[发明专利]一种应变调控低维材料的微机电执行器的制作方法有效
申请号: | 202110271687.2 | 申请日: | 2021-03-12 |
公开(公告)号: | CN113104807B | 公开(公告)日: | 2023-05-16 |
发明(设计)人: | 谢涌;胡文帅;彭艾盈;张鹏;贾浩 | 申请(专利权)人: | 西安电子科技大学 |
主分类号: | B81C1/00 | 分类号: | B81C1/00;B81B7/02 |
代理公司: | 西安嘉思特知识产权代理事务所(普通合伙) 61230 | 代理人: | 刘长春 |
地址: | 710000 陕*** | 国省代码: | 陕西;61 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 应变 调控 材料 微机 执行 制作方法 | ||
1.一种应变调控低维材料的微机电执行器的制作方法,其特征在于,包括:
步骤一:获取绝缘体上硅晶圆;
其中,所述绝缘体上硅晶圆包括顶层器件硅层、中间氧化层以及底部支撑硅层;
步骤二:在所述顶层器件硅层的指定位置进行光刻、剥离、镀金属铝,并进行退火处理,形成在绝缘体上硅晶圆上的欧姆电极;
其中,所述指定位置是可实现金属与硅欧姆接触的位置;
步骤三:在所述顶层器件层硅表面欧姆电极位置镀铬后再镀一层保护金属,以保护铝层;
步骤四:在镀保护金属之后绝缘体上硅晶圆上按照预设的图案,制备微机系统MEMS执行器器件;
其中,所述MEMS执行器结构包括可动结构、固定结构以及连接所述可动结构及固定结构的U型弹簧;
步骤五:在MEMS执行器结构上可动结构中间位置开设微沟槽;
其中,微沟槽的间隙宽度在0至50微米区间;
步骤六:将MEMS执行器结构切割为小片;
步骤七:制备低维材料,并将低维材料转移到聚二甲基硅氧烷PDMS上;
步骤八:在聚二甲基硅氧烷上的低维材料转移到MEMS执行器结构中的微沟槽上;
步骤九:刻蚀去除MEMS执行器结构中的中间氧化层;
步骤十:对低维材料进行固定以使低维材料在微沟槽上不发生滑动,得到新的MEMS执行器。
2.根据权利要求1所述的制作方法,其特征在于,所述步骤四包括:
步骤4.1:对绝缘体上硅晶圆顶层器件层表面旋涂光刻胶,以使光刻胶覆盖绝缘体硅晶圆;
步骤4.2:使用掩膜板覆盖所述硅晶圆,以使所述光刻胶与所述掩膜板接触;
步骤4.3:使用光刻技术对硅晶圆进行图形化,以使图形部分保留光刻胶;
步骤4.4:通过深反应离子刻蚀DRIE技术刻蚀SOI上的硅层,形成弹簧、以及弹簧连接的固定结构以及可动结构,得到MEMS执行器结构;
步骤4.5:去除残余的光刻胶。
3.根据权利要求1所述的制作方法,其特征在于,所述步骤七包括:
将硅晶圆切割为小片,尺寸根据需求而定,为3mm×3mm。
4.根据权利要求1所述的制作方法,其特征在于,所述步骤十包括:
使用硅胶固定或蒸发金属的方式对低维材料进行固定,以使低维材料在微沟槽上不发生滑动,得到新的MEMS执行器。
5.根据权利要求4所述的制作方法,其特征在于,使用硅胶固定方式对低维材料进行固定,以使低维材料在微沟槽上不发生滑动,得到新的MEMS执行器包括:
使用缓冲氧化物蚀刻、氢氟酸刻或者HF、XeF2等气体蚀去除中间氧化层;
使用锥形微型移液器将硅胶微滴施加到低维材料的两端,将低维材料的两端分别固定在MEMS执行器结构的固定电极和悬空电极上。
6.根据权利要求4所述的制作方法,其特征在于,使用蒸发金属的方式对低维材料进行固定,以使低维材料在微沟槽上不发生滑动,得到新的MEMS执行器包括:
将所述MEMS执行器结构放在对准平台上;
其中,所述对准平台可转动;
将掩膜板覆盖低维材料;
其中掩膜板上有通孔;
使用蒸发金属方式将金属通过掩膜板的通孔沉积到低维材料上,使低维材料固定。
7.根据权利要求1所述的制作方法,其特征在于,在所述步骤二之前,所述制作方法还包括:
在底部支撑硅层上沉积一层氮化硅作掩膜;
在底部支撑硅层进行光刻;
采用反应离子刻蚀RIE技术对底部支撑硅层氮化硅做反应离子刻蚀;
使用氢氧化钾对底部支撑硅层未保护硅作湿法刻蚀处理,从而使得MEMS执行器结构可以透过电子束而不再被硅层阻挡。
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