專利名稱：一種襯底上基片的微細加工方法
技術領域：
本發(fā)明是關于微電子機械系統(tǒng)(MEMS)微加工技術，具體涉及一種襯底上基片的微 細加工方法。
背景技術：
目前SOI (絕緣體上硅)技術在半導體和微機械領域發(fā)揮的作用越來越大。高深寬比 的SOI MEMS器件應用于慣性傳感器和靜電驅(qū)動，得到的器件工藝簡單，效率高，電容極 板面積大、驅(qū)動力大、占用芯片面積小、功率承載能力和集成度都較高。然而，SOI晶圓 成本較高，這妨礙了成本敏感的應用；另外，SOI使用硅作為唯一結(jié)構材料，硅材料存在 自身導電性能不佳，斷裂韌度低等缺點，制約了器件的性能和應用范圍和可靠性，如需要 接觸導電的應用場合需要在硅表面使用特殊工藝形成側(cè)墻覆蓋，并且長時間工作將導致觸 點失效。此外，硅材料脆性大，不耐大沖擊和大過載，也無法在惡劣環(huán)境下工作，限制了 器件的應用范圍。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術中的不足，提供了一種用于加工MEMS器件的襯底上基片的微 細加工方法。
本發(fā)明的技術方案是
一種襯底上基片的微細加工方法，其步驟包括
1) 使用聚合物作為中間黏附層，通過壓力鍵合的方法，將襯底與基片鍵合在一起，形 成襯底上基片；
2) 對基片減薄，并深刻蝕形成通孔；
3) 對上述通孔進行回填，再次對基片進行深刻蝕形成電鍍孔；
4) 在電鍍孔內(nèi)電鍍金屬，形成襯底與基片間的支撐；
5) 釋放上述通孔，通過該通孔對聚合物進行刻蝕，釋放結(jié)構。 一種襯底上基片的微細加工方法，其步驟包括
1)使用聚合物作為中間黏附層，通過壓力鍵合的方法，將襯底片與基片鍵合在一起， 形成襯底上基片；2) 基片減薄，并深刻蝕形成電鍍孔；
3) 在電鍍孔內(nèi)電鍍金屬，形成襯底與基片間的支撐；
4) 對基片再次深刻蝕，形成通孔；
5) 通過上述通孔對聚合物進行刻蝕，釋放結(jié)構。
在上述兩方法的步驟l)中，在襯底的上表面進行金屬布線，該金屬層位于基片的電鍍 孔下方。
上述兩方法中，所述襯底為玻璃、硅、金屬鈦、鋁或鉬。
上述兩方法中，所述基片釆用硅、鍺、III-V族化合物、金屬鈦、鋁和鉬中的一種。 上述兩方法中，所述聚合物為光刻膠SU8、 BCB、 Polyimide、 PMMA、 AZ系列光刻 膠等。
上述兩方法中，所屬電鍍金屬為金、銅、鎳、錫等。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明襯底上基片的微細加工方法通過壓力鍵合、化學機械拋光、深刻蝕和電鍍工藝，
可在襯底上實現(xiàn)多種材料的低成本、高精度、高深寬比三維加工，且工藝與CMOS工藝兼 容的微機械加工，可用于加工多種MEMS器件。
如使用金屬作為結(jié)構材料，可以降低接觸電阻，提高斷裂強度，增加系統(tǒng)可靠性，制 作出的器件可在惡劣環(huán)境下工作。
且，在襯底上可進行金屬布線，并通過電鍍與結(jié)構層連接，形成襯底上金屬系統(tǒng)，可 以實現(xiàn)交叉互連以及多層互連。
圖1為本發(fā)明實施例一的工藝流程圖2為本發(fā)明實施例二的工藝流程圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細描述-
實施例一，采用先刻蝕通孔后制備電鍍孔的方法，具體步驟為
一、 襯底的制備可以選用玻璃、硅、金屬鈦、鋁或鉬作為襯底，請見圖1 (a)。
二、 基片的選擇基片材料可以為硅、鍺、ni-v族化合物、金屬鈦、鋁或鉬等。
