[發明專利]一種電熱驅動微結構的制作方法

無效

• 申請號: 201010149262.6
• 申請日: 2010-04-16
• 公開（公告）號: CN101814866A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 杜立群;賈勝芳;李永輝;劉沖;劉軍山;徐征
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H02N10/00
• 分類號: H02N10/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 關慧貞

1.一種電熱驅動微結構的制作方法，其特征是，通過剝離工藝獲得絕緣基底上 的導線層；選用與懸臂微結構結合力較小的金屬材料做為基底；采用犧牲層技 術，在不銹鋼基底上，通過兩次SU-8光刻膠紫外光刻、銅晶種子層的制備和兩 次鎳的微電鑄來實現懸臂微結構的制作；懸臂微結構與導線層的連接采用導電 膠粘連的方法；其制作方法的具體步驟如下：

1)導線層(5、5’)的制作：電熱驅動微結構導線層(5、5’)是在絕緣基底 上制作的導電結構，通過剝離工藝獲得，在硅基底(4)上氧化一層二氧化硅(3)， 通過光刻正膠(2)獲得導線圖形(c)；在導線圖形(c)中和正膠(2)的上表面濺 射厚度為450nm的鋁；用丙酮去除正膠(2)，在二氧化硅(3)上獲得導線層(5、 5’)；采用溫度500～550℃處理，增強導線層(5、5’)與二氧化硅(3)的結合 強度，時間10～15分鐘；

2)金屬基底前處理：金屬基底前處理分為機械加工前處理和表面清洗兩個 部分；為了便于將懸臂微結構從金屬基底上取下，金屬基底材料選擇與電鑄金 屬鎳結合力較小的不銹鋼；不銹鋼基底(8)機械加工后的表面粗糙度Ra小于 0.04μm；不銹鋼基底(8)的表面清洗采用丙酮擦凈后，分別在丙酮和乙醇中 超聲清洗約20分鐘；

3)第一、第二懸臂支承基座(9、9’)型模制作：旋涂SU-8光刻膠(7)， 得到SU-8光刻膠(7)厚度約為50μm，光刻后獲得自由空間a(6)；

4)微電鑄：微電鑄工藝就是將金屬鎳沉積到第一、第二懸臂支承基座型模 (9、9’)的自由空間a(6)中，形成第一、第二懸臂支承基座(9、9’)， 微電鑄電鑄液配方為氨基磺酸鎳：365～375g/L、氯化鎳：6～10g/L、硼酸：55～ 60g/L；微電鑄工藝條件為：PH值：3.9～4.1、溫度：48℃～52℃、電流密度1～ 1.5A/dm²；

5)銅晶種子層(10)的制備：銅晶種子層(10)的制備采用濺射工藝，在 SU-8光刻膠(7)表面濺射銅，得到銅晶種子層厚度為200～250nm；

6)懸臂層(12)的制作：在銅晶種子層(10)上采用SU-8光刻膠(7)的 光刻工藝獲得到自由空間(11)，自由空間(11)高度約為300μm，通過微電鑄 對自由空間(11)填充金屬鎳形成懸臂層(12)；此時在不銹鋼基底(8)上得 到的第一、第二懸臂支撐基座(9，9’)，與懸臂層(12)一起構成懸臂微結構；

7)微電鑄后處理：微電鑄的后處理包括真空退火和懸臂微結構的精磨、拋 光；真空退火是將帶有光刻膠的懸臂微結構放入真空退火爐中以去除懸臂微結 構的內應力，退火絕對真空度約為10^-3Pa，溫度為400～450℃，退火后使懸臂 微結構在真空爐中自然冷卻，然后進行精磨、拋光；

8)懸臂微結構的釋放：懸臂微結構的釋放采用濃硫酸煮的方法，將帶有SU-8 光刻膠(7)的懸臂微結構放入濃硫酸中，將濃硫酸放在電爐上煮沸約15分鐘， 待懸臂微結構上的SU-8光刻膠(7)全部溶解后，懸臂微結構從不銹鋼基底(8) 上脫落，得到懸臂微結構；

9)懸臂微結構與導線層(5、5’)的連接：懸臂微結構與導線層(5、5’) 采用導電膠粘結，該操作在顯微鏡下完成。