输特性好的优点，市场潜力巨大，前景广阔。
具体实施方式
实施例1：
一种雷达用传感器芯片的制造工艺，包括如下步骤：
（1）预处理
把硅基片清洗后烘干后，接着利用匀胶机将液态聚合物均匀旋涂在硅基片上，形成聚合物薄膜，所述硅片的清洗分为六步，①将硅片置于 H2SO4:H2O2=3:1 的混合液中，在75℃下煮5min；②接着用去离子水清洗4min；③接着将硅片置于 HF:H2O=1:10 的混合液中，在20℃ 下漂洗10min；④接着用去离子水清洗4min；⑤接着将硅片置于 Hcl:H2O2: H2O =1:1:6 的混合液中，在75℃ 下煮5min；⑥然后用去离子水清洗4min，所述烘干的方法为硅片置于110℃的热板上进行除湿预烘20min；
（2）刻蚀
用 Bp218-30 正性光刻胶，在形成聚合物薄膜的硅基片背面光刻出对版标记图形；
（3）固化
在硅片正面旋涂沉积一层PMMA 作为光波导下包层，接着将其放入烘箱中进行旋转固化，所述旋转的速度为1000转/分钟，所述烘箱的温度为120℃ ，所述固化的时间为2h；
（4）气相沉积
然后在固化后的两层聚合物薄膜表面，气相沉积金属铝形成铝掩模；
（5）光刻
接着在铝掩模上旋涂一层正性光刻胶，然后将其放入烘箱中进行固化30min，然后采用双面对准技术对版、曝光10s、显影20s，光刻出光波导集成光路图形，所述曝光使用的工具为双面光刻机，所述双面光刻机的功率为200w；
（6）再刻蚀显影
将制备有光波导集成光路铝掩模图形的样品，在O 2等离子体中进行 ICP刻蚀，所述刻蚀的时间为7min，接着把 ICP 刻蚀过的样片浸泡在 AZ300MIF 显影液中，得到光波导集成光路芯层结构；
（7）再气相沉积
将再刻蚀显影后的光波导集成光路芯层结构表面，二次气相沉积金属铝掩模；
（8）光刻、刻蚀显影
在二次气相沉积金属铝掩模上，旋涂正性光刻胶，然后将其放入烘箱中进行固化30min，然后采用双面对准技术对版、曝光10s、显影20s，光刻出悬臂梁-质量块图形，接着在在O 2等离子体中进行 ICP刻蚀，形成PMMA悬臂梁-质量块立体结构，所述显影后通过40%的磷酸水溶液进行腐蚀；
（9）制成传感器芯片-
把PMMA悬臂梁-质量块立体结构浸泡在显影液中，去除铝掩模和铝掩模上残留的光刻胶，制成传感器芯片。
实施例2：
一种雷达用传感器芯片的制造工艺，包括如下步骤：
（1）预处理
把硅基片清洗后烘干后，接着利用匀胶机将液态聚合物均匀旋涂在硅基片上，形成聚合物薄膜，所述硅片的清洗分为六步，①将硅片置于 H2SO4:H2O2=3:1 的混合液中，在80℃下煮10min；②接着用去离子水清洗5min；③接着将硅片置于 HF:H2O=1:10 的混合液中，在22℃ 下漂洗15min；④接着用去离子水清洗5min；⑤接着将硅片置于 Hcl:H2O2: H2O =1:1:6 的混合液中，在80℃ 下煮10min；⑥然后用去离子水清洗5min，所述烘干的方法为硅片置于120℃的热板上进行除湿预烘25min；
（2）刻蚀
用 Bp218-30 正性光刻胶，在形成聚合物薄膜的硅基片背面光刻出对版标记图形；
（3）固化
在硅片正面旋涂沉积一层PMMA 作为光波导下包层，接着将其放入烘箱中进行旋转固化，所述旋转的速度为1100转/分钟，所述烘箱的温度为130℃ ，所述固化的时间为3h；
（4）气相沉积
然后在固化后的两层聚合物薄膜表面，气相沉积金属铝形成铝掩模；
（5）光刻
接着在铝掩模上旋涂一层正性光刻胶，然后将其放入烘箱中进行固化40min，然后采用双面对准技术对版、曝光15s、显影30s，光刻出光波导集成光路图形，所述曝光使用的工具为双面光刻机，所述双面光刻机的功率为300w；
（6）再刻蚀显影
