CN107993857A - 制备合金材料的移动微结构开关工艺及其移动微结构开关 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及制备合金材料的移动微结构开关工艺及其移动微结构开关,基体的上表面上沉积有10nm至500nm的粘附层,粘附层上沉积有10nm至1000nm的种子层,种子层上设置有通过光刻胶光刻的掩膜,种子层上通过电镀设置有以两片为一组的固定部件,与种子层相对的固定部件的一端面上沉积有10nm至1000nm的保护层,固定部件中的一片的保护层上旋涂有0.5μm至5μm的牺牲层,牺牲层上沉积有10nm至1000nm的种子层,种子层上通过电镀设置有移动部件,使移动部件与固定部件的一片呈H型结构,移动部件沉积有10nm至1000nm的保护层。包括以下步骤:步骤A:固定部件的制作;步骤B:移动部件的制作本发明能适当的提高移动部件的金属硬度,增加作业次数,提高使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备合金材料的移动微结构开关工艺,尤其涉及一种制备合金材料的移动微结构开关工艺及其移动微结构开关。
背景技术
微机电系统(MEMS)是上世纪八九十年代随着半导体工艺发展而兴起的研究领域,基于表面微加工工艺,将微电子技术与机械工程融合在一起,制作出兼具电气及机械功能的微型器件。由于MEMS工艺与半导体技术具有一定的兼容性,可将微型传感器与芯片集成在一起,有望在单块芯片实现信息的采集、处理、传输及执行,因此MEMS技术一直是热门的研究领域。
信息技术的飞速发展,尤其是移动互联网及物联网时代的来临,移动终端不断地朝着小型化、多功能、低功耗及低成本的方向发展。而现代通信系统射频前端中存在着大量的分立器件,例如射频开关、开关电容、可变电容及电感等,为了满足移动终端小型化低功耗低成本的发展需求,射频前端中的这些分立元件应朝着片上集成的方向发展。正是在这一背景下,射频微机电系统(RF MEMS)应运而生并蓬勃发展。RF MEMS是指基于MEMS技术制作的具有射频功能的微型器件,包括射频开关、开关电容、可变电容、电感及可调谐天线等。
开关是RF MEMS系统中最重要最基本的元器件,通过机械结构的吸附和分离,来控制电信号导通和断开,在衰减器、移相器、滤波器、阻抗匹配网络中具有重要的应用,是卫星通信、相控阵雷达、可重构射频前端、基站天线及自动测量仪器中不可或缺的组成部分。
进一步结合现有技术来看:
1、在开关元器件中,开关的可动部分为开关元器件的核心部件,目前主要是以Au作为开关的可动部件的材料,随着工作次数的增加,可动部件的Au会呈现出疲态,同时,随着工作次数的增加,在可动部分与固定部分接触的部位会逐渐变为熔融状态,导致开关的失效。
有鉴于上述的缺陷,本设计人,积极加以研究创新,以期创设一种新型结构的制备合金材料的移动微结构开关工艺及其移动微结构开关,使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明的目的是提供一种制备合金材料的移动微结构开关工艺及其移动微结构开关。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种制备合金材料的移动微结构开关工艺,包括以下步骤:
步骤A:固定部件的制作;
步骤a1:选择能作为固定部件导电的基体;
步骤a2:在基体上热蒸发或沉积一层10nm至500nm的粘附层;
步骤a3:在粘附层上沉积一层10nm至1000nm的种子层;
步骤a4:在种子层上用光刻胶光刻出电镀固定部件的图形掩膜;
步骤a5:通过电镀工艺将固定部件电镀在种子层上;
步骤a6:去除图形掩模的光刻胶;
步骤a7:在固定部件上沉积一层10nm至1000nm的保护层;
步骤a8:去除多余的粘附层和种子层;
步骤B:移动部件的制作;
步骤b1:在固定部件上旋涂一层0.5μm至5μm的牺牲层;
步骤b2:在牺牲层上沉积一层10至1000nm的种子层;
步骤b3:在种子层上用光刻胶光刻出电镀移动部件的图形掩膜;
步骤b4:通过电镀工艺将移动部件电镀在种子层上;
步骤b5:去除图形掩模的光刻胶;
步骤b6:在移动部件的表面上沉积一层10nm至1000nm的保护层;
步骤b7:蚀刻多余的保护层、种子层;
步骤b8:采用干法蚀刻方式刻蚀牺牲层。
进一步地,所述的一种制备合金材料的移动微结构开关工艺,其中,
