一種用于大功率rf mems開關的高溫金屬微電極的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于大功率RF MEMS開關的高溫金屬微電極制備方法，共有八個步驟。采用高溫難熔金屬電極是RF MEMS開關實現(xiàn)大功率處理能力的解決方案。通常高溫難熔金屬的硬度很高而且內應力特別大，金屬銥和金屬釕的楊氏模量比金的大6～7倍，金屬鉑的楊氏模量比金的大2倍。為了實現(xiàn)RF MEMS開關器件的高可靠性，應用于RF MEMS開關的高溫金屬微電極還需要有光滑的表面與邊緣,同時為了解決鉑族金屬內應力產生的問題，在本發(fā)明采用了特殊設計的帶金屬層的雙層剝離工藝，并增加的緩沖層用于減少上層鉑族高溫熔化金屬的內應力，實現(xiàn)高溫金屬微電極的光滑表面與邊緣。這有利于提高器件的性能與可靠性。
【專利說明】—種用于大功率RF MEMS開關的高溫金屬微電極的制備方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體微加工技術，具體涉及一種用于大功率RFMEMS開關的高溫金屬微電極的制備方法。

【背景技術】
[0002]RF MEMS開關是一種基于微機電系統(tǒng)技術的新型射頻器件，與傳統(tǒng)的射頻開關(PIN開關，繼電器等)相比具有插入損耗低，靜態(tài)功耗低，隔離度高，體積小，應用頻段廣等諸多優(yōu)點，已經在相控陣組件，可調諧天線等射頻應用上表現(xiàn)出了巨大的應用潛力。大功率RF MEMS開關的是現(xiàn)階段RF MEMS開關開發(fā)的重要領域，在RF MEMS開關實用化和國防應用上有著非常重要的位置。解決大功率RF MEMS開關加工制備中的一系列問題對實現(xiàn)大功率RF MEMS開關的實用化，增強我國國防電子的技術實力有著十分重要的意義。
[0003]為了提高RF MEMS開關的功率處理能力，我們選用了高溫難熔金屬作為大功率RF MEMS開關的微電極的基礎材料。鉬族金屬普遍為高溫難熔金屬，其中金屬鉬的熔點1769°C，金屬銥的熔點2443°C，金屬釕的熔點2334°C，金屬鋨的熔點為3033°C ;而且鉬族金屬有很強的化學惰性，抗腐蝕性很強，這個特點有利于實現(xiàn)開關電極的表面穩(wěn)定，以提高器件的可靠性，但是同樣帶來的問題是無法用傳統(tǒng)刻蝕的方法實現(xiàn)鉬族金屬的微結構。同時高溫難熔金屬的硬度很高而且內應力特別大，金屬銥和金屬釕的楊氏模量比金的大6?7倍，金屬鉬的楊氏模量比金的大2倍，為了解決鉬族金屬內應力產生的問題，在本發(fā)明增加的緩沖層用于減少上層鉬族金屬的內應力。同時為了實現(xiàn)器件的高可靠性，應用于RF MEMS開關的高溫金屬微電極還需要有光滑的表面與邊緣，這是常規(guī)加工方法難以實現(xiàn)的。