将制备有光波导集成光路铝掩模图形的样品，在O 2等离子体中进行 ICP刻蚀，所述刻蚀的时间为8min，接着把 ICP 刻蚀过的样片浸泡在 AZ300MIF 显影液中，得到光波导集成光路芯层结构；
（7）再气相沉积
将再刻蚀显影后的光波导集成光路芯层结构表面，二次气相沉积金属铝掩模；
（8）光刻、刻蚀显影
在二次气相沉积金属铝掩模上，旋涂正性光刻胶，然后将其放入烘箱中进行固化40min，然后采用双面对准技术对版、曝光15s、显影25s，光刻出悬臂梁-质量块图形，接着在在O 2等离子体中进行 ICP刻蚀，形成PMMA悬臂梁-质量块立体结构，所述显影后通过40-60%的磷酸水溶液进行腐蚀；
（9）制成传感器芯片-
把PMMA悬臂梁-质量块立体结构浸泡在显影液中，去除铝掩模和铝掩模上残留的光刻胶，制成传感器芯片。
实施例3
一种雷达用传感器芯片的制造工艺，包括如下步骤：
（1）预处理
把硅基片清洗后烘干后，接着利用匀胶机将液态聚合物均匀旋涂在硅基片上，形成聚合物薄膜，所述硅片的清洗分为六步，①将硅片置于 H2SO4:H2O2=3:1 的混合液中，在85℃下煮15min；②接着用去离子水清洗6min；③接着将硅片置于 HF:H2O=1:10 的混合液中，在24℃ 下漂洗20min；④接着用去离子水清洗6min；⑤接着将硅片置于 Hcl:H2O2: H2O =1:1:6 的混合液中，在85℃ 下煮15min；⑥然后用去离子水清洗6min，所述烘干的方法为硅片置于130℃的热板上进行除湿预烘30min；
（2）刻蚀
用 Bp218-30 正性光刻胶，在形成聚合物薄膜的硅基片背面光刻出对版标记图形；
（3）固化
在硅片正面旋涂沉积一层PMMA 作为光波导下包层，接着将其放入烘箱中进行旋转固化，所述旋转的速度为1200转/分钟，所述烘箱的温度为140℃ ，所述固化的时间为4h；
（4）气相沉积
然后在固化后的两层聚合物薄膜表面，气相沉积金属铝形成铝掩模；
（5）光刻
接着在铝掩模上旋涂一层正性光刻胶，然后将其放入烘箱中进行固化50min，然后采用双面对准技术对版、曝光20s、显影40s，光刻出光波导集成光路图形，所述曝光使用的工具为双面光刻机，所述双面光刻机的功率为400w；
（6）再刻蚀显影
将制备有光波导集成光路铝掩模图形的样品，在O 2等离子体中进行 ICP刻蚀，所述刻蚀的时间为9min，接着把 ICP 刻蚀过的样片浸泡在 AZ300MIF 显影液中，得到光波导集成光路芯层结构；
（7）再气相沉积
将再刻蚀显影后的光波导集成光路芯层结构表面，二次气相沉积金属铝掩模；
（8）光刻、刻蚀显影
在二次气相沉积金属铝掩模上，旋涂正性光刻胶，然后将其放入烘箱中进行固化50min，然后采用双面对准技术对版、曝光20s、显影30s，光刻出悬臂梁-质量块图形，接着在在O 2等离子体中进行 ICP刻蚀，形成PMMA悬臂梁-质量块立体结构，所述显影后通过60%的磷酸水溶液进行腐蚀；
（9）制成传感器芯片-
把PMMA悬臂梁-质量块立体结构浸泡在显影液中，去除铝掩模和铝掩模上残留的光刻胶，制成传感器芯片。
经过以上方法后，分别取出样品，测量结果如下：
| 检测项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 现有指标 |
| 分辨率 | 高 | 高 | 高 | 较高 |
| 波导传输特性 | 好 | 好 | 好 | 较好 |
| 外形偏差（mm） | 0.03 | 0.01 | 0.02 | 0.05 |
根据上述表格数据可以得出，当实施例2参数时制造后的传感器芯片比现有技术制造后的雷达传感器芯片分辨率高，且波导传输特性好
、外形偏差有所降低，此时更有利于雷达传感器芯片的制造。
