CN116106591A - 一种微波探针的制作方法及微波探针 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种微波探针的制作方法及微波探针，包括步骤：在第一基板上涂覆第一光刻胶层；通过掩模版对第一光刻胶层进行曝光、显影后形成第一样品；在第一样品上进行干法刻蚀，将第一光刻胶上的光刻胶图形结构的形貌通过刻蚀方式向下刻蚀到第一基板上，去胶后使第一基板表面上形成凹槽；提供一第二基板，将第一基板沉积Ti/Au膜的表面与第二基板沉积Ti/Au膜的表面相接，并进行硅‑硅晶圆共晶键合；对共晶键合后的第一基板背离凹槽的表面进行磨抛，直至露出凹槽；进行电镀，使得凹槽内的电镀层到达预设高度；并后续对电镀层制作倒角结构，去除电镀后的硅‑硅晶圆，最终获得具有较高深宽比的微波探针。

Description

一种微波探针的制作方法及微波探针

技术领域

本申请涉及半导体元器件加工技术领域，更具体地说，是涉及一种微波探针的制作方法及微波探针。

背景技术

集成电路作为信息产业的载体，其重要性日益凸显，集成电路产业将成为现代化深度发展的重要基础。IC集成电路的发展目前仍然遵循摩尔定律的轨迹高速的发展，这必然导致在集成电路工艺流程的每个环节都需要提高其关键技术并降低成本。集成电路芯片由晶圆片经切割封装后得到，故前段和中段的晶圆片质量直接关系到IC芯片的性能。对晶圆芯片的高频特性进行准确测量以改进设计和制造工艺，对发展高速的微波集成电路至关重要，因而微波集成电路测试技术在当前的集成电路产业中占有相当重要的地位。早期的测试方法是在芯片封装后进行高频测试筛选以判断芯片的优劣，这样的测试首先需要经过芯片烧结、键合等过程，在产品进入小批量生产阶段后才能够逐步进行封装后测试。如此会造成微波封装工序的浪费，而且难以评估封装对芯片高频性能造成的影响做出判断。准确测量芯片的高频特性以改进设计和制造工艺,是发展高速和微波集成电路的重要条件之一，在此背景下，发展出了专门用于在片检测高频半导体器件的微波探针测试系统，而微波探针测试系统中最为重要的组成部分之一即是微波探针，作为核心部件的微波探针，实现了引导高频信号在器件芯片与测试系统之间传输的作用，利用微波探针可以在器件封装之前直接对其进行高频特性测试，实现片筛选，这对于器件芯片生产效率的提高和微波器件的发展都具有积极意义。

受待测芯片尺寸不断微型化的发展要求，待测芯片Pad尺寸及间距亦在不断缩小，因此在设计微波探针时，其探针主体包括第一G面、S面和第二G面的特征尺寸也在不断缩小，在满足测试阻抗匹配的前提下，制作具有更高深宽比结构的微波探针已成为行业热点。但是在现有微波探针在制作的过程中，由于现有微纳制造技术所制备的探针针尖只能形成较宽的镀层结构，所生产的微波探针不仅不具备较高的深宽比，而且难以利用研磨、抛光工艺直接对探针样品的物理厚度、表面粗糙度、几何外形等机加工方式进行修正的问题。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本申请的目的在于提供一种微波探针的制作方法及微波探针，可通过更加可控的工艺制备得到微波探针的针头，使针头在具有更高的深宽比的同时，更加有利于后续通过研磨、抛光对探针样品进行角度加工。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：

