專利名稱：一種微型波導的制備方法
技術領域：
本發明涉及半導體工藝和MEMS工藝技術領域，尤其涉及一種微型波導的制備方法。
背景技術：
微型腔體制作技術是微機電系統(MEMS， Micro-Electro-Mechanical Systems)和集成 電路技術領域中較常用的技術，其難點在于垂直方向大深度(或高度)的側壁結構加工，相 應的深溝槽圖形定義所需成本也較高。隨著半導體技術的進步，集成電路的工作頻率不斷提 高，平面的互聯結構損耗增大，難以滿足電路互聯的需要。利用腔體結構制作波導器件則成 為高頻集成電路互聯的一種方法，而所制作的波導器件通常采用黃金作為材料，材料成本很 高。
發明內容
本發明的目的在于提供一種微型波導的制備方法，可以有效的降低工藝成本，并制作出 形貌良好的微型波導結構。
為了達到上述目的，本發明采用的技術方案為 一種微型波導的制備方法，所述方法包括
(1) 在基片上制作微型波導的底面金屬壁；
(2) 在制作完底面金屬壁的基片上制作微型波導側壁膠圖形；
(3) 在所述微型波導側壁膠圖形的側面和頂面制作微型波導側壁和頂壁的起鍍層；
(4) 在所述起鍍層上制作電鍍保護膠膜，并將制作微型波導側壁和頂壁的區域暴露出
來；
(5) 對所述起鍍層進行電鍍，并形成微型波導側壁和頂壁；
(6) 去除所述側壁膠圖形、電鍍保護膠膜及未電鍍的起鍍層，得到微型波導腔體。 上述步驟(1)具體包括
a. 在要制作微型波導的基片上旋涂光刻膠；
b. 對旋涂光刻膠后的基片進行光刻顯影；
c. 在光刻顯影后的基片上進行金屬淀積；
d. 去除基片上多余的金屬和光刻膠，形成微型波導的底面金屬壁。上述微型波導底面金屬壁的材料為黃金。 上述步驟(2)具體包括
a. 在已經完成微型波導底面金屬壁制作的基片上涂敷紫外厚膠；
b. 對涂敷紫外厚膠的基片進行烘烤；
c. 對烘烤后的基片進行光刻，形成微型波導側壁膠圖形。 上述步驟(3)具體包括
a. 在已經完成側壁膠圖形制作的基片表面進行濺射工藝，淀積制作微型波導側壁和頂壁 的金屬；
b. 在制作微型波導側壁和頂壁的金屬表面濺射一層金屬膜。 上述制作微型波導側壁和頂壁的金屬為黃金，所述金屬膜為鈦金屬。 上述濺射工藝為磁控濺射、偏壓濺射或二次濺射。
上述步驟(4)具體包括
a. 在所述起鍍層上涂敷電鍍工藝用光刻膠；
b. 對涂敷電鍍工藝光刻膠的起鍍層上進行光刻顯影，露出制作微型波導側壁和頂壁的需 要電鍍加厚的區域。
上述步驟(5)具體包括
a. 對起鍍層進行酸性腐蝕，去除起鍍層表面的金屬膜，露出制作微型波導側壁和頂壁的 金屬層；
b. 將基片接通電鍍陰極，對露出的制作微型波導側壁和頂壁的金屬層進行電鍍加厚。
上述步驟(6)具體為將電鍍完成的基片浸入去膠溶液，去除側壁膠圖形、電鍍保 護膠膜和未電鍍的起鍍層金屬膜，留下微型波導腔體。
與現有技術相比，本發明技術方案產生的有益效果為
采用本發明可以有效控制貴金屬微型波導制作中的工藝和材料成本。所制作的微型波導 的高度由厚膠工藝的膠厚控制，可以實現較大的高度。同時本發明所采用的基本工藝步驟是
半導體集成電路或MEMS工藝中的常用技術，工藝兼容性好。
圖1 圖6為本發明實施例的工藝流程圖7為利用本發明制作出的波導結構濾波器或天線的示意圖。
附圖標記
l-基片，2-微型波導底面金屬壁，3-微型波導側壁膠圖形，4-起鍍層，5-電鍍保護膠膜，6-微型波導側壁，7-微型波導頂壁，8-電鍍液，
9-槽，10-側墻。
具體實施例
下面結合附圖和實施例對本發明的技術方案做詳細說明。 實施例l:
一種微型波導的制備方法，其制備方法的工藝步驟如下
(1) 在基片1上制作微型波導底面金屬壁2;
a. 在要制作微型波導的基片上旋涂AZ5214型反轉膠作為光刻膠；
