[发明专利]一种基于MEMS技术的无磁电加热器的加工方法在审

专利信息
申请号: 202011443269.9 申请日: 2020-12-11
公开(公告)号: CN112694061A 公开(公告)日: 2021-04-23
发明(设计)人: 秦杰;谢耀;万双爱 申请(专利权)人: 北京自动化控制设备研究所
主分类号: B81B7/02 分类号: B81B7/02;B81C1/00
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 100074 北*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 mems 技术 磁电 加热器 加工 方法
【说明书】:

发明公开一种基于MEMS技术的无磁电加热器的加工方法,包括在单晶硅片或陶瓷、玻璃基底表面加工电阻层:进行光刻、显影,离子铣,旋涂光刻型聚酰亚胺薄膜。然后在已经加工完的基底表面的背面,重复上述工艺进行背面金属层的制备以及表面绝缘层加工。本发明能有效抵消通电过程中产生的磁场,解决了双层金属之间的电绝缘问题。

技术领域

本发明属于微电子机械系统技术领域,具体涉及一种MEMS器件的微型加热器加工方法。

背景技术

微型加热器被广泛应用于多种场合,例如微流控芯片、电池、计算机设备、医疗设备以及光学设备。而无磁微型加热器在量子传感领域具有广泛的应用需求,如应用于量子传感器光源温度控制、原子气室温度控制等场合。无磁微型加热器通常包括耐热绝缘基底层,双层加热金属丝,双层加热金属丝之间的绝缘耐热材料,表面绝缘材料等。

聚酰亚胺聚合物由于其优良的点绝缘性能和耐高温性能,通常被用作加热器的基底,但由于普通聚酰亚胺无法进行图形化导致应用范围受限。可光刻的聚酰亚胺聚合物被广泛应用于MEMS技术中的牺牲层工艺,但作为结构和电绝缘层较少应用。

无磁微型加热器加工的另一困难是在加热金属在通电加热过程中不可避免产生的磁场,通常需要进行对称结构进行消磁设计。利用双层加热金属对称设计及加工可有效抵消通电过程中产生的磁场。

为了解决以上问题,采用MEMS技术将加微小型化的加热元件加工到耐热基底表面,通过双层加热金属丝对称设计及加工消除磁场影响,通过可光刻型聚酰亚胺聚合物进行双层金属之间的电绝缘及耐热结构层,最终通过微细加工技术将多种功能材料和结构材料进行加工。

发明内容

本发明提出一种基于MEMS技术的无磁电加热器的加工方法,能有效抵消通电过程中产生的磁场,解决了双层金属之间的电绝缘问题。

本发明一种基于MEMS技术的无磁电加热器的加工方法,包括如下步骤:

(1)在单晶硅片或陶瓷、玻璃基底表面加工电阻层:在单晶硅片或陶瓷、玻璃基底表面分别通过磁控溅射不同金属形成粘附层与电阻层;所述粘附层由具有粘附功能的金属组成,将基底表面与电阻层粘附在一起;

(2)光刻、显影:在溅射完电阻层的基底表面进行图形化,采用正胶工艺旋涂正性光刻胶并进行前烘工艺,烘完后的基底在光刻机中进行曝光,最后在显影液中进行显影图形化;

(3)离子铣:图形化后的基底放入离子刻蚀机中进行离子铣工艺,利用干法离子刻蚀工艺去掉多余金属层;

(4)旋涂光刻型聚酰亚胺薄膜:在图形化后的金属表面旋涂光刻型聚酰亚胺聚合物并进行光刻、显影、烘胶,在金属表面形成一层绝缘层;

(5)第二层金属加工:在上述已经加工完的基底表面的背面,重复所述第1-3步工艺进行背面金属层的制备;

(6)表面绝缘层加工:重复所述第4步工艺进行背面金属表面的绝缘层制备。

进一步地,所述粘附层由金属铬或钛组成,厚度为30-80nm。

进一步地,所述电阻层由金、镍或铂组成,厚度为100-3000nm。

进一步地,所述正性光刻胶为厚度为5-10微米、线宽为20-300um。

本发明具有如下有益效果:

(1)本发明采用双层金属对称加工的方式进行无磁微型电加热器的加工,有效降低了通过加热过程中产生的磁场;

(2)本发明利用可光刻型聚酰亚胺作为绝缘层的工艺,结合金属溅射、光刻、离子铣相结合的工艺,有效解决了双层金属之间的电绝缘问题,为双层全对称金属的无磁电加热器设计奠定了工艺基础。

附图说明

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