本申请提供一种微波探针的制作方法及微波探针，方法包括以下步骤：

提供一第一基板，并在第一基板上涂覆第一光刻胶层；

通过掩模版对第一光刻胶层进行曝光，显影后形成具有预设形状的光刻胶图形结构的第一样品；

在第一样品上进行干法刻蚀，将第一光刻胶上的光刻胶图形结构的形貌通过刻蚀方式向下刻蚀到第一基板上，去胶后使第一基板表面上形成凹槽；

提供一第二基板，并在第二基板的表面、第一基板的具有凹槽的表面分别进行PVD沉积Ti/Au膜，在其中所述第二基板与所述第一基板的尺寸相同；

将第一基板沉积Ti/Au膜的表面与第二基板沉积Ti/Au膜的表面相接，并进行硅-硅晶圆共晶键合，从而在第一基板和第二基板之间形成共晶键合复合层；

对共晶键合后的第一基板背离凹槽的表面进行磨抛，直至露出凹槽，从而形成第二样品，其中第二样品凹槽底部的共晶键合复合层形成种子层；

将所述第二样品进行电镀，使得凹槽内的电镀层到达预设高度；

去除电镀后的第二样品中的硅-硅晶圆，获取微波探针的针头。

可选地，所述通过掩模版对第一光刻胶层进行曝光，显影后形成具有预设形状的光刻胶图形结构的第一样品的步骤中：

通过不同的掩模版对第一光刻胶层进行斜射曝光，显影后形成具有多方向的光刻胶侧壁倾斜面的第一样品；

所述在第一样品上进行干法刻蚀，将第一光刻胶上的光刻胶图形结构的形貌通过刻蚀方式向下刻蚀到第一基板上，去胶后使第一基板表面上形成凹槽的步骤中：

在第一样品上进行干法刻蚀，将第一光刻胶上的光刻胶侧壁倾斜面的形貌通过刻蚀方式复制到第一基板中，去胶后使第一基板表面上形成凹槽；

所述去除电镀后的第二样品中的硅-硅晶圆，获取微波探针的针头的步骤中：

去除电镀后的第二样品中的硅-硅晶圆，获取具有针尖角度的微波探针。

可选地，所述通过不同的掩模版对第一光刻胶层进行斜射曝光，显影后形成具有多方向的光刻胶侧壁倾斜面的第一样品的步骤中：

斜射曝光所采用的第一光刻胶层为AZ4620；

涂胶过程中的转速分为多个阶段，其中第一阶段转速为：450-650rpm，旋转时间为4-6秒；第二阶段转速为：2000-3000rpm，旋转时间为25-35秒；

斜射曝光中的前烘条件中的热板为：90-100℃，前烘时间为480-700秒；

显影过程中所采用的显影液配比为25％TMAH溶液：去离子水＝1：8，显影时间为180-300秒。

可选地，所述将第一基板沉积Ti/Au膜的表面与第二基板沉积Ti/Au膜的表面相接，并进行硅-硅晶圆共晶键合，从而在第一基板和第二基板之间形成共晶键合复合层的步骤中：

采用溅射镀膜的方式形成Ti/Au膜，其中Ti层的厚度为40nm，Au层的厚度为200nm；

共晶键合的真空度：0.1-50pa，键合加载压强：2x104pa-5x104pa，键合温度：380℃-450℃。

可选地，所述将第一基板沉积Ti/Au膜的表面与第二基板沉积Ti/Au膜的表面相接，并进行硅-硅晶圆共晶键合，从而在第一基板和第二基板之间形成共晶键合复合层的步骤中：

带有凹槽的第一基板与第二基板的平面进行键合对准前，第一基板和第二基板的切边进行错位键合。

可选地，所述去除电镀后的第二样品中的硅-硅晶圆，获取电镀层产品的步骤中：

将电镀后的第二样品进行表面抛光，使第一基板的凹槽中的电镀层达到预定厚度要求；

使用硅腐蚀液除去第一基板、第二基板，得到具有高深宽比的微波探针产品。

可选地，所述第一基板为硅晶圆基板，所述第二基板为硅晶圆基板。

可选地，所述提供一第一基板，并在第一基板上涂覆第一光刻胶层的步骤中具体包括：

提供一第一基板，并对第一基板进行清洗，其中清洗过程采用标准RCA清洗方式，去除第一基板表面的有机污染物及自然氧化层；

刻蚀第一基板，在第一基板的表面形成对准限位结构。

可选地，所述将所述第二样品进行电镀，使得凹槽内的电镀层到达预设高度的步骤之后包括步骤：

使用数控机床对镶嵌在凹槽中的样品进行雕刻，形成带有倒角的针尖。

另一方面，本申请还提出一种微波探针，其中，通过如上所述的微波探针的制作方法制得。

本申请提供的一种微波探针的制作方法及微波探针的有益效果至少在于：通过在第一基板上刻蚀凹槽，并通过第一基板沉积Ti/Au膜的表面与第二基板沉积Ti/Au膜的表面相接，进行硅-硅晶圆共晶键合，最后在凹槽内形成种子层。在种子层上进行电镀，才能使凹槽内形成沉积形成深宽比较高的电镀层。而将电镀层释放后，形成高深宽比的微波探针结构，同时有利于对得到的高深宽比的微波探针进行研磨、抛光加工，以对高深宽比的微波探针的物理厚度、表面粗糙度、几何外形等机加工方式进行修正。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。

