專利名稱：一種三維石英敏感結(jié)構(gòu)金屬化加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于加工方法，具體涉及一種三維石英敏感結(jié)構(gòu)金屬化加工方法。
背景技術(shù)：
石英晶體是一種重要的壓電材料，已經(jīng)廣泛地用于通訊、慣性導(dǎo)航、自動(dòng)控制、電 子手表等各個(gè)領(lǐng)域。壓電石英器件的基本工作原理是基于石英晶體的壓電效應(yīng)，因此需要 對石英敏感結(jié)構(gòu)各個(gè)表面進(jìn)行金屬化以施加或獲取不同極性的電信號。在石英微慣性器件 中，敏感結(jié)構(gòu)通常具有三維結(jié)構(gòu)，且需要在三維結(jié)構(gòu)各個(gè)面沉積金屬薄膜形成電極(通常 是由鉻(Cr)的基礎(chǔ)電極層加上金(Au)的上部電極層構(gòu)成的薄膜)。下面，具體說明三維石英敏感結(jié)構(gòu)的金屬化圖形的結(jié)構(gòu)特征。圖1表示的是典型的三維石英敏感結(jié)構(gòu)1，該三維結(jié)構(gòu)主要由兩梁結(jié)構(gòu)11、12，支 撐結(jié)構(gòu)13及不等高結(jié)構(gòu)14構(gòu)成，其中兩條梁結(jié)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)的厚度dl在150 μ m 450 μ m 之間，而不等高結(jié)構(gòu)的厚度d2在60 μ m 150 μ m之間。并且在三維結(jié)構(gòu)上覆蓋有第一激 勵(lì)電極Ia及第二激勵(lì)電極lb。在圖1中，給激勵(lì)電極la、lb覆蓋的部分附上了斜線。第一激勵(lì)電極Ia由梁表面電極11a、12a和側(cè)面電極15a構(gòu)成，并且它們通過支撐 結(jié)構(gòu)表面電極13a相連接；同樣，第二激勵(lì)電極lb，由梁表面電極llb、12b和側(cè)面電極15b 構(gòu)成，并且它們通過不等高結(jié)構(gòu)表面電極14b相連接。上述結(jié)構(gòu)中，三維敏感結(jié)構(gòu)的金屬化圖形有以下幾點(diǎn)要求1、梁結(jié)構(gòu)的表面電極lla、llb、12a、12b和13a尺寸精度要求高，要求加工誤差控 制在士 1 μ m以內(nèi)；2、梁結(jié)構(gòu)12的側(cè)面電極15a和15b屬于不同的激勵(lì)電極，寬度要求在60 μ m 200 μ m之間，且兩者之間相互不能短路，兩者的間隙寬度需控制在10 μ m 30 μ m之間，因 此側(cè)面電極15a和15b寬度si和s2的尺寸精度要求較高，要求加工誤差控制在士 IOym 以內(nèi)。3、第二激勵(lì)電極Ib是通過不等高結(jié)構(gòu)表面電極14b將兩梁表面電極lib、12b連 接的，所以要求不等高結(jié)構(gòu)表面電極14b和梁表面電極llb、12b具有良好的歐姆接觸。傳統(tǒng)的金屬化工藝通常采用光刻加腐蝕方法或掩膜蒸鍍方法。日本專利CN200480000829. 6中闡述，先加工出三維敏感結(jié)構(gòu)，然后通過真空蒸鍍 法將整個(gè)結(jié)構(gòu)的工藝面全部鍍上金屬薄膜，再通過光刻的方式定義需要的金屬化圖形，最 后進(jìn)行金屬腐蝕，得到希望的電極形狀。中國專利CN200810143292. 9中闡述，先加工石英敏感結(jié)構(gòu)，然后通過在敏感結(jié)構(gòu) 各表面通過掩膜蒸鍍方式(即先加工遮擋板，將遮擋板按所需要的圖形位置定位，再由入 射方向性好的物理沉積方式鍍制薄膜)制備電極圖形。