一種基於金屬鈦的mems機械繼電器的製備方法
2023-10-30 06:48:12 4
專利名稱：一種基於金屬鈦的mems機械繼電器的製備方法
技術領域：
本發明是關於微電子機械系統(MEMS)微加工技術，具體涉及一種基於金屬鈦的 MEMS機械繼電器的製備方法。
背景技術：
微機械繼電器依靠機械移動實現對信號傳輸線的繼電器控制，具有低插損、高線性、 高隔離度等CMOS繼電器無法比擬的優點。隨著MEMS (微電子機械系統)技術的發展, 在同一襯底上大批量、低成本、高密度集成包括繼電器/繼電器在內的微小機械結構成為可 能，但目前MEMS繼電器都使用矽作為結構材料，矽材料本身導電性能不佳，所以需要在 側牆接觸面形成一層金屬，普通澱積方法難以完成側牆覆蓋，雖然採用局部電鍍、濺射、 蒸發等方法，或使用Shadow Mask等特殊工藝能形成側牆覆蓋，但膜的質量仍然不如平面 生長，長時間工作將導致接觸失效，包括接觸點融合造成的無法關斷和接觸退化造成的接 觸電阻激增甚至絕緣，在傳輸大電流和使用熱驅動繼電器時，失效問題尤其嚴重。
傳統繼電器均使用金屬做為結構材料，其功能和可靠性已經過大量實踐考驗。如果能 使用金屬材料製作MEMS繼電器，不僅能很好的解決接觸電阻問題，還可以減小系統失效。 與矽相比，金屬材料不僅具有很好的導電性，還具有很好的延展性和抗衝擊強度，其斷裂 韌度通常比矽材料高兩個數量級，使用金屬材料製作可動接觸零部件其可靠性更高。但目 前對於高深寬比的金屬微機械繼電器的加工，還沒有一種成熟的方法。
發明內容
本發明克服了現有技術中的不足，提供了一種基於金屬鈦的MEMS機械繼電器的製備 方法。
本發明的技術方案是
一種基於金屬鈦的MEMS機械繼電器的製備方法，其步驟包括
1) 對鈦基底光刻圖形化，刻蝕形成淺槽；
2) 選擇熱膨脹係數與鈦匹配的玻璃，在玻璃的表面製備金屬連線；
3) 將鈦基底和玻璃基底進行陽極鍵合；
4) 對鈦基底進行背面減薄，光刻圖形化，並進行深刻蝕，穿通鈦基底，形成MEMS機 械繼電器。所述玻璃為D263T、鈉鈣玻璃、FOTURAN玻璃、B270玻璃。 所述步驟1)形成的淺槽的高度為5 w m —10 u m。
所述金屬鈦基底和玻璃基底陽極鍵合的參數可為溫度350-45(TC,電壓350-750V， 壓力1000-2000N。
所述步驟4)中所述深刻蝕具體為，刻蝕氣體為氯氣，刻蝕參數為線圈功率300-500W， 平板功率50W-200W，氣體流量30-70sccm。 與現有技術相比，本發明的有益效果是
通過鈦-玻璃陽極鍵合、化學機械拋光和鈦深刻蝕等工藝，可在玻璃襯底上實現低成本、 高精度、高深寬比的金屬鈦三維可動結構的加工，從而實現了基於金屬鈦的MEMS機械繼 由惡
圖1為製備本發明MEMS機械繼電器的工藝流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細描述
一、 襯底的製備選用鈦基底作為結構材料；選用熱膨脹係數與鈦基底(熱膨脹係數 為8.6-9.4ppm/°C)匹配的玻璃基底作為襯底，比如D263T玻璃(7.2)、鈉鈣玻璃(9.4)、 FOTURAN玻璃(8.6)， B270玻璃(9.4)等。
二、 鈦基底表面光刻圖形化，並刻蝕形成淺槽，如5-10um深，如圖l (a)。
三、 玻璃表面澱積一層金屬，比如200nm的金、銅等，光刻圖形化，形成金屬連線， 如圖1 (b)。
四、 鈦基底和玻璃基底進行陽極鍵合，如圖1 (c)，鍵合參數為溫度350-450'C， 電壓350-750V，壓力1000-2000N，真空，持續30min。
五、 鈦基底減薄，並進行深刻蝕，將鈦基底刻蝕穿通；
具體為，鈦基底減薄，通過化學機械拋光的方法，將基片減薄至合適的厚度，如20-100 Pm (圖ld)。
然後，鈦基底表面澱積深刻蝕掩膜，如厚約20um的SU8光刻膠、金屬或氧化物硬 掩膜等，並圖形化；通過深刻蝕，將鈦基底刻蝕穿通(圖le)，刻蝕氣體為氯氣，刻蝕參數為線圈功率
300-500W,平板功率50-200W，氣體流量30-70sccm，氣壓3mT。
以上通過詳細實施例描述了本發明所提供的MEMS機械繼電器的製備方法，本領域的 技術人員應當理解，在不脫離本發明實質的範圍內，可以對本發明做一定的變形或修改； 其製備方法也不限於實施例中所公開的內容。
權利要求
1、一種基於金屬鈦的MEMS機械繼電器的製備方法，其步驟包括1)對鈦基底光刻圖形化，刻蝕形成淺槽；2)選擇熱膨脹係數與金屬鈦匹配的玻璃，在玻璃的表面製備金屬連線；3)將鈦基底和玻璃基底進行陽極鍵合；4)對鈦基底進行背面減薄，光刻圖形化，並進行深刻蝕，穿通鈦基底，形成MEMS機械繼電器。
2、 如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述玻璃為D263T玻璃、鈉鈣玻璃 FOTURAN玻璃或B270玻璃。
3、 如權利要求1或2所述的製備方法，其特徵在於，所述步驟l)形成的淺槽的高度 為5 u m —10 ti m。
4、 如權利要求1或2所述的製備方法，其特徵在於，所述鈦基底和玻璃基底陽極鍵 合的參數為溫度350-450。C，電壓350-750V，壓力1000-2000N。
5、 如權利要求1或2所述的製備方法，其特徵在於，所述步驟4)中所述深刻蝕具體 為，刻蝕氣體為氯氣，刻蝕參數為線圈功率300-500W,平板功率50W-200W，氣體流
全文摘要
本發明公開了一種基於金屬鈦的MEMS機械繼電器的製備方法，屬於微電子機械系統(MEMS)微加工技術領域。該方法包括對鈦基底光刻圖形化，刻蝕形成淺槽；選擇熱膨脹係數與金屬鈦匹配的玻璃，在玻璃的表面製備金屬連線；將鈦基底和玻璃基底進行陽極鍵合；對鈦基底進行背面減薄，光刻圖形化，並進行深刻蝕，穿通鈦基底，形成MEMS機械繼電器。本發明通過陽極鍵合、化學機械拋光和深刻蝕等工藝，在玻璃襯底上實現低成本、高精度、高深寬比的金屬鈦三維可動結構的加工，從而實現了基於金屬鈦的MEMS機械繼電器。
文檔編號H01H49/00GK101447369SQ20081024059
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月25日 優先權日2008年12月25日
發明者瓊 舒, 兢 陳 申請人:北京大學