步骤A:固定部件的制作;
步骤a1:选择硅片作为固定部件导电的基体;
步骤a2:在基体上热蒸发或沉积一层10nm的Ti的粘附层;
步骤a3:在粘附层上沉积一层10nm的Au的种子层;
步骤a4:在种子层上用光刻胶光刻出电镀固定部件的图形掩膜;
步骤a5:通过电镀工艺将固定部件电镀在种子层上;
步骤a6:去除图形掩模的光刻胶;
步骤a7:在固定部件上沉积一层10nm的Au的保护层;
步骤a8:去除多余的粘附层和种子层;
步骤B:移动部件的制作;
步骤b1:在固定部件上旋涂一层0.5μm的聚酰亚胺的牺牲层;
步骤b2:在牺牲层上沉积一层10nm的Au的种子层;
步骤b3:在种子层上用光刻胶光刻出电镀移动部件的图形掩膜;
步骤b4:通过电镀工艺将移动部件电镀在种子层上;
步骤b5:去除图形掩模的光刻胶;
步骤b6:在移动部件的表面上沉积一层10nm的Au的保护层;
步骤b7:蚀刻多余的保护层、种子层;
步骤b8:采用干法蚀刻方式刻蚀牺牲层。
再更进一步地,所述的一种制备合金材料的移动微结构开关工艺,其中,
步骤A:固定部件的制作;
步骤a1:选择玻璃作为固定部件导电的基体;
步骤a2:在基体上热蒸发或沉积一层500nm的Ti的粘附层;
步骤a3:在粘附层上沉积一层1000nm的Au的种子层;
步骤a4:在种子层上用光刻胶光刻出电镀固定部件的图形掩膜;
步骤a5:通过电镀工艺将固定部件电镀在种子层上;
步骤a6:去除图形掩模的光刻胶;
步骤a7:在固定部件上沉积一层1000nm的Au的保护层;
步骤a8:去除多余的粘附层和种子层;
步骤B:移动部件的制作;
步骤b1:在固定部件上旋涂一层5μm的聚酰亚胺的牺牲层;
步骤b2:在牺牲层上沉积一层1000nm的Au的种子层;
步骤b3:在种子层上用光刻胶光刻出电镀移动部件的图形掩膜;
步骤b4:通过电镀工艺将移动部件电镀在种子层上;
步骤b5:去除图形掩模的光刻胶;
步骤b6:在移动部件的表面上沉积一层1000nm的Au的保护层;
步骤b7:蚀刻多余的保护层、种子层;
步骤b8:采用干法蚀刻方式刻蚀牺牲层。
再更进一步地,所述的一种制备合金材料的移动微结构开关工艺,其中,
步骤A:固定部件的制作;
步骤a1:选择GaN作为固定部件导电的基体;
步骤a2:在基体上热蒸发或沉积一层20nm的Ti的粘附层;
步骤a3:在粘附层上沉积一层500nm的Au的种子层;
步骤a4:在种子层上用光刻胶光刻出电镀固定部件的图形掩膜;
步骤a5:通过电镀工艺将固定部件电镀在种子层上;
步骤a6:去除图形掩模的光刻胶;
步骤a7:在固定部件上沉积一层500nm的Au的保护层;
步骤a8:去除多余的粘附层和种子层;
步骤B:移动部件的制作;
步骤b1:在固定部件上旋涂一层4μm的聚酰亚胺的牺牲层;
步骤b2:在牺牲层上沉积一层500nm的Au的种子层;
步骤b3:在种子层上用光刻胶光刻出电镀移动部件的图形掩膜;
步骤b4:通过电镀工艺将移动部件电镀在种子层上;
步骤b5:去除图形掩模的光刻胶;
步骤b6:在移动部件的表面上沉积一层500nm的Au的保护层;
步骤b7:蚀刻多余的保护层、种子层;
步骤b8:采用干法蚀刻方式刻蚀牺牲层。
再更进一步地,所述的一种制备合金材料的移动微结构开关工艺,其中,
步骤A:固定部件的制作;
步骤a1:选择玻璃能作为固定部件导电的基体;
步骤a2:在基体上热蒸发或沉积一层30nm的Ti的粘附层;
步骤a3:在粘附层上沉积一层200nm的Au的种子层;
步骤a4:在种子层上用光刻胶光刻出电镀固定部件的图形掩膜;
步骤a5:通过电镀工艺将固定部件电镀在种子层上;
步骤a6:去除图形掩模的光刻胶;
步骤a7:在固定部件上沉积一层200nm的Au的保护层;
步骤a8:去除多余的粘附层和种子层;
步骤B:移动部件的制作;
步骤b1:在固定部件上旋涂一层2μm的聚酰亚胺的牺牲层;
步骤b2:在牺牲层上沉积一层200nm的Au的种子层;
步骤b3:在种子层上用光刻胶光刻出电镀移动部件的图形掩膜;
步骤b4:通过电镀工艺将移动部件电镀在种子层上;
步骤b5:去除图形掩模的光刻胶;
步骤b6:在移动部件的表面上沉积一层200nm的Au的保护层;
步骤b7:蚀刻多余的保护层、种子层;
步骤b8:采用干法蚀刻方式刻蚀牺牲层。
再更进一步地,所述的一种制备合金材料的移动微结构开关工艺,
步骤A:固定部件的制作;
步骤a1:选择玻璃作为固定部件导电的基体;
