[发明专利]一种微机电装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及微机电系统制造领域，特别涉及一种微机电装置及其制造方法。

背景技术

微机电系统(MEMS：Microelectro mechanical system)是一种体积非常小、质量非常轻的机电一体化产品，其量度以微米为单位，其内部单元包含微型传感器、微执行器如微马达、微齿轮、微泵、微阀门等以及相应的处理电路。

微机电系统源于硅微细加工技术，是微电子、材料、机械、化学、传感器、自动控制等多学科交叉的产物。实现微机电系统的主流工艺包括表面硅加工工艺、体硅加工工艺和以LIGA为代表的三维非硅材料加工工艺。表面硅加工工艺和体硅加工工艺利用化学腐蚀或集成电路工艺技术对硅材料进行加工，形成硅基MEMS器件。不同的是，体硅加工工艺是对体硅进行三维加工，以衬底单晶硅片作为机械结构；而表面硅加工工艺则利用与普通集成电路工艺相似的平面加工手段，以硅(单晶或多晶)薄膜作为机械结构。LIGA技术(“LIGA”是德语单词Lithographie，Galvanoformung和Abformung的缩写)是80年代初由德国Karlsruhe原子核研究中心首先提出并发展起来的，它包括同步辐射光刻、微电铸、微塑铸三个过程，即首先利用同步辐射X射线光刻技术光刻出所要求的图形，然后利用电铸方法制作出与光刻胶图形相反的金属模具，再利用微塑铸制备微结构。LIGA技术可制作较大尺度的微器件；可获得高深宽比、大高度的微结构；可制作不同材料的微器件，材料可以是金属、合金、生物体可接受的聚合物、具有特殊光学性能的树脂、高温陶瓷等；塑铸成型工艺使得简单的小批量生产成为可能。但其缺点也很突出：由于需要用到同步辐射，整体系统需要附加于高能加速器，因而运行成本非常昂贵；工艺周期长；组件尺寸难以减小；将LIGA零件装配成部件/整机仍有一定困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种微机电装置及其制造方法，以通过集成电路制造工艺形成一种微型硅基齿轮。

为解决上述技术问题，本发明提供一种微机电装置，包括基座，转轴和齿轮，所述转轴与所述齿轮连接为一体，所述齿轮和所述转轴安装于所述基座内进行转动且可与所述基座分离。

可选的，所述基座内具有转轴槽，所述转轴的直径小于所述转轴槽，所述转轴安装于所述转轴槽内进行转动，且可与所述转轴槽脱离。

可选的，所述基座上还具有蚀刻槽，所述蚀刻槽与所述转轴槽相通，并延伸至所述基座的边缘。

可选的，所述蚀刻槽有多个，分布于所述转轴槽的四周。

可选的，所述齿轮上还具有任意形状的中空槽。

可选的，所述中空槽为多个，分布于所述齿轮的任意位置上。

可选的，所述齿轮的上方还设置有上电极板，所述齿轮的下方还设置有下电极板，所述上电极板的一端通过导体与所述下电极板连接。

可选的，所述基座包括底面部分和顶面部分，所述下电极板为所述基座的底面部分，所述导体贯穿于所述基座内，对所述上电极板进行支撑并电性连接所述上电极板和所述下电极板。

本发明还提供一种微机电装置制造方法，包括以下步骤：

在制备好的硅基底上形成第一膜层，并使之平坦化，使得所述硅基底与所述第一膜层形成基座；

对所述第一膜层进行刻蚀，形成转轴槽；

在所述转轴槽内及所述第一膜层上形成第二膜层，并使之平坦化；

对所述第二膜层进行刻蚀，形成转轴形成槽，使得所述转轴形成槽形成于所述转轴槽内；

在所述转轴形成槽及所述第二膜层上形成第三膜层，并使之平坦化，使得所述转轴形成槽内形成转轴；

对所述第三膜层进行刻蚀，形成所述齿轮，使得所述齿轮的中心与所述转轴的中心重合；

去除所述第二膜层，使所述齿轮及所述转轴下落，所述转轴落入所述转轴槽内。

可选的，形成所述第一膜层、第二膜层和第三膜层的方法包括物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)。

可选的，平坦化所述第一膜层、第二膜层和第三膜层的方法包括化学机械平坦或回流。

可选的，对所述第一膜层、第二膜层和第三膜层进行刻蚀的方法包括干法刻蚀或湿法刻蚀。

可选的，在对所述第一膜层进行刻蚀时，还形成蚀刻槽，所述蚀刻槽与所述转轴槽相通，且延伸至所述基座的边缘，所述蚀刻槽为一个或多个，分布于所述转轴槽的四周。

本发明还提供一种微机电装置制造方法，包括以下步骤：

在制备好的硅基底上形成第一膜层，并使之平坦化，使得所述硅基底与所述第一膜层形成基座；