[发明专利]基于在空气和液体中工作的热微驱动器的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种微电子机械系统技术领域的制备方法，具体是一种基于在空气和液体中工作的热微驱动器的制备方法。

背景技术

微电子机械系统(MEMS)是在微电子技术的基础上兴起的一门应用应用技术，而微驱动器是微电子机械系统的重要组成部分。在很多领域的研究需要对微小的物体进行操纵，比如：抓取、固定、移动、转动等。虽然现在有很多MEMS驱动器，但是当它们应用在生物医学领域时，都被偏移量太低，输出的作用力太小，能耗太大或者是电压太大所限制。因此寻求一种性能良好的驱动器对生物医学的发展显得十分重要。在现有的MEMS器件驱动方式中，热驱动方式具有结构简单、驱动力和输出变形大以及易于同集成电路制造工艺相兼容等优点。

经对现有技术文献检索发现，G.Lin，C.J.Kim，S.Konishi和H.Fujita在Solid-StateSensors and Actuators(固态传感器和驱动器)第八次国际会议上，第416-419页上发表的题为“Design，fabrication and testing of a C-shape actuator”(设计，制造以及测试具有C形状驱动器)中提到的是基于聚酰亚胺和和金作为材料制作的驱动器。虽然这种驱动器可以实现驱动微小物体，但是不足之处在于该驱动器的功耗太大，以及工作时的温度偏高，这将限制其用于生物领域，因为高温会直接杀死细胞。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于在空气和液体中工作的热微驱动器的制备方法，基于温度的变化，即热膨胀原理，从而使得金属薄片的形状发生变化，进而对微小物体进行微操纵。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：

第一步：选择二氧化硅的厚度为5000埃的SOI(硅-二氧化硅)基片，在二氧化硅上旋涂光刻胶并进行曝光、显影处理；

第二步：将真空室抽真空，将蒸发舟进行升温加电处理，最后把铝丝连续输送至蒸发舟上，制成铝层。

所述的抽真空是指：将真空室内真空度设置于4×10^-4mba；

所述的升温加电是指：将蒸发舟升温至1300℃～1400℃，蒸发电流为45A；

所述的铝丝的纯度为99.9％。

所述的铝层的厚度为1.4μm；

第三步：在铝层上真空沉积第一聚对二甲苯基层，然后采用磁控溅射法在铝层上依次溅射钛层和铂层，然后通过剥离工艺对钛层和铂层进行金属图形化处理；

所述的真空沉积是指：在15mTorr压强、175℃的温度环境下沉积聚对二甲苯基5分钟；

所述的第一聚对二甲苯基层的厚度为0.3μm；

所述的磁控溅射法是指：在工作气压为0.6Pa、溅射电流为1~1.5A的环境下溅射30~120秒的钛或铂；

所述的钛层的厚度为500埃；

所述的铂层的厚度为2000埃；

所述的金属图形化处理是指：在衬底上旋涂光刻胶并对光刻胶进行图形化，该图形与待溅射的金属图形互补，然后在光刻胶上溅射金属，经显影去除未与衬底接触位置的溅射金属实现金属图形化。

第四步：在铂层上二次真空沉积第二聚对二甲苯基层，然后利用氧等离子体干法刻蚀对第二聚对二甲苯基层进行图形化，最后采用湿法刻蚀去除铝层，制得基于在空气和液体中工作的热微驱动器。

所述的二次真空沉积是指：在15mTorr压强、175℃的温度环境下沉积聚对二甲苯基4分钟。

本发明制备所得基于聚酰亚胺和和金作为材料制作的微驱动器，虽然可以驱动微小物体，但是驱动器的功耗偏大，在空气中工作是需要提供7V的电压和4mA的电流，在液体中工作需要提供超过100V的电压，同时温度将达到260℃。而采用聚对二甲苯基和铂具有低功耗，只需提供100mW的功率即可，同时在液体中工作的温度仅为60℃，因此可以应用于生物领域，不会产生高温杀死细胞的影响。

附图说明

图1为实施例制备微驱动器俯视图。

图2为本发明的制造工艺流程示意图；

图中：1基底、2二氧化硅、3铝层、4第一聚对二甲苯基层、5钛层、6铂层、7第二聚对二甲苯基层、8金属电极。

图3为实施例中剥离工艺示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。