上述兩種方案可以加工出表面電極，但是要加工高精度表面電極存在以下不足 (1)上述日本專利中提及的光刻加腐蝕方法，由于需要在已加工完成的三維結(jié)構(gòu)上勻膠，工 藝復(fù)雜且很難保證光刻膠厚度均勻性，這樣會嚴(yán)重影響光刻精度，進(jìn)而影響表面電極尺寸精度；(2)上述中國專利中提及的掩膜蒸鍍方法，由于遮擋板的加工精度不高同時(shí)鍍制的 表面電極邊緣存在陰影，會影響表面電極尺寸精度；(3)上述兩種方案加工的側(cè)面電極為 單一極性且分布在對應(yīng)的整個(gè)側(cè)面表面，不適用于本發(fā)明中要求具有不同極性并且尺寸精 度要求高的側(cè)面電極加工。因此，本發(fā)明加工中要求側(cè)面電極的難點(diǎn)有(1)高精度遮擋板的加工。傳統(tǒng)的遮 擋板采用機(jī)械加工的方法加工，尺寸精度低且容易變形；(2)遮擋板與基片之間的對準(zhǔn)精 度要求高。目前，遮擋板與基片的對準(zhǔn)主要采用人工對準(zhǔn)，對準(zhǔn)精度差、遮擋板與基片的間 隙不能控制；(3)高精度基片固定工裝的加工。采用一般的固定工裝，工裝的角度誤差較 大；(4)鍍膜工藝參數(shù)的優(yōu)化。蒸發(fā)源的直徑太大容易導(dǎo)致側(cè)面電極邊緣出現(xiàn)陰影部分，這 樣不同極性的側(cè)面電極之間容易短路。上述兩種方案可以加工不等高結(jié)構(gòu)表面電極，但是加工本發(fā)明中要求不等高結(jié)構(gòu) 表面電極存在以下不足(1)上述日本專利中提及的光刻加腐蝕方法，在不等高結(jié)構(gòu)邊緣 附近(不等高結(jié)構(gòu)與梁表面形成的邊界附近)，有時(shí)會由于光刻膠的臺階覆蓋性不好，金屬 薄膜會直接暴露在金屬腐蝕液中，進(jìn)而被腐蝕，因此不等高表面電極與梁表面電極易斷路; (2)上述中國專利中提出采用掩膜蒸鍍方法，由于采用傳統(tǒng)機(jī)械加工方法加工的遮擋板太 厚，這樣在蒸鍍過程中容易造成不等高表面電極之間容易斷路。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種加工工藝簡單，加工精度高的三維 石英敏感結(jié)構(gòu)金屬化加工方法。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種三維石英敏感結(jié)構(gòu)金屬化加工方法，其特征在于，包括 下述步驟步驟1:加工表面電極；步驟2 加工側(cè)面電極和不等高結(jié)構(gòu)的表面電極。如上所述的一種三維石英敏感結(jié)構(gòu)金屬化加工方法，其中，所述的步驟1包括下 述步驟首先在石英晶片上下表面采用熱蒸發(fā)或磁控鍍膜方式依次鍍上鉻(Cr)/金(Au)/ 鉻(Cr) /金(Au)薄膜，所述的鍍膜按照常規(guī)方法進(jìn)行，其中Cr膜厚度為20nm 60nm ；Au 膜厚度為IOOnm 300nm，然后在形成三維敏感結(jié)構(gòu)之前，通過光刻定義電極結(jié)構(gòu)圖形，再 利用石英腐蝕工藝形成三維敏感結(jié)構(gòu)，最后通過Au腐蝕、Cr腐蝕形成表面電極結(jié)構(gòu)。如上所述的一種三維石英敏感結(jié)構(gòu)金屬化加工方法，其中，所述Cr膜厚度的優(yōu)選 值為20nm ；Au膜厚度的優(yōu)選值為200nm。如上所述的一種三維石英敏感結(jié)構(gòu)金屬化加工方法，其中，步驟2采用掩膜蒸鍍 法來加工具有不同極性的側(cè)面電極。如上所述的一種三維石英敏感結(jié)構(gòu)金屬化加工方法，其中，所述的步驟2采用下 述步驟進(jìn)行(1)采用微電鑄方法加工高精度遮擋板；(2)將已加工出三維敏感結(jié)構(gòu)的石英晶片和遮擋板，采用真空吸附在光刻機(jī)對準(zhǔn) 夾具上，并采用光刻工藝中的對準(zhǔn)技術(shù)進(jìn)行對準(zhǔn)并固定；(3)采用專用的加工工裝固定石英晶片和遮擋板；