b. 利用光刻顯影工藝形成微型波導底面膠圖形；
c. 采用電子束蒸發工藝在已經完成圖形光刻顯影的基片上淀積3um厚的黃金作為微型波 導底面金屬壁；
d. 將電子束蒸發黃金后的基片浸如丙酮溶液，即可溶解AZ5214膠，同時去除附著于膠膜 上的黃金，只留下微型波導底面金屬壁2，如圖1所示。
(2) 在制作完底面金屬壁的基片上制作微型波導側壁膠圖形3;
a. 在已經完成微型波導底面金屬壁制作的基片上涂敷AZ4620型光刻膠，經過兩次旋涂， 制作50um厚的膠膜；
b. 對所涂敷的光刻膠用50攝氏度熱板烘30分鐘，然后采用90攝氏度熱板烘20分鐘的烘膠 ，保證所制作膠膜內的溶劑平穩的散發，避免直接高溫烘膠帶來的溶劑迅速揮發導致的膠層 變形問題；
c. 采用分兩次曝光顯影的方法對已經完成前烘的膠膜進行微型波導側壁金屬圖形光刻
，以解決AZ4620感光度和透光度較弱，底層膠難以刻透的問題，制作出來的微型波導側壁圖 形寬度為10um，對應為將要制作的側壁厚度，以保證足夠的強度，如圖2所示。
(3) 在所述微型波導側壁膠圖形3的側面和頂面制作微型波導側壁和頂壁的起鍍層4， 其步驟如下采用磁控濺射的方式，分別淀積O. lum黃金和40nm鈦，作為制作微型波導側壁 和頂壁的起鍍層，如圖3所示，其中鈦作為粘附層，用來增強電鍍保護膠膜的附著能力。
(4) 在起鍍層4上制作電鍍保護膠膜5，將制作微型波導側壁和微型波導頂壁的需要電 鍍加厚的區域暴露出來，其步驟如下
a. 在已經完成的起鍍層制作工藝的基片上涂敷電鍍工藝用光刻膠，所述光刻膠采用稀釋 的AZ4620型光刻膠，通過旋涂，獲得15um厚的電鍍保護膠膜；
b. 光刻顯影，露出所要制作的微型波導的側壁和頂壁部分，如圖4所示。(5) 對所述起鍍層4進行電鍍，并形成微型波導側壁6和頂壁7;
a. 利用酸性腐蝕液，去除起鍍層表面的鈦金屬，露出所濺射的黃金金屬層；
b. 將基片接通電鍍陰極，放入電鍍液8，通過適當的電鍍電流，對已經露出的制作微型 波導側壁6和微型波導頂壁7的黃金金屬層進行電鍍加厚，電鍍后的厚度為10um，如圖5所示
(6) 去除側壁膠圖形、電鍍保護膠膜及未電鍍的起鍍層，得到金屬的微型波導腔體， 其步驟如下將電鍍完成的基片浸入去膠溶液，去除光刻膠和未電鍍的起鍍層金屬薄膜，留 下金屬波導腔體，如圖6所示，所制作的微型波導腔體的底面黃金厚度為3um，側壁高度為 50um，側壁和頂面黃金厚度均為10um。
參見圖2，圖2是利用本發明的方法制作出來的波導結構濾波器或天線的示意圖，具體通 過改變所制作的微型波導的側壁、頂面、底面圖形來形成濾波器或天線等結構。在波導壁開 槽9可實現信號的輻射，形成天線結構；在側壁光刻版圖中增加利用與本發明制作微型波導 側壁工藝相同的工藝制作垂直方向的側墻IO，可以改變波導傳輸和特性，實現濾波器結構。
本發明可以有效控制貴金屬微型波導制作中的工藝和材料成本。微電子工藝的紫外光刻 技術成熟，利用紫外厚膠光刻技術進行圖形定義可以實現形貌良好的溝槽結構，其工藝成本 遠低于MEMS工藝常用的LIGA技術腔體制作方法中X射線曝光工藝。
在金屬淀積工藝中，電鍍方法能夠使金屬僅在需要加厚的區域增厚，金屬利用率高，設 備價格低廉，可以有效降低需要采用昂貴黃金材料的高頻微型波導的制作成本。利用濺射方 法淀積電鍍工藝所需起鍍層，具有良好的臺階覆蓋能力，通過控制偏壓或者二次濺射等方法 ，可以在大深寬比的溝槽結構側壁形成連續的淀積薄膜。
本發明所采用的基本工藝步驟是半導體集成電路或MEMS工藝中的常用技術，工藝兼容性好。
