[發明專利]基于在空氣和液體中工作的熱微驅動器的制備方法

無效

• 申請號: 200910310480.0
• 申請日: 2009-11-26
• 公開（公告）號: CN101723309A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 秦奎;陳少軍;李世鵬;孫健;張冠
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及的是一種微電子機械系統技術領域的制備方法，具體是一種基于在空氣和液體中工作的熱微驅動器的制備方法。

背景技術

微電子機械系統(MEMS)是在微電子技術的基礎上興起的一門應用應用技術，而微驅動器是微電子機械系統的重要組成部分。在很多領域的研究需要對微小的物體進行操縱，比如：抓取、固定、移動、轉動等。雖然現在有很多MEMS驅動器，但是當它們應用在生物醫學領域時，都被偏移量太低，輸出的作用力太小，能耗太大或者是電壓太大所限制。因此尋求一種性能良好的驅動器對生物醫學的發展顯得十分重要。在現有的MEMS器件驅動方式中，熱驅動方式具有結構簡單、驅動力和輸出變形大以及易于同集成電路制造工藝相兼容等優點。

經對現有技術文獻檢索發現，G.Lin，C.J.Kim，S.Konishi和H.Fujita在Solid-StateSensors?and?Actuators(固態傳感器和驅動器)第八次國際會議上，第416-419頁上發表的題為“Design，fabrication?and?testing?of?a?C-shape?actuator”(設計，制造以及測試具有C形狀驅動器)中提到的是基于聚酰亞胺和和金作為材料制作的驅動器。雖然這種驅動器可以實現驅動微小物體，但是不足之處在于該驅動器的功耗太大，以及工作時的溫度偏高，這將限制其用于生物領域，因為高溫會直接殺死細胞。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種基于在空氣和液體中工作的熱微驅動器的制備方法，基于溫度的變化，即熱膨脹原理，從而使得金屬薄片的形狀發生變化，進而對微小物體進行微操縱。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括以下步驟：

第一步：選擇二氧化硅的厚度為5000埃的SOI(硅-二氧化硅)基片，在二氧化硅上旋涂光刻膠并進行曝光、顯影處理；

第二步：將真空室抽真空，將蒸發舟進行升溫加電處理，最后把鋁絲連續輸送至蒸發舟上，制成鋁層。

所述的抽真空是指：將真空室內真空度設置于4×10^-4mba；

所述的升溫加電是指：將蒸發舟升溫至1300℃～1400℃，蒸發電流為45A；

所述的鋁絲的純度為99.9％。

所述的鋁層的厚度為1.4μm；

第三步：在鋁層上真空沉積第一聚對二甲苯基層，然后采用磁控濺射法在鋁層上依次濺射鈦層和鉑層，然后通過剝離工藝對鈦層和鉑層進行金屬圖形化處理；

所述的真空沉積是指：在15mTorr壓強、175℃的溫度環境下沉積聚對二甲苯基5分鐘；

所述的第一聚對二甲苯基層的厚度為0.3μm；

所述的磁控濺射法是指：在工作氣壓為0.6Pa、濺射電流為1~1.5A的環境下濺射30~120秒的鈦或鉑；

所述的鈦層的厚度為500埃；

所述的鉑層的厚度為2000埃；

所述的金屬圖形化處理是指：在襯底上旋涂光刻膠并對光刻膠進行圖形化，該圖形與待濺射的金屬圖形互補，然后在光刻膠上濺射金屬，經顯影去除未與襯底接觸位置的濺射金屬實現金屬圖形化。

第四步：在鉑層上二次真空沉積第二聚對二甲苯基層，然后利用氧等離子體干法刻蝕對第二聚對二甲苯基層進行圖形化，最后采用濕法刻蝕去除鋁層，制得基于在空氣和液體中工作的熱微驅動器。

所述的二次真空沉積是指：在15mTorr壓強、175℃的溫度環境下沉積聚對二甲苯基4分鐘。

本發明制備所得基于聚酰亞胺和和金作為材料制作的微驅動器，雖然可以驅動微小物體，但是驅動器的功耗偏大，在空氣中工作是需要提供7V的電壓和4mA的電流，在液體中工作需要提供超過100V的電壓，同時溫度將達到260℃。而采用聚對二甲苯基和鉑具有低功耗，只需提供100mW的功率即可，同時在液體中工作的溫度僅為60℃，因此可以應用于生物領域，不會產生高溫殺死細胞的影響。

附圖說明

圖1為實施例制備微驅動器俯視圖。

圖2為本發明的制造工藝流程示意圖；

圖中：1基底、2二氧化硅、3鋁層、4第一聚對二甲苯基層、5鈦層、6鉑層、7第二聚對二甲苯基層、8金屬電極。

圖3為實施例中剝離工藝示意圖。

具體實施方式

下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。