(4)在鍍膜過程中調(diào)整電子束的x、y方向幅度來控制蒸發(fā)源的直徑在4mm 6mm。如上所述的一種三維石英敏感結(jié)構(gòu)金屬化加工方法，其中，在步驟2的步驟(1) 中采用在高精度遮擋板四周增加加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)的方式來增加高精度遮擋板的機(jī)械強(qiáng)度，加強(qiáng) 筋結(jié)構(gòu)的厚度為100 μ m 300 μ m ；在圖形區(qū)采用薄層結(jié)構(gòu)，薄層結(jié)構(gòu)的厚度為30 μ m 50 μ m0一種基片固定工裝，包括下基板，還包括在下基板的一端鉸接的上基板，上基板和 下基板的自由端通過弧形連接件連接，其中連接件與下基板固定連接，連接件的上半段開 有弧形凹槽，在弧形凹槽上還設(shè)有刻度值，該刻度值用于表示上基板與下基板之間的角度， 在上基板的側(cè)壁上與該弧形凹槽對應(yīng)的位置設(shè)有螺釘，當(dāng)上基板以鉸接位置為軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn) 的時(shí)候，上基板的旋轉(zhuǎn)范圍通過螺釘受到弧形凹槽的限制。本發(fā)明的顯著效果是(1)本發(fā)明通過不同的金屬化工藝在三維敏感結(jié)構(gòu)的加工 過程中實(shí)現(xiàn)了表面電極、側(cè)面電極和不等高結(jié)構(gòu)表面電極三種組合電極的加工；( 本發(fā)明采用先鍍制金屬薄膜，再通過濕法腐蝕的方式加工表面電極結(jié)構(gòu)。這樣 加工的表面電極尺寸精度高，可以控制在士 1 μ m以內(nèi)，同時(shí)與其它工藝兼容性好且易于加 工；(3)本發(fā)明采用掩模蒸鍍方式來加工側(cè)面電極，同時(shí)通過微電鑄方式加工高精度 遮擋板、并利用在光刻對準(zhǔn)的方式將基片與遮擋板進(jìn)行高精度對準(zhǔn)可將側(cè)面電極的尺寸精 度控制在士 10 μ m以內(nèi)，這種方法可應(yīng)用于石英微器件的批量生產(chǎn)中；(4)本發(fā)明通過調(diào)整基片在金屬鍍膜系統(tǒng)的放置位置及角度，可在同一側(cè)面加工 不同極性的側(cè)面電極，以滿足高性能微器件的設(shè)計(jì)要求；(5)本發(fā)明采用微電鑄方式加工的厚度為30 μ m 50 μ m的遮擋板來加工不等高 結(jié)構(gòu)電極，具有良好的歐姆接觸，接觸電阻小于5Ω。
圖1是三維石英敏感結(jié)構(gòu)金屬化圖形示意圖；圖2 圖10是三維石英敏感結(jié)構(gòu)表面電極的加工流程截面圖；圖11是采用掩膜蒸鍍方式加工側(cè)面電極示意圖；圖12是采用掩膜蒸鍍方式加工不等高結(jié)構(gòu)表面電極示意圖；圖13是采用微電鑄方式加工的遮擋板示意圖；圖14 圖15是遮擋板與基片進(jìn)行對準(zhǔn)的流程圖；圖16是基片固定工裝示意圖；圖17是金屬薄膜鍍制的示意圖。圖中1.三維敏感結(jié)構(gòu)、la.第一激勵(lì)電極、lb.第二激勵(lì)電極、2. Cr薄膜、3. Au薄 膜、4.光刻膠、5.遮擋板、6.蒸發(fā)源、10.石英晶片、11、12.兩梁結(jié)構(gòu)、11a、lib、1加、12b.表 面電極、13.支撐結(jié)構(gòu)、13a.支撐結(jié)構(gòu)表面電極、14.不等高結(jié)構(gòu)、14b.不等高結(jié)構(gòu)表面電 極、lfe、15b.側(cè)面電極、20.上夾具、21.下夾具、40.高精度遮擋板、41.加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)、42.薄 層結(jié)構(gòu)、50.基片固定工裝、51.螺釘52.上基板、53.下基板、54.連接件。
