一種rf mems器件雙層光刻膠犧牲層的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及RF MEMS器件制造領域，特別涉及一種RF MEMS器件雙層光刻膠犧牲層的制備方法。
【背景技術】
[0002]RF MEMS器件具有體積小、重量輕、功耗低、集成度高、性能穩定等優點，在通信、導航、航空航天、生物醫學等領域有十分廣泛的應用前景。RF MEMS器件大多具有懸浮可動結構，傳統的懸浮結構的形成往往采用表面犧牲層工藝，即在RF MEMS器件底層結構完成后覆蓋犧牲層，然后在犧牲層上淀積金屬薄膜，之后通過釋放金屬薄膜下的犧牲層形成懸浮的微結構；其中犧牲層的平坦化程度決定了其上面懸浮結構的平整性，進而對器件的驅動電壓、隔離度、可靠性等性能有較大影響。因此，犧牲層的制備是RF MEMS器件加工過程中的的一項關鍵技術。
[0003]目前國內外常用金屬、氧化硅、多晶硅等無機材料，或聚酰亞胺制備犧牲層。但金屬作為犧牲層，由于金屬膜層的應力易導致懸浮結構翹曲變形；氧化硅、多晶硅等無機材料對設備的要求高、工藝溫度高、加工工序復雜；聚酰亞胺的固化溫度高、時間長，且難以去除。在此背景下，我們發明了一種RF MEMS器件雙層光刻膠犧牲層的制備方法，用雙層光刻膠做犧牲層，其制備工藝簡單、平坦化效果好，且可以采用干法刻蝕如灰化的方法釋放，從而避免了粘附效應，提高了 RF MEMS器件的成品率。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種工藝簡單、平坦化效果好且易于釋放的RF MEMS器件雙層光刻膠犧牲層的制備方法。
[0005]本發明的RF MEMS器件雙層光刻膠犧牲層的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
[0006]步驟1，第一犧牲層的制備:在具有底層結構的RF MEMS樣件上首先用負膠進行旋涂和前烘，在RF MEMS樣件上形成負膠膜；負膠膜的厚度小于底層結構的高度；對第一犧牲層區域內的負膠膜進行曝光，然后通過顯影將第一犧牲層區域外的負膠膜進行去除；
[0007]步驟2，第一犧牲層的固化:將步驟I處理后的RF MEMS樣件130°C?140°C烘烤1min ?20min ；
[0008]步驟3，第二犧牲層的制備:在步驟2處理后的RF MEMS樣件上用正膠進行旋涂和前烘，在具有第一犧牲層的RF MEMS樣件上形成正膠膜；正膠膜的厚度大于底層結構與第一犧牲層的高度差；對第二犧牲層區域外的正膠膜進行曝光，通過顯影將第二犧牲層區域外的正膠膜進行去除；
[0009]步驟4，第二犧牲層的固化:將步驟3處理后的RF MEMS樣件110°C?130°C烘烤1min ?30min ；
[0010]完成RF MEMS器件雙層光刻膠犧牲層的制備。
[0011]其中，所述的具有底層結構的RF MEMS樣件包括RF MEMS樣件的基底和通過濺射或電鍍方式制作在基底上的底層結構。
[0012]其中，在步驟3的曝光過程中采用的掩膜版帶有光刻孔。
[0013]本發明與現有技術相比所取得的有益效果為:
[0014]1、相對于聚酰亞胺和氧化硅、多晶硅等無機材料，光刻膠犧牲層的制備工藝簡單、溫度低，與后續工藝兼容性好；
[0015]2、避免了金屬膜層應力導致的懸浮結構翹曲變形的問題；
[0016]3、雙犧牲層比單犧牲層平坦化效果好；
[0017]4、正負膠的結合使用，解決了兩層正膠或兩層負膠之間的溶膠問題；
[0018]5、可以方便的制備帶觸點懸浮結構的犧牲層，且觸點高度易控制、均勻性和一致性好；
[0019]6、光刻膠犧牲層采用干法刻蝕的方法進行釋放，避免了粘附效應，可提高RF MEMS器件的成品率。
【附圖說明】
[0020]圖1是雙層光刻膠犧牲層的示意圖。
[0021]圖2是帶觸點固支梁掩膜版的示意圖。
[0022]圖3是帶觸點固支梁光刻膠犧牲層的示意圖。
[0023]圖4是帶觸點懸臂梁掩膜版的示意圖。
[0024]圖5是帶觸點懸臂梁光刻膠犧牲層的示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面，結合附圖對本發明作進一步說明。
[0026]一種RF MEMS器件雙層光刻膠犧牲層的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
[0027]步驟1，第一犧牲層2的制備:在具有底層結構I的RF MEMS樣件上首先用負膠進行旋涂和前烘，在RF MEMS樣件上形成負膠膜；負膠膜的厚度小于底層結構I的高度；對第一犧牲層區域內的負膠膜進行曝光，然后通過顯影將第一犧牲層區域外的負膠膜進行去除；
[0028]所述的具有底層結構I的RF MEMS樣件包括MEMS樣件的基底6和通過濺射或電鍍方式制作在基底上的底層結構I。
