专利名称：一种衬底上基片的微细加工方法
技术领域：
本发明是关于微电子机械系统(MEMS)微加工技术，具体涉及一种衬底上基片的微 细加工方法。
背景技术：
目前SOI (绝缘体上硅)技术在半导体和微机械领域发挥的作用越来越大。高深宽比 的SOI MEMS器件应用于惯性传感器和静电驱动，得到的器件工艺简单，效率高，电容极 板面积大、驱动力大、占用芯片面积小、功率承载能力和集成度都较高。然而，SOI晶圆 成本较高，这妨碍了成本敏感的应用；另外，SOI使用硅作为唯一结构材料，硅材料存在 自身导电性能不佳，断裂韧度低等缺点，制约了器件的性能和应用范围和可靠性，如需要 接触导电的应用场合需要在硅表面使用特殊工艺形成侧墙覆盖，并且长时间工作将导致触 点失效。此外，硅材料脆性大，不耐大冲击和大过载，也无法在恶劣环境下工作，限制了 器件的应用范围。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种用于加工MEMS器件的衬底上基片的微 细加工方法。
本发明的技术方案是
一种衬底上基片的微细加工方法，其步骤包括
1) 使用聚合物作为中间黏附层，通过压力键合的方法，将衬底与基片键合在一起，形 成衬底上基片；
2) 对基片减薄，并深刻蚀形成通孔；
3) 对上述通孔进行回填，再次对基片进行深刻蚀形成电镀孔；
4) 在电镀孔内电镀金属，形成衬底与基片间的支撑；
5) 释放上述通孔，通过该通孔对聚合物进行刻蚀，释放结构。 一种衬底上基片的微细加工方法，其步骤包括
1)使用聚合物作为中间黏附层，通过压力键合的方法，将衬底片与基片键合在一起， 形成衬底上基片；2) 基片减薄，并深刻蚀形成电镀孔；
3) 在电镀孔内电镀金属，形成衬底与基片间的支撑；
4) 对基片再次深刻蚀，形成通孔；
5) 通过上述通孔对聚合物进行刻蚀，释放结构。
在上述两方法的步骤l)中，在衬底的上表面进行金属布线，该金属层位于基片的电镀 孔下方。
上述两方法中，所述衬底为玻璃、硅、金属钛、铝或钼。
上述两方法中，所述基片釆用硅、锗、III-V族化合物、金属钛、铝和钼中的一种。 上述两方法中，所述聚合物为光刻胶SU8、 BCB、 Polyimide、 PMMA、 AZ系列光刻 胶等。
上述两方法中，所属电镀金属为金、铜、镍、锡等。
与现有技术相比，本发明的有益效果是
本发明衬底上基片的微细加工方法通过压力键合、化学机械抛光、深刻蚀和电镀工艺，
可在衬底上实现多种材料的低成本、高精度、高深宽比三维加工，且工艺与CMOS工艺兼 容的微机械加工，可用于加工多种MEMS器件。
如使用金属作为结构材料，可以降低接触电阻，提高断裂强度，增加系统可靠性，制 作出的器件可在恶劣环境下工作。
且，在衬底上可进行金属布线，并通过电镀与结构层连接，形成衬底上金属系统，可 以实现交叉互连以及多层互连。
图1为本发明实施例一的工艺流程图2为本发明实施例二的工艺流程图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细描述-
实施例一，采用先刻蚀通孔后制备电镀孔的方法，具体步骤为
一、 衬底的制备可以选用玻璃、硅、金属钛、铝或钼作为衬底，请见图1 (a)。
二、 基片的选择基片材料可以为硅、锗、ni-v族化合物、金属钛、铝或钼等。
三、 衬底片表面淀积金属或金属化合物层1和层2,并图形化金属层2。具体为，为了保证后续的电镀只发生在金属层2的区域，首先在衬底片表面淀积不会 发生电镀的金属层l，如溅射Cr30nm;再淀积金属层2，如溅射Au500nm;,如图1 (b) 所示，金属层2图形化，请见图l (c)。
四、 聚合物作为中间黏附层，通过压力键合将衬底与基片键合在一起。
具体为，在衬底淀积一层聚合物，比如厚5wm的低介电树脂BCB，再将基片与之重 叠放置，使聚合物处于中间层，如图1 (d)所示。
通过压力键合将衬底与基片连接在一起，请见图1 (e)。
五、 基片减薄，并进行深刻蚀，形成通孔。
具体为，基片减薄，通过化学机械抛光的方法，将基片减薄至合适的厚度，如40" m-100tim，如图1 (f)所示；
然后，基片表面淀积深刻蚀掩膜，如厚50um的SU8光刻胶或金属硬掩膜等，并图 形化，请见图1 (h);
通过深刻蚀，将基片刻蚀穿通，如图1 (i)所示。
六、 去除基片表面的掩膜，淀积填充物，比如parylene回填，请见图1 (k)。
七、 光刻，图形化填充物薄膜，如图1 (1)所示。
八、 通过深刻蚀，将基片刻蚀穿通形成电镀孔，请见图1 (m)，进一步去除部分聚 合物，如图1 (n)所示。
九、 在电镀孔内电镀金属层3，比如Cu，形成支撑，请见图l (o)。 十、去除基片表面的填充物薄膜，并释放通孔，如图1 (p)所示。
十一、穿过基片的通孔，对中间聚合物进行刻蚀，比如采用氟基气体与氧气的混合气 体刻蚀中间聚合物BCB，释放结构，如图l (q)所示。
十二、去除金属层l，请见图l (r),完成衬底上基片的微细加工。
实施例二，釆用先制备电镀孔后刻蚀通孔的方法，具体步骤为
一、 衬底的制备可以选用玻璃、硅、金属钛、铝或钼作为衬底，如图2 (a)所示。
二、 基片的选择基片材料可以为硅、锗、III-V族化合物、金属钛、铝或钼等。
三、 衬底片表面淀积金属或金属化合物层1和层2，并图形化金属层2。
