[发明专利]利用单根集成电阻同时实现驱动及自清洗的微机械悬臂梁

权利要求书

1、利用单根集成电阻同时实现驱动及自清洗的微机械悬臂梁，其特征在于在所述的微机械悬臂梁的固定端处表面制作驱动电阻与压敏电阻组成的惠斯通电桥，在微机械悬臂梁的自由端处表面淀积特异性识别的敏感膜。

2、按权利要求1所述的微机械悬臂梁，其特征在于当驱动电阻上施加一个交流叠加直流的电流U＝U_dc+U_accosωt时，驱动电阻附近会产生一个周期性的热波动的热功率：

P_i(t)＝(U_dc+U_accosωt)²/R＝2U_dcU_accosωt/R+(U_dc²+0.5U_ac²)/R+0.5U_ac²cos2ωt/R，

其中2U_dcU_accosωt/R为驱动悬臂梁振动的有效热波动部分；所述的有效热波动使加热电阻附近温度产生频率为ω的周期性变化，悬臂梁以频率ω作周期性振动。

3、按权利要求2所述的微机械悬臂梁，其特征在于当驱动电阻上施的电流的频率与悬臂梁的固有频率一致时，悬臂梁就会发生谐振，振动中的悬臂梁的弯曲引起表面集成的压敏电阻的阻值发生变化，通过惠斯通电桥将谐振信号以电信号输出。

4、按权利要求1所述的微机械悬臂梁，其特征在于压敏电阻组成的惠斯通电桥作为拾振电阻，拾振电阻与驱动电阻的距离大于谐振频率下的热穿透深度μ，所述的热穿透深度为μ＝(2κ/ρωc)^1/2，式中κ为材料的传导率，ρ为材料的密度，c为比热容，ω为频率。

5、按权利要求2所述的微机械悬臂梁，其特征在于驱动电阻上施加的一个交流叠加直流的电流中的直流分量等于0.924倍的交流分量时，驱动电流整个热波动的热功率最低，悬臂梁的温升最小。

6、按权利要求1所述的微机械悬臂梁，其特征在于所述的微机械悬臂梁为直条形、变截面直条形、U型、T型、三角形或音叉型的规则形状。

7、制作如权利要求1所述的微机械悬臂梁的方法，其特征在于具体步骤是：

(1)采用(100)晶面的N型或(110)晶面P型的绝缘体上的硅片，将顶层硅减薄至悬臂梁厚度，热氧化形成氧化层；

(2)用光刻胶做掩模，光刻出悬臂梁正面图形，用缓冲氢氟酸腐蚀掉氧化硅形成悬臂梁图形；用光刻胶做掩模，光刻出敏感电阻的图形，采用离子注入工艺进行硼离子掺杂、在1000℃退火30分钟活化注入的硼离子形成具有压阻效应的敏感电阻；

(3)用光刻胶做掩模，光刻出压阻引线孔图形，用缓冲氢氟酸腐蚀掉氧化硅形成引线孔。溅射铝薄膜，依次光刻、腐蚀、去胶，同时形成驱动线圈和压阻引线。在480℃合金化30分钟与压阻形成欧姆接触。在硅片正面采用等离子增强化学气相沉积工艺形成二氧化硅保护层，用光刻胶做掩模，光刻出保护层图形，用反应离子刻蚀工艺去掉多余的氧化硅；

(4)在硅片上涂光刻胶，光刻显影，蒸发金薄膜，采用剥离工艺形成金薄膜图形，用于自组装生长选择性敏感膜；

(5)用光刻胶做掩模，光刻形成悬臂梁结构图形，采用反应离子刻蚀工艺正面刻蚀，形成悬臂梁结构。背面用光刻胶做掩模，双面光刻形成背面刻蚀图形，采用反应离子刻蚀工艺刻蚀体硅至绝缘层上硅的中间氧化层；

(6)用缓冲氢氟酸腐蚀掉绝缘层上硅的中间氧化层，释放悬臂梁结构，完成微机械悬臂梁器件制作。

8、按权利要求7所述的微机械悬臂梁的制作方法，其特征在于：

a)步骤1所述的热氧化形成的氧化层厚度为1500-2500

b)步骤2制作的热敏电阻的方块电阻值为200欧姆；

c)步骤3溅射时的铝薄膜厚度在7000以上；

d)步骤4所述的金薄膜厚度为50-100纳米。

9、按权利要求1所述的微机械悬臂梁的应用，其特征在于通过在悬臂梁自由端附近淀积特异性识别的敏感膜，对链亲和素或者DMMP气体进行检测。