專利名稱：基于架空金屬線橋的微機(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 種基于架空金屬線橋的MEMS磁執(zhí)行器的制作方法。
背景技術(shù)：
國(guó)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，并且有些靜電磁執(zhí)行器由于應(yīng)力和熱 效應(yīng)的原因，本身就產(chǎn)生了很大的形變，而人工射流、氣球執(zhí)行器工藝復(fù) 雜，難于實(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基于架空金屬線橋的 MEMS磁執(zhí)行器的制作方法，以簡(jiǎn)化制作工藝，克服用于流體控制的微執(zhí) 行器驅(qū)動(dòng)力小、存在應(yīng)力、熱效應(yīng)等問題。
(二) 技術(shù)方案
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于架空金屬線橋的微機(jī)電系統(tǒng)
磁執(zhí)行器的制作方法，該方法包括
A、 在硅晶片上下表面淀積氮化硅薄膜；
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，電鍍金，形成架空金屬線橋橋柱；
F、 正面光刻，打底膠，電子束蒸發(fā)Cr/Au，剝離形成架空金屬線橋；
G、 腐蝕背面體硅，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1.5pm。
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|amx950(im。
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。
上述方案中，步驟D中所述電子束蒸發(fā)Cr的厚度為IOO義，Au的厚 度為4000i，所述形成的金屬線圈的寬度為lO)im，線圈的間隔為5iam。
上述方案中，步驟E中所述形成的架空金屬線橋橋柱的尺寸為80pm X50(im。
上述方案中，步驟F中所述電子束蒸發(fā)Cr的厚度為100i， Au的厚 度為4000義。
上述方案中，步驟G中所述腐蝕背面體硅采用在質(zhì)量比為30。％的 KOH溶液中各向異性腐蝕。
上述方案中，該微磁執(zhí)行器尺寸為300lamx350pm，由位于一側(cè)的2 個(gè)懸臂梁支撐，懸臂梁尺寸為200pmx24iam,采用一種架空的金屬線橋來實(shí) 現(xiàn)線圈的閉合，將通電的執(zhí)行器放置在外部磁場(chǎng)中，執(zhí)行器在磁場(chǎng)的作用 下將產(chǎn)生向外的偏移振動(dòng)。
(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 1、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，微磁執(zhí)行器尺寸為300pmX30(^m，由位于一側(cè)的2個(gè)
懸臂梁支撐，懸臂梁尺寸為200)imX24(im，采用一種架空的金屬線橋來 實(shí)現(xiàn)線圈的閉合。將通電的執(zhí)行器放置在外部磁場(chǎng)中，則執(zhí)行器在磁場(chǎng)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。
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，工藝簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，由于采用了架空金屬線橋 的結(jié)構(gòu)，此微磁執(zhí)行器避免了其他執(zhí)行器可能有的應(yīng)力、熱效應(yīng)等問題。


圖1為本發(fā)明提供的制作基于架空金屬線橋的MEMS磁執(zhí)行器的方 法流程圖2為依照本發(fā)明實(shí)施例制作基于架空金屬線橋的MEMS磁執(zhí)行器 的工藝流程圖；其中，l為硅，2為氮化硅，3為金屬，4為光刻膠；
圖3為依照本發(fā)明實(shí)施例制作的基于架空金屬線橋的MEMS磁執(zhí)行 器的俯視圖4為依照本發(fā)明實(shí)施例制作的基于架空金屬線橋的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)明提供的這種基于架空金屬線橋的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，微磁執(zhí)行器尺寸為300)umX 300pm，由位于一側(cè)的2個(gè)懸臂梁支撐，懸臂梁尺寸為200nmX24pm，采 用一種架空的金屬線橋來實(shí)現(xiàn)線圈的閉合，將通電的執(zhí)行器放置在外部磁 場(chǎng)中，則執(zhí)行器在磁場(chǎng)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)明提供的制作基于架空金屬線橋的MEMS 磁執(zhí)行器的方法流程圖，該方法包括以下步驟
步驟101:在硅晶片上下表面淀積氮化硅薄膜；
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，電鍍金，形成架空金屬線橋橋柱； 步驟106:正面光刻，打底膠，電子束蒸發(fā)Cr/Au，剝離形成架空金 屬線橋；
步驟107:腐蝕背面體硅，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1100pmx95C^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10pm，線圈的間隔為5^m。
上述步驟105中所述形成的架空金屬線橋橋柱的尺寸為80pmX 50)im。
上述步驟106中所述電子束蒸發(fā)Cr的厚度為IOO義，Au的厚度為 4000義。
上述步驟107中所述腐蝕背面體硅釆用在質(zhì)量比為30X的KOH溶液 中各向異性腐蝕。
該微磁執(zhí)行器尺寸為300pmx350i^m，由位于一側(cè)的2個(gè)懸臂梁支撐， 懸臂梁尺寸為200lamx24^im,采用一種架空的金屬線橋來實(shí)現(xiàn)線圈的閉合, 將通電的執(zhí)行器放置在外部磁場(chǎng)中，執(zhí)行器在磁場(chǎng)的作用下將產(chǎn)生向外的 偏移振動(dòng)。
基于圖1所述的制作基于架空金屬線橋的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)明制作基于架空金屬線橋的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)施例制作基于架空金屬線橋的 MEMS磁執(zhí)行器的工藝流程圖。