具體實(shí)施例方式一種三維石英敏感結(jié)構(gòu)金屬化加工方法，包括下述步驟步驟1:加工表面電極本發(fā)明采取同時(shí)加工電極結(jié)構(gòu)與三維敏感結(jié)構(gòu)的方法來加工尺寸精度高的表面 電極。首先在石英晶片上下表面采用熱蒸發(fā)或磁控鍍膜方式依次鍍上鉻(Cr) /金(Au) / 鉻(Cr)/金(Au)薄膜。鍍的鉻金用于腐蝕工藝的掩膜，而鍍鉻是因?yàn)橹苯釉谑⒈砻骐?鍍金效果不好，而增加鉻層再電鍍金效果就會好很多，金(Au)薄膜與石英的附著力不好， 需要在兩者之間加一層過渡層鉻(Cr)。所述的鍍膜按照常規(guī)方法進(jìn)行，其中Cr膜厚度為 20nm 60nm，優(yōu)選20nm ；Au膜厚度為IOOnm 300nm，優(yōu)選200nm。然后在形成三維敏感結(jié) 構(gòu)之前，通過光刻定義電極結(jié)構(gòu)圖形，再利用石英腐蝕工藝形成三維敏感結(jié)構(gòu)，最后通過Au 腐蝕、Cr腐蝕形成表面電極結(jié)構(gòu)。所述的電極結(jié)構(gòu)圖形是預(yù)先設(shè)計(jì)好的需要在石英表面形 成的圖形，本發(fā)明的目的就是將預(yù)先設(shè)計(jì)好的圖形在石英表面制作出來。所述的光刻工藝 是本領(lǐng)域的通用方法。所述的Au腐蝕和Cr腐蝕都是本領(lǐng)域通用的工藝步驟。本步驟的具體加工過程如下圖2表示整個(gè)工藝流程從石英晶片10開始。圖3表示通過磁控濺射或熱蒸發(fā)鍍膜的方式在石英晶片10的上下表面依次鍍制 Cr/Au/Cr/Au薄膜，其中Cr膜厚度為20nm 60nm，優(yōu)選20nm ；Au膜厚度為IOOnm 300nm， 優(yōu)選200nm，薄膜厚度根據(jù)所需要的導(dǎo)電率及抗腐蝕性要求確定。圖4表示通過光刻將一種結(jié)構(gòu)圖形轉(zhuǎn)移至光刻膠4上，并使用Au腐蝕液(飽和KI 溶液或者王水溶液)來腐蝕無光刻膠覆蓋的Au薄膜，再使用Cr腐蝕液(KMnO4和NaOH混 合溶液或者硝酸鈰銨((NH4)2Ce(NO3)6)溶液)來腐蝕無Au膜覆蓋的Cr薄膜。圖5表示先去除圖4所示步驟中的光刻膠4，再通過涂膠、光刻將不等高結(jié)構(gòu)圖形 14轉(zhuǎn)移至光刻膠4上，與圖4所示步驟一樣，再使用Au腐蝕液和Cr腐蝕液分別腐蝕無掩膜 覆蓋的Au膜和Cr膜。圖6表示先去除圖5所示步驟中的光刻膠4，再通過涂膠、光刻，在光刻膠上形成表 面電極lla、llb、12a和12b圖形(見圖10)。圖7表示使用濕法腐蝕的方式進(jìn)行石英腐蝕，形成石英敏感結(jié)構(gòu)。常用的石英腐蝕液 有三種氟化氫氨(NH4HF)溶液、氫氟酸(HF)溶液及氫氟酸(HF)與氟化氨(NH4F)混合溶液。圖8表示使用圖4所示步驟中的Au腐蝕液和Cr腐蝕液來分別去除無掩膜覆蓋的 Au膜和Cr膜。圖9表示使用圖7所示步驟提到的石英腐蝕液進(jìn)行石英腐蝕，形成三維敏感結(jié)構(gòu) 1，包括兩梁結(jié)構(gòu)11、12，不等高結(jié)構(gòu)14和支撐結(jié)構(gòu)13(本圖中未顯示)。但本步驟中的石 英腐蝕需要將腐蝕深度精確控制在一定范圍內(nèi)。圖10表示先去除圖9步驟中的光刻膠，再使用Au腐蝕液和Cr腐蝕液來分別去除 Au膜和Cr膜，形成兩梁結(jié)構(gòu)表面電極結(jié)構(gòu)11a、lib、1 和12b。步驟2 加工側(cè)面電極和不等高電極本發(fā)明采用掩膜蒸鍍法來加工具有不同極性的側(cè)面電極并保證所要求的高尺寸 精度。
