本發明(ming)涉及(ji)微機電系統(tong)制造，尤(you)其(qi)涉及(ji)一種mems芯片(pian)的制備(bei)方法(fa)。

背景技術：

1、隨著(zhu)微納加工技術的(de)不斷進步，小(xiao)尺寸(cun)(0.1～2um)微坑、微流道等結(jie)構(gou)(gou)在(zai)生物微機電系(xi)統(mems)傳感器芯片中的(de)應(ying)用越來越廣泛。這些微結(jie)構(gou)(gou)在(zai)基因測(ce)序(xu)、化(hua)學分析、微反應(ying)等領域(yu)扮演著(zhu)至關重要的(de)角(jiao)色(se)，其性能(neng)的(de)優化(hua)直接關系(xi)到整個生物微機電系(xi)統的(de)工作效率(lv)和準確(que)性。

2、在微坑頂端表(biao)面(mian)(mian)選擇性沉積金(au)、鉑(pt)等貴金屬，已成為調控(kong)微結構(gou)表(biao)面(mian)(mian)狀態、優化反應(ying)條件的(de)(de)重(zhong)要手段。通過(guo)精(jing)確(que)控(kong)制(zhi)貴金屬的(de)(de)沉積位置和厚度，可以實現對晶(jing)圓(yuan)微結構(gou)表(biao)面(mian)(mian)性質的(de)(de)精(jing)確(que)調控(kong)，從而(er)滿(man)足不同(tong)反應(ying)過(guo)程(cheng)的(de)(de)需求。

3、由(you)于(yu)金(jin)(jin)(au)、鉑(bo)(pt)等(deng)貴金(jin)(jin)屬(shu)無(wu)(wu)法(fa)進行(xing)反(fan)應離子(zi)刻(ke)(ke)(ke)蝕(reactive?ion?etch)，晶圓上小尺寸微結(jie)構的(de)形(xing)成也無(wu)(wu)法(fa)采用濕法(fa)腐蝕(wet?etch)方式(shi)。因此，在現(xian)有工藝(yi)中，常采用離子(zi)束刻(ke)(ke)(ke)蝕(ion?beam?etch,ibe)等(deng)物(wu)理刻(ke)(ke)(ke)蝕方法(fa)對貴金(jin)(jin)屬(shu)進行(xing)圖形(xing)化，以實現(xian)貴金(jin)(jin)屬(shu)的(de)選擇(ze)性沉積。但是由(you)于(yu)金(jin)(jin)(au)、鉑(bo)(pt)等(deng)貴金(jin)(jin)屬(shu)具有高延(yan)展性，材質較軟(ruan)，在晶圓刻(ke)(ke)(ke)蝕過程(cheng)中，貴金(jin)(jin)屬(shu)表面容易產生(sheng)損傷(shang)，影(ying)響mems芯(xin)片后續的(de)使用性能。

4、因此，如何減少貴金屬表面的(de)損傷是目(mu)前mems芯(xin)片制備過(guo)程中亟需(xu)解決的(de)技術問題。

技術實現思路

1、鑒于上(shang)述問(wen)題，提(ti)出了(le)本發(fa)明(ming)以(yi)便提(ti)供(gong)一種克服上(shang)述問(wen)題或(huo)者至(zhi)少部分地解決上(shang)述問(wen)題的(de)一種mems芯(xin)片(pian)的(de)制備方(fang)法，可以(yi)減少芯(xin)片(pian)制備過程(cheng)中對貴金屬表面(mian)造成的(de)損傷。

2、本發明提供了一種mems芯片(pian)的制備(bei)方法(fa)，包括(kuo)：

3、在晶圓(yuan)表(biao)面(mian)沉(chen)積一層(ceng)貴金(jin)屬層(ceng)；

4、在所述(shu)貴金屬(shu)層(ceng)表面(mian)沉(chen)積一(yi)層(ceng)犧牲層(ceng)；

5、對所(suo)述犧牲層(ceng)圖形(xing)化，以在所(suo)述犧牲層(ceng)上形(xing)成目標圖形(xing)；

6、以圖形化的所(suo)述(shu)(shu)犧牲(sheng)層作為硬掩模，對所(suo)述(shu)(shu)貴金(jin)屬層進(jin)行物理刻蝕，以在所(suo)述(shu)(shu)貴金(jin)屬層上(shang)形成所(suo)述(shu)(shu)目標圖形；

