工艺说明:
在MEMS工艺中作为辅助过渡层使用的牺牲层，其工艺技术被广泛地运用在MEMS制造领域中。运用这种技术可以制备出诸如悬臂梁、齿轮等可动部件。MEMS牺牲层工艺中，最常用的几种牺牲层材料有Ti，Cu、Zn、光刻胶等。其中，电沉积锌牺牲层具有镀速快、去除选择性好、耐高温、易磨削、保护金属主要结构等优点成为较理想的牺牲层材料。
一、 工艺流程
下面以锌牺牲层工艺制备悬臂梁为例，典型的电化学沉积MEMS Zn牺牲层工艺流程如下:
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1）对玻璃片基底进行清洗，并在100℃烘箱中烘干；
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2）在上述基片上溅射一定厚度的Cr/Cu种子层；
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3）利用甩胶机在Cr/Cu种子层表面旋涂所需厚度的光刻胶，在程控烘箱中烘干；
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4）利用光学掩模，在双面光刻机上进行曝光；
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5）显影，得到光刻胶图形；
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6）电镀基座结构。以镍基座为例，电解液为改良瓦特镍镀液体系，镀液工作条件：温度：50－60℃，PH值：4.5-5.0, 镀速：0.15-0.4μm/min；
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7）在碱性溶液或丙酮中去除光刻胶；
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8）电镀锌牺牲层，镀层的厚度由器件悬臂梁的悬空高度来确定。锌层达到要求的厚度后，将流片放入120℃的保温烘箱中烘一个小时，随炉冷却后用水磨砂纸磨平并露出初始的基座结构；
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9）溅射一层Cr/Cu打底层，以阻止锌与基座镀液反应；
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10）在Cr/Cu打底层上旋涂所需厚度的光刻胶，烘干后进行光刻、显影，得到制备上悬臂梁所需的光刻胶图形，并电镀沉积上悬臂梁；
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11）依次去除光刻胶、Cr/Cu打底层、Zn牺牲层、Cr/Cu种子层，释放出悬空结构。其中，在去除Zn牺牲层时，用稀盐酸或氨水/双氧水碱性混合液来去除。
表1不同型号光刻胶的甩胶厚度和甩胶条件之间的关系
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光刻胶型号
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光刻胶厚度
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甩胶条件
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AZ P4330
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2.5μm
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4500rpm*30s
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AZ P4620
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5μm
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3000 rpm*30s
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AZ P4620
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10μm
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1200 rpm*30s
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AZ P4903
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20μm
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1500 rpm*30s
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AZ P4903
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25μm
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1200 rpm*30s
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AZ P4903
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30μm
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1000 rpm*30s
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表2纳米镀锌标准工艺参数
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成分
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含量
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ZnO（g/l）
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10-15
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NaOH(g/l)
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120-150
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光亮剂(ml/l)
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8-12
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调节剂(ml/l)
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5-15
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阴极电流密度（A/dm2）
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3-5
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温度（℃）
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15-35
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图1Zn牺牲层制备悬臂梁工艺路线
二、 结果
1．通过调节光亮剂、调节剂的含量、电流密度可以得到晶粒尺寸分布均匀、致密的针状锌镀层，如图2所示。
图2锌镀层的颗粒形貌
2．采用镀锌标准工艺得到的镀层厚度分布较均匀，同一基片上不同位置的锌镀层厚度分布如图3所示。
图3锌镀层厚度分布
3．为了观察锌牺牲层的实际去除效果，制备了一个镍/锌/镍叠层结构。图4是叠层在刻蚀溶液中反应15分钟后的SEM照片，可以看出，锌层的侧向腐蚀深度已经达到100微米，而结构依然保持完整。
图4镍/锌/镍叠层腐蚀试验的SEM照片
工艺图片: