專利名稱：一種微電力機械系統(tǒng)振動射流執(zhí)行器的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子器件制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種MEMS振動射流執(zhí)行器芯片的制備方法，背景技術(shù)基于微電子機械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)的微型射流執(zhí)行器作為小型無人飛行器上控制復(fù)雜流動的新途徑，具有成本低、能耗小、分布式控制，以及對流動無負面影響等特點。
本發(fā)明給出了MEMS振動射流執(zhí)行器芯片核心部分的制備方法。MEMS微型射流執(zhí)行器對于微小型飛行器、無人機和大迎角機動飛行戰(zhàn)斗機的氣動力控制，以及減小魚雷、潛艇航行時的噪音等具有重要的應(yīng)用價值。
目前應(yīng)用于流體控制的MEMS射流器件在國內(nèi)尚未見有關(guān)的文獻和報導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種MEMS振動射流執(zhí)行器芯片的制備方法。
為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是微電力機械系統(tǒng)振動射流執(zhí)行器芯片的制備方法，包括下列步驟1、采用低壓化學氣相沉積的方法在硅襯底雙面生長氮化硅膜；2、在硅基片正面光刻出上電極圖形；3、蒸發(fā)鉻/金薄膜；4、超聲剝離；5、掩蔽刻蝕；6、在硅基片背面光刻腐蝕窗口圖形；
7、膠掩蔽刻蝕背面腐蝕窗口上的氮化硅；8、濕法腐蝕釋放拍動片結(jié)構(gòu)；9、在第二片硅片上滿片蒸發(fā)鉻/金薄膜；10、在第二片硅片的金膜比表面涂光學光刻膠；11、將第一片硅片的背面與涂有光刻膠的第二片硅片粘合；12、劃片成線列器件；13、分別在上下硅片的金膜上焊接電極引線。
所述的微電力機械系統(tǒng)振動射流執(zhí)行器芯片的制備方法，其具體操作步驟為第一步選用普通硅片做襯底，采用低壓化學氣相沉積的方法在硅襯底雙面生長氮化硅膜，厚度為1.2~1.5微米；第二步在氮化硅薄膜上涂光學光刻膠，經(jīng)過曝光顯影后得到下電極圖形；第三步將顯影后的硅片在反應(yīng)離子刻蝕中采用氧氣去底膠，流量55~65毫升每秒，等離子體偏壓功率為10~15瓦特，去底膠后片子立即送入蒸發(fā)臺，采用電子束蒸發(fā)工藝蒸發(fā)鉻/金薄膜；第四步把蒸發(fā)過金屬膜的基片置于丙酮器皿中，并外加超聲波去除硅片上的光刻膠及膠上的鉻/金薄膜，得到鉻/金的干法刻蝕掩蔽下電極圖形；第五步在鉻/金薄膜掩蔽下采用干法反應(yīng)離子刻蝕工藝將氮化硅刻透；第六步在第一片襯底背面涂厚光刻膠，經(jīng)曝光后得到待刻蝕的背面腐蝕窗口圖形；第七步在厚膠掩蔽下采用干法反應(yīng)離子刻蝕工藝將背面的氮化硅刻透；第八步將整個襯底放入濕法腐蝕液中進行腐蝕，去除拍動片下的多余部分的硅襯底，并得到拍動片結(jié)構(gòu)；第九步在第二片硅片上采用電子束蒸發(fā)工藝滿片蒸發(fā)鉻/金薄膜；第十步在第二片硅片的金膜表面涂光學光刻膠；
第十一步將第一片硅片的背面與涂有光刻膠的第二片硅片粘合；第十二步按照硅片上器件圖形的分布，劃片成線列器件；第十三步分別在上下硅片的金膜上焊接電極引線。
所述的微電力機械系統(tǒng)振動射流執(zhí)行器芯片的制備方法，所述襯底為普通硅片，厚度為480~520微米。