具体为，为了保证后续的电镀只发生在金属层2的区域，首先在衬底片表面淀积不会 发生电镀的金属层l，如溅射Cr30nm;再淀积金属层2，如溅射Au500nm，如图2(b) 所示；金属层2图形化，请见图2 (c)。四、 聚合物作为中间黏附层，通过压力键合将衬底与基片键合在一起。
具体为，在衬底淀积一层聚合物，如图2 (d)所示，比如厚5um的BCB，再将基片 与之重叠放置，使聚合物处于中间层。通过压力键合将衬底与基片连接在一起，请见图2 (e)。
五、 基片减薄，并进行深刻蚀，形成电镀孔。
具体为，基片减薄，通过化学机械抛光的方法，将基片减薄至合适的厚度，如40u m-100um，如图2 (f)所示；
然后，基片表面淀积深刻蚀掩膜，如厚50um的SU8光刻胶或金属硬掩膜等，并图 形化，请见图2 (g);
通过深刻蚀，将基片刻蚀穿通，形成电镀孔，如图2 (h)所示。
去除部分聚合物，请见图2 (i)。
六、 在电镀孔内电镀金属层3，比如Cu，形成支撑，如图2 (j)所示。
七、 去除基片表面的掩膜，请见图2 (k)。
八、 基片表面淀积深刻蚀掩膜，如厚50um的SU8光刻胶或金属硬掩膜等，并图形 化，如图2 (1)所示。
九、 通过深刻蚀，将基片刻蚀穿通，形成通孔，如图2 (m)所示。
十、去除基片表面的深刻蚀掩膜，如图2 (n)所示，通过基片的通孔对中间聚合物进 行刻蚀，比如采用氟基气体与氧气的混合气体刻蚀中间聚合物BCB，释放结构，请见图2 (o)。
十一、去除金属层l，完成衬底上基片的微细加工，如图2 (p)所示。 聚合物既可以淀积在衬底上，也可以淀积在基片上。
另夕卜，本发明聚合物除BCB外，还可以是光刻胶SU8， Polyimide以及PMMA和AZ
系列光刻胶等。
以上通过详细实施例描述了本发明所提供的衬底上基片的微细加工方法，本领域的技 术人员应当理解，在不脱离本发明实质的范围内，可以对本发明做一定的变形或修改；其 制备方法也不限于实施例中所公开的内容。
权利要求
1、一种衬底上基片的微细加工方法，其步骤包括1)使用聚合物作为中间黏附层，通过压力键合的方法，将衬底与基片键合在一起，形成衬底上基片；2)对基片减薄，并深刻蚀形成通孔；3)对上述通孔进行回填，再次对基片进行深刻蚀形成电镀孔；4)在电镀孔内电镀金属，形成衬底与基片间的支撑；5)释放上述通孔，通过该通孔对聚合物进行刻蚀，释放结构。
2、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，在衬底的上表面进行金属布线，该金属 层位于基片的电镀孔下方。
3、 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述衬底为玻璃、硅、金属钛、铝或钼，所述基片采用硅、锗、m-v族化合物、金属钛、铝和钼中的一种。
4、 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述聚合物为光刻胶SU8、 BCB、 Polyimide、 PMMA或AZ系列光刻胶。
5、 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所属电镀金属为金、铜、镍或锡。
6、 一种衬底上基片的微细加工方法，其步骤包括1) 使用聚合物作为中间黏附层，通过压力键合的方法，将衬底片与基片键合在一起， 形成衬底上基片；2) 基片减薄，并深刻蚀形成电镀孔；3) 在电镀孔内电镀金属，形成衬底与基片间的支撑；4) 对基片再次深刻蚀，形成通孔；5) 通过上述通孔对聚合物进行刻蚀，释放结构。
7、 如权利要求6所述的方法，其特征在于，在衬底的上表面进行金属布线，该金属 层位于基片的电镀孔下方。
8、 如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述衬底为玻璃、硅、金属钛、铝 或钼，所述基片采用硅、锗、III-V族化合物、金属钛、铝和钼中的一种。
9、 如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述聚合物为光刻胶SU8、 BCB、 Polyimide、 PMMA或AZ系列光刻胶。
10、 如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所属电镀金属为金、铜、镍或锡。
全文摘要
本发明公开了一种衬底上基片的微细加工方法，该方法包括使用聚合物作为中间黏附层，通过压力键合的方法，将衬底与基片键合在一起，形成衬底上基片；对基片减薄，并深刻蚀形成通孔；对通孔进行回填，再次对基片进行深刻蚀形成电镀孔；在电镀孔内电镀金属，形成衬底与基片间支撑；释放通孔，通过通孔对聚合物进行刻蚀，从而释放结构。或，形成衬底上基片后，基片减薄，并深刻蚀形成电镀孔；在电镀孔内电镀金属，形成衬底与基片间的支撑，再对基片深刻蚀形成通孔；通过通孔对聚合物进行刻蚀，最后释放结构。本发明可在衬底上实现多种材料的低成本、高精度、高深宽比三维加工，且工艺与CMOS工艺兼容的微机械加工，可用于加工多种MEMS器件。
文档编号B81C1/00GK101445217SQ20081024110
公开日2009年6月3日 申请日期2008年12月30日 优先权日2008年12月30日
发明者张轶铭, 兢 陈 申请人:北京大学