CN101364044B - 一种玻璃上基片的微细加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种玻璃上基片的微细加工方法，该方法包括：使用光敏聚合物作为中间黏附层，通过压力键合的方法，将玻璃片与基片键合在一起，形成玻璃上基片；透过玻璃片对光敏聚合物进行背面曝光，将掩模图形转移到中间黏附层上，定义中间层图形；基片减薄并深刻蚀形成通孔；对曝光过的光敏聚合物进行显影，释放结构。本发明可在玻璃衬底上实现多种材料的低成本、高精度、高深宽比三维加工，且工艺与CMOS工艺兼容的微机械加工，可用于加工多种MEMS器件。

Description

一种玻璃上基片的微细加工方法
技术领域
本发明是关于微电子机械***(MEMS)微加工技术，具体涉及一种玻璃上基片的微细加工方法。
背景技术
目前SOI(绝缘体上硅)技术在半导体和微机械领域发挥的作用越来越大。高深宽比的SOI MEMS器件应用于惯性传感器和静电驱动，得到的器件工艺简单，效率高，电容极板面积大、驱动力大、占用芯片面积小、功率承载能力和集成度都较高。然而，SOI晶圆成本较高，这妨碍了成本敏感的应用；另外，SOI MEMS结构中，绝缘层的图形定义是通过刻蚀时间进行控制，尺寸精度很难得到保障，影响了器件性能；SOI使用硅作为唯一结构材料，硅材料存在自身导电性能不佳，断裂韧度低等缺点，制约了器件的性能和应用范围和可靠性，如需要接触导电的应用场合需要在硅表面使用特殊工艺形成侧墙覆盖，并且长时间工作将导致触点失效。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种用于加工MEMS器件的玻璃上基片的微细加工方法。
本发明的技术方案是：
一种玻璃上基片的微细加工方法，其步骤包括：
1)使用光敏聚合物作为中间黏附层，通过压力键合的方法，将玻璃片与基片键合在一起，形成玻璃上基片；
2)透过玻璃片对光敏聚合物进行背面曝光，将掩膜图形转移到中间黏附层上，定义中间层图形；
3)基片减薄，并深刻蚀形成通孔；
4)对曝光过的光敏聚合物进行显影，释放结构。
所述步骤2)的掩膜为独立掩膜版，其位于玻璃片的曝光面一侧。
所述步骤2)的掩膜为，步骤1)之前，在玻璃片的与中间黏附层相邻的一面上制作的硬掩膜层，该硬掩膜层可为一不透光的金属或金属化合物层。
所述基片采用硅、锗、III-V族化合物、金属钛、铝和钼中的一种。
所述光敏聚合物为光刻胶SUg，光敏BCB、光敏Polyimide、光敏PMMA、AZ系列光刻胶等。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明玻璃上基片的微细加工方法通过压力键合、背面曝光、化学机械抛光和深刻蚀等工艺，可在玻璃衬底上实现多种材料的低成本、高精度、高深宽比三维加工，且工艺与CMOS工艺兼容的微机械加工，可用于加工多种MEMS器件。
附图说明
图1为本发明实施例的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合图1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：选用玻璃片作为衬底(图1a)；
二、基片的选择：基片材料可以为硅、锗、III-V族化合物、金属钛、铝或钼等；
三、玻璃片表面淀积不透光金属或金属化合物层，作为一硬掩膜，并图形化。
具体为，为了提高硬掩膜层与玻璃的黏附性，首先在玻璃片表面淀积一金属黏附层，如溅射Ti3000nm；再淀积金属硬掩膜，如溅射Ni50000nm；图形化(图1b)；
四、光敏聚合物作为中间黏附层，通过压力键合将衬底与基片键合在一起，金属硬掩膜位于玻璃片的与中间黏附层相邻的一面，在玻璃片一侧(无掩膜版)进行背面曝光。
具体为，在玻璃衬底淀积一层光敏聚合物(图1c)，比如厚5μm的负性光刻胶SU8，再将基片与之重叠放置，使光敏聚合物处于中间层。通过压力键合将衬底与基片连接在一起(图1d)。在玻璃一侧无掩膜版进行背面曝光(图1e)。
五、基片减薄，并进行深刻蚀，形成通孔；
具体为，基片减薄，通过化学机械抛光的方法，将基片减薄至合适的厚度，如40μm-100μm(图1f)。
然后，基片表面淀积深刻蚀掩膜，如厚50μm的SU8光刻胶或金属硬掩膜等，并图形化(图1g)；
通过深刻蚀，将基片刻蚀穿通(图1h)
六、穿过基片的通孔，对中间光敏聚合物进行显影，释放结构(图1i)
七、去除基片表面的掩膜(图1j)。
在上述实施例中，在玻璃片的与中间黏附层相邻一面上制作掩膜层进行背面曝光，除此之外，还可以采用常规光刻技术，在位于玻璃片的曝光面一侧设置一掩膜版，光源透过掩膜版，对玻璃片进行背面曝光。
同时，光敏聚合物既可以淀积在玻璃衬底上，也可以淀积在基片上。
另外，本发明光敏聚合物除光刻胶SU8外，还可以是光敏BCB，光敏Polyimide以及光敏PMMA和AZ系列光刻胶等。
以上通过详细实施例描述了本发明所提供的玻璃上基片的微细加工方法，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。

Claims (5)

1.一种玻璃上基片的微细加工方法，其步骤包括：
1)使用光敏聚合物作为中间黏附层，通过压力键合的方法，将玻璃片与金属钛、铝或钼基片键合在一起，形成玻璃上基片；
2)透过玻璃片对光敏聚合物进行背面曝光，将掩膜图形转移到中间黏附层上，定义中间层图形；
3)基片减薄，并深刻蚀形成通孔；
4)对曝光过的光敏聚合物进行显影，释放结构。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)的掩膜为独立掩膜版，其位于玻璃片的曝光面一侧。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)的掩膜为，步骤1)之前，在玻璃片的与中间黏附层相邻的一面上制作的硬掩膜层。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述硬掩膜层为一不透光的金属或金属化合物层。
5.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述光敏聚合物选自光刻胶SU8、光敏BCB、光敏Polyimide以及光敏PMMA和光敏AZ系列光刻胶中的一种。 
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