本申請涉及半導，尤其(qi)是涉及一種基于離子束刻蝕工藝的mems探(tan)針的制(zhi)造方法(fa)。

背景技術：

1、探(tan)針(zhen)(zhen)卡是用于提供晶圓與測試儀器之間電(dian)學連接(jie)的核(he)心部件(jian)，探(tan)針(zhen)(zhen)卡具有若干探(tan)針(zhen)(zhen)，通過這些探(tan)針(zhen)(zhen)與待測試晶圓之間接(jie)觸，實現參數檢(jian)測。

2、mems（微(wei)機電(dian)系統）技(ji)術(shu)(shu)在微(wei)電(dian)子的基礎上發展(zhan)起來，mems技(ji)術(shu)(shu)以其微(wei)型化(hua)、易于集(ji)成、批量(liang)生產等特點而得到廣泛應用。采用mems技(ji)術(shu)(shu)制(zhi)得的mems探(tan)針在晶圓測試(shi)方面得以廣泛應用，該(gai)工藝中的電(dian)鍍技(ji)術(shu)(shu)是一種金屬結構制(zhi)備(bei)技(ji)術(shu)(shu)。mems工藝結合電(dian)鍍技(ji)術(shu)(shu)能(neng)制(zhi)備(bei)微(wei)米級精(jing)(jing)細結構，能(neng)準確復制(zhi)光(guang)刻圖形且尺寸精(jing)(jing)度高。

3、現(xian)有技(ji)術(shu)中(zhong)，mems工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)均為基于(yu)liga工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)和電(dian)鍍工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)制(zhi)造的(de)探(tan)(tan)針，liga工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)是基于(yu)x射線光(guang)刻(ke)技(ji)術(shu)的(de)mems加(jia)工(gong)(gong)(gong)技(ji)術(shu)，主(zhu)要包括(kuo)x光(guang)深度同(tong)步(bu)輻射光(guang)刻(ke)，電(dian)鑄(zhu)制(zhi)模和注模復制(zhi)三(san)個工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)。現(xian)有的(de)制(zhi)造工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)存(cun)在以下缺(que)陷：受限于(yu)鍍液(ye)體系、腐(fu)蝕釋放工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)以及(ji)內應力等制(zhi)約因素，很多金屬材料(liao)無法加(jia)工(gong)(gong)(gong)，加(jia)工(gong)(gong)(gong)得到的(de)探(tan)(tan)針分辨率(lv)低。

技術實現思路

1、本(ben)申請(qing)的目的在(zai)于提(ti)出一種基于新工藝的mems探針制造(zao)方法，以克服傳統(tong)工藝帶來的限(xian)制和缺陷。

2、為(wei)達到上(shang)述目的(de)(de)，本申請采用如下技術方(fang)案，一種基于離子(zi)束(shu)刻蝕工(gong)藝的(de)(de)mems探針的(de)(de)制造方(fang)法，包括下述步驟：

3、選取(qu)襯(chen)底材料，對其表面拋(pao)光、整平；

4、在襯底材料表(biao)面(mian)涂敷光刻膠，經固化、光刻、顯影后(hou)形成(cheng)探針掩模；

5、采用離子束刻(ke)蝕設備對襯底(di)材(cai)料表面進(jin)行刻(ke)蝕，去除襯底(di)材(cai)料上未被光刻(ke)膠(jiao)覆蓋的材(cai)料；

6、對(dui)襯底(di)材料清洗，去除掩模，得到刻蝕后的探(tan)針。

7、在本申請的一個實(shi)施例中(zhong)，所述(shu)的襯底材料選(xuan)自cu、ag、si、w、ni、pdco、pdni、rh、rhru、becu中(zhong)的任意(yi)一種或(huo)兩種以上的合金材料。

8、在(zai)本申請的一個實施例中，所述的襯底材料(liao)為cu85-ag15合金(jin)材料(liao)。

9、在(zai)本(ben)申(shen)請的(de)(de)一(yi)個實施(shi)例中，所述的(de)(de)襯底材料的(de)(de)厚(hou)度為(wei)30-150μm。

10、在本申請(qing)的一個實施例(li)中(zhong)，所(suo)述的光刻膠材料的厚度為(wei)10-50μm。

11、在本申請的(de)一(yi)個實施例中，所述的(de)光(guang)(guang)刻膠(jiao)材料選自(zi)su-8和az系(xi)列(lie)光(guang)(guang)刻膠(jiao)中的(de)一(yi)種。

12、在(zai)本申請(qing)的一(yi)個實(shi)施例中，在(zai)離子束(shu)刻(ke)蝕(shi)(shi)(shi)過程(cheng)中，所(suo)述襯底材料(liao)具(ju)有(you)(you)第一(yi)刻(ke)蝕(shi)(shi)(shi)速率(lv)(lv)，所(suo)述光刻(ke)膠的具(ju)有(you)(you)第二刻(ke)蝕(shi)(shi)(shi)速率(lv)(lv)，且第一(yi)刻(ke)蝕(shi)(shi)(shi)速率(lv)(lv)大于(yu)第二刻(ke)蝕(shi)(shi)(shi)速率(lv)(lv)。