步驟201:在雙拋光n-type (100)硅晶片的上下表面上采用低壓化學(xué) 氣相沉積(LPCVD)方法淀積厚度為1.5pm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: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(Hmix95(^m的氮化硅薄膜窗口； 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2-3所 。
步驟204: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^ ，剝離形成金屬線圈及電極，金屬線圈的寬度為lO(im， 線圈的間隔為5pm;與本對(duì)應(yīng)的工藝流程圖如圖2-4所示。
步驟205: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2-5所示。
步驟206:在雙拋光n-type (100)硅晶片的正面電鍍金，形成尺寸為 80|amX50|am的架空金屬線橋橋柱；與本對(duì)應(yīng)的工藝流程圖如圖2-6所示。
步驟207: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2-7所示。
步驟208:電子束蒸發(fā)Cr/Au， Cr的厚度為IOO義，Au的厚度為4000義， 剝離形成架空金屬線橋；與本對(duì)應(yīng)的工藝流程圖如圖2-8所示。
步驟209:采用在質(zhì)量比為30%的KOH溶液中各向異性腐蝕背面體 硅，釋放執(zhí)行器；與本對(duì)應(yīng)的工藝流程圖如圖2-9所示。
采用上述步驟制作的基于架空金屬線橋的MEMS磁執(zhí)行器尺寸為 300pmx350^im，由位于一側(cè)的2個(gè)懸臂梁支撐，懸臂梁尺寸為 200lamx24pm，采用一種架空的金屬線橋來實(shí)現(xiàn)線圈的閉合，將通電的執(zhí) 行器放置在外部磁場(chǎng)中，執(zhí)行器在磁場(chǎng)的作用下將產(chǎn)生向外的偏移振動(dòng)。 如圖3和圖4所示，圖3為依照本發(fā)明實(shí)施例制作的基于架空金屬線橋的
MEMS磁執(zhí)行器的俯視圖，圖4為依照本發(fā)明實(shí)施例制作的基于架空金屬
線橋的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
權(quán)利要求
1、一種基于架空金屬線橋的微機(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、在硅晶片上下表面淀積氮化硅薄膜；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，電鍍金，形成架空金屬線橋橋柱；F、正面光刻，打底膠，電子束蒸發(fā)Cr/Au，剝離形成架空金屬線橋；G、腐蝕背面體硅，釋放執(zhí)行器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于架空金屬線橋的微機(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。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于架空金屬線橋的微機(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 1100|amx950(im。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于架空金屬線橋的微機(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所述的基于架空金屬線橋的微機(jī)電系統(tǒng)磁執(zhí)行o器 的制作方法，其特征在于，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 5阿。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于架空金屬線橋的微機(jī)電系統(tǒng)磁執(zhí)行器 的制作方法，其特征在于，步驟E中所述形成的架空金屬線橋橋柱的尺寸 為80|imX50|im。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于架空金屬線橋的微機(jī)電系統(tǒng)磁執(zhí)^器的制作方法，其特征在于，步驟F中所述電子束蒸發(fā)Cr的厚度為100義， Au的厚度為400O義。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于架空金屬線橋的微機(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所述的基于架空金屬線橋的微機(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300nmx350pm，由位于 一側(cè)的2個(gè)懸臂梁支撐，懸臂梁尺寸為200lamx24pm,采用一種架空的金屬 線橋來實(shí)現(xiàn)線圈的閉合，將通電的執(zhí)行器放置在外部磁場(chǎng)中，執(zhí)行器在磁 場(chǎng)的作用下將產(chǎn)生向外的偏移振動(dòng)'。
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，公開了一種基于架空金屬線橋的微機(jī)電系統(tǒng)磁執(zhí)行器的制作方法，包括A.在硅晶片上下表面淀積氮化硅薄膜；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，電鍍金，形成架空金屬線橋橋柱；F.正面光刻，打底膠，電子束蒸發(fā)Cr/Au，剝離形成架空金屬線橋；G.腐蝕背面體硅，釋放執(zhí)行器。利用本發(fā)明，簡(jiǎn)化了制作工藝，克服了用于流體控制的微執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)力小、存在應(yīng)力、熱效應(yīng)等問題。
文檔編號(hào)B81C1/00GK101376490SQ20071012107
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(guó)科學(xué)院微電子研究所