圖11示出了加工側(cè)面電極15b的示意圖。由于在熱蒸發(fā)鍍膜過程中，蒸發(fā)源6 不是理想的點(diǎn)源，而是一個(gè)面源，這樣會造成加工的側(cè)面電極15b的邊緣會形成陰影，其中 陰影部分寬度為s2。側(cè)面電極寬度si = b*tan( θ 2)-h-g ；側(cè)面電極陰影部分寬度s2 = b*tan ( θ J -b*tan ( θ 2)。其中b為遮擋板5圖形寬度；g為遮擋板5厚度；h為遮擋板5與 三維敏感結(jié)構(gòu)1的間隙JpQ2為鍍料的入射角度。 為了將側(cè)面電極寬度si精度控制在士 10 μ m以內(nèi)，要求遮擋圖形寬度b精度控制 在士 2 μ m以內(nèi)，遮擋板5厚度g精度控制在士 2 μ m以內(nèi)，遮擋板5與三維敏感結(jié)構(gòu)1的間 隙h精度控制在士 5μπι以內(nèi)，鍍料的入射角度θ2精度控制在士 0.5°以內(nèi)。為了將側(cè)面電極邊緣陰影部分寬度s2控制在3 μ m以內(nèi)，要求蒸發(fā)源6直徑a控 制在4mm 6mm，鍍料的入射角度θ ^ θ 2選擇在40° 50°。為了達(dá)到上述技術(shù)要求，本發(fā)明采取以下解決措施來加工高精度側(cè)面電極(1)采用微電鑄方法加工高精度遮擋板40 (此處的高精度遮擋板40就是前面敘述 中的遮擋板5)，尺寸精度可達(dá)士2 μ m，為了防止其變形，在非圖形區(qū)通過采用加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu) 41的方式來增加高精度遮擋板40的機(jī)械強(qiáng)度，加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)41的厚度為100 μ m 300 μ m ； 在圖形區(qū)采用薄層結(jié)構(gòu)42，薄層結(jié)構(gòu)42的厚度為30 μ m 50 μ m ；微電鑄方法可以加工厚 度為幾十個(gè)Pm的遮擋板，加工精度高。本步驟是本領(lǐng)域技術(shù)人員利用現(xiàn)有技術(shù)可以實(shí)現(xiàn) 的。(2)將已加工出三維敏感結(jié)構(gòu)的石英晶片10和遮擋板5，采用真空吸附在光刻機(jī) 對準(zhǔn)夾具上，并采用光刻工藝中的對準(zhǔn)技術(shù)進(jìn)行對準(zhǔn)并固定，對準(zhǔn)精度可達(dá)到士2 μ m，對準(zhǔn) 間隙的精度可控制在士5μπι。真空吸附可以保證遮擋板5不變形。真空吸附是本領(lǐng)域技術(shù) 人員利用現(xiàn)有技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)的。(3)采用加工角度誤差可以控制在士0.5°以內(nèi)的基片固定工裝50 (該工裝是將 步驟O)中固定好的石英晶片10與遮擋板5固定連接形成)，將工裝放置在鍍膜系統(tǒng)中相 應(yīng)的位置并進(jìn)行固定，調(diào)節(jié)工裝的角度，然后將工裝的角度鎖定，使得鍍料的入射角度達(dá)到 設(shè)計(jì)值；本步驟使用的工裝為本申請專門涉計(jì)的，具體內(nèi)容見后。(4)在鍍膜過程中調(diào)整電子束的X、y方向幅度來控制蒸發(fā)源的直徑在4mm 6mm。 調(diào)整χ、y方向幅度是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以實(shí)現(xiàn)的。上述方案中，可通過調(diào)整基片與遮擋板 在固定工裝中的放置方向，鍍制不同極性的側(cè)面電極。如圖16所示，基片固定工裝50包括下基板53，在下基板53的一端鉸接上基板52， 上基板52可以以鉸接位置為軸旋轉(zhuǎn)。