本发明提供了一种雷达用传感器芯片的制造工艺，所述硅片的清洗分为六步，可以去除硅片表面的有机物、氧化物及各种微粒，所述清洗后进行烘干，可以避免在波导制备过程中由于硅片原因导致的PMMA 吸湿、与硅基底粘附性差、膜厚不均匀、表面平整度不够、光洁度差等影响波导传输特性的不良后果，所述曝光使用的工具为双面光刻机，可以提高图像的分辨率，所述显影后通过40-60%的磷酸水溶液进行腐蚀，可以去除显影后暴露出来的铝膜采用此种制造工艺加工出来的雷达用传感器芯片具有分辨率高以及波导传输特性好的优点，市场潜力巨大，前景广阔。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种雷达用传感器芯片的制造工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）预处理
把硅基片清洗后烘干后，接着利用匀胶机将液态聚合物均匀旋涂在硅基片上，形成聚合物薄膜；
（2）刻蚀
用 Bp218-30 正性光刻胶，在形成聚合物薄膜的硅基片背面光刻出对版标记图形；
（3）固化
在硅片正面旋涂沉积一层PMMA 作为光波导下包层，接着将其放入烘箱中进行旋转固化，所述旋转的速度为1000-1200转/分钟，所述烘箱的温度为120-140℃ ，所述固化的时间为2-4h；
（4）气相沉积
然后在固化后的两层聚合物薄膜表面，气相沉积金属铝形成铝掩模；
（5）光刻
接着在铝掩模上旋涂一层正性光刻胶，然后将其放入烘箱中进行固化30-50min，然后采用双面对准技术对版、曝光10-20s、显影20-40s，光刻出光波导集成光路图形；
（6）再刻蚀显影
将制备有光波导集成光路铝掩模图形的样品，在O 2等离子体中进行 ICP刻蚀，所述刻蚀的时间为7-9min，接着把 ICP 刻蚀过的样片浸泡在 AZ300MIF 显影液中，得到光波导集成光路芯层结构；
（7）再气相沉积
将再刻蚀显影后的光波导集成光路芯层结构表面，二次气相沉积金属铝掩模；
（8）光刻、刻蚀显影
在二次气相沉积金属铝掩模上，旋涂正性光刻胶，然后将其放入烘箱中进行固化30-50min，然后采用双面对准技术对版、曝光10-20s、显影20-30s，光刻出悬臂梁-质量块图形，接着在在O 2等离子体中进行 ICP刻蚀，形成PMMA悬臂梁-质量块立体结构；
（9）制成传感器芯片-
把PMMA悬臂梁-质量块立体结构浸泡在显影液中，去除铝掩模和铝掩模上残留的光刻胶，制成传感器芯片。
2.按照权利要求1所述的一种雷达用传感器芯片的制造工艺，其特征在于：所述步骤（1）中硅片的清洗分为六步。
3.按照权利要求2所述的一种雷达用传感器芯片的制造工艺，其特征在于：所述硅片的清洗步骤为：①将硅片置于 H2SO4:H2O2=3:1 的混合液中，在75-85℃ 下煮5-15min；②接着用去离子水清洗4-6min；③接着将硅片置于 HF:H2O=1:10 的混合液中，在20-24℃ 下漂洗10-20min；④接着用去离子水清洗4-6min；⑤接着将硅片置于 Hcl:H2O2: H2O =1:1:6 的混合液中，在75-85℃ 下煮5-15min；⑥然后用去离子水清洗4-6min。
4.按照权利要求1所述的一种雷达用传感器芯片的制造工艺，其特征在于：所述步骤（1）中烘干的方法为硅片置于110-130℃的热板上进行除湿预烘20-30min。
5.按照权利要求1所述的一种雷达用传感器芯片的制造工艺，其特征在于：所述步骤（5）中曝光使用的工具为双面光刻机，所述双面光刻机的功率为200-400w。
6.按照权利要求1所述的一种雷达用传感器芯片的制造工艺，其特征在于：所述步骤（8）中显影后通过40-60%的磷酸水溶液进行腐蚀。
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