專利名稱：一種微機(jī)電系統(tǒng)磁執(zhí)行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)微型執(zhí)行器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一 種MEMS磁執(zhí)行器的制作方法。
背景技術(shù)：
國內(nèi)外利用微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)制作而成的微型執(zhí)行器，由于原理的不同 而種類繁多，包括熱執(zhí)行器、靜電執(zhí)行器、電磁執(zhí)行器、透磁合金執(zhí)行器、 人工合成射流執(zhí)行器、硅橡膠氣球執(zhí)行器等。
要制作出對(duì)流體干擾能力強(qiáng)的微執(zhí)行器，關(guān)鍵要增加對(duì)執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng) 力。各種微執(zhí)行器中，利用熱、靜電原理的執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)力小，使執(zhí)行器產(chǎn) 生的偏移不能對(duì)流體造成顯著影響，磁執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)力大的特點(diǎn)，使得它 成為最受歡迎的微執(zhí)行器。
但是一般的磁執(zhí)行器件采用犧牲層腐蝕工藝，工藝復(fù)雜，不容易實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
(一) 要解決的技術(shù)問題
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種MEMS磁執(zhí)行器的制作 方法，以簡化制作工藝。
(二) 技術(shù)方案
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種微機(jī)電系統(tǒng)磁執(zhí)行器的制作方 法，該方法包括
A、 在硅晶片下表面上淀積氮化硅薄膜，上表面上淀積氧化硅薄膜；
B、 保護(hù)正面，背面光刻，刻蝕形成氮化硅薄膜窗口；
C、 正面光刻，刻蝕形成氮化硅薄膜執(zhí)行器圖形；
D、 正面光刻，打底膠，電子束蒸發(fā)Cr/Au，剝離形成金屬線圈及電
極；
E、 正面光刻，打底膠，蒸發(fā)種子層，電鍍金；
F、 正面光刻，打底膠，去金去鉻；
G、 正面泛曝，顯影，打底膠，保護(hù)正面，腐蝕背面體硅直到氧化硅
層；
H、 腐蝕氧化硅，釋放執(zhí)行器。
上述方案中，步驟A中所述硅晶片為雙表面拋光的晶向?yàn)?100)的 n型硅片，所述淀積采用低壓化學(xué)氣相沉積LPCVD方法進(jìn)行，所述氮化 硅薄膜的厚度為L5^im，氧化硅薄膜厚度為2.5|am。
上述方案中，步驟B中所述保護(hù)正面采用光刻膠來保護(hù)正面，背面光 刻采用等離子體干法進(jìn)行，刻蝕形成氮化硅薄膜窗口的尺寸為 1100|imx950)am。
上述方案中，步驟C中所述正面光刻采用光刻膠做掩蔽，并采用干法 刻蝕氮化硅薄膜形成執(zhí)行器圖形。 o
上述方案中，步驟D中所述電子束蒸發(fā)Cr的厚度為100義，Au的厚 度為400()1，所述形成的金屬線圈的寬度為10pm，線圈的間隔為5pm。
上述方案中，步驟E中所述種子層為Cr/Au，其中Cr的厚度為IOO久， Au的厚度為100義，所述電鍍Au的厚度為2.5nm。
上述方案中，步驟F中所述去金去鉻采用濕法進(jìn)行。
上述方案中，步驟G中所述保護(hù)正面采用crystalbond509膠來保護(hù)正 面，所述腐蝕背面體硅采用在質(zhì)量比為30X的KOH溶液中各向異性腐蝕。
上述方案中，步驟G中所述腐蝕氧化硅采用BOE溶液進(jìn)行。
上述方案中，該微磁執(zhí)行器尺寸為300(imx350nm，由位于一側(cè)的2 個(gè)懸臂梁支撐，懸臂梁尺寸為20(Himx24pm,利用光刻膠作為絕緣材料， 使上層的金屬連線與下層金屬線圈相連形成閉合回路。
(三)有益效果 從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果