图1是本发明实施例一的微波探针的制作方法的主要步骤的流程图；

图2是本发明实施例二的微波探针的制作方法的一种方式的流程图；

图3是本发明实施例二的微波探针的制作方法的一种方式的原理示意图；

图4是本发明实施例三的微波探针的制作方法的另一种方式的流程图；

图5是本发明实施例三的微波探针的制作方法的另一种方式的原理示意图。

其中，图中各附图标记：

100、第一基板；110、对准限位结构；120、凹槽；200、第一光刻胶层；300、Ti/Au膜；500、电镀层；600、第二基板。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

现有的微波探针不仅因为加工工艺的制约导致具有低的深宽比，而且在使用时还是存在以下几点问题:采用LIGA工艺电镀/电铸的探针，由于电镀/电铸后界面为光刻胶/金属界面，后道工序难以利用研磨、抛光工艺直接对探针样品的物理厚度、表面粗糙度、几何外形等进行修正，其角度调整比较麻烦。在测试过程中，需在显微镜下进行探针与被测芯片压点(pad)的对准操作，受待测芯片尺寸不断微型化的发展要求，待测芯片Pad尺寸及间距亦在不断缩小，在满足测试阻抗匹配的前提下，制作具有更高深宽比结构的微波探针已成为行业热点。基于上述缺点，本方案中提出如下具体实施例，以解决上述问题。

实施例一

如图1所示，本实施例提出一种微波探针的制作方法，具体步骤包括：

步骤S1、提供一第一基板，并在第一基板上涂覆第一光刻胶层。

其中，第一基板可以是硅晶圆。

步骤S2、通过掩模版对第一光刻胶层进行曝光，显影后形成具有预设形状的光刻胶图形结构的第一样品。

步骤S3、在第一样品上进行干法刻蚀，将第一光刻胶上的光刻胶图形结构的形貌通过刻蚀方式向下刻蚀到第一基板上，去胶后使第一基板表面上形成凹槽。

步骤S4、提供一第二基板，并在第二基板的表面、第一基板的具有凹槽的表面分别进行PVD沉积Ti/Au膜，在其中所述第二基板与所述第一基板的尺寸相同。

其中，第二基板也可以是硅晶圆。

步骤S5、将第一基板沉积Ti/Au膜的表面与第二基板沉积Ti/Au膜的表面相接，并进行硅-硅晶圆共晶键合，从而在第一基板和第二基板之间形成共晶键合复合层。

步骤S6、对共晶键合后的第一基板背离凹槽的表面进行磨抛，直至露出凹槽，从而形成第二样品，其中第二样品凹槽的底部的共晶键合复合层形成种子层。

步骤S7、将所述第二样品进行电镀，使得凹槽内的电镀层到达预设高度。

还可以将上述电镀层用化学机械抛光方式(CMP)进行抛光减薄。从而实现对镀膜层厚度及均匀性调控。

步骤S8、去除电镀后的第二样品中的硅-硅晶圆，获取微波探针的针头。

具体过程中，将抛光减薄后的样品置于硅腐蚀液中进行电镀结构释放，使用硅腐蚀液除去第一基板、第二基板，最终获得微波探针结构。

通过上述步骤，使凹槽的底部通过第一基板沉积Ti/Au膜的表面与第二基板沉积Ti/Au膜的表面相接，并进行硅-硅晶圆共晶键合，连接后形成共晶键合复合层，该共晶键合复合层由于是金属层，因此可以进行导电。当将第一基板抛光完成而露出凹槽后，共晶键合复合层位于凹槽的底部，从而在凹槽的底部形成种子层，在电镀过程中，通过将种子层作为金属层电极把溶液中金属离子引到种子层上进行堆积，从而可以使凹槽内电镀生成电镀层，而凹槽具有较高的深宽比，从而使电镀层也具有较高的深宽比，这样就使得到的微波探针的针头具有较高的深宽比。而且后道工序还可以利用研磨、抛光工艺直接对微波探针的物理厚度、表面粗糙度、几何外形等进行修正，微波探针的实用性更强。

如果高深宽比的探针针尖会遮挡探针针尖与压点(pad)的对准影像，从而可能影响显微对准精度，最终影响测量精度；已公开的现有合金微波探针工艺制备方法均为LIGA制备方式，同时探针为合金材质，如何“削尖”针头并做到针尖角度可控、一致性好，目前并无实用方法，因此目前所制备的微波探针针尖均为方形针头。而方形针头在检测时会影响显微镜对准精度，如果对针头进行“削尖”，而针尖过尖又会导致在片检测时针尖磨损较快，故必须综合分析对准精度和针尖磨损问题，进而要求“削尖”的针头角度可调控。因此具体的方案中，为实现微波探针的针头的倒角的加工以及倒角的角度可调节设置。在实施例一的基础上进行相应的改进，形成如下两种不同的加工方式，具体如实施例二和实施例三：