7、以圖形化的所(suo)述(shu)犧牲層(ceng)和所(suo)述(shu)貴金屬(shu)層(ceng)作(zuo)為硬掩模，對(dui)所(suo)述(shu)晶(jing)圓進(jin)行刻蝕(shi)，以在所(suo)述(shu)晶(jing)圓上(shang)形成所(suo)述(shu)目標圖形；

8、去除所述犧牲(sheng)層(ceng)。

9、可選的，所述(shu)(shu)對(dui)所述(shu)(shu)犧牲(sheng)層(ceng)圖形化(hua)，以在所述(shu)(shu)犧牲(sheng)層(ceng)上形成(cheng)目(mu)標圖形，包括：

10、在(zai)所述犧牲層上涂覆一層光(guang)刻膠；

11、采用光(guang)刻技術在所述光(guang)刻膠(jiao)上形成所述目標圖形；

12、采用(yong)反應離子刻蝕工藝刻蝕去除暴露于(yu)所述(shu)(shu)(shu)目(mu)標圖形(xing)窗口的部分(fen)所述(shu)(shu)(shu)犧(xi)(xi)牲層，以在所述(shu)(shu)(shu)犧(xi)(xi)牲層上形(xing)成所述(shu)(shu)(shu)目(mu)標圖形(xing)；

13、去(qu)除所(suo)述光(guang)刻膠(jiao)。

14、可選的，所述犧牲層為(wei)(wei)鋁(lv)、鋁(lv)銅、鉬或(huo)(huo)氮化鈦層，或(huo)(huo)者，所述犧牲層為(wei)(wei)多晶硅(gui)、氮化硅(gui)或(huo)(huo)氧化硅(gui)層。

15、可選的(de)，所述(shu)犧牲(sheng)層(ceng)的(de)厚度(du)為0.1～0.6um。

16、可(ke)選(xuan)的，所述在晶圓表面沉積(ji)一層貴金屬(shu)層，包括(kuo)：

17、采用濺(jian)射(she)或蒸鍍工藝在所(suo)述晶(jing)圓表面均(jun)勻沉積一層(ceng)厚度為(wei)1～100nm的貴金(jin)屬材(cai)料(liao)，以形成(cheng)所(suo)述貴金(jin)屬層(ceng)；

18、其(qi)中，所述貴金(jin)(jin)屬材(cai)料為(wei)金(jin)(jin)、銀(yin)、鉑、鈀材(cai)料的單體金(jin)(jin)屬或金(jin)(jin)屬合(he)金(jin)(jin)。

19、可選的，所述對所述貴金屬層(ceng)進行(xing)物理刻蝕，以在(zai)所述貴金屬層(ceng)上(shang)形成(cheng)所述目標圖形，包括：

20、采(cai)用離(li)子束刻蝕工(gong)藝刻蝕去(qu)除暴(bao)露(lu)于所(suo)述目標(biao)(biao)圖(tu)(tu)形窗口的部(bu)分(fen)所(suo)述貴(gui)金屬(shu)層，以(yi)在所(suo)述貴(gui)金屬(shu)層上(shang)形成所(suo)述目標(biao)(biao)圖(tu)(tu)形。

21、可選的，所(suo)述對所(suo)述晶圓進行刻(ke)蝕，以在(zai)所(suo)述晶圓上形(xing)成所(suo)述目標(biao)圖形(xing)，包(bao)括(kuo)：

22、采用(yong)反應離(li)子刻蝕工(gong)藝刻蝕去除暴露于所述目標(biao)圖形(xing)窗口的部分所述晶圓，以在所述晶圓上形(xing)成(cheng)所述目標(biao)圖形(xing)。

23、可選的(de)，采用濕(shi)法(fa)刻蝕方法(fa)去除所(suo)述犧牲層。

24、可選的，所述在晶圓表面沉(chen)積一層貴(gui)金屬層之(zhi)前，所述制備方法還包括：

25、在所述(shu)(shu)晶(jing)(jing)圓表面沉積一層黏附層，所述(shu)(shu)黏附層位于所述(shu)(shu)晶(jing)(jing)圓與所述(shu)(shu)貴金屬層之間。

