[發(fā)明專利]一種用于強(qiáng)磁場測量的梳齒狀微傳感器及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710408515.9
• 申請日: 2017-06-02
• 公開（公告）號: CN107290693B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許高斌;王月媖;陳興;馬淵明;李坤
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01R33/02
• 分類號: G01R33/02;B81B7/00;B81B5/00;B81C1/00
• 代理公司: 合肥金安專利事務(wù)所(普通合伙企業(yè)) 34114
• 代理人: 金惠貞

1.一種用于強(qiáng)磁場測量的梳齒狀微傳感器，其特征在于：包括依次連接的基底、傳感器本體和封蓋；

所述基底為500um厚的單面拋光晶片，在拋光了的一側(cè)上設(shè)有1um 深的腔體，在設(shè)有腔體的整個拋光了的表面設(shè)有第一氧化硅層；

所述傳感器本體為SOI晶片，分為主體區(qū)域、一對測量電極體區(qū)域和一對驅(qū)動電極體區(qū)域，一對測量電極體位于主體的X方向的兩側(cè)，一對驅(qū)動電極體位于主體的Y方向的兩側(cè)；一對測量電極體和主體之間為齒狀交錯配合結(jié)構(gòu)，一對驅(qū)動電極體和主體之間為齒狀交錯配合結(jié)構(gòu)；

所述SOI晶片為復(fù)合材料片，由380um厚的硅層、1um厚的氧化硅層和20um厚的硅材料層組成；在主體區(qū)域，去除了380um厚的硅層的祼露出來后1um厚的氧化硅層上的兩邊分別設(shè)有一根電容引線，兩邊的電容引線呈對稱狀態(tài)，每根電容引線的兩側(cè)對稱設(shè)有兩根以上的金屬線；所述電容引線的長度方向和金屬線的長度方向為傳感器本體的Y方向；

在主體區(qū)域，去除了380um厚的硅層和1um厚的氧化硅層的祼露出來的20um厚的硅材料層上設(shè)有一對電容接觸電極、兩對電容引線電極、兩對金屬線電極；一對電容接觸電極對稱位于主體的兩側(cè)，每只電容接觸電極的兩端分別連接著電容引線的中部；一對電容引線電極分別連接著對應(yīng)一側(cè)的電容引線的兩端，另一對電容引線電極分別連接著對應(yīng)另一側(cè)的電容引線的兩端，且分別位于主體的兩端；一對金屬線電極分別連接著對應(yīng)一側(cè)的兩根以上的金屬線的兩端，另一對金屬線電極分別連接著對應(yīng)另一側(cè)的兩根以上的金屬線的兩端，且分別位于主體的兩端；

在一對測量電極體區(qū)域，去除了380um厚的硅層和1um厚的氧化硅層的祼露出來的20um厚的硅材料層上設(shè)有一對測量電極；

在一對驅(qū)動電極體區(qū)域，去除了380um厚的硅層和1um厚的氧化硅層的裸露出來的20um厚的硅材料層上設(shè)有一對驅(qū)動電極；

所述封蓋呈盒蓋狀，內(nèi)表面設(shè)有納米吸氣劑層；

所述基底、傳感器本體和封蓋通過鍵合形成內(nèi)部真空的梳齒狀微傳感器。

2.制備權(quán)利要求1所述的一種用于強(qiáng)磁場測量的梳齒狀微傳感器的方法，其特征在于制備步驟如下：

（1）.在500um厚的單面拋光晶片的拋光一面上用深反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)刻蝕1um 深的腔體，并在整個設(shè)有空腔的拋光了的表面上采用剝離技術(shù)生長第一氧化硅層；

（2）.在溫度200℃下，將SOI晶片的20um厚的硅材料層一側(cè)和所述單面拋光晶片的第一氧化硅層一側(cè)直接鍵合；

（3）.用反應(yīng)離子刻蝕去除SOI晶片上的380um硅層，并對裸露出來的1um氧化硅層進(jìn)行刻蝕去除的圖形化處理，圖形化了的部分暴露出20um厚的硅材料層，未圖形化的1um厚的氧化硅層部分呈凸起狀態(tài)；

（4）.在SOI晶片上暴露出的20um厚的硅材料層上采用剝離技術(shù)分別生長一對測量電極、一對驅(qū)動電極、一對電容接觸電極、兩對電容引線電極、兩對金屬線電極；

（5）.在所述金屬線電極中部采用剝離技術(shù)生長隔離氧化層，且隔離氧化層的兩側(cè)分別連接著1um厚的氧化硅層；

（6）.在未圖形化的1um厚的氧化硅層上同樣采用剝離技術(shù)生長電容引線和金屬線；隔離氧化層作為電容引線與金屬線電極之間的隔離層，使電容引線連接到電容引線電極，避免因兩通電體靠太近形成額外的耦合電容、放電、電流互通等對結(jié)構(gòu)的信號干擾；

（7）.用深反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)刻蝕去除圖形化1um厚的氧化硅層上裸露出來的20um厚的硅材料層，形成主體和一對測量電極體之間的齒狀交錯配合結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)主體相對于一對測量電極在X方向的移動；形成主體和一對驅(qū)動電極體之間的齒狀交錯配合結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)主體相對于一對驅(qū)動電極在X方向的移動；并去除電容引線與其兩側(cè)相鄰的金屬線電極之間的20um厚的硅材料層，使電容引線兩側(cè)和金屬線之間分別形成空腔，得到傳感器本體；

（8）.在另一硅片上用深反應(yīng)離子刻蝕腔體，呈盒蓋狀，在腔體邊緣凸起的表面設(shè)有第二氧化硅層，在腔體的內(nèi)表面沉積設(shè)有納米吸氣劑層；得到封蓋；

（9）.在溫度200℃下，將封蓋和傳感器本體直接鍵合，形成完整的內(nèi)部真空的梳齒狀微傳感器。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于：步驟（4）中，在SOI晶片上暴露出的20um厚的硅材料層上采用剝離技術(shù)生長出一對測量電極、一對驅(qū)動電極、一對電容接觸電極、兩對電容引線電極、兩對金屬線電極。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于：步驟（8）中，在硅片的腔體邊緣凸起的表面采用剝離技術(shù)生長出第二氧化硅層。