[发明专利]一种太赫兹波段超小金属波导的制作方法

说明书

本发明涉及半导体工艺和微电子机械系统工艺技术领域，具体涉及一种太赫兹波段超小金属波导的制作方法，所述方法包括：在镀金铜基板上，采用SU‑8负胶光刻显影工艺，制作高深宽比光刻胶掩膜，通过掩膜电镀的方法制作波导腔金属侧壁。去除光刻胶在波导腔内镀铜做衬底，采用研磨抛光的方法去除多余镀层，然后在镀铜衬底上镀金形成波导上盖，用硝酸腐蚀去除腔内镀铜衬底，得到微型波导腔体。本发明采用光刻电镀工艺，实现了高深宽比、高精度、高表面光洁度的微型零件加工制作，解决了超小太赫兹金属波导腔的加工制作难题。

技术领域

本发明涉及及半导体工艺和微电子机械系统工艺技术领域，具体涉及一种太赫兹波段超小金属波导的制作方法。

背景技术

太赫兹(简称THz)在电磁波谱中的频率范围大致为0.1THz-10THz。THz波具有独特的瞬态性、宽带性、相干性和低能性。近年来，THz波以其独特的性能和广泛的潜在应用价值而越来越受到世界各国的关注，随着应用研究的不断深入和交叉学科领域的不断扩大，THz波的研究与应用将迎来一个蓬勃发展的阶段。THz波将和电磁波谱的其它波段一样，一定会给人类的社会生活带来深远的影响。

由于微波器件的加工尺寸随着工作频率的提高逐渐减小，在太赫兹频段，尺寸加工精度已经突破常规机械加工设备的极限，例如1THz频段的金属波导，特征尺寸在100微米左右，这就对加工手段和加工精度提出了更高的要求。

目前工程上用的超小THz波导一般是采用机械加工方法制作的，即采用机械切削的方法加工波导上腔体和波导下腔，然后通过销钉定位，实现波导上下两个腔室的精确定位重合，形成一个完整的波导腔室。实际加工过程中主要存在问题有，上下两个腔体平整度不一致，重合处容易产生缝隙，容易引起信号泄露，影响波导传输性能。另外采用机械加工方法加工THz波导，随着加工尺寸的缩小，特别对于小尺寸深腔加工，机械加工需要采用更小的钻头和更高的切削速度来实现。但是过小的钻头会带来加工精度差和效率低下等问题。对于特征尺寸小于500微米的波导腔，传统的机械加工精度和表面平整度已无法保满足加工需求

专利申请号200910302627.1提出一种微型波导的制备方法，该方法采用AZ4620光刻胶形成光刻胶掩膜，然后采用溅射的方法实现波导上腔和侧壁金属化，并通过电镀的方法实现镀层加厚。最后用去胶液去除波导腔内光刻胶，实现超小波导的加工制作。该方法中采用AZ4620光刻胶，为正性光刻胶，由于正胶随着胶厚度的增加透光度变差，无法实现底层光刻胶的充分曝光，因此无法实现超过80μm光刻胶掩膜的加工制作，只能实现80μm以下尺寸的波导腔的加工制作。而目前工程上常采用的0.5-3THZ频率的金属波导加工尺寸在86-570μm，因此也无法满足工程常用波导金属波导加工制作需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种太赫兹波段超小金属波导的制作方法，以精确控制波导腔室尺寸精度，并能够方便去除波导腔室内光刻胶，能够实现超小高精度金属波导的加工制作。

为达上述目的，本发明实施例提供了一种太赫兹波段超小金属波导的制作方法，包括：

将波导衬底的表面电镀一层金，得到镀金铜板；

在所述镀金铜板上制作光刻胶掩膜；

将制作光刻胶掩膜后的所述镀金铜板进行电镀，形成金属波导侧壁，侧壁高度大于设计值；

通过SU-8去胶液进行超声加热去胶，并在波导腔内镀铜；所述镀铜层的厚度大于所述金属波导侧壁的厚度；

通过机械掩膜的方法将所述金属波导侧壁以及所述镀铜层研磨到设计要求高度，并进行表面抛光处理；

在研磨平整的镀铜层和镀金波导侧壁上电镀一层金形成波导上盖；

用腐蚀液去除所述波导腔内的电镀铜。

其中，所述波导衬底材料为纯铜板；该纯铜板表面光洁、平整。