实施例二

如图1、图2、图3所示，本实施例的提供一种微波探针的制作方法及微波探针，主要包括以下步骤：

步骤S10、提供一第一基板100，并在第一基板100上涂覆第一光刻胶层。

本实施例中的第一基板100采用硅晶圆基板，在硅晶圆基板的上表面上涂覆第一光刻胶层200以对第一基板进行光刻。

本步骤S10具体包括：

步骤S11、提供一第一基板100，并对第一基板进行清洗，其中清洗过程采用标准RCA清洗方式，去除第一基板表面的有机污染物及自然氧化层。

步骤S12、刻蚀第一基板，在第一基板的表面形成对准限位结构110。

如图3中(1)、(2)、(3)所示，通过以上步骤，先在第一基板(硅晶圆基板)上刻蚀出对准限位结构110(标记Mark)，该对准限位结构作为定位基准，用于后续工序中进行对准操作。本对准限位结构采用PVD沉积金属膜层的方法或者采用刻蚀的方式制作，其易于在硅晶圆基板的表面成型。优选刻蚀深度200nm～400nm。

上述步骤中采用lift-off工艺制作对准限位结构110(标记Mark)，在第一基板上进行曝光、显影后沉积Ti/Au薄膜，剥离光刻胶后得到用于后道光刻工艺对正的准限位结构(标记Mark)。或者采用曝光、显影、硅Mark刻蚀、去胶等工艺也可以形成准限位结构(标记Mark)。准限位结构(标记Mark)为便于后道对准，本过程中的，准限位结构内还可以设置Mark薄膜，Mark薄膜采用溅射镀膜Ti(30nm)/Au(100nm)，刻蚀对准限位结构的刻蚀深度应不小于150nm；例如上述的刻蚀深度200nm～400nm。

步骤S20、通过不同的掩模版对第一光刻胶层200进行斜射曝光，显影后形成具有多方向的光刻胶侧壁倾斜面的第一样品，所述倾斜面与第一基板表面的夹角符合预设角度。

如图3中(4)、(5)、(6)所示，具体过程中，将带有对准限位结构的第一基板100进行清洗后旋涂第一光刻胶200，使用掩模版在第一基板的上表面匹配对准限位结构，使掩模版对正预设位置后进行斜射曝光，显影后形成光刻胶侧壁倾斜面，再通过其他掩模版继续对正对准限位结构后进行多次曝光(不同方向、不同曝光角度的斜射曝光和垂直曝光)，从而在显影后形成多方向光刻胶侧壁倾斜面，形成侧壁倾斜面是为了后续过程中可以直接形成微波探针的倒角，而侧壁倾斜面的角度通过显影曝光实现调整，从而可以使后续生产的微波探针的倒角的角度精确可控。具体结构例如在光刻胶的左右方向的侧壁上分别曝光形成预设角度的倾斜面。其中，斜射曝光的过程是指通过光刻机辅助装置，调节反射镜偏转角度，将光刻机出射的与水平载物台呈直角的在外平行光束任意偏转，从而形成与光刻机水平载物台呈任意角度入射的平行紫外光束，从而实现斜射曝光。斜射曝光所采用的第一光刻胶层优选使用厚胶，厚胶例如：AZ4620、SU-8等；采用厚胶进行曝光以便进行光刻胶层侧壁倾斜面角度调控及过程观测。本实施例中的第一光刻胶层为AZ4620，选用AZ4620等厚光刻胶进行斜射曝光，厚胶利于进行光刻胶侧壁倾斜角度的调控，且AZ系列的光刻胶稳定性好，所呈的微纳图形在刻蚀过程中不易倒塌、变形。涂胶过程中的转速分为多个阶段，其中第一阶段转速为：450-650rpm，旋转时间为4-6秒；第二阶段转速为：2000-3000rpm，旋转时间为25-35秒。斜射曝光中的前烘条件中的热板为：90-100℃，前烘时间为480-700秒；显影过程中所采用的显影液配比为25％TMAH溶液：去离子水＝1：8，显影时间为180-300秒。采用该设定参数，所具有的优点为：在该工艺参数范围内使用，如转速设定为550rpm，旋转时间为5秒时的涂胶均匀性较好，前烘温度及时间在此范围内光刻胶中的溶剂完全挥发，光刻图形完整。从而实现涂胶均匀性较好、光刻胶中的溶剂挥发完全，能得到完整的光刻图形。

