一種微電子技術領域的基于微機電系統的射頻螺線管微電感的制作方法，采用微機電系統技術，對清洗干凈的玻璃襯底進行處理，得到雙面套刻對準符號，以便曝光時提高對準精度；采用準－ＬＩＧＡ技術和厚光刻膠工藝制備線圈和連接導體的光刻膠模具；采用電鍍工藝解決線圈繞線和連接導體；采用聚酰亞胺材料做絕緣層和拋光技術解決襯底的平整性；采用物理方法去除電鍍用的導體，避免濕法刻蝕工藝帶來的鉆蝕現象。本發明專利技術解決了螺線管線圈的立體繞線及高深寬比的電鍍問題，使得微電感的射頻性能大大提高，具有廣泛的用途。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及的是一種微電子
的方法，具體是一種。
技術介紹
RF-MEMS(射頻-微機電系統)器件是近年來微機電系統(MEMS)技術出現的新的研究領域，即RF-MEMS就是利用MEMS技術制作各種用于無線通信的射頻器件或系統，這些RF-MEMS器件和系統可廣泛用于星際無線通訊、先進的移動通信如手機、全球定位系統GPS、微波雷達天線等。由于RF-MEMS器件具有諸多優越性，并最終可實現無源器件和IC的高度集成，使集信息的采集、處理、傳播等于一體的系統集成芯片(SOC)的研制成為可能。當前隨著無線通信技術的快速發展及其有限的資源，迫切需要射頻下具有高品質因子、高自共振頻率和低插入損耗的控制部件如電感、電容，這是實現高性能微波/毫米波電路、RF濾波器、RF振蕩器、RF共振器等的關鍵元件之一。為提高射頻下微電感的品質因子和電感量，三維空芯結構的微電感是發展的趨勢。但是采用普通的IC技術，很難在平面型襯底上研制三維結構的微電感。采用MEMS技術研制三維結構微電感應運而生，MEMS技術為實現小尺寸、重量輕、大電感量、高品質因子的微電感提供了一條嶄新的途徑。經對現有技術的文獻檢索發現，Kim等人在《IEEE TRANSACTION ONCOMPONENTS，PACKAGING，AND MANUFACTURING TECHNOLOGY》(美國電氣電子工程學會雜志)(VOL.21，NO.1，pp.26-33，JANUARY，1998)上發表了“Surface micromachined solenoid inductors for high frequencyapplications”(高頻應用的表面微機械螺線管微電感)一文，該文提及了表面微機械的高頻螺線管微電感，該微電感由氧化鋁襯底、懸空的支柱和空芯的螺線管組成，空芯的螺線管由底層線圈、頂層線圈和連接導體組成，空芯的螺線管通過在氧化鋁襯底上的支柱位于氧化鋁襯底上方幾十微米，是一種懸空式的高頻螺線管微電感，作者采用常規的光刻技術、化學濕法刻蝕金屬Al、Cr、Cu薄膜和反應離子刻蝕(RIE)技術刻蝕聚酰亞胺絕緣材料，成功研制了懸空式的空芯結構螺線管微電感。由于在制作過程中使用化學濕法刻蝕掩模Al材料和底層Cr/Cu/Cr，不可避免給線圈帶來鉆蝕現象。而且在制造過程中，多次使用RIE刻蝕絕緣材料，氧氣容易造成金屬的氧化，影響器件的性能。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對現有技術中的不足，提供一種，使得到的微電感器件具有低成本、低電阻、高電感量、高品質因子以及高效率、低損耗、批量化等特點，可廣泛用于星際無線通訊、先進的移動通信如手機、全球定位系統GPS、微波雷達天線等。本專利技術是通過以下技術方案實現的，本專利技術的采用微機電系統(MEMS)技術，對清洗干凈的玻璃襯底進行處理，得到雙面套刻對準符號，以便曝光時提高對準精度；采用準-LIGA技術和厚光刻膠工藝制備線圈和連接導體的光刻膠模具；采用電鍍工藝解決線圈繞線和連接導體；采用聚酰亞胺材料做絕緣層和拋光技術解決襯底的平整性；采用物理方法去除電鍍用的導體，避免濕法刻蝕工藝帶來的鉆蝕現象。