以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明 ，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發 明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍 之內。
權利要求
1.一種微型波導的制備方法，其特征在于所述方法包括(1)在基片上制作微型波導的底面金屬壁；(2)在制作完底面金屬壁的基片上制作微型波導側壁膠圖形；(3)在所述微型波導側壁膠圖形的側面和頂面制作微型波導側壁和頂壁的起鍍層；(4)在所述起鍍層上制作電鍍保護膠膜，并將制作微型波導側壁和頂壁的區域暴露出來；(5)對所述起鍍層進行電鍍，并形成微型波導側壁和頂壁；(6)去除所述側壁膠圖形、電鍍保護膠膜及未電鍍的起鍍層，得到微型波導腔體。
2.如權利要求l所述的微型波導的制備方法，其特征在于所述步驟(1)具體包括a. 在要制作微型波導的基片上旋涂光刻膠；b. 對旋涂光刻膠后的基片進行光刻顯影；c. 在光刻顯影后的基片上進行金屬淀積；d. 去除基片上多余的金屬和光刻膠，形成微型波導的底面金屬壁。
3.如權利要求2所述的微型波導的制備方法，其特征在于所述微型波導底面金屬壁的材 料為黃金。
4.如權利要求l所述的微型波導的制備方法，其特征在于所述步驟(2)具體包括a. 在已經完成微型波導底面金屬壁制作的基片上涂敷紫外厚膠；b. 對涂敷紫外厚膠的基片進行烘烤；c. 對烘烤后的基片進行光刻，形成微型波導側壁膠圖形。
5.如權利要求l所述的微型波導的制備方法，其特征在于所述步驟(3)具體包括a. 在已經完成側壁膠圖形制作的基片表面進行濺射工藝，淀積制作微型波導側壁和頂 壁的金屬；b. 在制作微型波導側壁和頂壁的金屬表面濺射一層金屬膜。
6.如權利要求5所述的微型波導的制備方法，其特征在于所述制作微型波導側壁和頂壁 的金屬為黃金，所述金屬膜為鈦金屬。
7.如權利要求5所述的微型波導的制備方法，其特征在于所述濺射工藝為磁控濺射、偏 壓濺射或二次濺射。
8.如權利要求l所述的微型波導的制備方法，其特征在于所述步驟(4)具體包括a. 在所述起鍍層上涂敷電鍍工藝用光刻膠；b. 對涂敷電鍍工藝光刻膠的起鍍層上進行光刻顯影，露出制作微型波導側壁和頂壁的 需要電鍍加厚的區域。
9.如權利要求l所述的微型波導的制備方法，其特征在于所述步驟(5)具體包括a. 對起鍍層進行酸性腐蝕，去除起鍍層表面的金屬膜，露出制作微型波導側壁和頂壁 的金屬層；b. 將基片接通電鍍陰極，對露出的制作微型波導側壁和頂壁的金屬層進行電鍍加厚。
10.如權利要求l所述的微型波導的制備方法，其特征在于所述步驟(6)具體為將電鍍完成的基片浸入去膠溶液，去除側壁膠圖形、電鍍保護膠膜和未電鍍的起鍍層金屬膜，留 下微型波導腔體。
全文摘要
本發明涉及半導體工藝和MEMS工藝技術領域的一種微型波導的制備方法，所述方法包括在基片上制作微型波導的底面金屬壁；在制作完底面金屬壁的基片上制作微型波導側壁膠圖形；在所述微型波導側壁膠圖形的側面和頂面制作微型波導側壁和頂壁的起鍍層；在所述起鍍層上制作電鍍保護膠膜，并將制作微型波導側壁和頂壁的區域暴露出來；對所述起鍍層進行電鍍，并形成微型波導側壁和頂壁；去除所述側壁膠圖形、電鍍保護膠膜及未電鍍的起鍍層，得到微型波導腔體。采用本發明可以有效控制貴金屬微型波導制作中的工藝和材料成本，所制作的微型波導可以實現較大的高度，同時本發明所采用的基本工藝步驟是常用技術，工藝兼容性好。
文檔編號H01P11/00GK101557028SQ20091030262
公開日2009年10月14日 申請日期2009年5月26日 優先權日2009年5月26日
發明者吳旦昱, 王顯泰, 郭建楠, 智 金 申請人:中國科學院微電子研究所