步骤S30、在第一样品上进行干法刻蚀，将第一光刻胶上的光刻胶侧壁倾斜面的形貌通过刻蚀方式复制到第一基板中，去胶后使第一基板表面上形成凹槽，凹槽的侧壁倾斜面的倾斜角等于预设角度。

如图3中(7)、(8)所示，具体过程中，对第一样品进行干法刻蚀，进行光刻胶图形复制，将第一基板刻蚀至所需深度预定值(该预定值为需要的电镀层产品的厚度+抛光量)。复制过程为：利用光刻胶侧壁倾斜面所形成的胶厚不同且呈逐渐变化的特点，再利用刻蚀对光刻胶和基板的刻蚀速率的差异，从而将光刻胶倾斜面形貌通过刻蚀方式复制到基板中，而形成的预设角度为需要加工的微波探针的倒角的角度。该过程为制作带尖角的微波探针的结构，其中刻蚀气体选择SF₆、C₄F₈和O₂，通过调整刻蚀气体比例、流量、射频功率、偏压、工艺真空度等方式调整刻蚀速率及刻蚀选择比，最后固定刻蚀参数。通过选择不同的刻蚀选择比，或通过固定刻蚀选择比调整不同斜射曝光角度即光刻胶侧壁斜面的角度，最终将光刻胶形貌通过刻蚀方式复制到硅晶圆中，以形成凹槽120。本实施例中的刻蚀条件为：刻蚀源为SF₆，钝化源为C₄F₈，上电极功率选择1500-2300W，下电极功率为20-50W，He漏2-5mtorr/min。本实施例中使用STS设备，采用该设定参数，所具有的优点为：在此工艺参数范围下，刻蚀侧壁陡直度高89°±1°，刻蚀均匀性<5％，刻蚀速率大于15um/min。

步骤S40、提供一第二基板600，并在第二基板600的表面、第一基板100的具有凹槽的表面分别进行PVD沉积Ti/Au膜300，在其中所述第二基板600与所述第一基板100的尺寸相同。

上述过程参考图3中(9)、(10)的结构。具体过程中，对形成凹槽的第一基板100(硅晶圆基板)进行超声清洗，采用有机清洗方式分别通过丙酮、IPA、DI清洗后氮气吹干。同样选择相同尺寸的第二基板600，第二基板为玻璃基板(如碱金属氧化物玻璃)进行有机清洗。清洗后的硅晶圆基板及玻璃基板，分别对刻蚀面及键合面单面溅射Ti/Au膜300，优选厚度Ti膜为40nm，Au膜为200nm。

步骤S45、将第一基板沉积Ti/Au膜的表面与第二基板沉积Ti/Au膜的表面相接，并进行硅-硅晶圆共晶键合。从而在第一基板和第二基板之间形成共晶键合复合层。

上述过程参考图3中(10)、(11)的结构。具体过程中，对硅晶圆基板及硅晶圆基板的相对应的面进行硅-硅晶圆共晶键合。其中键合过程中的工艺参数为：真空度：0.1-50pa，键合加载压强：2x10⁴pa-5x10⁴pa，键合温度：380℃-450℃。采用该设定参数，所具有的优点为：考虑到不同类型设备制备和相同工艺设备在不同成膜环境下所得的膜层存在差异，但在此工艺参数范围内均能得到较好的键合效果，键合效果最明显。

将带有凹槽的第一基板与第二基板的平面进行键合对准前，第一基板和第二基板的切边进行错位键合。以便于后道电镀过程中与电镀台阴极连接。错位键合的具体方式为：为方便下一步电镀，第一基板和第二基板的切边不需对齐，可进行部分错开，并留下电镀通电扎针点。

步骤S50、对共晶键合后的第一基板背离凹槽的表面进行抛光，直至露出凹槽，从而形成第二样品。

上述过程参考图3中(12)的结构。具体过程中，电镀后所得键合样品，对硅面进行CMP抛光减薄，对硅晶圆基板上与凹槽相对立的一面进行磨抛，至露出凹槽。所形成的第二样品包括第二基板，位于第二基板上的第一基板，以及带开口的凹槽，且凹槽的开口窄，内部宽。而沉积的Ti/Au膜(共晶键合复合层)为种子层300。