I、 本發(fā)明制作的微型磁執(zhí)行器，以氮化硅為結(jié)構(gòu)層，金屬線圈位于 執(zhí)行器的平面上，執(zhí)行器由位于一側(cè)的2個(gè)懸臂梁支撐，利用光刻膠作為
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絕緣材料，使上層的金屬連線與下層金屬線圈相連形成閉合回路。
2、本發(fā)明利用磁力為推動(dòng)力，大大增強(qiáng)了執(zhí)行器偏移振動(dòng)能力，能 夠?qū)α黧w施加顯著影響，利用光刻膠作為絕緣材料的工藝容易試驗(yàn)，工藝 相對(duì)簡單，大大簡化了制作工藝，避免了其他執(zhí)行器可能存在的應(yīng)力、熱 效應(yīng)等問題。


圖1為本發(fā)明提供的制作MEMS磁執(zhí)行器的方法流程圖； 圖2為依照本發(fā)明實(shí)施例制作MEMS磁執(zhí)行器的工藝流程圖；其中， l為硅，2為氮化硅，.3為氧化硅，4為金屬，5為光刻膠；
圖3為依照本發(fā)明實(shí)施例制作的MEMS磁執(zhí)行器的俯視圖； 圖4為依照本發(fā)明實(shí)施例制作的MEMS磁執(zhí)行器的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí) 施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
本發(fā)明提供的這種MEMS磁執(zhí)行器，以氮化硅為結(jié)構(gòu)層，金屬線圈 位于執(zhí)行器的平面上，執(zhí)行器由位于一側(cè)的2個(gè)懸臂梁支撐，利用光刻膠 作為絕緣材料，使上層的金屬連線與下層金屬線圈相連形成閉合回路。其 工作原理是將通電的磁執(zhí)行器放置在外部磁場中，則執(zhí)行器在磁場的作用 下將產(chǎn)生向外的偏移振動(dòng)，從而對(duì)流體施加一定的作用來達(dá)到改變流體動(dòng) 力特性的目的。
如圖1所示，圖1為本發(fā)明提供的制作MEMS磁執(zhí)行器的方法流程 圖，該方法包括以下步驟
步驟101:在硅晶片下表面上淀積氮化硅薄膜，上表面上淀積氧化硅 薄膜；
步驟102:保護(hù)正面，背面光刻，刻蝕形成氮化硅薄膜窗口； 步驟103:正面光刻，刻蝕形成氮化硅薄膜執(zhí)行器圖形；
步驟104:正面光刻，打底膠，電子束蒸發(fā)Cr/Au，剝離形成金屬線 圈及電極；
步驟105:正面光刻，打底膠,蒸發(fā)種子層，電鍍金； 步驟106:正面光刻，打底膠，去金去鉻；
步驟107:正面泛曝，顯影，打底膠，保護(hù)正面，腐蝕背面體硅直到 氧化硅層；
步驟108:腐蝕氧化硅，釋放執(zhí)行器。
上述步驟101中所述硅晶片為雙表面拋光的晶向?yàn)?100)的n型硅 片，所述淀積采用低壓化學(xué)氣相沉積LPCVD方法進(jìn)行，所述氮化硅薄膜 的厚度為1.5pm，氧化硅薄膜厚度為2.5pm。
上述步驟102中所述保護(hù)正面采用光刻膠來保護(hù)正面，背面光刻采用 等離子體干法進(jìn)行，刻蝕形成氮化硅薄膜窗口的尺寸為110(^mx950(^m。
上述步驟103中所述正面光刻采用光刻膠做掩蔽，并采用干法刻蝕氮 化硅薄膜形成執(zhí)行器圖形。 o
上述步驟104中所述電子束蒸發(fā)Cr的厚度為IOO義，Au的厚度為 4000義，所述形成的金屬線圈的寬度為lOpm，線圈的間隔為5pm。
上述步驟105中所述種子層為Cr/Au，其中Cr的厚度為IOO義，Au 的厚度為IOO義，所述電鍍Au的厚度為2.5pm。
上述步驟106中所述去金去鉻采用濕法進(jìn)行。
上述步驟107中所述保護(hù)正面采用crystalbond509膠來保護(hù)正面，所 述腐蝕背面體硅采用在質(zhì)量比為30X的KOH溶液中各向異性腐蝕。 上述步驟108中所述腐蝕氧化硅采用BOE溶液進(jìn)行。 該微磁執(zhí)行器尺寸為300pmx350|^m，由位于一側(cè)的2個(gè)懸臂梁支撐， 懸臂梁尺寸為200)imx24)Lim,利用光刻膠作為絕緣材料，使上層的金屬連 線與下層金屬線圈相連形成閉合回路。
基于圖1所述的制作MEMS磁執(zhí)行器的方法流程圖，以下結(jié)合具體 的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明制作MEMS磁執(zhí)行器的方法進(jìn)一步詳細(xì)說明。 實(shí)施例