以下對本專利技術作進一步的描述，具體步驟如下(1)在清洗處理過的玻璃襯底上淀積Cr/Cu底層，厚度為100nm。甩正膠AZ4000系列，光刻膠厚度為5～8μm，光刻膠烘干溫度為95℃，時間為30分鐘；將玻璃襯底單面曝光、顯影后，采用物理方法刻蝕Cr/Cu底層，最后用丙酮去除所有的光刻膠；濺射300nm的氧化鋁薄膜，最終得到雙面套刻對準符號；(2)在玻璃襯底的另一面淀積Cr/Cu底層，厚度為100nm。下面工藝均在此面上進行。(3)甩正膠，光刻膠厚度為5～10μm，光刻膠烘干溫度為95℃，時間為30分鐘；曝光、顯影，得到底層線圈圖形；然后電鍍銅底層線圈，厚度為5～10μm； (4)甩正膠，光刻膠的厚度為10μm，光刻膠烘干溫度為95℃，時間為60分鐘；曝光、顯影，得到平面波導線的圖形；電鍍平面波導線，厚度為10μm，電鍍材料為銅；然后去除所有的光刻膠；(5)甩正膠，光刻膠的厚度為60μm，光刻膠烘干溫度為90℃，時間為120分鐘；曝光、顯影，得到引腳的圖形；電鍍引腳，厚度為60μm，電鍍材料為銅；(6)甩正膠，光刻膠的厚度為10μm，光刻膠烘干溫度為90℃，時間為60分鐘；曝光、顯影，得到電鍍連接導體的光刻膠圖形；電鍍連接導體，厚度為40～50μm，電鍍材料為銅；(7)用丙酮去除所有的光刻膠后，用物理方法刻蝕Cr/Cu底層；(8)甩聚酰亞胺、固化及拋光，甩聚酰亞胺，厚度為70μm，然后固化；拋光聚酰亞胺，直到連接導體和引腳暴露為止；(9)濺射Cr/Cu底層，厚度為100nm；(10)甩正膠，光刻膠厚度為5～10μm，光刻膠烘干溫度為95℃，時間為30分鐘；曝光與顯影后，得到頂層線圈的圖形；電鍍頂層線圈，厚度為5～10μm，電鍍材料為銅；(11)去除頂層光刻膠后，用物理方法刻蝕Cr/Cu底層，最終得到基于微機電系統的射頻螺線管微電感。上述步驟中，Cr/Cu底層的制備工藝為基底的真空為4×10-4Pa，濺射條件選擇為濺射Ar氣壓和濺射功率分別為0.67Pa和800W，氬氣流量為20SCCM。甩聚酰亞胺的制備工藝為先低速800轉維持10秒，再快速2000轉維持30秒，然后進行烘干，多次重復此工藝，最后固化可得到厚的聚酰亞胺薄膜。聚酰亞胺固化工藝為120℃、150℃、180℃各1小時，然后于250℃氬氣氣氛下固化2小時，最后隨爐冷卻。本專利技術與現有技術相比，具有以下有益的效果(1)采用薄膜技術和MEMS技術研制基于微機電系統的射頻螺線管微電感，薄膜技術和MEMS技術可以與大規模集成電路完全兼容，易于大批量生產，重復性好；(2)改變了采用濕法刻蝕底層，而采用物理方法刻蝕底層，避免了濕法刻蝕出現鉆蝕現象，線圈尺寸能夠得到很好的控制；(3)采用雙面套刻技術，大大提高了光刻的精度，尤其是線圈導體和間距較小時非常重要；(4)采用準-LIGA光刻技術和深層微電鑄技術，有效解決了現有技術中三維微結構光刻膠模具和電鍍連接導體出現的高深寬比的問題；(5)采用聚酰亞胺材料做絕緣材料和精密拋光技術，提高了器件加工工藝過程中基片的平整度，有效地解決了連接導體和線圈之間連接出現斷路的問題，同時又解決了器件的均勻性和成品率；(6)采用MEMS技術研制的微電感，具有工作頻率高、尺寸小、低的電阻、高的電感量、高品質因子、高效率、低損耗、低成本和批量化生產等優點。具體實施例方式以下結合本
技術實現思路