步骤a2:在基体上热蒸发或沉积一层40nm的Ti的粘附层;
步骤a3:在粘附层上沉积一层300nm的Au的种子层;
步骤a4:在种子层上用光刻胶光刻出电镀固定部件的图形掩膜;
步骤a5:通过电镀工艺将固定部件电镀在种子层上;
步骤a6:去除图形掩模的光刻胶;
步骤a7:在固定部件上沉积一层300nm的Au的保护层;
步骤a8:去除多余的粘附层和种子层;
步骤B:移动部件的制作;
步骤b1:在固定部件上旋涂一层3μm的聚酰亚胺的牺牲层;
步骤b2:在牺牲层上沉积一层300nm的Au的种子层;
步骤b3:在种子层上用光刻胶光刻出电镀移动部件的图形掩膜;
步骤b4:通过电镀工艺将移动部件电镀在种子层上;
步骤b5:去除图形掩模的光刻胶;
步骤b6:在移动部件的表面上沉积一层300nm的Au的保护层;
步骤b7:蚀刻多余的保护层、种子层;
步骤b8:采用干法蚀刻方式刻蚀牺牲层。
再更进一步地,所述的一种制备合金材料的移动微结构开关工艺,其中,所述电镀利用合金电镀液电镀出固定部件和移动部件的导电部位,合金电镀液为铜基合金电镀液,也可以是银铜合金电镀液,药水电镀温度在20℃-60℃之间,精度控制在±2℃内,利用脉冲电源进行电镀,电流密度控制在0.1-1.5ASD之间,电镀过程中需进行搅拌,并且伴有溢流循环和药水过滤。
一种移动微结构开关,包括基体,所述基体的上表面上沉积有10nm至500nm的粘附层,所述粘附层上沉积有10nm至1000nm的种子层,所述种子层上设置有通过光刻胶光刻的掩膜,所述种子层上通过电镀设置有以两片为一组的固定部件,且相间隔设置,所述掩膜围绕固定部件的周边设置,与种子层相对的所述固定部件的一端面上沉积有10nm至1000nm的保护层,所述固定部件中的一片的保护层上旋涂有0.5μm至5μm的牺牲层,所述牺牲层上沉积有10nm至1000nm的种子层,所述种子层上通过电镀设置有移动部件,使移动部件与固定部件的一片呈H型结构,其中,移动部件的横部件的长度大于固定部件的一片的长度,并且横部件延伸至固定部件的另一片的中轴线的上端处,与另一片相配合设置,所述移动部件沉积有10nm至1000nm的保护层。
进一步的,所述的一种移动微结构开关,其中,所述种子层和保护层均为Au,或为Al,或为Ni,或为Pd,或为Cr。
再进一步的,所述的一种移动微结构开关,其中,所述粘附层为Ti,或为Cr,或为Ni,或为Zn。
借由上述方案,本发明至少具有以下优点:
1、本发明的合金电镀液为无氰电镀液,能有效的对环境进行保护。
2、本发明能适当的提高移动部件的金属硬度,增加作业次数,提高使用寿命。
3、本发明能适当的提高可动部位金属的熔点,在开关长时间工作后,移动部件与固定部件的接触点不会处于熔融状态导致开关失效。
4、本发明是在光刻图形化后进行电镀,电镀完成后针对合金部位不需要进行刻蚀,简化了刻蚀合金的步骤。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明的基体与固定部件的结构示意图;
图2是本发明的移动部件的结构示意图;
图3是本发明的结构示意图;
图4是本发明的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例
如图1、图2、图3和图4所示,一种移动微结构开关,包括基体1,所述基体1的上表面上沉积有10nm至500nm的粘附层4,所述粘附层4上沉积有10nm至1000nm的种子层5,所述种子层5上设置有通过光刻胶光刻的掩膜,所述种子层上通过电镀设置有以两片为一组的固定部件2,且相间隔设置,所述掩膜围绕固定部件的周边设置,与种子层相对的所述固定部件2的一端面上沉积有10nm至1000nm的保护层6,所述固定部件2中的一片的保护层上旋涂有0.5μm至5μm的牺牲层7,所述牺牲层7上沉积有10nm至1000nm的种子层5,所述种子层5上通过电镀设置有移动部件3,使移动部件3与固定部件的一片呈H型结构,其中,移动部件3的横部件的长度大于固定部件的一片的长度,并且横部件延伸至固定部件的另一片的中轴线的上端处,与另一片相配合设置,所述移动部件沉积有10nm至1000nm的保护层6。提高移动部件的金属硬度,增加作业次数,提高使用寿命,提高可动部位金属的熔点,在开关长时间工作后,移动部件与固定部件的接触点不会处于熔融状态导致开关失效。
本发明中所述基体为硅片,或为玻璃,或为GaN。