三、 襯底片表面淀積金屬或金屬化合物層1和層2,并圖形化金屬層2。具體為，為了保證后續(xù)的電鍍只發(fā)生在金屬層2的區(qū)域，首先在襯底片表面淀積不會 發(fā)生電鍍的金屬層l，如濺射Cr30nm;再淀積金屬層2，如濺射Au500nm;,如圖1 (b) 所示，金屬層2圖形化，請見圖l (c)。
四、 聚合物作為中間黏附層，通過壓力鍵合將襯底與基片鍵合在一起。
具體為，在襯底淀積一層聚合物，比如厚5wm的低介電樹脂BCB，再將基片與之重 疊放置，使聚合物處于中間層，如圖1 (d)所示。
通過壓力鍵合將襯底與基片連接在一起，請見圖1 (e)。
五、 基片減薄，并進行深刻蝕，形成通孔。
具體為，基片減薄，通過化學機械拋光的方法，將基片減薄至合適的厚度，如40" m-100tim，如圖1 (f)所示；
然后，基片表面淀積深刻蝕掩膜，如厚50um的SU8光刻膠或金屬硬掩膜等，并圖 形化，請見圖1 (h);
通過深刻蝕，將基片刻蝕穿通，如圖1 (i)所示。
六、 去除基片表面的掩膜，淀積填充物，比如parylene回填，請見圖1 (k)。
七、 光刻，圖形化填充物薄膜，如圖1 (1)所示。
八、 通過深刻蝕，將基片刻蝕穿通形成電鍍孔，請見圖1 (m)，進一步去除部分聚 合物，如圖1 (n)所示。
九、 在電鍍孔內(nèi)電鍍金屬層3，比如Cu，形成支撐，請見圖l (o)。 十、去除基片表面的填充物薄膜，并釋放通孔，如圖1 (p)所示。
十一、穿過基片的通孔，對中間聚合物進行刻蝕，比如采用氟基氣體與氧氣的混合氣 體刻蝕中間聚合物BCB，釋放結(jié)構，如圖l (q)所示。
十二、去除金屬層l，請見圖l (r),完成襯底上基片的微細加工。
實施例二，釆用先制備電鍍孔后刻蝕通孔的方法，具體步驟為
一、 襯底的制備可以選用玻璃、硅、金屬鈦、鋁或鉬作為襯底，如圖2 (a)所示。
二、 基片的選擇基片材料可以為硅、鍺、III-V族化合物、金屬鈦、鋁或鉬等。
三、 襯底片表面淀積金屬或金屬化合物層1和層2，并圖形化金屬層2。
具體為，為了保證后續(xù)的電鍍只發(fā)生在金屬層2的區(qū)域，首先在襯底片表面淀積不會 發(fā)生電鍍的金屬層l，如濺射Cr30nm;再淀積金屬層2，如濺射Au500nm，如圖2(b) 所示；金屬層2圖形化，請見圖2 (c)。四、 聚合物作為中間黏附層，通過壓力鍵合將襯底與基片鍵合在一起。
具體為，在襯底淀積一層聚合物，如圖2 (d)所示，比如厚5um的BCB，再將基片 與之重疊放置，使聚合物處于中間層。通過壓力鍵合將襯底與基片連接在一起，請見圖2 (e)。
五、 基片減薄，并進行深刻蝕，形成電鍍孔。
具體為，基片減薄，通過化學機械拋光的方法，將基片減薄至合適的厚度，如40u m-100um，如圖2 (f)所示；
然后，基片表面淀積深刻蝕掩膜，如厚50um的SU8光刻膠或金屬硬掩膜等，并圖 形化，請見圖2 (g);
通過深刻蝕，將基片刻蝕穿通，形成電鍍孔，如圖2 (h)所示。
去除部分聚合物，請見圖2 (i)。
六、 在電鍍孔內(nèi)電鍍金屬層3，比如Cu，形成支撐，如圖2 (j)所示。
七、 去除基片表面的掩膜，請見圖2 (k)。
八、 基片表面淀積深刻蝕掩膜，如厚50um的SU8光刻膠或金屬硬掩膜等，并圖形 化，如圖2 (1)所示。
九、 通過深刻蝕，將基片刻蝕穿通，形成通孔，如圖2 (m)所示。
十、去除基片表面的深刻蝕掩膜，如圖2 (n)所示，通過基片的通孔對中間聚合物進 行刻蝕，比如采用氟基氣體與氧氣的混合氣體刻蝕中間聚合物BCB，釋放結(jié)構，請見圖2 (o)。
十一、去除金屬層l，完成襯底上基片的微細加工，如圖2 (p)所示。 聚合物既可以淀積在襯底上，也可以淀積在基片上。
另夕卜，本發(fā)明聚合物除BCB外，還可以是光刻膠SU8， Polyimide以及PMMA和AZ
系列光刻膠等。