上基板52和下基板53的自由端通過弧形連接件M 連接，其中連接件M與下基板53固定連接，連接件M的上半段開有弧形凹槽，在弧形凹槽 上還設(shè)有刻度值，該刻度值用于表示上基板52與下基板53之間的角度。在上基板52的側(cè) 壁上與該弧形凹槽對應(yīng)的位置設(shè)有螺釘51。當(dāng)上基板52以鉸接位置為軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的時(shí)候， 上基板52的旋轉(zhuǎn)范圍通過螺釘51受到弧形凹槽的限制。在上基板52背向下基板53的一 面固定連接石英晶片10，在石英晶片10的上面固定連接遮擋板5。本步驟的具體實(shí)施步驟如下圖11示出了遮擋板5示意圖。采用微電鑄的方式加工出高精度遮擋板40，材料 為鎳(Ni)、銅(Cu)、金(Au)或銀(Ag)等金屬。其中關(guān)鍵圖形區(qū)42的厚度最好為30μπι 50 μ m,同時(shí)為了防止金屬遮擋板的變形，在非圖形區(qū)43采用“加強(qiáng)筋”結(jié)構(gòu)，厚度達(dá)到200 μ m ~ 300 μ m0圖14 圖15示出了基片與遮擋板高精度對準(zhǔn)并固定的示意圖。圖14表示首先將遮擋板5通過真空吸附在光刻機(jī)上的對準(zhǔn)上夾具20中，然后在 將石英基片10的邊緣涂上少量光刻膠4，再通過真空吸附固定在下夾具21中，最后利用光 刻中的對準(zhǔn)技術(shù)將遮擋板5與石英基片10進(jìn)行對準(zhǔn)。所述的上夾具20和下夾具21都是 本領(lǐng)域通用的加工裝置。圖15表示遮擋板5與石英基片10對準(zhǔn)后，控制光刻機(jī)抬高下夾具21，使遮擋板5 與基片10之間進(jìn)行粘合，并對遮擋板5與基片10之間的間隙進(jìn)行精確控制。所述的光刻 機(jī)是本領(lǐng)域的通用裝置。采用真空吸附固定遮擋板與基片，并通過光刻方式進(jìn)行對準(zhǔn)，這種方法對準(zhǔn)精度 高，遮擋板與基片之間的間隙小且容易控制。圖16表示通過膠帶或光刻膠將對準(zhǔn)后的基片10與遮擋5固定在基片固定工裝50 上?；潭üぱb50包括上基板52、下基板53及連接件M構(gòu)成，其中上基板52與下基板 53之間的角度可通過調(diào)整上基板52在連接件M中不同位置進(jìn)行控制，最后用螺釘51將上 基板52與連接件M進(jìn)行固定。在連接件M上加注刻度線，保證精度。圖17表示將基片固定工裝50固定在鍍膜系統(tǒng)中的特定位置，并鍍制金屬薄膜。在 鍍膜過程中調(diào)整束斑面積，使蒸發(fā)源6的直徑控制在4mm 6mm之間。鍍制結(jié)束后，基片的 不等高結(jié)構(gòu)表面和χ負(fù)方向側(cè)面已鍍制部分電極，然后將石英基片10和遮擋板5 —起從固 定工裝50中卸下，旋轉(zhuǎn)180°，并固定到工裝50上，再鍍制金屬薄膜，這樣便可以完成基片 的不等高結(jié)構(gòu)表面電極和側(cè)面電極的加工。
權(quán)利要求
1.一種三維石英敏感結(jié)構(gòu)金屬化加工方法，其特征在于，包括下述步驟步驟1 加工表面電極；步驟2 加工側(cè)面電極和不等高結(jié)構(gòu)的表面電極。
2.如權(quán)利要求1所述的一種三維石英敏感結(jié)構(gòu)金屬化加工方法，其特征在于所述的 步驟1包括下述步驟首先在石英晶片上下表面采用熱蒸發(fā)或磁控鍍膜方式依次鍍上鉻 (Cr)/金(Au)/鉻(Cr)/金(Au)薄膜，所述的鍍膜按照常規(guī)方法進(jìn)行，其中Cr膜厚度為 20nm 60nm ；Au膜厚度為IOOnm 300nm，然后在形成三維敏感結(jié)構(gòu)之前，通過光刻定義電 極結(jié)構(gòu)圖形，再利用石英腐蝕工藝形成三維敏感結(jié)構(gòu)，最后通過Au腐蝕、Cr腐蝕形成表面 電極結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的一種三維石英敏感結(jié)構(gòu)金屬化加工方法，其特征在于所述Cr 膜厚度的優(yōu)選值為20nm ；Au膜厚度的優(yōu)選值為200nm。