如圖2所示，圖2為依照本發(fā)明實(shí)施例制作MEMS磁執(zhí)行器的工藝 流程圖。
步驟201:在雙拋光n-type (100)硅晶片的下表面上采用低壓化學(xué)氣
相沉積(LPCVD)方法淀積厚度為1.5(im的氮化硅薄膜；與本對(duì)應(yīng)的工 藝流程圖如圖2-l所示。
步驟202:在雙拋光n-type (100)硅晶片的上表面采用LPCVD方法 淀積厚度為2.5jLim的氧化硅薄膜；與本對(duì)應(yīng)的工藝流程圖如圖2-2所示。
步驟203:采用光刻膠保護(hù)硅晶片的正面，采用等離子體干法對(duì)硅晶 片的背面進(jìn)行光刻，刻蝕形成尺寸為110(^mx950^im的氮化硅薄膜窗口； 與本對(duì)應(yīng)的工藝流程圖如圖2-3所示。
步驟204:采用光刻膠做掩蔽對(duì)硅晶片的正面進(jìn)行光刻，采用干法刻 蝕刻蝕形成氮化硅薄膜執(zhí)行器圖形；與本對(duì)應(yīng)的工藝流程圖如圖2-4所示。
步驟205:正面光刻，打底膠，電子束蒸發(fā)Cr/Au， Cr的厚度為IOO義， Au的厚度為4000義，剝離形成金屬線圈及電極，金屬線圈的寬度為10pm， 線圈的間隔為5pm;與本對(duì)應(yīng)的工藝流程圖如圖2-5所示。
步驟206:在雙拋光n-type (100)硅晶片的正面進(jìn)行光刻，并打底膠； 與本對(duì)應(yīng)的工藝流程圖如圖2-6所示。
步驟207:在雙拋光n-type (100)硅晶片的正面蒸發(fā)種子層Cr/Au， 其中Cr的厚度為IO()I， Au的厚度為lOol;與本對(duì)應(yīng)的工藝流程圖如圖 2-7所示。
步驟208:在蒸發(fā)的種子層Cr/Au之上電鍍厚度為2.5pm的金；與本 對(duì)應(yīng)的工藝流程圖如圖2-8所示。
步驟209:對(duì)鍍金的硅晶片的正面進(jìn)行光刻，并打底膠；與本對(duì)應(yīng)的 工藝流程圖如圖2-9所示。
步驟210:采用濕法去金去鉻，正面泛曝，顯影，打底膠；與本對(duì)應(yīng) 的工藝流程圖如圖2-10所示。
步驟211:采用crystalbond509膠保護(hù)正面，采用在質(zhì)量比為30%的 KOH溶液中各向異性腐蝕背面體硅，直到氧化硅層；與本對(duì)應(yīng)的工藝流 程圖如圖2-ll所示。
步驟212:采用BOE溶液腐蝕氧化硅，釋放執(zhí)行器；與本對(duì)應(yīng)的工藝 流程圖如圖2-12所示。
采用上述步驟制作的MEMS磁執(zhí)行器尺寸為300(amx350^m，由位于 一側(cè)的2個(gè)懸臂梁支撐，懸臂梁尺寸為200(imx24iam,利用光刻膠作為絕
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緣材料，使上層的金屬連線與下層金屬線圈相連形成閉合回路。如圖3和
圖4所示，圖3為依照本發(fā)明實(shí)施例制作的MEMS磁執(zhí)行器的俯視圖， 圖4為依照本發(fā)明實(shí)施例制作的MEMS磁執(zhí)行器的剖面圖。
以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行 了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而 已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種微機(jī)電系統(tǒng)磁執(zhí)行器的制作方法，其特征在于，該方法包括A、在硅晶片下表面上淀積氮化硅薄膜，上表面上淀積氧化硅薄膜；B、保護(hù)正面，背面光刻，刻蝕形成氮化硅薄膜窗口；C、正面光刻，刻蝕形成氮化硅薄膜執(zhí)行器圖形；D、正面光刻，打底膠，電子束蒸發(fā)Cr/Au，剝離形成金屬線圈及電極；E、正面光刻，打底膠，蒸發(fā)種子層，電鍍金；F、正面光刻，打底膠，去金去鉻；G、正面泛曝，顯影，打底膠，保護(hù)正面，腐蝕背面體硅直到氧化硅層；H、腐蝕氧化硅，釋放執(zhí)行器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)電系統(tǒng)磁執(zhí)行器的制作方法，其特征 