26、可選(xuan)的(de)，所述(shu)目標(biao)圖形包(bao)括多個呈周期性緊密排布的(de)圖形單(dan)元(yuan)，相鄰的(de)所述(shu)圖形單(dan)元(yuan)之間的(de)最小距(ju)離為(wei)0.1～2um。

27、本發明實(shi)施(shi)例中提供的技(ji)術方案，至少具有如(ru)下技(ji)術效果或(huo)優點(dian)：

28、本發明實(shi)施(shi)例提供的(de)(de)一種mems芯片的(de)(de)制備(bei)方(fang)法(fa)，該(gai)制備(bei)方(fang)法(fa)通過(guo)在貴(gui)(gui)金(jin)屬(shu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)表面沉積(ji)一層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)犧(xi)(xi)(xi)牲(sheng)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，并對(dui)(dui)犧(xi)(xi)(xi)牲(sheng)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)圖(tu)(tu)形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)化，以(yi)在犧(xi)(xi)(xi)牲(sheng)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)上(shang)形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)成目(mu)(mu)標(biao)圖(tu)(tu)形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，然后(hou)以(yi)犧(xi)(xi)(xi)牲(sheng)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)作為(wei)(wei)硬(ying)(ying)(ying)掩(yan)模(mo)，對(dui)(dui)貴(gui)(gui)金(jin)屬(shu)進行(xing)(xing)物理刻(ke)蝕(shi)，從而在貴(gui)(gui)金(jin)屬(shu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)上(shang)形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)成目(mu)(mu)標(biao)圖(tu)(tu)形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。接(jie)著，以(yi)圖(tu)(tu)形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)化的(de)(de)犧(xi)(xi)(xi)牲(sheng)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和貴(gui)(gui)金(jin)屬(shu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)作為(wei)(wei)硬(ying)(ying)(ying)掩(yan)模(mo)，對(dui)(dui)晶(jing)圓(yuan)進行(xing)(xing)刻(ke)蝕(shi)，以(yi)在晶(jing)圓(yuan)上(shang)形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)成目(mu)(mu)標(biao)圖(tu)(tu)形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，得到小(xiao)尺寸微坑、微流道等(deng)結構后(hou)，再去除(chu)犧(xi)(xi)(xi)牲(sheng)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)。在晶(jing)圓(yuan)上(shang)形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)成目(mu)(mu)標(biao)圖(tu)(tu)形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)前，犧(xi)(xi)(xi)牲(sheng)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)可以(yi)作為(wei)(wei)保護層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)對(dui)(dui)貴(gui)(gui)金(jin)屬(shu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)起(qi)到保護作用，防止貴(gui)(gui)金(jin)屬(shu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)表面產生損傷(shang)，保證了貴(gui)(gui)金(jin)屬(shu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)完整性。同時(shi)該(gai)制備(bei)方(fang)法(fa)在刻(ke)蝕(shi)貴(gui)(gui)金(jin)屬(shu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)時(shi)，以(yi)圖(tu)(tu)形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)化的(de)(de)犧(xi)(xi)(xi)牲(sheng)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)作為(wei)(wei)硬(ying)(ying)(ying)掩(yan)模(mo)，在刻(ke)蝕(shi)晶(jing)圓(yuan)時(shi)，以(yi)圖(tu)(tu)形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)化的(de)(de)犧(xi)(xi)(xi)牲(sheng)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和貴(gui)(gui)金(jin)屬(shu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)作為(wei)(wei)硬(ying)(ying)(ying)掩(yan)模(mo)，無需單獨采用不同的(de)(de)掩(yan)模(mo)版進行(xing)(xing)對(dui)(dui)準，有(you)效避免掩(yan)模(mo)版對(dui)(dui)準精度不足的(de)(de)問題，在保證目(mu)(mu)標(biao)圖(tu)(tu)形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)刻(ke)蝕(shi)精度的(de)(de)同時(shi)，降低了工藝難度，實(shi)現了小(xiao)尺寸結構上(shang)貴(gui)(gui)金(jin)屬(shu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)選擇性沉積(ji)。