本发明中所述种子层和保护层均为Au,或为Al,或为Ni,或为Pd,或为Cr。
本发明中所述粘附层为Ti,或为Cr,或为Ni,或为Zn。
所述粘附层及种子层沉积方式可以是热蒸发,也可以是PECVD或者是LPCVD。
本发明的制备工艺如下:
固定部件的制作:
首先,选择硅片,或是玻璃、或是GaN等非硅材料,作为基体的材料;
接着,通过热蒸发或是沉积一层10至500nm的Ti,作为粘附层,随即,在粘附层上沉积一层10至1000nm的Au,作为反应的种子层;
之后,旋涂AZ系列光刻胶进行光刻,图形化固定部分部件,为接下来的电镀做准备,在电镀前先用Plasma对种子层进行清洗,来保证待镀区域表面的干净,防止电镀后种子层和电镀层结合力出现异常;
随后,Plasma清洗后使用脉冲电镀方式对待镀区域进行合金电镀,电镀使用脉冲电镀来减小电镀区域均匀性偏大问题,电镀时药水电镀温度在20℃-60℃之间,精度控制在±2℃内,利用脉冲电源进行电镀,电流密度控制在0.1-1.5ASD之间,电镀过程中需进行搅拌,并且伴有溢流循环和药水过滤;
接着,电镀合金完成后,去除图形化的光刻胶,在合金表面沉积10至1000nm的Au,作为保护层,防止固定部件的钝化;
最后,使用Au和Ti刻蚀液将多余的保护层和种子层的Au及作为粘附层的Ti刻掉,得到固定部件。
移动部件的制作:
首先,使用固定部件作为基板,旋涂一0.5μm至5μm的层聚酰亚胺,作为牺牲层,并光刻固化;
接着,沉积一层10至1000nm的Au,作为种子层;
之后,旋涂AZ系列光刻胶进行光刻,图形化固定部分形状(移动部件的形状),为接下来的电镀做准备,在电镀前先用Plasma对种子层进行清洗,来保证待镀区域表面的干净,防止电镀后种子层和电镀层结合力出现异常;
随后,Plasma清洗后使用脉冲电镀方式对待镀区域进行合金电镀,电镀使用脉冲电镀来减小电镀区域均匀性偏大问题,电镀时药水电镀温度在20℃-60℃之间,精度控制在±2℃内,利用脉冲电源进行电镀,电流密度控制在0.1-1.5ASD之间,电镀过程中需进行搅拌,并且伴有溢流循环和药水过滤;
接着,电镀合金完成后,去除图形化的光刻胶,在移动部件上沉积一层10至1000nm的Au,作为保护层,防止移动部件的钝化;
接着,使用Au和Ti刻蚀液将多余的保护层和种子层的Au刻掉,得到移动部件;
最后,使用Plasma干法刻蚀聚酰亚胺,聚酰亚胺被刻蚀干净后得到移动微结构开关。
实施例一
固定部件的制作:
首先,选择硅片作为基体的材料;
接着,通过热蒸发或是沉积一层10nm的Cr,作为粘附层,随即,在粘附层上沉积一层10nm的Al,作为反应的种子层;
之后,旋涂AZ系列光刻胶进行光刻,图形化固定部分部件,为接下来的电镀做准备,在电镀前先用Plasma对种子层进行清洗,来保证待镀区域表面的干净,防止电镀后种子层和电镀层结合力出现异常;
随后,Plasma清洗后使用脉冲电镀方式对待镀区域进行合金电镀,电镀使用脉冲电镀来减小电镀区域均匀性偏大问题,电镀时药水电镀温度在20℃-60℃之间,精度控制在±2℃内,利用脉冲电源进行电镀,电流密度控制在0.1-1.5ASD之间,电镀过程中需进行搅拌,并且伴有溢流循环和药水过滤;
接着,电镀合金完成后,去除图形化的光刻胶,在合金表面沉积10nm的Al,作为保护层,防止固定部件的钝化;
最后,使用Al和Cr刻蚀液将多余的保护层和种子层的Al及作为粘附层的Cr刻掉,得到固定部件。
移动部件的制作:
首先,使用固定部件作为基板,旋涂一0.5μm的层聚酰亚胺,作为牺牲层,并光刻固化;
接着,沉积一层10nm的Al,作为种子层;
之后,旋涂AZ系列光刻胶进行光刻,图形化固定部分形状(移动部件的形状),为接下来的电镀做准备,在电镀前先用Plasma对种子层进行清洗,来保证待镀区域表面的干净,防止电镀后种子层和电镀层结合力出现异常;
随后,Plasma清洗后使用脉冲电镀方式对待镀区域进行合金电镀,电镀使用脉冲电镀来减小电镀区域均匀性偏大问题,电镀时药水电镀温度在20℃-60℃之间,精度控制在±2℃内,利用脉冲电源进行电镀,电流密度控制在0.1-1.5ASD之间,电镀过程中需进行搅拌,并且伴有溢流循环和药水过滤;
接着,电镀合金完成后,去除图形化的光刻胶,在移动部件上沉积一层10nm的Al,作为保护层,防止移动部件的钝化;
接着,使用Al刻蚀液将多余的保护层和种子层的Al刻掉,得到移动部件;
