[发明专利]一种基于金属钛的MEMS机械继电器的制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于微电子机械系统(MEMS)微加工技术，具体涉及一种基于金属钛的 MEMS机械继电器的制备方法。

背景技术

微机械继电器依靠机械移动实现对信号传输线的继电器控制，具有低插损、高线性、 高隔离度等CMOS继电器无法比拟的优点。随着MEMS(微电子机械系统)技术的发展， 在同一衬底上大批量、低成本、高密度集成包括继电器/继电器在内的微小机械结构成为可 能，但目前MEMS继电器都使用硅作为结构材料，硅材料本身导电性能不佳，所以需要在 侧墙接触面形成一层金属，普通淀积方法难以完成侧墙覆盖，虽然采用局部电镀、溅射、 蒸发等方法，或使用Shadow Mask等特殊工艺能形成侧墙覆盖，但膜的质量仍然不如平面 生长，长时间工作将导致接触失效，包括接触点融合造成的无法关断和接触退化造成的接 触电阻激增甚至绝缘，在传输大电流和使用热驱动继电器时，失效问题尤其严重。

传统继电器均使用金属做为结构材料，其功能和可靠性已经过大量实践考验。如果能 使用金属材料制作MEMS继电器，不仅能很好的解决接触电阻问题，还可以减小系统失效。 与硅相比，金属材料不仅具有很好的导电性，还具有很好的延展性和抗冲击强度，其断裂 韧度通常比硅材料高两个数量级，使用金属材料制作可动接触零部件其可靠性更高。但目 前对于高深宽比的金属微机械继电器的加工，还没有一种成熟的方法。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种基于金属钛的MEMS机械继电器的制备 方法。

本发明的技术方案是：

一种基于金属钛的MEMS机械继电器的制备方法，其步骤包括：

1)对钛基底光刻图形化，刻蚀形成浅槽；

2)选择热膨胀系数与钛匹配的玻璃，在玻璃的表面制备金属连线；

3)将钛基底和玻璃基底进行阳极键合；

4)对钛基底进行背面减薄，光刻图形化，并进行深刻蚀，穿通钛基底，形成MEMS机 械继电器。

所述玻璃为D263T、钠钙玻璃、FOTURAN玻璃、B270玻璃。

所述步骤1)形成的浅槽的高度为5μm-10μm。

所述金属钛基底和玻璃基底阳极键合的参数可为：温度350-450℃，电压350-750V， 压力1000-2000N。

所述步骤4)中所述深刻蚀具体为，刻蚀气体为氯气，刻蚀参数为：线圈功率300-500W， 平板功率50W-200W，气体流量30-70sccm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过钛-玻璃阳极键合、化学机械抛光和钛深刻蚀等工艺，可在玻璃衬底上实现低成本、 高精度、高深宽比的金属钛三维可动结构的加工，从而实现了基于金属钛的MEMS机械继 电器。

附图说明

图1为制备本发明MEMS机械继电器的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

一、衬底的制备：选用钛基底作为结构材料；选用热膨胀系数与钛基底(热膨胀系数 为8.6-9.4ppm/℃)匹配的玻璃基底作为衬底，比如D263T玻璃(7.2)、钠钙玻璃(9.4)、 FOTURAN玻璃(8.6)，B270玻璃(9.4)等。

二、钛基底表面光刻图形化，并刻蚀形成浅槽，如5-10μm深，如图1(a)。

三、玻璃表面淀积一层金属，比如200nm的金、铜等，光刻图形化，形成金属连线， 如图1(b)。

四、钛基底和玻璃基底进行阳极键合，如图1(c)，键合参数为：温度350-450℃， 电压350-750V，压力1000-2000N，真空，持续30min。

五、钛基底减薄，并进行深刻蚀，将钛基底刻蚀穿通；

具体为，钛基底减薄，通过化学机械抛光的方法，将基片减薄至合适的厚度，如20-100 μm(图1d)。

然后，钛基底表面淀积深刻蚀掩膜，如厚约20μm的SU8光刻胶、金属或氧化物硬 掩膜等，并图形化；

通过深刻蚀，将钛基底刻蚀穿通(图1e)，刻蚀气体为氯气，刻蚀参数为：线圈功率 300-500W，平板功率50-200W，气体流量30-70sccm，气压3mT。

以上通过详细实施例描述了本发明所提供的MEMS机械继电器的制备方法，本领域的 技术人员应当理解，在不脱离本发明实质的范围内，可以对本发明做一定的变形或修改； 其制备方法也不限于实施例中所公开的内容。