[發明專利]一種微型變剛度懸臂梁結構、制備方法及傳感器

在審

• 申請號: 202211538548.2
• 申請日: 2022-12-01
• 公開（公告）號: CN115856360A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 苗斌;李加東;徐瞻;顧智琦
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: G01Q60/38
• 分類號: G01Q60/38
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 王廣浩

1.一種微型變剛度懸臂梁的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、提供一雙埋層SOI基底；

S2、在所述雙埋層SOI基底上形成第一光刻膠層，對所述第一光刻膠層進行光刻；

S3、將所述第一光刻膠層作為保護層，對所述雙埋層SOI基底進行刻蝕以制備出前端懸臂梁結構，并去除所述第一光刻膠層；

S4、提供一硅片，將所述硅片與所述前端懸臂梁結構鍵合；

S5、將所述雙埋層SOI基底的底部減薄至所述前端懸臂梁結構下方的氧化硅層；

S6、在所述硅片上制備第一氮化硅層，在所述前端懸臂梁結構下方的氧化硅層背面制備第二氮化硅層；

S7、在所述第一氮化硅層上形成第二光刻膠層，對所述第二光刻膠層進行光刻；

S8、將所述第二光刻膠層作為保護層，將所述第一氮化硅層和硅片腐蝕至所述雙埋層SOI基底頂部的氧化硅層以制備出后端懸臂梁結構和懸臂梁支撐結構，并去除所述第二光刻膠層；所述后端懸臂梁結構的剛度高于所述前端懸臂梁結構的剛度，所述后端懸臂梁結構的厚度大于所述前端懸臂梁結構的厚度；

S9、去除掉所述前端懸臂梁結構下方的氧化硅層、所述后端懸臂梁結構上方的氧化硅層和所述硅片上剩余的氮化硅層，完成懸臂梁的釋放，形成完整懸臂梁結構；

S10、在所述完整懸臂梁結構上沉積金屬反射層。

2.如權利要求1所述的微型變剛度懸臂梁的制備方法，其特征在于，還包括以下步驟：

通過調節所述前端懸臂梁結構的長度、厚度和寬度調節所述前端懸臂梁結構的剛度，通過調節所述后端懸臂梁結構的長度、厚度和寬度調節所述后端懸臂梁結構的剛度，以調節所述完整懸臂梁結構的動態檢測范圍和靈敏度。

3.如權利要求1所述的微型變剛度懸臂梁的制備方法，其特征在于，在步驟S4中，通過鍵合膠將所述硅片與所述前端懸臂梁結構鍵合。

4.如權利要求1所述的微型變剛度懸臂梁的制備方法，其特征在于，步驟S6中，通過低壓力化學氣相沉積法在所述硅片上和所述前端懸臂梁結構下方的氧化硅層背面制備氮化硅層。

5.如權利要求1所述的微型變剛度懸臂梁的制備方法，其特征在于，步驟S8中，將所述第二光刻膠層作為保護層，通過KOH溶液或TMAH溶液將所述硅片上的氮化硅層和硅片腐蝕至所述雙埋層SOI基底的第二氧化硅層以制備出后端懸臂梁結構和懸臂梁支撐結構。

6.如權利要求1所述的微型變剛度懸臂梁的制備方法，其特征在于，步驟S9中，通過化學腐蝕的方式去除掉所述前端懸臂梁結構下方的氧化硅層、所述后端懸臂梁結構上方的氧化硅層和所述硅片上剩余的氮化硅層。

7.如權利要求1所述的微型變剛度懸臂梁的制備方法，其特征在于，所述雙埋層SOI基底包括從上之下依次堆疊的第一氧化硅層、第一單晶硅層、第二氧化硅層、第二單晶硅層、第三氧化硅層和第三單晶硅層。

8.如權利要求1所述的微型變剛度懸臂梁的制備方法，其特征在于，所述硅片的晶向為100。

9.一種微型變剛度懸臂梁結構，其特征在于，采用如權利要求1-8任一所述的微型變剛度懸臂梁的制備方法制備得到。

10.一種傳感器，包括激光器和激光位移傳感器，其特征在于，還包括如權利要求9所述的微型變剛度懸臂梁結構，所述激光器用于向所述前端懸臂梁結構或后端懸臂梁結構發射激光，所述激光位移傳感器用于接收所述前端懸臂梁結構或后端懸臂梁結構反射的激光。