一种太赫兹波段超小金属波导的制作方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术采用光刻电镀工艺，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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及及半导体工艺和微电子机械系统工艺
，具体涉及。
技术介绍
太赫兹(简称THz)在电磁波谱中的频率范围大致为0.1THz-lOTHz。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ITHz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80 μ m光刻胶掩膜的加工制作，只能实现80 μ m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86-570 μ m，因此也无法满足工程常用波导金属波导加工制作需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，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，本专利技术实施例提供了，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。其中在所述镀金铜板上制作光刻胶掩膜，具体为:用SU-8光刻胶制作所述光刻胶掩膜，加工步骤为匀胶、前烘、曝光、中烘以及显影。其中，所述匀胶包括:在所述镀金铜板上，用旋转涂布法涂覆一层SU-8光刻胶。其中，所述前烘包括:对所述涂覆的光刻胶进行烘焙，挥发部分溶剂，用热板进行烘焙。其中，所述曝光包括:使用紫外光刻机对光刻胶进行紫外曝光。其中，所述中烘包括:对光刻胶进一步烘焙使曝光图形部分交联固化，用热板进行烘焙。其中，所述显影包括:用显影液把未曝光过的光刻胶显影去除。其中，所述将制作光刻胶掩膜后的所述镀金铜板进行电镀，包括:对图形部分进行电镀加厚；其中，镀层为金。其中，所述用腐蚀液去除所述波导腔内的电镀铜，具体为:用硝酸加超声去除。上述技术方案具有如下有益效果:上述技术方案采用SU-8负胶光刻工艺，实现了高深宽比的光刻胶掩膜制作，通过电镀的方法实现波导腔金属侧壁的加工制作；波导腔内采用镀铜做衬底，并采用研磨抛光的方式精确控制波导内腔高度，实现了波导内腔室高度的精确控制，镀金后用硝酸腐蚀去除腔内镀铜衬底，解决了深腔波导加工过程中SU-8光刻胶难去除的问题，，实现了太赫兹THz超小金属波导的加工制作。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例的流程图；图2本专利技术实施例中，高光洁度超平整度的纯铜版；图3本专利技术实施例中，表面镀金的纯铜板；图4本专利技术实施例中，通过光刻形成的SU-8光刻胶掩膜；图5本专利技术实施例中，采用电镀金的方法形成的金波导侧壁；图6本专利技术实施例中，去除光刻胶电镀铜形成微型结构；图7本专利技术实施例中，采用研磨方法去除多余金属层形成的微型结构；图8本专利技术实施例中，电镀金形成波导上盖的微结构；图9本专利技术实施例中，去除波导腔内铜层后形成的最终金属波导。以上附图中，各标号对应的材质为:1、铜；2、金；3、SU-8光刻胶。【具体实施方式】下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一:图1是本专利技术实施例的流程图，如图所示，该制作方法包括一下步骤:步骤101，将波导衬底的表面电镀一层金，得到镀金铜板；步骤102，在所述镀金铜板上制作光刻胶掩膜；步骤103，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；步骤104，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；步骤105，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；步骤106，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；步骤107，用腐蚀液去除所述波导腔内的电镀铜。上述步骤101中，所加工波导衬底材料为纯铜板，厚度为2mm ;纯铜板表面具有很好的表面光洁度和平整度，采用电镀的方法在表面电镀一层厚金。电镀金是为了增加铜板的抗腐蚀性，避免后道工序硝酸腐蚀液对铜板造成腐蚀。如图2所示，为高光洁度超平整度的纯铜板的示意图，图3表面镀金的纯铜板的示意图。上述步骤102中，使用MICRO CHEM公司SU-8 2150光刻胶，制作光刻胶掩膜，SU当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太赫兹波段超小金属波导的制作方法，其特征在于，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；通过机械研磨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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王进，马子腾，许延峰，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37