所述的微電力機械系統(tǒng)振動射流執(zhí)行器芯片的制備方法，所述第二步、第十步中光學光刻膠，為S9912光學光刻膠，膠厚為1000～1500nm。
所述的微電力機械系統(tǒng)振動射流執(zhí)行器芯片的制備方法，所述第三步和第九步中，用電子束蒸發(fā)工藝蒸發(fā)鉻/金薄膜，是先蒸發(fā)鉻厚度10~12nm，然后蒸發(fā)金厚度55~65nm。
所述的微電力機械系統(tǒng)振動射流執(zhí)行器芯片的制備方法，所述第五步和第七步中干法反應(yīng)離子刻蝕工藝條件為氣體采用SF6，流量55~65毫升每秒，等離子體偏壓功率為60~80瓦特，加磁場，水冷。
所述的微電力機械系統(tǒng)振動射流執(zhí)行器芯片的制備方法，所述第六步中厚光刻膠，為BP218光學光刻膠，膠厚為3~4微米。
本發(fā)明應(yīng)用于小型無人飛行器上，作為一種新的流動控制手段，可用于發(fā)現(xiàn)新的流動特征、能夠深層次地揭示出MEMS器件所產(chǎn)生的微尺度流動對宏觀流動的有效控制機理，為MEMS器件用于流動控制提供基本的試驗條件，具有重要的學術(shù)意義和應(yīng)用價值。


圖1至圖11為本發(fā)明方法的工藝操作流程示意圖。
具體實施例方式
現(xiàn)結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案。根據(jù)以上所述的微電力機械系統(tǒng)(MEMS)振動射流執(zhí)行器芯片的制備方法，其操作步驟為第一步在硅基片101表面雙面生長氮化硅膜102和103。
如圖1所示，選用普通雙拋硅片做襯底101，襯底的厚度為500μm，采用低壓化學氣相沉積的方法在硅襯底雙面生長氮化硅膜102和103，厚度為1.2~1.5微米；
第二步光刻上電極圖形104。
如圖2所示，在氮化硅102上涂S9912光學光刻膠，膠厚1000-1500nm，經(jīng)過曝光顯影后得到上電極圖形104；第三步蒸發(fā)鉻/金薄膜105。
如圖3所示，在氮化硅102上和光刻膠104上采用電子束蒸發(fā)工藝先蒸發(fā)鉻厚度10nm，然后蒸發(fā)金厚度60nm，得到鉻/金薄膜105；第四步超聲剝離。
如圖4所示，把蒸發(fā)過金屬膜的基片置于丙酮器皿中，并外加超聲波去除光刻膠104及膠上的鉻/金薄膜105，得到上電極圖形106第五步干法掩蔽刻蝕。
如圖5所示，在鉻/金掩蔽下采用干法反應(yīng)離子刻蝕(RIE)工藝將氮化硅刻透，得到排動片圖形107；第六步背面光刻腐蝕窗口圖形108。
如圖6所示，第一片襯底背面涂厚光刻膠，經(jīng)曝光后得到待刻蝕的背面腐蝕窗口圖形108；第七步干法刻蝕背面氮化硅。
如圖7所示，在厚膠掩蔽下采用干法反應(yīng)離子刻蝕工藝將背面的氮化硅刻透，得到背面腐蝕窗口109；第八步濕法腐蝕如圖8所示，將整個襯底放入濕法腐蝕液中進行腐蝕，去除拍動片下的多余部分的硅襯底，并得到拍動片結(jié)構(gòu)110；第九步蒸發(fā)蒸發(fā)鉻/金薄膜111。
如圖9所示，在第二片硅片上采用電子束蒸發(fā)工藝滿片蒸發(fā)鉻/金薄膜111；第十步涂光學光刻膠112。
如圖10所示，在第二片硅片的金膜表面涂光學光刻膠112；第十一步硅片粘合如圖11所示，將第一片硅片的背面與涂有光刻膠的第二片硅片粘合；第十二步劃片。
按照硅片上器件圖形的分布，劃片成線列器件；第十三步焊接引線。
分別在上下硅片的金膜上焊接電極引線，至此，振動射流執(zhí)行器芯片制備完畢。
權(quán)利要求
