硅基微机械微波/射频开关芯片的制备方法

摘要

一种硅基微机械微波/射频开关的制备方法，包括硅片准备和第一次氧化；光刻并腐蚀二氧化硅层、制备初步的二氧化硅桥墩16；硅片第二次氧化；再次光刻并腐蚀二氧化硅层，形成二氧化硅桥墩16；制备铬－金双金属层18；光刻并腐蚀铬－金双金属层18，形成传输线10、1、8、7；制备聚酰亚胺牺牲层19；光刻并腐蚀聚酰亚胺牺牲层19；亚胺化；正胶光刻接触层20的图形；蒸发铬－金双金属层21；形成接触层2；制备氮化硅悬臂梁薄膜22；制备并腐蚀氮化硅的铝保护层23；形成悬臂梁3；制备上电极金属层24；形成上电极12、4；形成悬臂梁3的空间结构十八个工艺步骤。有工艺成熟，成本低等优点。硅基微机械微波/射频开关是现代无线通讯系统中的关键器件。

主权项

1.一种硅基微机械微波/射频开关芯片的制备方法，其特征在于，操作步骤：第一步硅片准备和第一次氧化选用高阻硅做衬底，衬底的厚度和电阻率分别为350微米和3000欧姆/厘米，先采用标准工艺把硅衬底清洗并烘干，然后采用交替式热氧化的方法，即先在1180℃的氧化炉中通入干氧10分钟，再通入湿氧3小时，最后再次通入干氧10分钟，在硅片表面生成1.7微米左右的二氧化硅；第二步光刻并腐蚀二氧化硅层、制备初步的二氧化硅桥墩16用负胶光刻，在桥墩16的位置形成保护，用HF酸腐蚀二氧化硅层，制备初步的二氧化硅桥墩16；第三步硅片第二次氧化再次采用交替式热氧化的方法，对硅片进行第二次氧化；第四步再次光刻并腐蚀二氧化硅层，形成二氧化硅桥墩16将负胶按第二步采用的掩膜版光刻，用HF酸腐蚀而二氧化硅层，形成加高的二氧化硅桥墩16，桥墩16的高度为2.6～2.8微米，二氧化硅桥墩16的外框长度、宽度和线条宽度分别为820微米、500微米和40微米；第五步制备铬-金双金属层18用真空蒸发技术制备铬-金双金属层18，先在硅片上蒸发铬层，再在铬层上蒸发金层，铬层厚度为200，金层厚度为2000，采用负胶光刻出传输线10、1、8、7的图形；第六步光刻并腐蚀铬-金双金属层18，形成传输线10、1、8、7用KI溶液腐蚀铬-金双金属层18，制备传输线10、1、8、7，传输线10和7的长度和宽度分别为190微米和41微米，传输线1和8的总长度和宽度分别为170微米和30微米，传输线1与8之间的间隔为16微米；第七步制备聚酰亚胺牺牲层19在第六步制得的硅片上，涂一层聚酰亚胺牺牲层19，该层的厚度约3微米；第八步光刻并腐蚀聚酰亚胺牺牲层19光刻出用于支撑悬臂梁3的部分，用氢氧化钠溶液腐蚀，去除聚酰亚胺牺牲层19的其余部分；第九步亚胺化在氮气条件下，将聚酰亚胺牺牲层19加温至300℃，恒温1小时，自然冷却，使聚酰亚胺牺牲层19固化，利于后续工艺图形完整；第十步正胶光刻接触层20的图形用正胶光刻形成接触层20的图形；第十一步蒸发金-铬双金属层21在光刻好的图形上，用真空蒸发技术蒸发铬-金双金属层21，其中金层厚度为200纳米，铬层厚度为15纳米；第十二步形成接触层2用丙酮溶液去除第十步形成的光刻胶和光刻胶上的铬-金双金属层21，形成接触层2；第十三步制备悬臂梁氮化硅薄膜22采用用等离子增强化学气相淀积(PECVD)的方法淀积悬臂梁氮化硅薄膜22，厚度为2900～3100；第十四步制备并腐蚀氮化硅的铝保护层23蒸发铝保护层23，厚度约为5000，然后光刻需保护的悬臂梁图形3，其余部分的铝用磷酸腐蚀去除；第十五步形成悬臂梁3以六氟化硫为气源，用等离子体刻蚀氮化硅，形成悬臂梁3，然后去胶，腐蚀剩余的铝保护层23，形成的悬臂梁3的长度和宽度分别为370微米和80微米；第十六步制备上电极金属层24 用真空蒸发技术蒸铝膜，作上电极金属层24，铝膜的厚度为5000-8000，光刻上电极12、4的图形；第十七步形成上电极12，4用磷酸腐蚀铝膜，即上电极金属层24，形成上电极12、4；第十八步形成悬臂梁3的空间结构用氧等离子体刻蚀，去除聚酰亚胺牺牲层19，形成空气隙，时间为45分钟-1.5小时，最后得到完整的硅基微机械微波/射频开关芯片。