[發明專利]一種RF MEMS開關的制造和封裝方法

在審

• 申請號: 202010423106.8
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111533084A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 卞經緯
• 申請（專利權）人: 無錫市伍豪機械設備有限公司
• 主分類號: B81B7/02
• 分類號: B81B7/02;B81C1/00
• 代理公司: 無錫睿升知識產權代理事務所(普通合伙) 32376
• 代理人: 姬穎敏

1.一種RF MEMS開關的制造和封裝方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)對硅基片進行研磨、拋光，并使用溶液進行超聲波清洗；

(2)對經過步驟(1)的硅基片雙面熱氧化生長氧化層，即二氧化硅層；

(3)對經過步驟(2)的硅基片進行光刻，形成正面淺凹槽；

(4)對經過步驟(3)光刻后的硅基片，以二氧化硅為掩膜，濕法腐蝕硅，形成硅槽圖形；

(5)對經過步驟(4)刻蝕后的硅基片進行去膠處理，去除掩膜；

(6)對經過步驟(5)處理后的硅基片進行光刻，磁控濺射鈦鎢/金，并采用lift-off工藝，剝離形成可動觸點圖形；

(7)對經過步驟(6)濺射后的硅基片以二氧化硅和觸點金屬作為掩膜，ICP干法刻蝕硅25μm，形成觸點高度；

(8)對經過步驟(7)處理后的硅基片正反面去除氧化層；

(9)對玻璃基片進行光刻，磁控濺射鈦鎢/金，并采用lift-off工藝，在丙酮中剝離形成固定觸點圖形；

(10)對步驟(8)和步驟(9)中處理后的硅基片和玻璃基片進行陽極鍵合；

(11)對步驟(10)鍵合后的硅基片進行濕法減薄，形成結構層；

(12)對步驟(11)中處理后的硅基片背部濺射金屬鋁，并光刻，濕法腐蝕鋁，形成彈簧粱和金屬電橋；

(13)對步驟(12)處理后的硅基片以鋁為掩膜，ICP刻蝕，釋放結構，得到RF MEMS開關；

(14)對步驟(13)處理后的硅基片上沉積氮化硅層；

(15)選用硅片作為封裝蓋板材料，對硅片進行清洗，去除雜質；

(16)對步驟(15)清洗后的硅片蓋板旋涂粘附劑，然后旋涂光敏BCB層，形成鍵合層；

(17)對步驟(16)中旋涂光敏BCB層后的硅片蓋板進行ICP深刻蝕，形成硅片蓋板槽；

(18)對步驟(17)處理后的硅片蓋板內部利用噴膠、鍍膜工藝制備金屬屏蔽層；

(19)將步驟(18)處理后的硅片蓋板與步驟(14)處理后的硅基片進行對準鍵合，鍵合過程中充入保護氣體，固化鍵合層；

(20)得到封裝好的RF MEMS開關。

2.根據權利要求1所述的RF MEMS開關的制造和封裝方法，其特征在于：步驟(1)和步驟(15)中首先用濃硫酸和過氧化氫溶液浸泡并超聲波清洗，浸泡時間為10分鐘，然后使用酒精浸泡并超聲波清洗，時間為5分鐘，之后用去離子水沖洗干凈，再用氮氣吹干。

3.根據權利要求1所述的RF MEMS開關的制造和封裝方法，其特征在于：步驟(2)中生長氧化層的厚度為0.7至0.9μm。

4.根據權利要求1所述的RF MEMS開關的制造和封裝方法，其特征在于：步驟(4)中濕法腐蝕采用四甲基氫氧乙氨水溶液，腐蝕溫度為70℃至80℃，四甲基氫氧乙氨水溶液體積分數為25％，形成的硅槽高度為1.5至1.8μm。

5.根據權利要求1所述的RF MEMS開關的制造和封裝方法，其特征在于：步驟(7)中ICP刻蝕速率為2.1μm/min，側壁陡直度為89.7°至90.4°之間。

6.根據權利要求1所述的RF MEMS開關的制造和封裝方法，其特征在于：步驟(10)中陽極鍵合工藝優化參數為溫度350℃，電壓為800V，真空度0.1Pa，壓力為0.5bar，鍵合氣體環境為氮氣，時間為10分鐘。

7.根據權利要求1所述的RF MEMS開關的制造和封裝方法，其特征在于：其中，步驟(11)中濕法減薄采用四甲基氫氧乙氨水溶液進行腐蝕，腐蝕溫度為90℃，溶液體積分數為5％，腐蝕速率為1μm/min。

8.根據權利要求1所述的RF MEMS開關的制造和封裝方法，其特征在于：步驟(19)中將硅片蓋板與硅基板上的鍵合標記對準并夾持固定，送入鍵合機中進行鍵合，施加壓力為3000mbar，溫度為300℃，鍵合過程中，升溫間隔為50℃，每提高50℃后保溫保壓1min。

9.根據權利要求1所述的RF MEMS開關的制造和封裝方法，其特征在于：步驟(19)中的保護氣體為氮氣或氬氣或氦氣。