[发明专利]一种图案化金属层表面抛光方法

说明书

本发明公开了一种图案化金属层表面抛光方法，属于微波元器件技术领域，其步骤包括：先将光敏型聚酰亚胺旋涂在硅片上图案化金属层表面，填充并覆盖整个Au图案化金属层；升温固化聚酰亚胺层；在聚酰亚胺层上表面涂覆一层光刻胶层；对光刻胶层进行刻蚀抛光，将光刻胶层全部刻蚀，得到表面平整的聚酰亚胺层；对聚酰亚胺层继续进行刻蚀，使漏出部分厚度较高的图案化金属层图案；对表面凸出的金属层图案进行磨抛，至金属层图案与聚酰亚胺上表面平齐；去掉金属层图案间隙填充的聚酰亚胺；本发明可以明显提高硅基MEMS环行器/隔离器键合之前的Au微波电路图案的平整度和粗糙度，增加键合工艺强度，提高器件的结构强度，提高每片晶圆的良品率。

技术领域

本发明涉及微波元器件技术领域，尤其涉及一种图案化金属层表面抛光方法。

背景技术

一般意义上的基于MEMS技术的硅基微带环行器，主要通过上下两片硅基片组合的方式制作而成。目前常见的硅基MEMS环行器是通过上下两片硅基片通过金金键合实现器件的加工，主要的工艺步骤包括：镀膜，金属刻蚀，电镀，深硅刻蚀，键合，旋磁铁氧体嵌套和组装。主要结构如图1所示，包括：下硅片1，上硅片2，上硅片2与下硅片1间的中心结图案（键合面，即图案化金属层3），下硅片1深刻蚀形成的铁氧体槽（槽内嵌套旋磁铁氧体基片4），下硅片1下的铁底板5（用于保障磁力线均匀），上硅片2上的永磁体6（作为磁源）。

上述结构中，上硅片和下硅片之间通过热压键合的工艺方法完成中心结图案的加工以及铁氧体槽的制作，安装旋磁铁氧体基片的铁氧体槽是通过硅片通孔刻蚀和硅片金属键合的方式实现，因为这种方法需要使用晶圆级的金属热压键合，所以对金属层的平整度和表面粗糙度有很高的要求。一般来讲，晶圆级金属层平整度越好，表面粗糙度越小，则晶圆级键合效果越好，键合强度越高，而且器件的性能越好，与仿真设计结果越一致。具体而言，为了满足器件的微波电性能和可靠性要求，对键合的Au层有很高的要求，最好平整度在3%左右，表面粗糙度＜20nm。

现有的微波电路金属层问题主要有：

1.常用的带胶电镀工艺使用槽式电镀，在6寸晶圆范围很难控制金属图案的平整度，其平整度一般都在20%左右；

2.键合工艺要求金属键合界面有非常好的粗糙度和平整度，保障足够的键合面结合力以满足器件结构强度需要，这对工艺设备提出了更高的要求，同时还额外增加了工艺步骤；

3. 目前带胶电镀Au层较厚，其厚度一般在4μm以上，而金属Au的延展性很高，抛光处理难度很大；

4.对于带胶电镀好的金属电路，由于已经形成了金属图案且台阶厚度很高（4μm），就导致抛光工艺非常容易将金属电路破坏，导致不可逆的结果；

5.现有技术中金属层的粗糙度采用台阶仪、SEM测试，一般在300-500nm；

也就是说，目前带胶电镀Au层的厚度约为4μm以上，使用槽式电镀的情况下其表面平整度超过了20%，远远超过了一般情况下热压键合的平整度要求，对键合工艺提出了很高的要求，对器件的可靠性造成了重大挑战。因此，目前带胶电镀平整度差、图案化Au金属层磨抛难等问题亟需解决。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种图案化金属层表面抛光方法，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种图案化金属层表面抛光方法，所述方法的步骤包括：

（1）先将光敏型聚酰亚胺旋涂在硅片上图案化金属层表面，填充并覆盖整个Au图案化金属层；

（2）升温固化聚酰亚胺层；

（3）在聚酰亚胺层上表面涂覆一层光刻胶层；

（4）对光刻胶层进行刻蚀抛光，将光刻胶层全部刻蚀，得到表面平整的聚酰亚胺层；