[发明专利]压电材料的抛光

说明书

技术领域

本发明涉及形成具有压电层的器件。

背景技术

压电材料当经受机械应力时可以产生电或者电压。或者，在压电材料 两端施加电压可以引起逆压电效应，即，当施加电压时压电材料发生机械 变形。逆压电效应可以在压电材料中引起极高的弯曲力。利用产生电和逆 压电效应的这两种性质用于电和机械器件，例如换能器如致动器和传感器。 在微机电系统(MEMS)中，可以将多个包含致动器和传感器的组合的换能器 组合在一起。

MEMS通常具有使用常规半导体加工技术在半导体基底中形成的机械 结构。MEMS可以包括单一结构或者多重结构。MEMS具有电部件，在该 电部件中电信号触发MEMS中的各结构或者电信号通过MEMS中各结构的 触发而产生。

MEMS的一种实施包括：主体，其具有形成于该主体中的腔室；以及 压电致动器，其形成在该主体的外表面上。该压电致动器具有压电材料(如 陶瓷)层，以及用于传输电压的元件如电极。该压电致动器的各电极可以在 压电材料的两端施加电压或者传输在使压电材料变形时产生的电压。

发明内容

在一种实施中，描述一种形成组件的方法，该方法包括：将预烧结 (pre-fired)的压电材料结合到基底上；和化学机械抛光该预烧结的压电材料。 该压电材料可以为锆钛酸铅。

在另一实施中，描述一种形成组件的方法。在压电材料上形成氧化物 层。抛光该氧化物层。在抛光该氧化物层后，将该氧化物层等离子体活化。 在该等离子体活化步骤之后，将该氧化物层与主体接触，其中该主体包含 硅或者氧化硅。

在又一种实施中，描述了一种具有主体和致动器的流体喷射器件，该 主体中具有腔室并且由硅形成，该致动器在该主体上并且与该腔室对齐， 其中该致动器包含压电材料，所述压电材料具有小于20埃的表面粗糙度， 其中用树脂将该致动器结合到该主体上。

在一种实施中，描述了一种具有主体和致动器的流体喷射器件，该主 体中具有腔室，该主体由硅形成并且具有硅或者氧化硅上层，并且该致动 器在该主体上并且与该腔室对齐，其中所述致动器包括压电材料，所述压 电材料具有小于20埃的表面粗糙度，其中氧化物层在该压电材料上并且该 氧化物层熔合结合到该主体的上层。

各实施方式可包括下列特征的一种或者多种。结合可以包括：将树脂 涂布到烧结的压电材料块(block)或者基底之一上，和用树脂将烧结的压电材 料块与基底组合在一起，烧结的压电材料块与基底之间有所述树脂。在化 学机械抛光该块之前，可以磨掉该块的一部分厚度。化学机械抛光该块可 以产生表面粗糙度为约10-20埃的表面。化学机械抛光该烧结的压电材料块 可以形成经抛光的表面，并且该方法可以进一步包括：在该经抛光的表面 上形成氧化物层；活化该氧化物层以形成活化的氧化物层；将硅或者氧化 硅层的表面活化以形成活化的器件表面；和使该活化的氧化物层与该活化 的器件表面接触。可以在活化该氧化物层之前抛光该氧化物层。在使该活 化的氧化物层与该活化的器件表面接触之后，可以加热该活化的氧化物层 和该活化的器件表面。加热可以至约200℃。化学机械抛光该烧结的压电材 料块可以形成经抛光的表面，并且该方法可以进一步包括：将电极层施加 (apply)到该经抛光的表面上；和将该电极层结合到器件表面上。可以使用树 脂结合材料将该电极层结合到器件表面上。可以将该基底从该烧结的压电 材料除去以形成暴露的压电材料；并且可以化学机械抛光该暴露的压电材 料。将烧结的压电材料块结合到基底上可以包括：将该烧结的压电材料块 结合到器件基底上。该器件基底可以包含邻近该烧结的压电材料块但是不 与其相通的腔室。化学机械抛光该烧结的压电材料块可以包括抛光掉至少4 微米或者约4-10微米的压电材料。可以加热该氧化物层和该主体。该腔室 主体可以与喷嘴呈流体连通。该致动器可以具有小于约20微米的厚度。该 致动器可以具有大于5微米的厚度。该压电材料可以为整体的(unitary)或者 不含有多个层的压电材料。该压电材料可以具有7.5g/cm³或者更高的密度。 该压电材料可以具有约8g/cm³的密度。该压电材料可以具有可以为约200 或者更大的d₃₁系数。