CN110713169B - 一种提高射频mems开关中聚酰亚胺牺牲层平整度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于聚酰亚胺牺牲层制备方法技术领域，具体涉及一种提高射频MEMS开关中聚酰亚胺牺牲层平整度的方法，包括下列步骤：将冷藏得聚酰亚胺在常温环境静置12h以上；置于功率为400W的氧等离子体中轰击5min，之后置于温度为110℃的热板上加热90s；将处理的晶圆迅速置于匀胶机上，趁其温度较高，旋涂聚酰亚胺；将旋涂有聚酰亚胺的晶圆水平放置在培养皿中，加盖，之后将培养皿放置在鼓风烘箱中进行预固化处理；经过预固化后的聚酰亚胺已经变成固态，通过光刻胶在聚酰亚胺上刻蚀锚点通孔；用丙酮去除光刻胶；将晶圆置于氮气烘箱中进行固化处理；去除残留的丙酮，完成高平整度牺牲层的制备。本发明用于聚酰亚胺牺牲层的制备。

Description

一种提高射频MEMS开关中聚酰亚胺牺牲层平整度的方法
技术领域
本发明属于聚酰亚胺牺牲层制备方法技术领域，具体涉及一种提高射频MEMS开关中聚酰亚胺牺牲层平整度的方法。
背景技术
射频MEMS开关较传统的机械式和电子式开关而言，具有体积小、质量轻、功耗低、插损小、隔离度高、频带宽、线性度好和集成度高等优点，可以广泛的应用于移相器、衰减器、滤波器、天线等射频器件中，受到了国内外科研机构及相关企业的高度重视。射频MEMS开关从结构上可以分为悬臂梁式和固支梁式两种类型，这两种类型开关的制作都需要制备高质量的牺牲层，牺牲层的厚度直接决定着射频MEMS开关的驱动电压和隔离度，牺牲层的平坦度决定着射频MEMS开关悬空结构的平整度，直接影响着开关的射频性能和寿命。
常用的牺牲层材料为SiO2等非金属材料和（Ti、Al、Cu、Ni）等金属材料，但它们都存在一些缺陷。SiO2牺牲层的阶梯覆盖率差而且它通常需要湿法蚀刻来释放结构，存在粘滞问题的风险。金属材料做牺牲层涂覆成本高、耗时，金属图形化困难，往往可能与其他工艺不兼容，而且金属牺牲层同样需要湿法刻蚀来释放结构，存在粘滞问题。聚酰亚胺是一种高分子材料，具有耐高温、抗辐射、耐腐蚀、化学稳定性好的优点，通常采用氧等离子体刻蚀的方法去除，避免了湿法刻蚀可能存在的粘滞问题，而且涂覆方便，图形化简单，十分适合作为MEMS器件的牺牲层材料。但是聚酰亚胺作为牺牲层同样存在一些问题，台阶覆盖率差、粘附性差容易脱落、厚度难以控制等。
发明内容
针对上述技术问题，提供了一种粘附性良好、不易脱落的提高射频MEMS开关中聚酰亚胺牺牲层平整度的方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种提高射频MEMS开关中聚酰亚胺牺牲层平整度的方法，包括下列步骤：
S1、首先将冷藏得聚酰亚胺在常温环境静置12h以上；
S2、将制作有信号线、驱动电极、隔离层的晶圆置于功率为400W的氧等离子体中轰击5min，之后置于温度为110℃的热板上加热90s；
S3、将经过S2处理的晶圆迅速置于匀胶机上，趁其温度较高，旋涂聚酰亚胺；
S4、将旋涂有聚酰亚胺的晶圆水平放置在培养皿中，加盖，之后将培养皿放置在鼓风烘箱中进行预固化处理；
S5、经过预固化后的聚酰亚胺已经变成固态，通过光刻胶在聚酰亚胺上刻蚀锚点通孔；
S6、用丙酮去除S5的光刻胶；
S7、将晶圆置于氮气烘箱中进行固化处理；
S8、去除S6中残留的丙酮，完成高平整度牺牲层的制备。
所述S1中聚酰亚胺的黏度为7000-8000cp。
所述S3和S4中匀胶和预固化的参数可以根据需要聚酰亚胺的厚度进行调整。
所述S4中的预固化参数为：50℃持续4h以上、80℃持续3h以上，所述50℃持续4h以上为平流参数，根据聚酰亚胺的粘度不同可以调整平流温度和时间，所述温度为聚酰亚胺流速最快时的温度，所述时间为聚酰亚胺停止流动所需的时间。
所述S5中光刻胶的型号采用AZ4620，所述光刻胶厚度为7um。
所述S5中刻蚀锚点通孔的方法为：采用浓度为2.38%的四甲基氢氧化铵溶液为显影液，刻蚀的过程中，显影液会刻蚀预固化后的聚酰亚胺，完成聚酰亚胺的图形化。
所述S6中去除光刻胶的方法为：
S6.1、准备两个盛有丙酮的玻璃容器；
S6.2、将晶圆正面朝下，分别依次在两个容器中漂洗20s和10s；
S6.3、迅速将晶圆正面朝下置于无尘纸上，用无尘纸将丙酮吸干；
S6.4、将晶圆在氧等离子体中轰击5min，功率为200w。
所述S7中固化的参数为：150℃持续1h以上、180℃持续1h以上、250℃持续1h以上、300℃持续1h以上。
所述S8中去除残余丙酮的方法为：将晶圆分别在丙酮、异丙醇、去离子水中各漂洗1min。
本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：
本发明制备的聚酰亚胺牺牲层具有良好的粘附性，不容易脱落，采用50℃平流4h可以明显提高牺牲层的平整度并缩短平流时间，通过控制旋涂参数和预固化参数来可以精准的得到所需的聚酰亚胺的厚度，厚胶光刻解决了聚酰亚胺刻蚀速率难以控制的问题，最终可以得到高质量的聚酰亚胺牺牲层。
附图说明
图1为本发明的工作流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
一种提高射频MEMS开关中聚酰亚胺牺牲层平整度的方法，包括下列步骤：
S1、首先将冷藏得聚酰亚胺在常温环境静置12h以上，聚酰亚胺的黏度为7000-8000cp；
S2、将制作有信号线、驱动电极、隔离层的晶圆置于功率为400W的氧等离子体中轰击5min，之后置于温度为110℃的热板上加热90s；
S3、将经过S2处理的晶圆迅速置于匀胶机上，趁其温度较高，旋涂聚酰亚胺；
S4、将旋涂有聚酰亚胺的晶圆水平放置在培养皿中，加盖，之后将培养皿放置在鼓风烘箱中进行预固化处理，匀胶和预固化的参数可以根据需要聚酰亚胺的厚度进行调整，预固化参数为：50℃持续4h以上、80℃持续3h以上，所述50℃持续4h以上为平流参数，根据聚酰亚胺的粘度不同可以调整平流温度和时间，温度为聚酰亚胺流速最快时的温度，时间为聚酰亚胺停止流动所需的时间。
S5、经过预固化后的聚酰亚胺已经变成固态，通过光刻胶在聚酰亚胺上刻蚀锚点通孔；
S6、用丙酮去除S5的光刻胶，去除光刻胶的方法为：S6.1、准备两个盛有丙酮的玻璃容器；S6.2、将晶圆正面朝下，分别依次在两个容器中漂洗20s和10s；S6.3、迅速将晶圆正面朝下置于无尘纸上，用无尘纸将丙酮吸干；S6.4、将晶圆在氧等离子体中轰击5min，功率为200w。；
S7、将晶圆置于氮气烘箱中进行固化处理，固化的参数为：150℃持续1h以上、180℃持续1h以上、250℃持续1h以上、300℃持续1h以上；
S8、去除S6中残留的丙酮，将晶圆分别在丙酮、异丙醇、去离子水中各漂洗1min，完成高平整度牺牲层的制备。
上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种提高射频MEMS开关中聚酰亚胺牺牲层平整度的方法，其特征在于：包括下列步骤：
S1、首先将冷藏得聚酰亚胺在常温环境静置12h以上；
S2、将制作有信号线、驱动电极、隔离层的晶圆置于功率为400W的氧等离子体中轰击5min，之后置于温度为110℃的热板上加热90s；
S3、将经过S2处理的晶圆迅速置于匀胶机上，趁其温度较高，旋涂聚酰亚胺；
S4、将旋涂有聚酰亚胺的晶圆水平放置在培养皿中，加盖，之后将培养皿放置在鼓风烘箱中进行预固化处理；所述S4中的预固化参数为：50℃持续4h以上或80℃持续3h以上，所述50℃持续4h以上或80℃持续3h以上均为平流参数，根据聚酰亚胺的粘度不同可以调整平流温度和时间，所述温度为聚酰亚胺流速最快时的温度，所述时间为聚酰亚胺停止流动所需的时间；
S5、经过预固化后的聚酰亚胺已经变成固态，通过光刻胶在聚酰亚胺上刻蚀锚点通孔；
S6、用丙酮去除S5的光刻胶；
S7、将晶圆置于氮气烘箱中进行固化处理；
S8、去除S6中残留的丙酮，完成高平整度牺牲层的制备。
2.根据权利要求1所述一种提高射频MEMS开关中聚酰亚胺牺牲层平整度的方法，其特征在于：所述S1中聚酰亚胺的黏度为7000-8000cp。
3.根据权利要求1所述一种提高射频MEMS开关中聚酰亚胺牺牲层平整度的方法，其特征在于：所述S3和S4中匀胶和预固化的参数可以根据需要聚酰亚胺的厚度进行调整。
4.根据权利要求1所述一种提高射频MEMS开关中聚酰亚胺牺牲层平整度的方法，其特征在于：所述S5中光刻胶的型号采用AZ4620，所述光刻胶厚度为7um。
5.根据权利要求1所述一种提高射频MEMS开关中聚酰亚胺牺牲层平整度的方法，其特征在于：所述S5中刻蚀锚点通孔的方法为：采用浓度为2.38%的四甲基氢氧化铵溶液为显影液，刻蚀的过程中，显影液会刻蚀预固化后的聚酰亚胺，完成聚酰亚胺的图形化。
6.根据权利要求1所述一种提高射频MEMS开关中聚酰亚胺牺牲层平整度的方法，其特征在于：所述S6中去除光刻胶的方法为：
S6.1、准备两个盛有丙酮的玻璃容器；
S6.2、将晶圆正面朝下，分别依次在两个容器中漂洗20s和10s；
S6.3、迅速将晶圆正面朝下置于无尘纸上，用无尘纸将丙酮吸干；
S6.4、将晶圆在氧等离子体中轰击5min，功率为200w。
7.根据权利要求1所述一种提高射频MEMS开关中聚酰亚胺牺牲层平整度的方法，其特征在于：所述S7中固化的参数为：150℃持续1h以上、180℃持续1h以上、250℃持续1h以上或300℃持续1h以上。
8.根据权利要求1所述一种提高射频MEMS开关中聚酰亚胺牺牲层平整度的方法，其特征在于：所述S8中去除残余丙酮的方法为：将晶圆分别在丙酮、异丙醇、去离子水中各漂洗1min。
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