提供實施例實施例1(1)在清洗處理過的玻璃襯底上淀積Cr/Cu底層，厚度為100nm。甩正膠AZ4000系列，光刻膠厚度為5μm，光刻膠烘干溫度為95℃，時間為30分鐘；將玻璃襯底單面曝光、顯影后，采用物理方法刻蝕Cr/Cu底層，最后用丙酮去除所有的光刻膠；濺射300nm的氧化鋁薄膜，最終得到雙面套刻對準符號；(2)在玻璃襯底的另一面淀積Cr/Cu底層，厚度為100nm。下面工藝均在此面上進行。(3)甩正膠，光刻膠厚度為10μm，光刻膠烘干溫度為95℃，時間為30分鐘；曝光、顯影，得到底層線圈圖形；然后電鍍銅底層線圈，厚度為10μm；(4)甩正膠，光刻膠的厚度為10μm，光刻膠烘干溫度為95本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于微機電系統的射頻螺線管微電感的制作方法，其特征在于，具體步驟如下：（１）在清洗處理過的玻璃襯底上淀積Ｃｒ／Ｃｕ底層，甩正膠，將玻璃襯底單面曝光、顯影后，采用物理方法刻蝕Ｃｒ／Ｃｕ底層，最后用丙酮去除所有的光刻膠；濺射氧化鋁薄 膜，得到雙面套刻對準符號；（２）在玻璃襯底的另一面淀積Ｃｒ／Ｃｕ底層，下面工藝均在此面上進行；（３）甩正膠，曝光、顯影，得到底層線圈圖形，然后電鍍銅底層線圈；（４）甩正膠，曝光、顯影，得到平面波導線的圖形，電鍍平面波 導線，電鍍材料為銅，然后去除所有的光刻膠；（５）甩正膠，曝光、顯影，得到引腳的圖形，電鍍引腳，電鍍材料為銅；（６）甩正膠，曝光、顯影，得到電鍍連接導體的光刻膠圖形，電鍍連接導體，電鍍材料為銅；（７）用丙酮去除所有的光 刻膠后，用物理方法刻蝕Ｃｒ／Ｃｕ底層；（８）甩聚酰亞胺、固化及拋光，甩聚酰亞胺，然后固化，拋光聚酰亞胺，直到連接導體和引腳暴露為止；（９）濺射Ｃｒ／Ｃｕ底層；（１０）甩正膠，曝光與顯影后，得到頂層線圈的圖形，電鍍頂層 線圈，電鍍材料為銅；（１１）去除頂層光刻膠后，用物理方法刻蝕Ｃｒ／Ｃｕ底層，最終得到基于微機電系統的射頻螺線管微電感。...
【技術特征摘要】
1.一種基于微機電系統的射頻螺線管微電感的制作方法，其特征在于，具體步驟如下(1)在清洗處理過的玻璃襯底上淀積Cr/Cu底層，甩正膠，將玻璃襯底單面曝光、顯影后，采用物理方法刻蝕Cr/Cu底層，最后用丙酮去除所有的光刻膠；濺射氧化鋁薄膜，得到雙面套刻對準符號；(2)在玻璃襯底的另一面淀積Cr/Cu底層，下面工藝均在此面上進行；(3)甩正膠，曝光、顯影，得到底層線圈圖形，然后電鍍銅底層線圈；(4)甩正膠，曝光、顯影，得到平面波導線的圖形，電鍍平面波導線，電鍍材料為銅，然后去除所有的光刻膠；(5)甩正膠，曝光、顯影，得到引腳的圖形，電鍍引腳，電鍍材料為銅；(6)甩正膠，曝光、顯影，得到電鍍連接導體的光刻膠圖形，電鍍連接導體，電鍍材料為銅；(7)用丙酮去除所有的光刻膠后，用物理方法刻蝕Cr/Cu底層；(8)甩聚酰亞胺、固化及拋光，甩聚酰亞胺，然后固化，拋光聚酰亞胺，直到連接導體和引腳暴露為止；(9)濺射Cr/Cu底層；(10)甩正膠，曝光與顯影后，得到頂層線圈的圖形，電鍍頂層線圈，電鍍材料為銅；(11)去除頂層光刻膠后，用物理方法刻蝕Cr/Cu底層，最終得到基于微機電系統的射頻螺線管微電感。2.如權利要求1所述的基于微機電系統的射頻螺線管微電感的制作方法，其特征是，所述的Cr/Cu底層制備工藝為基底的真空為4×10-4Pa，濺射條件選擇為濺射Ar氣壓和濺射功率分別為0.67Pa和800W，氬氣流量為20SCCM。3.如權利要求1所述的基于微機電系統的射頻螺線管微電感的制作方法，其特征是，步驟(1)中，淀積Cr/Cu底層，厚度為100nm；甩正膠AZ4000系列，光刻膠厚度為5～8μm，光刻膠烘干溫度為95℃，時間為30分鐘；濺射氧化鋁薄膜，厚度300...
【專利技術屬性】
技術研發人員：周勇，王西寧，趙小林，曹瑩，高孝裕，
申請(專利權)人：上海交通大學，
類型：發明
國別省市：31[中國|上海]
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