一种实用化射频MEMS开关的制造方法与流程

文档序号:13565811阅读:604来源:国知局

本发明涉及mems器件制造领域,具体涉及一种实用化射频mems开关的制造方法。



背景技术:

在现有技术中,射频mems开关作为一种无源器件,是通过金属-金属接触或者金属-绝缘介质-金属形成的电容来传输或者隔离微波信号,具有插入损耗低,隔离度高等优点。从无处不在的智能传感器网络、移动手机,到测试仪器设备以及军用雷达,射频mems开关具有广阔的应用前景。此外,射频mems开关能够在很大程度上减小可重构系统的尺寸、重量以及价格,成为21世纪一项不可或缺的重要技术。

虽然rfmems在中国已经开始发展起来,但是和国外,如美国、欧洲、日本及韩国等国家的mems研究及生产制造能力相比,差距还很大。

目前国内开关存在的主要问题有:1.电镀cpw平整度较低,严重影响了开关的微波特性;2.由于工艺误差造成开关闭合时双触点的弱接触问题,严重影响开关的寿命。

为了有效解决上述问题,本发明提供实用化射频mems开关的制造方法。增加了金属溅射提高了下电极平整度,从而提升了开关的微波特性;下电极采用弹性梁,有效的避免了双触点的弱接触问题。



技术实现要素:

本发明的具体方案如下:实用化射频mems开关的制造方法,所述制造方法用于制造射频mems开关,所述制造方法包括以下步骤:

(1)清洗硅片:首先使用丙酮清洗,然后使用异丙醇浸泡,并超声清洗5-10分钟;

(2)制作下凸点和隔离电阻:在硅片上pecvd淀积氮化硅层,通过匀胶、光刻、刻蚀制作下凸点,在经过上述步骤处理后的硅片溅射一层氮化钽膜,然后依次进行匀胶、光刻及rie刻蚀、去胶去除多余的氮化钽金属膜,制作隔离电阻;

(3)利用光刻胶做掩模:在经过上述步骤处理后的硅片上,经过匀涂光刻胶,进行光刻处理,在硅片表面形成光刻胶电镀模具;

(4)制作金共面波导:在经过上述步骤处理后的硅片,电镀金金共面波导;

(5)制作下电极:在经过上述步骤处理后的硅片,继续进行电镀,形成一下电极和锚点;

(6)溅射金膜层:将步骤(1)-(5)处理后的硅片,经过通过光刻将除下电极外的部分用光刻胶覆盖,送入磁控溅射台中,溅射金膜层;

(7)制作上电极、锚点:将步骤(6)处理后的硅片取出,进行电镀上电极形成上电极、锚点,所述上电极位于所述下电极上方,并相互对应设置;

(8)将经过上述处理后的硅片取出,进行退火处理,获得射频mems开关。

进一步地,所述步骤(2)还包括将处理后的硅片送入磁控溅射台中,溅射铝制下拉电极、引线以及pad电极,然后进行匀胶、光刻及湿法刻蚀、去胶去除多余的铝金属膜层。

进一步地,所述步骤(3)还包括将处理后的硅片上,溅射钛钨-金作为电镀金共面波导的粘附层和种子层。

进一步地,所述步骤(4)还包括将处理后的硅片经过旋涂聚酰亚胺、光刻、曝光形成牺牲层、及通孔;

进一步地,所述步骤(5)还包括处理后的硅片上,进行释放牺牲层操作。

进一步地,所述步骤(6)还包括将处理后的硅片取出;经过旋涂聚酰亚胺、光刻、曝光形成牺牲层、及通孔。

进一步地,所述步骤(7)还包括将处理后的硅片,进行牺牲层释放操作。

本发明的有益之处:

所述射频mems开关通过溅射金薄层使得下电极获得了较好平整度,提升了射频mems开关的成品率和寿命,且射频mems开关的微波性能良好,接触灵敏,可应用于各类射频开关场景中。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下实施例,对本发明进行进一步详细描述。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,并不用于限定本发明。

相反,本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步,为了使公众对本发明有更好的了解,在下文对本发明的细节描述中,详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

