一種太赫茲波段超小金屬波導的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及及半導體工藝和微電子機械系統(tǒng)工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種太赫茲波段超小金屬波導的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太赫茲(簡稱THz)在電磁波譜中的頻率范圍大致為0.1THz-lOTHz。THz波具有獨特的瞬態(tài)性、寬帶性、相干性和低能性。近年來，THz波以其獨特的性能和廣泛的潛在應(yīng)用價值而越來越受到世界各國的關(guān)注，隨著應(yīng)用研究的不斷深入和交叉學科領(lǐng)域的不斷擴大，THz波的研究與應(yīng)用將迎來一個蓬勃發(fā)展的階段。THz波將和電磁波譜的其它波段一樣，一定會給人類的社會生活帶來深遠的影響。
[0003]由于微波器件的加工尺寸隨著工作頻率的提高逐漸減小，在太赫茲頻段，尺寸加工精度已經(jīng)突破常規(guī)機械加工設(shè)備的極限，例如ITHz頻段的金屬波導，特征尺寸在100微米左右，這就對加工手段和加工精度提出了更高的要求。
[0004]目前工程上用的超小THz波導一般是采用機械加工方法制作的，即采用機械切削的方法加工波導上腔體和波導下腔，然后通過銷釘定位，實現(xiàn)波導上下兩個腔室的精確定位重合，形成一個完整的波導腔室。實際加工過程中主要存在問題有，上下兩個腔體平整度不一致，重合處容易產(chǎn)生縫隙，容易引起信號泄露，影響波導傳輸性能。另外采用機械加工方法加工THz波導，隨著加工尺寸的縮小，特別對于小尺寸深腔加工，機械加工需要采用更小的鉆頭和更高的切削速度來實現(xiàn)。但是過小的鉆頭會帶來加工精度差和效率低下等問題。對于特征尺寸小于500微米的波導腔，傳統(tǒng)的機械加工精度和表面平整度已無法保滿足加工需求
[0005]專利申請?zhí)?00910302627.1提出一種微型波導的制備方法，該方法采用AZ4620光刻膠形成光刻膠掩膜，然后采用濺射的方法實現(xiàn)波導上腔和側(cè)壁金屬化，并通過電鍍的方法實現(xiàn)鍍層加厚。最后用去膠液去除波導腔內(nèi)光刻膠，實現(xiàn)超小波導的加工制作。該方法中采用AZ4620光刻膠，為正性光刻膠，由于正膠隨著膠厚度的增加透光度變差，無法實現(xiàn)底層光刻膠的充分曝光，因此無法實現(xiàn)超過80 μ m光刻膠掩膜的加工制作，只能實現(xiàn)80 μ m以下尺寸的波導腔的加工制作。而目前工程上常采用的0.5-3THZ頻率的金屬波導加工尺寸在86-570 μ m，因此也無法滿足工程常用波導金屬波導加工制作需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種太赫茲波段超小金屬波導的制作方法，以精確控制波導腔室尺寸精度，并能夠方便去除波導腔室內(nèi)光刻膠，能夠?qū)崿F(xiàn)超小高精度金屬波導的加工制作。
[0007]為達上述目的，本發(fā)明實施例提供了一種太赫茲波段超小金屬波導的制作方法，包括:
[0008]將波導襯底的表面電鍍一層金，得到鍍金銅板；
[0009]在所述鍍金銅板上制作光刻膠掩膜；
[0010]將制作光刻膠掩膜后的所述鍍金銅板進行電鍍，形成金屬波導側(cè)壁，側(cè)壁高度大于設(shè)計值；
[0011]通過SU-8去膠液進行超聲加熱去膠，并在波導腔內(nèi)鍍銅；所述鍍銅層的厚度大于所述金屬波導側(cè)壁的厚度；
[0012]通過機械掩膜的方法將所述金屬波導側(cè)壁以及所述鍍銅層研磨到設(shè)計要求高度，并進行表面拋光處理；
[0013]在研磨平整的鍍銅層和鍍金波導側(cè)壁上電鍍一層金形成波導上蓋；
[0014]用腐蝕液去除所述波導腔內(nèi)的電鍍銅。
[0015]其中，所述波導襯底材料為純銅板；該純銅板表面光潔、平整。
[0016]其中在所述鍍金銅板上制作光刻膠掩膜，具體為:
[0017]用SU-8光刻膠制作所述光刻膠掩膜，加工步驟為勻膠、前烘、曝光、中烘以及顯影。