通过共晶键合在凹槽中形成种子层，使种子层作为后续电镀过程中的电极，方便了在凹槽内进行电镀沉积的过程，从而键合方式解决了常规光刻胶侧壁倾斜槽面底角种子层通过PVD难以沉积的问题。同时相较于直接键合存在对表面要求苛刻，键合温度高，对键合平片面形翘曲要求高，需要多次表面活化和亲水性处理，键合工艺难度大，而采用Au金属作为键合中间层，其限制因素较少在较低的温度下即可完成键合，键合后残余应力小，对键合基片的翘曲要求较低。

步骤S55、将所述第二样品进行电镀，使得凹槽内的电镀层500到达预设高度。

上述过程参考图3中(13)的结构。在铜电镀设备中进行电镀，使凹槽120内的电镀层500达目标厚度后取出清洗并干燥。主要工艺过程包括采用浸润的方式对wafer预润湿，使用常温10％的稀硫酸溶液对样品进行微蚀活化40秒，电镀Cu主要组分包括CuSO₄·5H₂O优选浓度40g/L，光亮剂12ml/L,整平剂10ml/L，氯离子浓度45mg/L。

步骤S60、将电镀后的第二样品进行表面磨抛，使第一基板的凹槽中的电镀层500达到预定厚度要求。

步骤S65、去除电镀后的第二样品中的硅-硅晶圆，获取具有针尖角度的微波探针。

具体为使用硅腐蚀液去除硅-硅晶圆(使用硅腐蚀液除去第一基板、第二基板)，最终得到带有针尖倒角的微波探针结构，针尖倒角是通过凹槽的侧壁倾斜面的倾斜角形成。

上述过程参考图3中(14)、(15)的结构。上述步骤中，采用CMP工艺抛至预定镀层厚度及厚度均匀性要求，使用KOH溶液腐蚀释放，最终得到分离出来的带有针尖倒角的微波探针，腐蚀条件40℃，KOH浓度40％。

通过不同的掩模版对第一光刻胶层进行斜射曝光的过程中，可简单通过调控曝光光束入射角度、光刻胶厚度和刻蚀选择比等三种变量中的一种或两种变量来实现对第一基板不同方向侧壁刻蚀斜面角度的调控，从而达到调控刻蚀进程中横向及纵向刻蚀速率比，而达到侧壁刻蚀斜面角度的调控，因此后续生成带有倒角的微波探针的针头时，实现了对带有倒角的角度的调整，使微波探针的针头的倒角的角度调控过程更简单，避免了像等离子刻蚀工艺中调控参数过多，同时各工艺参数对刻蚀过程相互影响制约，而导致调控不准的问题。而且先通过在第一基板上刻蚀凹槽侧壁斜面，在进行电镀，使微槽内形成沉积形成电镀层，由于微槽的内壁斜面和深度可以预先形成，并通过电镀过程，能填充整个凹槽以及凹槽的侧壁斜面，形成该倾斜面的电镀产品后，也利于有利于金属电镀层的抛光减薄；特别对于高深宽比的微纳结构如锥形TSV、垂直的及凹角的深孔或深槽，具有易于沉积金属膜层，保证沉积层连续、均匀的优点。

通过以上实施例二的工艺过程，可简单的通过调控曝光光束入射角度、光刻胶厚度和刻蚀选择比等三种变量中的一种或两种变量来实现对wafer(晶圆)不同方向侧壁刻蚀斜面角度的调控，对于高深宽比结构可直接通过刻蚀复制光刻胶形貌，同时通过PVD溅射沉积共晶层，再通过共晶键合，CMP减薄抛光露出刻槽，在硅刻蚀微槽侧壁斜面电镀沉积电镀层，再对金属电镀层CMP抛光减薄至目标厚度，最终通过腐蚀硅实现侧壁斜面角度可调的微波探针的针头厚度及均匀性可控的微波探针。对于高的深宽比的微波探针的针头，如锥形针头、带有垂直的及凹角的深孔或深槽的针头，存在难以沉积种子层或沉积层不连续不均匀的问题，本实施例创造性的通过共晶键合的方式实现高深宽比具有针尖倒角结构微波探针的制备，同时共晶键合具有键合温度低，残余应力小，硅片表面平整度和环境要求低等优点。

实施例三

如图4、图5所示，本实施例采用另外的方式实现对微波探针的倒角加工。具体步骤如下：

步骤S100、提供一第一基板100，并在第一基板100上涂覆第一光刻胶层200，通过掩模版对第一光刻胶层进行曝光，显影后形成具有预设形状的光刻胶图形结构的第一样品。(参考图5中(1)图和(2)图)