以上通過詳細實施例描述了本發(fā)明所提供的襯底上基片的微細加工方法，本領域的技 術人員應當理解，在不脫離本發(fā)明實質(zhì)的范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明做一定的變形或修改；其 制備方法也不限于實施例中所公開的內(nèi)容。
權利要求
1、一種襯底上基片的微細加工方法，其步驟包括1)使用聚合物作為中間黏附層，通過壓力鍵合的方法，將襯底與基片鍵合在一起，形成襯底上基片；2)對基片減薄，并深刻蝕形成通孔；3)對上述通孔進行回填，再次對基片進行深刻蝕形成電鍍孔；4)在電鍍孔內(nèi)電鍍金屬，形成襯底與基片間的支撐；5)釋放上述通孔，通過該通孔對聚合物進行刻蝕，釋放結(jié)構。
2、 如權利要求1所述的方法，其特征在于，在襯底的上表面進行金屬布線，該金屬 層位于基片的電鍍孔下方。
3、 如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述襯底為玻璃、硅、金屬鈦、鋁或鉬，所述基片采用硅、鍺、m-v族化合物、金屬鈦、鋁和鉬中的一種。
4、 如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述聚合物為光刻膠SU8、 BCB、 Polyimide、 PMMA或AZ系列光刻膠。
5、 如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所屬電鍍金屬為金、銅、鎳或錫。
6、 一種襯底上基片的微細加工方法，其步驟包括1) 使用聚合物作為中間黏附層，通過壓力鍵合的方法，將襯底片與基片鍵合在一起， 形成襯底上基片；2) 基片減薄，并深刻蝕形成電鍍孔；3) 在電鍍孔內(nèi)電鍍金屬，形成襯底與基片間的支撐；4) 對基片再次深刻蝕，形成通孔；5) 通過上述通孔對聚合物進行刻蝕，釋放結(jié)構。
7、 如權利要求6所述的方法，其特征在于，在襯底的上表面進行金屬布線，該金屬 層位于基片的電鍍孔下方。
8、 如權利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述襯底為玻璃、硅、金屬鈦、鋁 或鉬，所述基片采用硅、鍺、III-V族化合物、金屬鈦、鋁和鉬中的一種。
9、 如權利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述聚合物為光刻膠SU8、 BCB、 Polyimide、 PMMA或AZ系列光刻膠。
10、 如權利要求6或7所述的方法，其特征在于，所屬電鍍金屬為金、銅、鎳或錫。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種襯底上基片的微細加工方法，該方法包括使用聚合物作為中間黏附層，通過壓力鍵合的方法，將襯底與基片鍵合在一起，形成襯底上基片；對基片減薄，并深刻蝕形成通孔；對通孔進行回填，再次對基片進行深刻蝕形成電鍍孔；在電鍍孔內(nèi)電鍍金屬，形成襯底與基片間支撐；釋放通孔，通過通孔對聚合物進行刻蝕，從而釋放結(jié)構。或，形成襯底上基片后，基片減薄，并深刻蝕形成電鍍孔；在電鍍孔內(nèi)電鍍金屬，形成襯底與基片間的支撐，再對基片深刻蝕形成通孔；通過通孔對聚合物進行刻蝕，最后釋放結(jié)構。本發(fā)明可在襯底上實現(xiàn)多種材料的低成本、高精度、高深寬比三維加工，且工藝與CMOS工藝兼容的微機械加工，可用于加工多種MEMS器件。
文檔編號B81C1/00GK101445217SQ20081024110
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月30日 優(yōu)先權日2008年12月30日
發(fā)明者張軼銘, 兢 陳 申請人:北京大學