最后,使用Plasma干法刻蚀聚酰亚胺,聚酰亚胺被刻蚀干净后得到移动微结构开关。
实施例二
固定部件的制作:
首先,选择玻璃作为基体的材料;
接着,通过热蒸发或是沉积一层500nm的Ni,作为粘附层,随即,在粘附层上沉积一层1000nm的Au,作为反应的种子层;
之后,旋涂AZ系列光刻胶进行光刻,图形化固定部分部件,为接下来的电镀做准备,在电镀前先用Plasma对种子层进行清洗,来保证待镀区域表面的干净,防止电镀后种子层和电镀层结合力出现异常;
随后,Plasma清洗后使用脉冲电镀方式对待镀区域进行合金电镀,电镀使用脉冲电镀来减小电镀区域均匀性偏大问题,电镀时药水电镀温度在20℃-60℃之间,精度控制在±2℃内,利用脉冲电源进行电镀,电流密度控制在0.1-1.5ASD之间,电镀过程中需进行搅拌,并且伴有溢流循环和药水过滤;
接着,电镀合金完成后,去除图形化的光刻胶,在合金表面沉积1000nm的Au,作为保护层,防止固定部件的钝化;
最后,使用Au和Ni刻蚀液将多余的保护层和种子层的Au及作为粘附层的Ni刻掉,得到固定部件。
移动部件的制作:
首先,使用固定部件作为基板,旋涂一5μm的层聚酰亚胺,作为牺牲层,并光刻固化;
接着,沉积一层1000nm的Au,作为种子层;
之后,旋涂AZ系列光刻胶进行光刻,图形化固定部分形状(移动部件的形状),为接下来的电镀做准备,在电镀前先用Plasma对种子层进行清洗,来保证待镀区域表面的干净,防止电镀后种子层和电镀层结合力出现异常;
随后,Plasma清洗后使用脉冲电镀方式对待镀区域进行合金电镀,电镀使用脉冲电镀来减小电镀区域均匀性偏大问题,电镀时药水电镀温度在20℃-60℃之间,精度控制在±2℃内,利用脉冲电源进行电镀,电流密度控制在0.1-1.5ASD之间,电镀过程中需进行搅拌,并且伴有溢流循环和药水过滤;
接着,电镀合金完成后,去除图形化的光刻胶,在移动部件上沉积一层1000nm的Au,作为保护层,防止移动部件的钝化;
接着,使用Au刻蚀液将多余的保护层和种子层的Au刻掉,得到移动部件;
最后,使用Plasma干法刻蚀聚酰亚胺,聚酰亚胺被刻蚀干净后得到移动微结构开关。
实施例三
固定部件的制作:
首先,选择GaN作为基体的材料。
接着,通过热蒸发或是沉积一层20nm的Zn,作为粘附层,随即,在粘附层上沉积一层500nm的Au,作为反应的种子层;
之后,旋涂AZ系列光刻胶进行光刻,图形化固定部分部件,为接下来的电镀做准备,在电镀前先用Plasma对种子层进行清洗,来保证待镀区域表面的干净,防止电镀后种子层和电镀层结合力出现异常;
随后,Plasma清洗后使用脉冲电镀方式对待镀区域进行合金电镀,电镀使用脉冲电镀来减小电镀区域均匀性偏大问题,电镀时药水电镀温度在20℃-60℃之间,精度控制在±2℃内,利用脉冲电源进行电镀,电流密度控制在0.1-1.0ASD之间,电镀过程中需进行搅拌,并且伴有溢流循环和药水过滤;
接着,电镀合金完成后,去除图形化的光刻胶,在合金表面沉积500nm的Au,作为保护层,防止固定部件的钝化;
最后,使用Au和Zn刻蚀液将多余的保护层和种子层的Au及作为粘附层的Zn刻掉,得到固定部件。
移动部件的制作:
首先,使用固定部件作为基板,旋涂一04μm的层聚酰亚胺,作为牺牲层,并光刻固化;
接着,沉积一层500nm的Au,作为种子层;
之后,旋涂AZ系列光刻胶进行光刻,图形化固定部分形状(移动部件的形状),为接下来的电镀做准备,在电镀前先用Plasma对种子层进行清洗,来保证待镀区域表面的干净,防止电镀后种子层和电镀层结合力出现异常;
随后,Plasma清洗后使用脉冲电镀方式对待镀区域进行合金电镀,电镀使用脉冲电镀来减小电镀区域均匀性偏大问题,电镀时药水电镀温度在20℃-60℃之间,精度控制在±2℃内,利用脉冲电源进行电镀,电流密度控制在0.1-1.5ASD之间,电镀过程中需进行搅拌,并且伴有溢流循环和药水过滤;
接着,电镀合金完成后,去除图形化的光刻胶,在移动部件上沉积一层500nm的Au,作为保护层,防止移动部件的钝化;
接着,使用Au i刻蚀液将多余的保护层和种子层的Au刻掉,得到移动部件;
最后,使用Plasma干法刻蚀聚酰亚胺,聚酰亚胺被刻蚀干净后得到移动微结构开关。
实施例四
固定部件的制作:
首先,选择玻璃作为基体的材料。
接着,通过热蒸发或是沉积一层30nm的Ti,作为粘附层,随即,在粘附层上沉积一层200nm的Au,作为反应的种子层;
