[發明專利]一種應變調控低維材料的微機電執行器的制作方法

有效

• 申請號: 202110271687.2
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113104807B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 謝涌;胡文帥;彭艾盈;張鵬;賈浩
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B81B7/02
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 劉長春

1.一種應變調控低維材料的微機電執行器的制作方法，其特征在于，包括：

步驟一：獲取絕緣體上硅晶圓；

其中，所述絕緣體上硅晶圓包括頂層器件硅層、中間氧化層以及底部支撐硅層；

步驟二：在所述頂層器件硅層的指定位置進行光刻、剝離、鍍金屬鋁，并進行退火處理，形成在絕緣體上硅晶圓上的歐姆電極；

其中，所述指定位置是可實現金屬與硅歐姆接觸的位置；

步驟三：在所述頂層器件層硅表面歐姆電極位置鍍鉻后再鍍一層保護金屬，以保護鋁層；

步驟四：在鍍保護金屬之后絕緣體上硅晶圓上按照預設的圖案，制備微機系統MEMS執行器器件；

其中，所述MEMS執行器結構包括可動結構、固定結構以及連接所述可動結構及固定結構的U型彈簧；

步驟五：在MEMS執行器結構上可動結構中間位置開設微溝槽；

其中，微溝槽的間隙寬度在0至50微米區間；

步驟六：將MEMS執行器結構切割為小片；

步驟七：制備低維材料，并將低維材料轉移到聚二甲基硅氧烷PDMS上；

步驟八：在聚二甲基硅氧烷上的低維材料轉移到MEMS執行器結構中的微溝槽上；

步驟九：刻蝕去除MEMS執行器結構中的中間氧化層；

步驟十：對低維材料進行固定以使低維材料在微溝槽上不發生滑動，得到新的MEMS執行器。

2.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步驟四包括：

步驟4.1：對絕緣體上硅晶圓頂層器件層表面旋涂光刻膠，以使光刻膠覆蓋絕緣體硅晶圓；

步驟4.2：使用掩膜板覆蓋所述硅晶圓，以使所述光刻膠與所述掩膜板接觸；

步驟4.3：使用光刻技術對硅晶圓進行圖形化，以使圖形部分保留光刻膠；

步驟4.4：通過深反應離子刻蝕DRIE技術刻蝕SOI上的硅層，形成彈簧、以及彈簧連接的固定結構以及可動結構，得到MEMS執行器結構；

步驟4.5：去除殘余的光刻膠。

3.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步驟七包括：

將硅晶圓切割為小片，尺寸根據需求而定，為3mm×3mm。

4.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步驟十包括：

使用硅膠固定或蒸發金屬的方式對低維材料進行固定，以使低維材料在微溝槽上不發生滑動，得到新的MEMS執行器。

5.根據權利要求4所述的制作方法，其特征在于，使用硅膠固定方式對低維材料進行固定，以使低維材料在微溝槽上不發生滑動，得到新的MEMS執行器包括：

使用緩沖氧化物蝕刻、氫氟酸刻或者HF、XeF₂等氣體蝕去除中間氧化層；

使用錐形微型移液器將硅膠微滴施加到低維材料的兩端，將低維材料的兩端分別固定在MEMS執行器結構的固定電極和懸空電極上。

6.根據權利要求4所述的制作方法，其特征在于，使用蒸發金屬的方式對低維材料進行固定，以使低維材料在微溝槽上不發生滑動，得到新的MEMS執行器包括：

將所述MEMS執行器結構放在對準平臺上；

其中，所述對準平臺可轉動；

將掩膜板覆蓋低維材料；

其中掩膜板上有通孔；

使用蒸發金屬方式將金屬通過掩膜板的通孔沉積到低維材料上，使低維材料固定。

7.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述步驟二之前，所述制作方法還包括：

在底部支撐硅層上沉積一層氮化硅作掩膜；

在底部支撐硅層進行光刻；

采用反應離子刻蝕RIE技術對底部支撐硅層氮化硅做反應離子刻蝕；

使用氫氧化鉀對底部支撐硅層未保護硅作濕法刻蝕處理，從而使得MEMS執行器結構可以透過電子束而不再被硅層阻擋。