4.如權(quán)利要求3所述的一種三維石英敏感結(jié)構(gòu)金屬化加工方法，其特征在于步驟2 采用掩膜蒸鍍法來加工具有不同極性的側(cè)面電極。
5.如權(quán)利要求4所述的一種三維石英敏感結(jié)構(gòu)金屬化加工方法，其特征在于所述的 步驟2采用下述步驟進(jìn)行(1)采用微電鑄方法加工高精度遮擋板(40)；(2)將已加工出三維敏感結(jié)構(gòu)的石英晶片(10)和遮擋板(5)，采用真空吸附在光刻機(jī) 對準(zhǔn)夾具上，并采用光刻工藝中的對準(zhǔn)技術(shù)進(jìn)行對準(zhǔn)并固定；(3)采用專用的加工工裝固定石英晶片(10)和遮擋板(5)；(4)在鍍膜過程中調(diào)整電子束的χ、y方向幅度來控制蒸發(fā)源的直徑在4mm 6mm。
6.如權(quán)利要求5所述的一種三維石英敏感結(jié)構(gòu)金屬化加工方法，其特征在于在步驟 2的步驟(1)中采用在高精度遮擋板(40)四周增加加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)(41)的方式來增加高精度 遮擋板(40)的機(jī)械強(qiáng)度，加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)(41)的厚度為IOOym 300μπι;在圖形區(qū)采用薄層 結(jié)構(gòu)(42)，薄層結(jié)構(gòu)(42)的厚度為30 μ m 50 μ m。
7.一種基片固定工裝，包括下基板(53)，其特征在于還包括在下基板(53)的一端鉸 接的上基板(52)，上基板(52)和下基板(53)的自由端通過弧形連接件(54)連接，其中連 接件(54)與下基板(53)固定連接，連接件(54)的上半段開有弧形凹槽，在弧形凹槽上還 設(shè)有刻度值，該刻度值用于表示上基板(52)與下基板(53)之間的角度，在上基板(52)的 側(cè)壁上與該弧形凹槽對應(yīng)的位置設(shè)有螺釘(51)，當(dāng)上基板(52)以鉸接位置為軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn) 的時(shí)候，上基板(52)的旋轉(zhuǎn)范圍通過螺釘(51)受到弧形凹槽的限制。
全文摘要
本發(fā)明屬于加工方法，具體涉及一種三維石英敏感結(jié)構(gòu)金屬化加工方法。一種三維石英敏感結(jié)構(gòu)金屬化加工方法，其特征在于，包括下述步驟步驟1加工表面電極；步驟2加工側(cè)面電極和不等高結(jié)構(gòu)的表面電極。本發(fā)明的顯著效果是(1)實(shí)現(xiàn)了表面電極、側(cè)面電極和不等高結(jié)構(gòu)表面電極三種組合電極的加工；(2)表面電極尺寸精度高，可以控制在±1μm以內(nèi)，同時(shí)與其它工藝兼容性好且易于加工；(3)可應(yīng)用于石英微器件的批量生產(chǎn)中；(4)本可在同一側(cè)面加工不同極性的側(cè)面電極。
文檔編號H01L41/22GK102110771SQ201010539409
公開日2011年6月29日 申請日期2010年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月10日
發(fā)明者劉大俊, 劉迎春, 唐瓊, 姜福灝, 廖興才, 朱建偉, 李佳, 楊軍, 楊軼博, 盛潔, 車一卓 申請人:北京自動(dòng)化控制設(shè)備研究所