[發明專利]高響應靈敏度懸臂梁結構及其制作方法

無效

• 申請號: 201210002721.7
• 申請日: 2012-01-06
• 公開（公告）號: CN103193191A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 劉瑞文;焦斌斌;李志剛;孔延梅;盧狄克;陳大鵬
• 申請（專利權）人: 昆山光微電子有限公司
• 主分類號: B81B7/00
• 分類號: B81B7/00;B81C1/00
• 代理公司: 昆山四方專利事務所 32212
• 代理人: 盛建德

技術領域

本發明涉及一種高響應靈敏度懸臂梁結構及其制作方法，尤其涉及一種基于MEMS技術制作的高響應靈敏度懸臂梁結構及其制作方法。

背景技術

隨著MEMS技術的發展，雙材料懸臂梁結構已得到越來越多的應用。如生物傳感器中利用雙材料梁中兩種材料對液體親水性的不同而造成不同的彎曲程度來進行測試，微鏡陣列中利用電流不同而造成懸臂梁溫度的不同而產生彎曲變化，從而做出響應，熱——機械型紅外探測器利用物體紅外輻射的不同，進而造成雙材料梁彎曲程度不同，最后轉換為不同的成像灰度等等。綜上所述，這些應用都是基于外界的被測要素直接或間接施加到雙材料懸臂梁，使其發生變形，然后通過光學檢測方法檢測出該變形量，進而檢測出被測要素。這些應用中的懸臂梁變形靈敏度的大小直接影響了器件的檢測靈敏度，因此為了提高器件檢測靈敏度，就需要增大懸臂梁的單位變形量，而傳統的直懸臂梁結構響應靈敏度較低，已無法滿足現代應用的需求。

發明內容

為了克服上述缺陷，本發明提供了一種高響應靈敏度懸臂梁結構及其制作方法，該懸臂梁結構制作簡單，通過不同的各項異性刻蝕條件可制作出不同的褶皺懸臂梁結構，從而具有不同的響應靈敏度，從而為不同的應用提供了更大的選擇空間，同時增加的褶皺結構使得雙材料之間的粘附力得到增強。

本發明為了解決其技術問題所采用的技術方案是：一種高響應靈敏度懸臂梁結構，包括非金屬層和金屬層，所述金屬層位于所述非金屬層上側面上，所述金屬層和非金屬層形成的懸臂梁呈規律的褶皺狀。

作為本發明的進一步改進，所述金屬層為鋁層、金層、鉻層和鎳層之一。

作為本發明的進一步改進，所述非金屬層為多晶硅層、氮化硅層和氧化硅層之一。

作為本發明的進一步改進，所述懸臂梁為直角式褶皺懸臂梁，該直角式褶皺懸臂梁的每個褶皺均為上凸的矩形狀褶皺。

作為本發明的進一步改進，所述懸臂梁為直角式褶皺懸臂梁，該直角式褶皺懸臂梁的每個褶皺均為下凹的矩形狀褶皺。

作為本發明的進一步改進，所述懸臂梁為斜角式褶皺懸臂梁，該斜角式褶皺懸臂梁的每個褶皺均為上凸的半橢圓狀褶皺。

作為本發明的進一步改進，所述懸臂梁為斜角式褶皺懸臂梁，該斜角式褶皺懸臂梁的每個褶皺均為下凹的半橢圓狀褶皺。

本發明還提供一種上述的高響應靈敏度懸臂梁結構的制作方法，包括以下步驟：

①首先準備一塊硅襯底材料，在該襯底的上側面上淀積一層掩蔽層，然后刻蝕該掩蔽層使部分襯底材料露出，并形成規律的圖形；

②對圖形化的上述部分露出的襯底進行各向異性刻蝕，刻蝕出需要深度和形狀的圖形；

③去掉上述掩蔽層，在襯底上側面上淀積一層非金屬材料層，形成懸臂梁結構的非金屬層；

④在上述非金屬層上刻蝕一金屬材料層，形成懸臂梁的金屬層；

⑤腐蝕上述非金屬層下的襯底，釋放懸臂梁結構即完成整個懸臂梁結構的制作。

作為本發明的進一步改進，所述襯底材料為多晶硅、非晶硅和氧化硅之一。

作為本發明的進一步改進，所述掩蔽層的材料為光刻膠、氧化硅、氮化硅和鋁之一。

本發明的有益效果是：①具有很高的響應靈敏度，且響應靈敏度會隨著褶皺梁結構的不同而發生變化，為實際應用提供了更大的選擇窗口。②褶皺結構使得雙材料之間的粘附力得到增強，因此簡化了制作工藝，降低了成本。③制作工藝簡單，只需改變各向異性刻蝕的工藝條件，就可得到不同的褶皺懸臂梁結構，適合大規模生產。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖之一；

圖2為本發明結構示意圖之二；

圖3為本發明所述制作方法的步驟之一結構示意圖；

圖4為本發明所述制作方法的步驟之二結構示意圖；

圖5為本發明所述制作方法的步驟之三結構示意圖；

圖6為本發明所述制作方法的步驟之四結構示意圖；

圖7為本發明所述制作方法的步驟之五結構示意圖。

結合附圖，作以下說明：

1——非金屬層?????2——金屬層

3——襯底?????????4——掩蔽層

具體實施方式

一種高響應靈敏度懸臂梁結構，包括非金屬層1和金屬層2，所述金屬層位于所述非金屬層上側面上，所述金屬層和非金屬層形成的懸臂梁呈規律的褶皺狀。

優選的，上述金屬層為鋁層、金層、鉻層和鎳層之一。

優選的，上述非金屬層為多晶硅層、氮化硅層和氧化硅層之一。