[发明专利]一种制作微元件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制作微元件的方法。

背景技术

环氧基负性光刻胶—SU-8光刻胶，被广泛用于微机电系统领域，用于制作具有高深宽比的三维微结构的生物芯片(BIOMEMS)。当三维结构中微槽的深度和宽度的比值比较大时，加工有一定难度，而且深宽比越大加工难度越大。由于SU-8具有较好的光刻性能，是能够实现几十微米厚度高深宽比微结构的有限几种材料之一。

SU-8光刻胶另一个应用是在基片上形成高深宽比的微加工图形，构成电铸厚金属的掩模，在金属电镀方面，比如凸点加工等方面具有很广泛的应用。在生物芯片领域中，广泛使用玻璃基片制作各种微流体结构。

SU-8胶在硅基片表面有良好的附着力，但在玻璃、金属如Ti、Cu等材料表面附着力较差，SU-8成膜后，膜的内应力随着膜厚度增大而增大，越厚的SU-8胶在基片上形成良好的三维微结构越困难，并且光刻后容易出现胶膜脱落和龟裂问题，难以形成要求的产品结构。

由于SU-8在玻璃表面附着力差，使得SU-8的应用受到非常大的限制。另外，SU-8有难以去除的问题，目前SU-8只能用强氧化性的酸去除，而这些强酸对于电镀的金属同样具有腐蚀性。

为了解决SU-8附着力问题和去除问题，现在采用的方法是在基片表面先制作一层粘附层材料，这层材料既与基片表面有良好的附着力也与SU-8有较好的附着力。美国MICRO CHEM公司生产一种以PGMI(Polydimethylglutarimide)为原料的Omini Coater是一种满足这一要求的粘附层材料。这种方法加工的SU-8易于去除，且与玻璃、Ti等金属有较高的附着力。但是，PGMI不是很普遍的化工产品，只能从MICRO CHEM购得，价格高，不易获得，并且PGMI的使用需要在200℃进行烘烤，对于无法耐受200℃温度的材料，应用受到限制。

环化橡胶负性光刻胶是1958年由美国柯达公司发明。因为该胶具有粘附性好，感光速度快，抗湿法刻蚀能力强等优点，很快成为电子工业中应用的主导胶种。20世纪80年代初它的用量一度占电子工业中可用光刻胶用量的90％。近年随着电子工业微细加工线宽的缩小，该系列负胶在集成电路制作中的应用逐年缩小，但在半导体分立器件的制作中仍有较多的应用。

该系列负胶以带双键基团的环化橡胶为成膜树脂，以含两个叠氮基团的化合物作为交联剂。交联剂在紫外线照射下叠氮基团分解形成氮宾，氮宾在聚合物分子骨架上吸收氢而产生碳自由基，使不同成膜聚合物分子间产生″桥″而交联。

发明内容

本发明的目的是提供一种制作微元件的方法。该方法使用常规试剂提高了环氧基负性光刻胶与基底的附着力，避免出现环氧基负性光刻胶在基底表面的龟裂和剥离，并且使环氧基负性光刻胶易于去除，全部加工温度可以在较低的温度下进行。

本发明提供了两种制作微元件的方法，其中一个方法包括如下步骤：

1)在基底表面制作环化橡胶负性光刻胶层；

2)在所述环化橡胶负性光刻胶层上制作环氧基负性光刻胶层；

3)进行光刻，得到微元件。

其中，所述步骤3)的光刻为光刻所述环氧基负性光刻胶层和所述环化橡胶负性光刻胶层。

上述方法中，在所述步骤1)和步骤2)之间还可包括光刻所述环化橡胶负性光刻胶的步骤。在该光刻所述环化橡胶负性光刻胶的过程中，可使用光刻掩膜版也可进行无掩膜曝光。当使用光刻掩膜版光刻环化橡胶负性光刻胶时，需要去除未曝光区域的环化橡胶负性光刻胶，此时，所述步骤3)的光刻为光刻所述环氧基负性光刻胶层，其中需要去除的是未曝光区域的环氧基负性光刻胶。

当对所述环化橡胶负性光刻胶层进行无掩膜光刻时，所述步骤3)的光刻为光刻所述环氧基负性光刻胶层，光刻中需要去除未曝光区域的环氧基负性光刻胶和未被所述环氧基负性光刻胶覆盖的曝光的环化橡胶负性光刻胶。

所述方法中，还可包括将所述微元件在150-200℃加热0.5-2小时的步骤，该步骤可提高环化橡胶负性光刻胶和环氧基负性光刻胶的结合力。

本发明提供的另一种制作微元件的方法，包括如下步骤：

i)先在基底表面沉积电镀金属层；

ii)在所述金属层表面制作环化橡胶负性光刻胶层；

iii)在所述环化橡胶负性光刻胶层上制作环氧基负性光刻胶层；

iv)光刻，得到具有三维微结构的器件；

v)在所述具有三维微结构的器件上镀金属；

vi)去除剩余的环氧基负性光刻胶和环化橡胶负性光刻胶，得到微元件。