[0029]實施例中，RF MEMS樣件的底層結構I高度為2 μm?3 μm，負膠材料為NR71-1500PY，在具有底層結構I的RF MEMS樣件上用負膠進行旋涂和前烘，在RF MEMS樣件上形成負膠膜，負膠膜的厚度為1.5 μπι?2.0 μπι;然后用掩膜版對第一犧牲層區域內的負膠膜進行曝光、中烘和顯影，將第一犧牲層區域外的負膠膜去除。經過以上步驟，第一犧牲層2制備完成，可以將RF MEMS樣件中底層結構I與第一犧牲層2的高度差減小到0.2 μ m?0.6 μ m0
[0030]步驟2，第一犧牲層的固化:將步驟I處理后的RF MEMS樣件130°C?140°C烘烤1min ?20min ；
[0031]實施例中，待熱板達到設定的溫度130°C或140°C時，將步驟I處理后的RF MEMS樣件放在熱板上，烘烤1min?20min。
[0032]步驟3，第二犧牲層3的制備:在步驟2處理后的RF MEMS樣件上用正膠進行旋涂和前烘，在具有第一犧牲層2的RF MEMS樣件上形成正膠膜；正膠膜的厚度大于底層結構I與第一犧牲層2的高度差；對第二犧牲層區域外的正膠膜進行曝光，通過顯影將第二犧牲層區域外的正膠膜進行去除；
[0033]實施例中，正膠材料為AZ1500，在具有第一犧牲層2的RF MEMS樣件上用正膠進行旋涂和前烘，正膠膜的厚度為0.8 μπι?1.2 μm，然后用掩膜版對第二犧牲層區域外的正膠膜進行曝光，通過顯影將第二犧牲層區域外的正膠去除。經過以上步驟，第二犧牲層3制備完成，犧牲層表面平整性好。
[0034]作為對本發明的進一步改進，在步驟3的曝光過程中采用的掩膜版帶有光刻孔5。
[0035]實施例中，在步驟3的曝光過程中，用圖2所示的掩膜版對第二犧牲層3進行曝光，可以制備帶觸點4固支梁的犧牲層；用圖4所示的掩膜版對第二犧牲層3進行曝光，可以制備帶觸點4懸臂梁的犧牲層；第二犧牲層的厚度就是觸點的高度；并且根據觸點4高度的不同，對第二犧牲層3的厚度及光刻參數進行調整。經過以上步驟，完成帶觸點懸浮結構犧牲層的制備，如圖3和圖5所示。
[0036]步驟4，第二犧牲層的固化:將步驟3處理后的RF MEMS樣件110°C?130°C烘烤1min ?30min ；
[0037]實施例中，待熱板達到設定的溫度110°C、120°C或130°C時，將步驟3處理后的RFMEMS樣件放在熱板上，烘烤1min?30min。
[0038]完成RF MEMS器件雙層光刻膠犧牲層的制備。
【主權項】
1.一種RF MEMS器件雙層光刻膠犧牲層的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟1，第一犧牲層(2)的制備:在具有底層結構(I)的RF MEMS樣件上首先用負膠進行旋涂和前烘，在RF MEMS樣件上形成負膠膜；負膠膜的厚度小于底層結構(I)的高度；對第一犧牲層區域內的負膠膜進行曝光，然后通過顯影將第一犧牲層區域外的負膠膜進行去除； 步驟2，第一犧牲層的固化:將步驟I處理后的RF MEMS樣件130 V?140 V烘烤1min ?20min ； 步驟3，第二犧牲層(3)的制備:在步驟2處理后的RF MEMS樣件上用正膠進行旋涂和前烘，在具有第一犧牲層的RF MEMS樣件上形成正膠膜；正膠膜的厚度大于底層結構(I)與第一犧牲層(2)的高度差；對第二犧牲層區域外的正膠膜進行曝光，通過顯影將第二犧牲層區域外的正膠膜進行去除； 步驟4，第二犧牲層的固化:將步驟3處理后的RF MEMS樣件110 °C?130°C烘烤1min ?30min ； 完成RF MEMS器件雙層光刻膠犧牲層的制備。
2.根據權利要求1所述的一種RFMEMS器件雙層光刻膠犧牲層的制備方法，其特征在于:所述的具有底層結構的RF MEMS樣件包括RF MEMS樣件的基底(6)和通過濺射或電鍍方式制作在基底上的底層結構(I)。
3.根據權利要求1所述的一種RFMEMS器件雙層光刻膠犧牲層的制備方法，其特征在于:在步驟3的曝光過程中采用的掩膜版帶有光刻孔(5)。
【專利摘要】本發明涉及RF MEMS器件制造領域，公開了一種RF MEMS器件雙層光刻膠犧牲層的制備方法，主要包括用負膠進行第一犧牲層的制備、第一犧牲層的固化、用正膠進行第二犧牲層的制備、第二犧牲層的固化4個工藝步驟；其中，第二犧牲層制備過程中，用帶有光刻孔的掩膜版曝光即可實現帶觸點懸浮結構犧牲層的制備。本發明利用雙層光刻膠作犧牲層，其制備工藝簡單、平坦化效果好、易于釋放，并且可以方便的制備帶觸點懸浮結構的犧牲層。
【IPC分類】B81C1-00, G03F7-16
【公開號】CN104627956
【申請號】CN201510065208
【發明人】劉曉蘭, 黨元蘭, 莊志學
【申請人】中國電子科技集團公司第五十四研究所
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月9日