一种阴极还原电解去除探针表面钝化层的方法与流程

本发明属于mems探针制造工艺，具体涉及一种阴极还原电解去除探针表面钝化层的方法。

背景技术：

1、在mems探针的制造过程中，为了实现探针的高平整度并精确控制厚度，需要对探针进行化学机械抛光处理。但由于mems探针在晶圆测试中对接触阻抗要求非常高，而化学机械抛光会在表面形成钝化层，钝化层主要是基底金属的氧化物，尽管钝化层的厚度只有3-10nm，也会在微观尺度下阻断电子隧穿，导致接触阻抗呈现大幅度上升。

2、因此需要去除钝化层，现有技术中去除钝化层的方法主要包括如下几种。

3、湿法清洗：由于探针结构均为微米级，如针尖、针尾、针臂等，使用强酸处理等传统湿法清洗方法去除钝化层时有损伤结构的风险，且会存在均一性差的问题，这使得阵列mems探针的各位置产生去除量不一致的问题。

4、等离子清洗：可以去除钝化层，但高能粒子轰击会改变针尖表面的晶体结构，引入新的缺陷能级。

5、综上所述，目前的钝化层去除工艺都存在各种缺陷。

技术实现思路

1、本发明提供了一种阴极还原电解去除探针表面钝化层的方法，以解决目前钝化层去除工艺存在无法克服的缺陷。

2、为解决上述技术问题，本发明提供的阴极还原电解去除探针表面钝化层的方法，其以探针作为阴极，在ph值为3.0-5.5的电解液中进行电解处理至电流稳定，探针表面钝化层被还原为金属单质。

3、可选地，所述电解处理时长在10-120s，待电流稳定后保持5-10s。

4、可选地，所述探针材料选自镍基、镍基合金、铜基或铜基合金。

5、可选地，所述探针通过电镀成型。

6、可选地，所述电解液包括导电盐和表面活性剂。

7、所述表面活性剂可以抑制氢气气泡附着，提高均匀性。

8、可选地，所述导电盐的浓度为0.05-0.5mol/l。

9、可选地，所述导电盐选择柠檬酸或酒石酸，所述表面活性剂选自吐温-80、脂肪醇聚氧乙烯醚或十二烷基硫酸钠。

10、可选地，电解工艺中，阳极为铂片、铂金钛网或石墨，参比电极为饱和甘汞电极或ag/agcl电极。

11、可选地，所述电解过程采用恒电位模式，对阴极施加相对于参比电极-0.4v~-1.2v的电位。

12、电解液中可能会有少量溶解的铜离子，虽然给出的电位是可以沉积铜的，但由于溶液中的铜离子浓度过低，沉积电位会大幅增加，但若电位过高，溶液中的铜离子还是会阴极沉积，会使表面发生挂灰等现象，影响表面质量。

13、可选地，所述电解温度为20-50℃。

14、可选地，所述电解时，对电解液进行超声振动。

15、部分电化学反应过程会析氢，可能会引起氢脆，影响材料性能，超声振动可排出探针微结构附近的气泡。

16、可选地，电解后，对探针进行清洗和干燥处理，所述干燥处理方式为氮气环境烘干，防止二次氧化。

17、本发明提供的技术方案可以精准保护mems探针微结构的形貌，尤其是微米级的针尖和针尾结构，通过恒电位阴极还原可以仅在电位窗口内还原纳米级的钝化层，避免了化学刻蚀的各向同性钻蚀；去除表面的钝化层后可以提升探针的电学接触性能，降低接触阻抗，并提高探针之间的一致性，对晶圆测试的可靠性提升有所帮助。

1.一种阴极还原电解去除探针表面钝化层的方法，其特征在于，以探针作为阴极，在ph值为3.0-5.5的电解液中进行电解处理至电流稳定，探针表面钝化层被还原为金属单质。

2.根据权利要求1所述阴极还原电解去除探针表面钝化层的方法，其特征在于，所述探针材料选自镍基、镍基合金、铜基或铜基合金。

3.根据权利要求1所述阴极还原电解去除探针表面钝化层的方法，其特征在于，所述电解液包括导电盐和表面活性剂。

4.根据权利要求3所述阴极还原电解去除探针表面钝化层的方法，其特征在于，所述导电盐的浓度为0.05-0.5mol/l。

5.根据权利要求3所述阴极还原电解去除探针表面钝化层的方法，其特征在于，所述导电盐选择柠檬酸或酒石酸，所述表面活性剂选自吐温-80、脂肪醇聚氧乙烯醚或十二烷基硫酸钠。

6.根据权利要求1所述阴极还原电解去除探针表面钝化层的方法，其特征在于，电解工艺中，阳极为铂片、铂金钛网或石墨，参比电极为饱和甘汞电极或ag/agcl电极。

7.根据权利要求7所述阴极还原电解去除探针表面钝化层的方法，其特征在于，所述电解过程采用恒电位模式，对阴极施加相对于参比电极-0.4v~-1.2v的电位。

8.根据权利要求1所述阴极还原电解去除探针表面钝化层的方法，其特征在于，所述电解时，对电解液进行超声振动。

9.根据权利要求1所述阴极还原电解去除探针表面钝化层的方法，其特征在于，电解后，对探针进行清洗和干燥处理，所述干燥处理方式为氮气环境烘干，防止二次氧化。