其中，制作具有点线等结构的掩模光刻版进行曝光。将硅晶圆样品清洗后旋涂光刻胶，显影后形成具有圆形、线条形光刻胶图形结构的第一样品。

步骤S105、在第一样品上进行干法刻蚀，将第一光刻胶上的光刻胶图形结构的形貌通过刻蚀方式向下刻蚀到第一基板100上，去胶后使第一基板表面上形成凹槽120(参考图5中(3)图)。其中刻蚀气体选择SF₆、C₄F₈和O₂，通过调整刻蚀气体比例、流量、射频功率、偏压、工艺真空度等方式调整刻蚀速率及刻蚀选择比，最后固定刻蚀参数。

步骤S110、对第一基板100的具有凹槽的表面去胶清洗后进行PVD镀Ti/Au膜300。(参考图5中(4)图)

步骤S115、提供一第二基板600，并在第二基板的表面进行PVD沉积Ti/Au膜，在其中所述第二基板与所述第一基板的尺寸相同。(参考图5中(5)图)

第二基板的表面清洗后进行PVD沉积Ti/Au膜，作为键合盖板平片。

步骤S120、采用Ti/Au膜作为金属过渡层，对将第一基板沉积Ti/Au膜的表面与第二基板沉积Ti/Au膜的表面相接，并进行硅-硅晶圆底温共晶键合，从而得到图形化的硅晶圆和硅盖板之间的共晶键合复合层。

步骤S125、对共晶键合后的第一基板100背离凹槽的表面进行抛光，采用化学机械抛光方式对键合样品图形化硅晶圆面进行抛光减薄，直至露出凹槽120，从而形成第二样品。(参考图5中(6)图)

步骤S130、将第二样品置于电镀设备中，通过电镀铜或镍金属填充具有圆孔或刻槽的刻蚀结构。使得凹槽内的电镀层500到达预设高度。(参考图5中(7)图)

步骤S135、采用化学机械抛光方式(CMP)对电镀后的第二样品进行抛光减薄。从而实现对镀膜层厚度及均匀性调控。(参考图5中(8)图)

上述步骤与实施例二中的步骤的主要不同在于，实施例二中是直接形成微波探针的倒角结构，而本实施例先生成方形探针结构，而微波探针的倒角结构通过下列步骤继续加工而成：

步骤S140、使用数控机床(CNC)对镶嵌在凹槽中的电镀后的结构进行雕刻，形成针尖边缘倒角结构。(参考图5中(9)图)

步骤S145、将雕刻后的第二样品置于硅腐蚀液中进行电镀结构释放，去除硅-硅晶圆，最终得到具有针尖倒角的微波探针结构。

本实施例中，通过先沉积种子层，再键合方式解决了常规光刻胶底角种子层通过PVD难以沉积的问题；同时相较于直接键合存在对表面要求苛刻，键合温度高，对键合平片面形翘曲要求高，需要多次表面活化和亲水性处理，键合工艺难度大，而采用Au金属作为键合中间层，其限制因素较少在较低的温度下即可完成键合，键合后残余应力小，对键合基片的翘曲要求较低。由于电镀/电铸后界面为光刻胶-金属界面，后道工序难以利用研磨、抛光工艺直接对探针样品的物理厚度、表面粗糙度、几何外形等机加工方式进行修正，本方法通过在硅刻蚀的微型凹槽内电镀沉积电镀层，有利于金属电镀层的CMP抛光减薄，以及对微米尺度线宽电镀层的数控加工雕刻。

实施例四

本实施例提出一种高深宽比的微波探针，其中通过上述的微波探针的制作方法制得。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微波探针的制作方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