在于，步驟A中所述硅晶片為雙表面拋光的晶向?yàn)?100)的n型硅片， 所述淀積采用低壓化學(xué)氣相沉積LPCVD方法進(jìn)行，所述氮化硅薄膜的厚 度為1.5pm，氧化硅薄膜厚度為2.5pm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)電系統(tǒng)磁執(zhí)行器的制作方法，其特征 在于，步驟B中所述保護(hù)正面采用光刻膠來保護(hù)正面，背面光刻采用等離 子體干法進(jìn)行，刻蝕形成氮化硅薄膜窗口的尺寸為1100pmx950nm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)電系統(tǒng)磁執(zhí)行器的制作方法，其特征 在于，步驟C中所述正面光刻采用光刻膠做掩蔽，并采用干法刻蝕氮化硅 薄膜形成執(zhí)行器圖形。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)電系統(tǒng)磁執(zhí)^器的制作方法，其特o征 在于，步驟D中所述電子束蒸發(fā)Cr的厚度為IOO義，Au的厚度為4000義， 所述形成的金屬線圈的寬度為10pm，線圈的間隔為5pm。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)電系統(tǒng)磁執(zhí)行器的制作方e法，其特征 在于，步驟E中所述種子層為Cr/Au，其中Cr的厚度為IOO義，Au的厚 度為100義，所述電鍍Au的厚度為2.5iam。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)電系統(tǒng)磁執(zhí)行器的制作方法，其特征 在于，步驟F中所述去金去鉻采用濕法進(jìn)行。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)電系統(tǒng)磁執(zhí)行器的制作方法，其特征在于，步驟G中所述保護(hù)正面采用crystalbond509膠來保護(hù)正面，所述腐 蝕背面體硅采用在質(zhì)量比為30X的KOH溶液中各向異性腐蝕。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)電系統(tǒng)磁執(zhí)行器的制作方法，其特征 在于，步驟G中所述腐蝕氧化硅采用BOE溶液進(jìn)行。
10、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的微機(jī)電系統(tǒng)磁執(zhí)行器的制作方法，其特征 在于，該微磁執(zhí)行器尺寸為300)^ix350iim，由位于一側(cè)的2個(gè)懸臂梁支撐，懸臂梁尺寸為20(^mx24^im，利用光刻膠作為絕緣材料，使上層的金 屬連線與下層金屬線圈相連形成閉合回路。
全文摘要
本發(fā)明涉及微機(jī)電系統(tǒng)微型執(zhí)行器技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種微機(jī)電系統(tǒng)磁執(zhí)行器的制作方法，包括A.在硅晶片下表面上淀積氮化硅薄膜，上表面上淀積氧化硅薄膜；B.保護(hù)正面，背面光刻，刻蝕形成氮化硅薄膜窗口；C.正面光刻，刻蝕形成氮化硅薄膜執(zhí)行器圖形；D.正面光刻，打底膠，電子束蒸發(fā)Cr/Au，剝離形成金屬線圈及電極；E.正面光刻，打底膠，蒸發(fā)種子層，電鍍金；F.正面光刻，打底膠，去金去鉻；G.正面泛曝，顯影，打底膠，保護(hù)正面，腐蝕背面體硅直到氧化硅層；H.腐蝕氧化硅，釋放執(zhí)行器。本發(fā)明利用磁力為推動(dòng)力，增強(qiáng)了執(zhí)行器偏移振動(dòng)能力，利用光刻膠作為絕緣材料，簡化了制作工藝，避免了可能存在的應(yīng)力、熱效應(yīng)等問題。
文檔編號(hào)B81C1/00GK101376489SQ20071012107
公開日2009年3月4日 申請(qǐng)日期2007年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月29日
發(fā)明者葉甜春, 亮 易, 景玉鵬, 毅 歐, 陳大鵬 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院微電子研究所