该实施例提供了实用化射频mems开关制造方法,所述实用化射频mems开关制造方法包括以下步骤。

(1)清洗硅片:首先使用丙酮清洗,然后使用异丙醇浸泡,并超声清洗五分钟;

(2)制作下凸点和隔离电阻:在硅片上pecvd淀积氮化硅,通过光刻、刻蚀制作下凸点,将硅片送入磁控溅射台中,溅射一层氮化钽,然后依次进行匀胶、光刻及rie刻蚀、去胶去除多余的氮化钽金属膜制作隔离电阻;

(3)制作下拉电极、引线、及pad电极:将步骤(2)处理后的硅片送入磁控溅射台中,溅射铝层,然后进行匀胶、光刻及湿法刻蚀制作制下拉电极、铝制引线以及铝制pad电极;

(4)制作隔离层:pecvd淀积氮化硅形成隔离层;

(5)形成种子层:在步骤(4)处理后的硅片上,溅射钛钨-金作为电镀金共面波导的粘附层和种子层;

(6)利用光刻胶做掩模:在步骤(5)处理后的硅片上,经过匀涂光刻胶,进行光刻处理,在硅片表面形成光刻胶电镀模具;

(7)制作金共面波导:将步骤(6)处理后的硅片上,电镀金,形成2-2.8μm厚的金共面波导;

(8)制作牺牲层、及通孔:将步骤(7)处理后的硅片经过旋涂聚酰亚胺、光刻、曝光形成第一牺牲层、及通孔;

(9)制作下电极:在步骤(8)处理后的硅片上,继续进行电镀,形成下电极和锚点;

(10)释放牺牲层:在步骤(9)处理后的硅片上,进行释放第一牺牲层操作;

(11)溅射金膜层:将步骤(10)处理后的硅片,经过通过光刻将除下电极外的部分用光刻胶覆盖,送入磁控溅射台中,溅射金膜层;

(12)制作牺牲层、及通孔:将步骤(11)处理后的硅片取出;经过旋涂聚酰亚胺、光刻、曝光形成第二牺牲层、及通孔;

(13)制作上电极、锚点:将步骤(12)处理后的硅片取出,进行电镀上电极形成上电极、锚点;

(14)释放牺牲层:将步骤(13)处理后的硅片,进行第二牺牲层释放操作;

(15)将步骤(14)处理后的硅片取出,进行退火处理,获得射频mems开关。

(16)封装帽制作:匀胶将封装帽的边缘用光刻胶覆盖,通过光刻、刻蚀形成封装帽,并在其边缘镀一层金属锡;

(17)键合准备:将步骤(15)处理后的硅片取出,在每个开关边缘淀积一层氮化硅环将开关围在其中,在氮化硅环的上方镀一层的金;

(18)圆片级封装:将步骤(17)处理后的硅片取出,与步骤(16)中的硅片进行键合对准,在280℃的温度下进行键合。

(19)划片,完成制作所述射频mems开关。

具体为,步骤(1)中的丙酮、异丙酮为行业标准的工艺浓度;

步骤(2)中,在硅片上溅射的氮化钽隔离电阻,使驱动电极连接的铝pad电极可不受开关射频信号的影响;

步骤(5)中溅射钛钨-金是电镀工艺前的准备工艺,溅射钛钨-金作为粘附层、及种子层,可增加电镀层的粘附性;

步骤(11)中溅射金膜层的溅射工艺为行业内标准工艺操作,在此不做赘述,溅射金膜层的厚度为45-60nm,通过在下电极表面溅射所述金膜层,可提高所述下电极的平整度,从而提高所述射频mems开关的可靠性;

步骤(10)、(14)中的牺牲层释放操作为,利用o2plasma对牺牲层进行干法释放,释放时间需要至少120min。

所述射频mems开关通过溅射金薄层使得下电极获得了较好平整度,提升射频mems开关的成品率,射频mems开关寿命相对较长,射频mems开关的射频性能较优,开关接触灵敏,可应用于各类射频开关场景中。

对于本领域的普通技术人员而言,根据本发明的教导,在不脱离本发明的原理与精神的情况下,对实施方式所进行的改变、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围之内。

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