提供一第一基板，并在第一基板上涂覆第一光刻胶层；

通过掩模版对第一光刻胶层进行曝光，显影后形成具有预设形状的光刻胶图形结构的第一样品；

在第一样品上进行干法刻蚀，将第一光刻胶上的光刻胶图形结构的形貌通过刻蚀方式向下刻蚀到第一基板上，去胶后使第一基板表面上形成凹槽；

提供一第二基板，并在第二基板的表面、第一基板的具有凹槽的表面分别进行PVD沉积Ti/Au膜，在其中所述第二基板与所述第一基板的尺寸相同；

将第一基板沉积Ti/Au膜的表面与第二基板沉积Ti/Au膜的表面相接，并进行硅-硅晶圆共晶键合，从而在第一基板和第二基板之间形成共晶键合复合层；

对共晶键合后的第一基板背离凹槽的表面进行磨抛，直至露出凹槽，从而形成第二样品，其中第二样品凹槽的底部上的共晶键合复合层形成种子层；

将所述第二样品进行电镀，使得凹槽内的电镀层到达预设高度；去除电镀后的第二样品中的硅-硅晶圆，获取微波探针的针头。

2.如权利要求1所述的微波探针的制作方法，其特征在于，所述通过掩模版对第一光刻胶层进行曝光，显影后形成具有预设形状的光刻胶图形结构的第一样品的步骤中：

通过不同的掩模版对第一光刻胶层进行斜射曝光，显影后形成具有多方向的光刻胶侧壁倾斜面的第一样品；

所述在第一样品上进行干法刻蚀，将第一光刻胶上的光刻胶图形结构的形貌通过刻蚀方式向下刻蚀到第一基板上，去胶后使第一基板表面上形成凹槽的步骤中：

在第一样品上进行干法刻蚀，将第一光刻胶上的光刻胶侧壁倾斜面的形貌通过刻蚀方式复制到第一基板中，去胶后使第一基板表面上形成凹槽；

所述去除电镀后的第二样品中的硅-硅晶圆，获取微波探针的针头的步骤中：

去除电镀后的第二样品中的硅-硅晶圆，获取具有针尖角度的微波探针。

3.如权利要求2所述的微波探针的制作方法，其特征在于，所述通过不同的掩模版对第一光刻胶层进行斜射曝光，显影后形成具有多方向的光刻胶侧壁倾斜面的第一样品的步骤中：

斜射曝光所采用的第一光刻胶层为AZ4620；

涂胶过程中的转速分为多个阶段，其中第一阶段转速为：450-650rpm，旋转时间为4-6秒；第二阶段转速为：2000-3000rpm，旋转时间为25-35秒；

斜射曝光中的前烘条件中的热板为：90-100℃，前烘时间为480-700秒；

显影过程中所采用的显影液配比为25％TMAH溶液：去离子水＝1：8，显影时间为180-300秒。

4.如权利要求1所述的微波探针的制作方法，其特征在于，所述将第一基板沉积Ti/Au膜的表面与第二基板沉积Ti/Au膜的表面相接，并进行硅-硅晶圆共晶键合，从而在第一基板和第二基板之间形成共晶键合复合层的步骤中：

采用溅射镀膜的方式形成Ti/Au膜，其中Ti层的厚度为40nm，Au层的厚度为200nm；

共晶键合的真空度：0.1-50pa，键合加载压强：2x10⁴pa-5x10⁴pa，键合温度：380℃-450℃。

5.如权利要求4所述的微波探针的制作方法，其特征在于，所述将第一基板沉积Ti/Au膜的表面与第二基板沉积Ti/Au膜的表面相接，并进行硅-硅晶圆共晶键合，从而在第一基板和第二基板之间形成共晶键合复合层的步骤中：

带有凹槽的第一基板与第二基板的平面进行键合对准前，第一基板和第二基板的切边进行错位键合。

6.如权利要求1所述的微波探针的制作方法，其特征在于，所述去除电镀后的第二样品中的硅-硅晶圆，获取电镀层产品的步骤中：

将电镀后的第二样品进行表面磨抛，使第一基板的凹槽中的电镀层达到预定厚度要求；

使用硅腐蚀液除去第一基板、第二基板，得到具有高深宽比的微波探针产品。

7.如权利要求5所述的微波探针的制作方法，其特征在于，所述第一基板为硅晶圆基板，所述第二基板为硅晶圆基板。

8.如权利要求1所述的微波探针的制作方法，其特征在于，所述提供一第一基板，并在第一基板上涂覆第一光刻胶层的步骤中具体包括：

提供一第一基板，并对第一基板进行清洗，其中清洗过程采用标准RCA清洗方式，去除第一基板表面的有机污染物及自然氧化层；

刻蚀第一基板，在第一基板的表面形成对准限位结构。

9.如权利要求1所述的微波探针的制作方法，其特征在于，所述将所述第二样品进行电镀，使得凹槽内的电镀层到达预设高度的步骤之后包括步骤：

使用数控机床对镶嵌在凹槽中的样品进行雕刻，形成带有倒角的针尖。

10.一种微波探针，其特征在于，通过如权利要求1-9任一所述的微波探针的制作方法制得。

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