之后,旋涂AZ系列光刻胶进行光刻,图形化固定部分部件,为接下来的电镀做准备,在电镀前先用Plasma对种子层进行清洗,来保证待镀区域表面的干净,防止电镀后种子层和电镀层结合力出现异常;
随后,Plasma清洗后使用脉冲电镀方式对待镀区域进行合金电镀,电镀使用脉冲电镀来减小电镀区域均匀性偏大问题,电镀时药水电镀温度在20℃-60℃之间,精度控制在±2℃内,利用脉冲电源进行电镀,电流密度控制在0.1-1.5ASD之间,电镀过程中需进行搅拌,并且伴有溢流循环和药水过滤;
接着,电镀合金完成后,去除图形化的光刻胶,在合金表面沉积200nm的Au,作为保护层,防止固定部件的钝化;
最后,使用Au和Ti刻蚀液将多余的保护层和种子层的Au及作为粘附层的Ti刻掉,得到固定部件。
移动部件的制作:
首先,使用固定部件作为基板,旋涂一2μm的层聚酰亚胺,作为牺牲层,并光刻固化;
接着,沉积一层200nm的Au,作为种子层;
之后,旋涂AZ系列光刻胶进行光刻,图形化固定部分形状(移动部件的形状),为接下来的电镀做准备,在电镀前先用Plasma对种子层进行清洗,来保证待镀区域表面的干净,防止电镀后种子层和电镀层结合力出现异常;
随后,Plasma清洗后使用脉冲电镀方式对待镀区域进行合金电镀,电镀使用脉冲电镀来减小电镀区域均匀性偏大问题,电镀时药水电镀温度在20℃-60℃之间,精度控制在±2℃内,利用脉冲电源进行电镀,电流密度控制在0.1-1.0ASD之间,电镀过程中需进行搅拌,并且伴有溢流循环和药水过滤;
接着,电镀合金完成后,去除图形化的光刻胶,在移动部件上沉积一层200nm的Au,作为保护层,防止移动部件的钝化;
接着,使用Au和Ti刻蚀液将多余的保护层和种子层的Au及作为粘附层的Ti刻掉,得到移动部件;
最后,使用Plasma干法刻蚀聚酰亚胺,聚酰亚胺被刻蚀干净后得到移动微结构开关。
实施例五
固定部件的制作:
首先,选择玻璃作为基体的材料。
接着,通过热蒸发或是沉积一层40nm的Ti,作为粘附层,随即,在粘附层上沉积一层300nm的Au,作为反应的种子层;
之后,旋涂AZ系列光刻胶进行光刻,图形化固定部分部件,为接下来的电镀做准备,在电镀前先用Plasma对种子层进行清洗,来保证待镀区域表面的干净,防止电镀后种子层和电镀层结合力出现异常;
随后,Plasma清洗后使用脉冲电镀方式对待镀区域进行合金电镀,电镀使用脉冲电镀来减小电镀区域均匀性偏大问题,电镀时药水电镀温度在20℃-60℃之间,精度控制在±2℃内,利用脉冲电源进行电镀,电流密度控制在0.1-1.5ASD之间,电镀过程中需进行搅拌,并且伴有溢流循环和药水过滤;
接着,电镀合金完成后,去除图形化的光刻胶,在合金表面沉积300nm的Au,作为保护层,防止固定部件的钝化;
最后,使用Au和Ti刻蚀液将多余的保护层和种子层的Au及作为粘附层的Ti刻掉,得到固定部件。
移动部件的制作:
首先,使用固定部件作为基板,旋涂一3μm的层聚酰亚胺,作为牺牲层,并光刻固化;
接着,沉积一层300nm的Au,作为种子层;
之后,旋涂AZ系列光刻胶进行光刻,图形化固定部分形状(移动部件的形状),为接下来的电镀做准备,在电镀前先用Plasma对种子层进行清洗,来保证待镀区域表面的干净,防止电镀后种子层和电镀层结合力出现异常;
随后,Plasma清洗后使用脉冲电镀方式对待镀区域进行合金电镀,电镀使用脉冲电镀来减小电镀区域均匀性偏大问题,电镀时药水电镀温度在20℃-60℃之间,精度控制在±2℃内,利用脉冲电源进行电镀,电流密度控制在0.1-1.0ASD之间,电镀过程中需进行搅拌,并且伴有溢流循环和药水过滤;
接着,电镀合金完成后,去除图形化的光刻胶,在移动部件上沉积一层300nm的Au,作为保护层,防止移动部件的钝化;
接着,使用Au和Ti刻蚀液将多余的保护层和种子层的Au及作为粘附层的Ti刻掉,得到移动部件;
最后,使用Plasma干法刻蚀聚酰亚胺,聚酰亚胺被刻蚀干净后得到移动微结构开关。
上述实施例、实施例一、实施例二、实施例三、实施例四和实施例五中所述种子层和保护层为除了Au和Al,还能是为Ni,或为Pd,或为Cr,这些金属的操作工艺与上述实施例、实施例一、实施例二、实施例三、实施例四和实施例五采用的工艺相同,在这不再做详述。
同时,本发明中所述粘附层为Ti、Cr和Ni,还能为Zn,该金属的操作工艺也与上述实施例、实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、实施例五的工艺相同,在这不再做详述。