29、上述說明僅是(shi)本發明技(ji)術(shu)方(fang)案的(de)概述，為(wei)了(le)能夠(gou)(gou)更清楚(chu)了(le)解本發明的(de)技(ji)術(shu)手段，而可依照說明書的(de)內容予(yu)以(yi)(yi)實(shi)施(shi)(shi)，并(bing)且為(wei)了(le)讓本發明的(de)上述和其它目的(de)、特征和優點能夠(gou)(gou)更明顯易懂(dong)，以(yi)(yi)下(xia)特舉本發明的(de)具體實(shi)施(shi)(shi)方(fang)式(shi)。

技術特征：

1.一種(zhong)mems芯(xin)片的制備方(fang)法，其特征(zheng)在于，包括：

2.根據權利要求1所述(shu)(shu)的制備方法，其特征在(zai)(zai)于，所述(shu)(shu)對所述(shu)(shu)犧(xi)牲(sheng)層(ceng)圖形化，以(yi)在(zai)(zai)所述(shu)(shu)犧(xi)牲(sheng)層(ceng)上形成目標圖形，包括：

3.根據權利要(yao)求2所述(shu)的制備方法，其特征在(zai)于，所述(shu)犧牲層為鋁(lv)、鋁(lv)銅、鉬或(huo)氮化鈦層，或(huo)者，所述(shu)犧牲層為多(duo)晶硅(gui)、氮化硅(gui)或(huo)氧化硅(gui)層。

4.根(gen)據(ju)權(quan)利要求(qiu)2所述(shu)的(de)制(zhi)備方(fang)法，其特征在(zai)于，所述(shu)犧牲層(ceng)的(de)厚度為0.1～0.6um。

5.根據權利(li)要(yao)求1所(suo)述的(de)制備方法，其特征(zheng)在于，所(suo)述在晶圓表面沉(chen)積(ji)一層(ceng)貴金屬層(ceng)，包(bao)括：

6.根據(ju)權利要求(qiu)1所述的制備(bei)方(fang)法，其特征(zheng)在于，所述對所述貴(gui)金(jin)屬層(ceng)進行物理刻蝕，以(yi)在所述貴(gui)金(jin)屬層(ceng)上形成(cheng)所述目標圖(tu)形，包括：

7.根據權利要求(qiu)1所(suo)述(shu)(shu)的(de)制備方法，其特征(zheng)在于(yu)，所(suo)述(shu)(shu)對所(suo)述(shu)(shu)晶圓進行刻蝕，以在所(suo)述(shu)(shu)晶圓上形成所(suo)述(shu)(shu)目標圖形，包括：

8.根據(ju)權利要求1所述(shu)的制(zhi)備方法，其特征在于，采用濕法刻(ke)蝕方法去除所述(shu)犧牲(sheng)層。

9.根據權(quan)利(li)要(yao)求1所(suo)述的(de)制備(bei)(bei)方(fang)法，其特征在(zai)于，所(suo)述在(zai)晶(jing)圓(yuan)表面沉積一(yi)層(ceng)貴金屬層(ceng)之前(qian)，所(suo)述制備(bei)(bei)方(fang)法還包括：

10.根據權(quan)利(li)要求1至9任(ren)一項所述(shu)的(de)制備方法，其(qi)特征在于(yu)，所述(shu)目標圖(tu)形(xing)包括多個呈周期性緊密(mi)排布的(de)圖(tu)形(xing)單元，相鄰的(de)所述(shu)圖(tu)形(xing)單元之(zhi)間的(de)最小距離為(wei)0.1～2um。

技術總結
本發明公開了一種MEMS芯片的制備方法，屬于微機電系統制造技術領域。該制備方法包括：在晶圓表面沉積一層貴金屬層；在貴金屬層表面沉積一層犧牲層；對犧牲層圖形化，以在犧牲層上形成目標圖形；以圖形化的犧牲層作為硬掩模，對貴金屬層進行物理刻蝕，以在貴金屬層上形成目標圖形；以圖形化的犧牲層和貴金屬層作為硬掩模，對晶圓進行刻蝕，以在晶圓上形成目標圖形；去除犧牲層。該制備方法通過在圖形化貴金屬層后，圖形化晶圓前，在貴金屬層表面沉積一層犧牲層，以對貴金屬層進行保護，實現了在小尺寸結構上貴金屬層的選擇性沉積。

技術研發人員：王春
受保護的技術使用者：賽萊克斯微系統科技（北京）有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/9/12