[0018]其中，所述勻膠包括:
[0019]在所述鍍金銅板上，用旋轉(zhuǎn)涂布法涂覆一層SU-8光刻膠。
[0020]其中，所述前烘包括:
[0021]對所述涂覆的光刻膠進行烘焙，揮發(fā)部分溶劑，用熱板進行烘焙。
[0022]其中，所述曝光包括:
[0023]使用紫外光刻機對光刻膠進行紫外曝光。
[0024]其中，所述中烘包括:
[0025]對光刻膠進一步烘焙使曝光圖形部分交聯(lián)固化，用熱板進行烘焙。
[0026]其中，所述顯影包括:
[0027]用顯影液把未曝光過的光刻膠顯影去除。
[0028]其中，所述將制作光刻膠掩膜后的所述鍍金銅板進行電鍍，包括:
[0029]對圖形部分進行電鍍加厚；
[0030]其中，鍍層為金。
[0031]其中，所述用腐蝕液去除所述波導腔內(nèi)的電鍍銅，具體為:用硝酸加超聲去除。
[0032]上述技術(shù)方案具有如下有益效果:
[0033]上述技術(shù)方案采用SU-8負膠光刻工藝，實現(xiàn)了高深寬比的光刻膠掩膜制作，通過電鍍的方法實現(xiàn)波導腔金屬側(cè)壁的加工制作；波導腔內(nèi)采用鍍銅做襯底，并采用研磨拋光的方式精確控制波導內(nèi)腔高度，實現(xiàn)了波導內(nèi)腔室高度的精確控制，鍍金后用硝酸腐蝕去除腔內(nèi)鍍銅襯底，解決了深腔波導加工過程中SU-8光刻膠難去除的問題，，實現(xiàn)了太赫茲THz超小金屬波導的加工制作。
【附圖說明】
[0034]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0035]圖1是本發(fā)明實施例一種太赫茲波段超小金屬波導的制作方法的流程圖；
[0036]圖2本發(fā)明實施例中，高光潔度超平整度的純銅版；
[0037]圖3本發(fā)明實施例中，表面鍍金的純銅板；
[0038]圖4本發(fā)明實施例中，通過光刻形成的SU-8光刻膠掩膜；
[0039]圖5本發(fā)明實施例中，采用電鍍金的方法形成的金波導側(cè)壁；
[0040]圖6本發(fā)明實施例中，去除光刻膠電鍍銅形成微型結(jié)構(gòu)；
[0041]圖7本發(fā)明實施例中，采用研磨方法去除多余金屬層形成的微型結(jié)構(gòu)；
[0042]圖8本發(fā)明實施例中，電鍍金形成波導上蓋的微結(jié)構(gòu)；
[0043]圖9本發(fā)明實施例中，去除波導腔內(nèi)銅層后形成的最終金屬波導。
[0044]以上附圖中，各標號對應(yīng)的材質(zhì)為:1、銅；2、金；3、SU-8光刻膠。
【具體實施方式】
[0045]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0046]實施例一:
[0047]圖1是本發(fā)明實施例一種太赫茲波段超小金屬波導的制作方法的流程圖，如圖所示，該制作方法包括一下步驟:
[0048]步驟101，將波導襯底的表面電鍍一層金，得到鍍金銅板；
[0049]步驟102，在所述鍍金銅板上制作光刻膠掩膜；
[0050]步驟103，將制作光刻膠掩膜后的所述鍍金銅板進行電鍍，形成金屬波導側(cè)壁；
[0051]步驟104，通過SU-8去膠液進行超聲加熱去膠，并在波導腔內(nèi)鍍銅；所述鍍銅層的厚度大于所述金屬波導側(cè)壁的厚度；
[0052]步驟105，通過機械掩膜的方法將所述金屬波導側(cè)壁以及所述鍍銅層研磨到設(shè)計要求高度并進行表面拋光處理；
[0053]步驟106，在研磨平整的鍍銅層和鍍金波導側(cè)壁上電鍍一層金形成波導上蓋；
[0054]步驟107，用腐蝕液去除所述波導腔內(nèi)的電鍍銅。
[0055]上述步驟101中，所加工波導襯底材料為純銅板，厚度為2mm ;純銅板表面具有很好的表面光潔度和平整度，采用電鍍的方法在表面電鍍一層厚金。電鍍金是為了增加銅板的抗腐蝕性，避免后道工序硝酸腐蝕液對銅板造成腐蝕。如圖2所示，為高光潔度超平整度的純銅板的示意圖，圖3表面鍍金的純銅板的示意圖。
[0056]上述步驟102中，使用MICRO CHEM公司SU-8 2150光刻膠，制作光刻膠掩膜，SU