本发明至少具有以下优点:
1、本发明的合金电镀液为无氰电镀液,能有效的对环境进行保护。
2、本发明能适当的提高可动部位的金属硬度,增加作业次数,提高使用寿命。
3、本发明能适当的提高可动部位金属的熔点,在开关长时间工作后,移动部件与固定部件的接触点不会处于熔融状态导致开关失效。
4、本发明是在光刻图形化后进行电镀,电镀完成后针对合金部位不需要进行刻蚀,简化了刻蚀合金的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,并不用于限制本发明,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种制备合金材料的移动微结构开关工艺,其特征在于,包括以下步骤:
步骤A:固定部件的制作;
步骤a1:选择能作为固定部件导电的基体;
步骤a2:在基体上热蒸发或沉积一层10nm至500nm的粘附层;
步骤a3:在粘附层上沉积一层10nm至1000nm的种子层;
步骤a4:在种子层上用光刻胶光刻出电镀固定部件的图形掩膜;
步骤a5:通过电镀工艺将固定部件电镀在种子层上;
步骤a6:去除图形掩模的光刻胶;
步骤a7:在固定部件上沉积一层10nm至1000nm的保护层;
步骤a8:去除多余的粘附层和种子层;
步骤B:移动部件的制作;
步骤b1:在固定部件上旋涂一层0.5μm至5μm的牺牲层;
步骤b2:在牺牲层上沉积一层10至1000nm的种子层;
步骤b3:在种子层上用光刻胶光刻出电镀移动部件的图形掩膜;
步骤b4:通过电镀工艺将移动部件电镀在种子层上;
步骤b5:去除图形掩模的光刻胶;
步骤b6:在移动部件的表面上沉积一层10nm至1000nm的保护层;
步骤b7:蚀刻多余的保护层、种子层;
步骤b8:采用干法蚀刻方式刻蚀牺牲层。
2.根据权利要求1所述的一种制备合金材料的移动微结构开关工艺,其特征在于:
步骤A:固定部件的制作;
步骤a1:选择硅片作为固定部件导电的基体;
步骤a2:在基体上热蒸发或沉积一层10nm的粘附层;
步骤a3:在粘附层上沉积一层10nm的种子层;
步骤a4:在种子层上用光刻胶光刻出电镀固定部件的图形掩膜;
步骤a5:通过电镀工艺将固定部件电镀在种子层上;
步骤a6:去除图形掩模的光刻胶;
步骤a7:在固定部件上沉积一层10nm的保护层;
步骤a8:去除多余的粘附层和种子层;
步骤B:移动部件的制作;
步骤b1:在固定部件上旋涂一层0.5μm的聚酰亚胺的牺牲层;
步骤b2:在牺牲层上沉积一层10nm的种子层;
步骤b3:在种子层上用光刻胶光刻出电镀移动部件的图形掩膜;
步骤b4:通过电镀工艺将移动部件电镀在种子层上;
步骤b5:去除图形掩模的光刻胶;
步骤b6:在移动部件的表面上沉积一层10nm的保护层;
步骤b7:蚀刻多余的保护层、种子层;
步骤b8:采用干法蚀刻方式刻蚀牺牲层。
3.根据权利要求1所述的一种制备合金材料的移动微结构开关工艺,其特征在于:步骤A:固定部件的制作;
步骤a1:选择玻璃作为固定部件导电的基体;
步骤a2:在基体上热蒸发或沉积一层500nm的粘附层;
步骤a3:在粘附层上沉积一层1000nm的种子层;
步骤a4:在种子层上用光刻胶光刻出电镀固定部件的图形掩膜;
步骤a5:通过电镀工艺将固定部件电镀在种子层上;
步骤a6:去除图形掩模的光刻胶;
步骤a7:在固定部件上沉积一层1000nm的保护层;
步骤a8:去除多余的粘附层和种子层;
步骤B:移动部件的制作;
步骤b1:在固定部件上旋涂一层5μm的聚酰亚胺的牺牲层;
步骤b2:在牺牲层上沉积一层1000nm的种子层;
步骤b3:在种子层上用光刻胶光刻出电镀移动部件的图形掩膜;
步骤b4:通过电镀工艺将移动部件电镀在种子层上;
步骤b5:去除图形掩模的光刻胶;
步骤b6:在移动部件的表面上沉积一层1000nm的保护层;
步骤b7:蚀刻多余的保护层、种子层;
步骤b8:采用干法蚀刻方式刻蚀牺牲层。
4.根据权利要求1所述的一种制备合金材料的移动微结构开关工艺,其特征在于:
步骤A:固定部件的制作;
步骤a1:选择GaN作为固定部件导电的基体;
步骤a2:在基体上热蒸发或沉积一层20nm的粘附层;
步骤a3:在粘附层上沉积一层500nm的种子层;
步骤a4:在种子层上用光刻胶光刻出电镀固定部件的图形掩膜;