13、在本申(shen)請(qing)的一個實施例(li)中，第(di)一刻蝕速率為60-100nm/min，第(di)二刻蝕速率20-40nm/min。

14、在本申請的(de)一個實施例(li)中，刻(ke)蝕(shi)過(guo)程中，采用的(de)離(li)子束能量為300-500ev，刻(ke)蝕(shi)時間為10-24h。

15、在本申(shen)請(qing)的一個實施例中，所述離子(zi)束(shu)刻(ke)蝕設備采(cai)用(yong)的離子(zi)束(shu)以入射角θ照射所述的襯底材料，0°≤θ≤30°。

16、本(ben)申請提供了一(yi)種(zhong)離子束(shu)(shu)刻(ke)蝕(shi)(shi)制造mems探(tan)針的(de)(de)(de)方案，利用(yong)具有一(yi)定能量的(de)(de)(de)離子轟(hong)擊襯底(di)材(cai)料(liao)表面，使(shi)襯底(di)材(cai)料(liao)原(yuan)子發生濺射(she)，從而(er)達到刻(ke)蝕(shi)(shi)目的(de)(de)(de)。本(ben)發明(ming)具有：刻(ke)蝕(shi)(shi)方向(xiang)性好、各向(xiang)異性、無(wu)鉆蝕(shi)(shi)、陡直度高、分(fen)辨率高的(de)(de)(de)優點。同時，本(ben)申請的(de)(de)(de)制造方法不受刻(ke)蝕(shi)(shi)材(cai)料(liao)限制，應用(yong)范圍(wei)非(fei)常廣(guang)泛(fan)，可(ke)以(yi)適(shi)用(yong)于(yu)金(jin)屬或(huo)化合(he)物，無(wu)機(ji)物或(huo)有機(ji)物等多種(zhong)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)加工。最后，本(ben)申請在刻(ke)蝕(shi)(shi)過(guo)程中還(huan)可(ke)改變離子束(shu)(shu)入(ru)射(she)角θ，進而(er)控制圖(tu)形(xing)輪廓(kuo)，滿足mems探(tan)針形(xing)狀的(de)(de)(de)多樣化加工。

技術特征：

1.一種基于(yu)離(li)子束刻蝕工藝的mems探(tan)針的制造方(fang)法，其特征在于(yu)，包(bao)括下述步驟：

2.根(gen)據權利(li)要求1所(suo)述的(de)(de)方法，其特征在于(yu)：所(suo)述的(de)(de)襯底材料(liao)選自cu、ag、si、w、ni、pdco、pdni、rh、rhru、becu中的(de)(de)任意一種(zhong)或兩種(zhong)以(yi)上的(de)(de)合金(jin)材料(liao)。

3.根據(ju)權利(li)要求2所(suo)述的方法，其特征在于：所(suo)述的襯底材(cai)料為cu85-ag15合(he)金材(cai)料。

4.根據權(quan)利要求1所述的方法，其特(te)征在于：所述的襯底材(cai)料的厚度(du)為30-150μm。

5.根(gen)據(ju)權利要求1所述(shu)(shu)的(de)方(fang)法，其特征(zheng)在于：所述(shu)(shu)的(de)光刻膠材料的(de)厚度為10-50μm。

6.根據權利(li)要求1所(suo)述的方(fang)法，其(qi)特征在于：所(suo)述的光刻膠(jiao)材料選自su-8和az系列光刻膠(jiao)中的一種。

7.根據權(quan)利要求1所(suo)述的方法，其特征在于：在離子束刻(ke)(ke)蝕(shi)過程(cheng)中，所(suo)述襯(chen)底材料(liao)具(ju)有第一刻(ke)(ke)蝕(shi)速(su)率(lv)，所(suo)述光刻(ke)(ke)膠的具(ju)有第二刻(ke)(ke)蝕(shi)速(su)率(lv)，且第一刻(ke)(ke)蝕(shi)速(su)率(lv)大于第二刻(ke)(ke)蝕(shi)速(su)率(lv)。

8.根(gen)據權利要求6所述的方(fang)法，其特征(zheng)在于：第一刻蝕速(su)率(lv)(lv)為(wei)60-100nm/min，第二刻蝕速(su)率(lv)(lv)20-40nm/min。

9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：刻蝕過程中(zhong)，采用的離子(zi)束能量為300-500ev，刻蝕時(shi)間為10-24h。

10.根據權利要求(qiu)1所(suo)述(shu)的(de)(de)方(fang)法，其(qi)特征在于：所(suo)述(shu)離子束(shu)刻(ke)蝕(shi)設(she)備采(cai)用的(de)(de)離子束(shu)以入射(she)角θ照射(she)所(suo)述(shu)的(de)(de)襯(chen)底材料，0°≤θ≤30°。

技術總結
本申請提出了一種基于離子束刻蝕工藝的MEMS探針的制造方法，是基于離子束刻蝕（IBE）工藝的減法工藝制作MEMS探針，采用具有一定能量的離子束轟擊襯底材料表面，使襯底材料原子發生濺射，從而達到刻蝕目的。由于探針結構的深寬比較大，采用離子束刻蝕可以大幅提升分辨率，同時避免了傳統加工工藝中的電鍍工序，可以避免電鍍的引入的內應力對細長探針帶來變形等影響。

技術研發人員：王興剛,于海超
受保護的技術使用者：強一半導體（蘇州）股份有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/9/5