【發(fā)明內容】

[0004]為了實現(xiàn)應用于大功率RF MEMS開關的鉬族高溫難熔金屬微電極結構，本發(fā)明提出了一種應用于大功率RF MEMS開關高溫金屬微電極的制備方法。
[0005]本方法可以在多種襯底上完成高溫金屬微電極的制備，如玻璃，石英，高阻硅，砷化鎵，氮化鎵等。
[0006]第一步，在半導體級平整的襯底圓片上生長一層一定厚度的容易被刻蝕的金屬，如銅，招，鈦等；方法可以是濺射，蒸發(fā)，MOCVD等，如圖1(a)所示。
[0007]第二步，在第一層金屬上進行光刻。留下的光刻膠作為后部工藝的掩膜。
[0008]第三步，用相應的濕法刻蝕液體或者干法刻蝕氣體刻蝕第一層生長的金屬層。并且通過控制刻蝕厚度，實現(xiàn)特定的過刻蝕。形成上層光刻膠的屋檐結構，如圖1(b)所示。
[0009]第四步，濺射或蒸發(fā)微電極的粘附層，可選鉻，鎢，鈦，鋁等，如圖1(c)所示。
[0010]第五步，濺射或蒸發(fā)微電極的緩沖層，可選銅，金，鉛，鐵等，如圖1(d)所示。
[0011]第六步，濺射或蒸發(fā)微電極的高溫難熔金屬層，可選鉬，銥，釕，銠，鋨等，如圖1(e)所示。
[0012]第七步，用有機溶劑去除干凈圖形化的光刻膠，完成剝離工藝，如圖1(f)所示。
[0013]第八步，用相應的濕法刻蝕液體或者干法刻蝕氣體去除第一層生長的金屬，如圖1 (g)所示。
[0014]至此，應用于大功率RF MEMS開關的高溫金屬微電極完成加工制備。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是應用于RF MEMS開關的高溫金屬微電極的制備方法的工藝剖面不意圖；
[0016]圖2是采用本發(fā)明方法制備的應用于RF MEMS開關的具有光滑表面和邊緣的高溫金屬微電極的掃描電鏡圖像；
[0017]圖3應用于RF MEMS開關的高溫金屬微電極的制備結構的示意圖。
[0018]其中1為襯底，2為第一層金屬，3為光刻膠，4為粘附層，5為緩沖層，6為高溫難熔金屬層。
[0019]有益效果
[0020]實際實驗表明，RF MEMS開關采用了本發(fā)明方法制備的高溫金屬微電極后，功率處理能力比先前采用傳統(tǒng)金電極的RF MEMS開關有了明顯的提高，工藝成品率也有了顯著提升。

【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不能用來限制本發(fā)明的范圍。
[0022]第一步，在高阻娃表面派射一層金屬銅，優(yōu)選的厚度為500nm。
[0023]第二步，在第一層金屬上旋涂光刻膠并曝光顯影。
[0024]第三步，利用銅腐蝕液刻蝕銅500nm。
[0025]第四步，濺射粘附層鉻10nm。
[0026]第五步，濺射緩沖層鋁50nm。
[0027]第六步，派射高溫難熔金屬層錯200nm。
[0028]第七步，利用丙酮去除光刻膠以及在其上的金屬層。
[0029]第八步，利用銅腐蝕液去除銅。
[0030]至此應用于大功率RF MEMS開關的高溫金屬微電極完成制備。
[0031]此實施例驗證了我們提出的應用于大功率RF MEMS開關的高溫金屬微電極制備方法的可行性。
[0032]最后應說明的是:顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本申請所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本申請型的保護范圍之中。
【權利要求】
1.用于大功率RFMEMS開關的高溫金屬微電極的制備方法，其特征在于，所述方法步驟如下: 第一步，在半導體級平整的襯底圓片上采用常規(guī)工藝生長一層的金屬，所述金屬包括銅、鋁和鈦；所述金屬制備工藝包括濺射、蒸發(fā)和有機化學氣相沉積； 第二步，在第一層金屬上進行光刻圖形化，留下的光刻膠作為后續(xù)工藝的掩膜； 第三步，用相應的濕法刻蝕液體或者干法刻蝕氣體刻蝕第一層生長的金屬層，并且通過控制刻蝕厚度，實現(xiàn)過刻蝕，形成上層光刻膠的屋檐結構； 第四步，濺射或蒸發(fā)微電極的粘附層，所用材料選自鉻、鎢、鈦或鋁； 第五步，濺射或蒸發(fā)微電極的緩沖層，所用材料選自銅、金、鉛或鐵； 第六步，濺射或蒸發(fā)微電極的高溫難熔金屬層，所用材料選自鉬、銥、釕、銠、鎢或鋨； 第七步，用光刻膠溶劑去除干凈圖形化的光刻膠，完成光刻膠上的金屬剝離； 第八步，用相應的濕法刻蝕液體或者干法刻蝕氣體去除第一層生長的金屬。
2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述制備方法能夠在多種襯底上完成高溫金屬微電極的制備，所述襯底包括玻璃、石英、高阻硅、砷化鎵和氮化鎵。
3.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述的方法能夠制備出表面和邊緣都十分光滑的高溫金屬微電極，可以用于大功率RF MEMS開關器件的制備。
【文檔編號】H01L21/60GK104299921SQ201410452346
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權日:2014年9月5日
【發(fā)明者】張洪澤, 李志宏 申請人:北京大學