步骤a5:通过电镀工艺将固定部件电镀在种子层上;
步骤a6:去除图形掩模的光刻胶;
步骤a7:在固定部件上沉积一层500nm的保护层;
步骤a8:去除多余的粘附层和种子层;
步骤B:移动部件的制作;
步骤b1:在固定部件上旋涂一层4μm的聚酰亚胺的牺牲层;
步骤b2:在牺牲层上沉积一层500nm的种子层;
步骤b3:在种子层上用光刻胶光刻出电镀移动部件的图形掩膜;
步骤b4:通过电镀工艺将移动部件电镀在种子层上;
步骤b5:去除图形掩模的光刻胶;
步骤b6:在移动部件的表面上沉积一层500nm的保护层;
步骤b7:蚀刻多余的保护层、种子层;
步骤b8:采用干法蚀刻方式刻蚀牺牲层。
5.根据权利要求1所述的一种制备合金材料的移动微结构开关工艺,其特征在于:
步骤A:固定部件的制作;
步骤a1:选择玻璃能作为固定部件导电的基体;
步骤a2:在基体上热蒸发或沉积一层30nm的粘附层;
步骤a3:在粘附层上沉积一层200nm的种子层;
步骤a4:在种子层上用光刻胶光刻出电镀固定部件的图形掩膜;
步骤a5:通过电镀工艺将固定部件电镀在种子层上;
步骤a6:去除图形掩模的光刻胶;
步骤a7:在固定部件上沉积一层200nm的保护层;
步骤a8:去除多余的粘附层和种子层;
步骤B:移动部件的制作;
步骤b1:在固定部件上旋涂一层2μm的聚酰亚胺的牺牲层;
步骤b2:在牺牲层上沉积一层200nm的种子层;
步骤b3:在种子层上用光刻胶光刻出电镀移动部件的图形掩膜;
步骤b4:通过电镀工艺将移动部件电镀在种子层上;
步骤b5:去除图形掩模的光刻胶;
步骤b6:在移动部件的表面上沉积一层200nm的保护层;
步骤b7:蚀刻多余的保护层、种子层;
步骤b8:采用干法蚀刻方式刻蚀牺牲层。
6.根据权利要求1所述的一种制备合金材料的移动微结构开关工艺,其特征在于:步骤A:固定部件的制作;
步骤a1:选择玻璃作为固定部件导电的基体;
步骤a2:在基体上热蒸发或沉积一层40nm的粘附层;
步骤a3:在粘附层上沉积一层300nm的种子层;
步骤a4:在种子层上用光刻胶光刻出电镀固定部件的图形掩膜;
步骤a5:通过电镀工艺将固定部件电镀在种子层上;
步骤a6:去除图形掩模的光刻胶;
步骤a7:在固定部件上沉积一层300nm的保护层;
步骤a8:去除多余的粘附层和种子层;
步骤B:移动部件的制作;
步骤b1:在固定部件上旋涂一层3μm的聚酰亚胺的牺牲层;
步骤b2:在牺牲层上沉积一层300nm的种子层;
步骤b3:在种子层上用光刻胶光刻出电镀移动部件的图形掩膜;
步骤b4:通过电镀工艺将移动部件电镀在种子层上;
步骤b5:去除图形掩模的光刻胶;
步骤b6:在移动部件的表面上沉积一层300nm的保护层;
步骤b7:蚀刻多余的保护层、种子层;
步骤b8:采用干法蚀刻方式刻蚀牺牲层。
7.根据权利要求1至6中任意一项中所述的一种制备合金材料的移动微结构开关工艺,其特征在于:所述电镀利用合金电镀液电镀出固定部件和移动部件的导电部位,合金电镀液为铜基合金电镀液,也可以是银铜合金电镀液,药水电镀温度在20℃-60℃之间,精度控制在±2℃内,利用脉冲电源进行电镀,电镀过程中需进行搅拌,并且伴有溢流循环和药水过滤。
8.一种移动微结构开关,其特征在于:包括基体,所述基体的上表面上沉积有10nm至500nm的粘附层,所述粘附层上沉积有10nm至1000nm的种子层,所述种子层上设置有通过光刻胶光刻的掩膜,所述种子层上通过电镀设置有以两片为一组的固定部件,且相间隔设置,所述掩膜围绕固定部件的周边设置,与种子层相对的所述固定部件的一端面上沉积有10nm至1000nm的保护层,所述固定部件中的一片的保护层上旋涂有0.5μm至5μm的牺牲层,所述牺牲层上沉积有10nm至1000nm的种子层,所述种子层上通过电镀设置有移动部件,使移动部件与固定部件的一片呈H型结构,其中,移动部件的横部件的长度大于固定部件的一片的长度,并且横部件延伸至固定部件的另一片的中轴线的上端,与另一片相配合设置,所述移动部件沉积有10nm至1000nm的保护层。
9.根据权利要求8所述的一种移动微结构开关,其特征在于:所述种子层和保护层均为Au,或为Al,或为Ni,或为Pd,或为Cr。
10.根据权利要求1所述的一种移动微结构开关,其特征在于:所述粘附层为Ti,或为Cr,或为Ni,或为Zn。
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