1一種微電力機械系統(tǒng)振動射流執(zhí)行器芯片的制備方法，其特征在于，包括13個工藝操作步驟1、采用低壓化學氣相沉積的方法在硅襯底雙面生長氮化硅膜；2、在第一片硅基片正面光刻出上電極圖形；3、蒸發(fā)鉻/金薄膜；4、超聲剝離；5、掩蔽刻蝕；6、在第一片硅基片背面光刻腐蝕窗口圖形；7、膠掩蔽刻蝕背面腐蝕背面氮化硅；8、濕法腐蝕釋放拍動片結(jié)構(gòu)；9、在第二片硅片上滿片蒸發(fā)鉻/金薄膜；10、在第二片硅片的金膜表面涂光學光刻膠；11、將第一片硅片的背面與涂有光刻膠的第二片硅片粘合；12、劃片成線列器件；13、分別在上下硅片的金膜上焊接電極引線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電力機械系統(tǒng)振動射流執(zhí)行器芯片的制備方法，其特征在于，操作步驟為第一步選用普通硅片做襯底，采用低壓化學氣相沉積的方法在硅襯底雙面生長氮化硅膜，厚度為1.2~1.5微米；第二步在氮化硅薄膜上涂光學光刻膠，經(jīng)過曝光顯影后得到下電極圖形；第三步將顯影后的硅片在反應(yīng)離子刻蝕中采用氧氣去底膠，流量55~65毫升每秒，等離子體偏壓功率為10~15瓦特，去底膠后片子立即送入蒸發(fā)臺，采用電子束蒸發(fā)工藝蒸發(fā)鉻/金薄膜；第四步把蒸發(fā)過金屬膜的基片置于丙酮器皿中，并外加超聲波去除硅片上的光刻膠及膠上的鉻/金薄膜，得到鉻/金的干法刻蝕掩蔽下電極圖形；第五步在鉻/金薄膜掩蔽下采用干法反應(yīng)離子刻蝕工藝將氮化硅刻透；第六步在第一片襯底背面涂厚光刻膠，經(jīng)曝光后得到待刻蝕的背面腐蝕窗口圖形；第七步在厚膠掩蔽下采用干法反應(yīng)離子刻蝕工藝將背面的氮化硅刻透；第八步將整個襯底放入濕法腐蝕液中進行腐蝕，去除拍動片下的多余部分的硅襯底，并得到拍動片結(jié)構(gòu)；第九步在第二片硅片上采用電子束蒸發(fā)工藝滿片蒸發(fā)鉻/金薄膜；第十步在第二片硅片的金膜表面涂光學光刻膠；第十一步將第一片硅片的背面與涂有光刻膠的第二片硅片粘合；第十二步按照硅片上器件圖形的分布，劃片成線列器件；第十三步分別在上下硅片的金膜上焊接電極引線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微電力機械系統(tǒng)振動射流執(zhí)行器芯片的制備方法，其特征在于，所述襯底為普通雙面拋光硅片，厚度為480~520微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微電力機械系統(tǒng)振動射流執(zhí)行器芯片的制備方法，其特征在于，所述第二步、第十步中光學光刻膠，為S9912光學光刻膠，膠厚為1000～1500nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微電力機械系統(tǒng)振動射流執(zhí)行器芯片的制備方法，其特征在于，所述第三步和第九步中，用電子束蒸發(fā)工藝蒸發(fā)鉻/金薄膜，是先蒸發(fā)鉻厚度10~12nm，然后蒸發(fā)金厚度55~65nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微電力機械系統(tǒng)振動射流執(zhí)行器芯片的制備方法，其特征在于，所述第五步和第七步中干法反應(yīng)離子刻蝕工藝條件為氣體采用SF6，流量55~65毫升每秒，等離子體偏壓功率為60~80瓦特，加磁場，水冷。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微電力機械系統(tǒng)振動射流執(zhí)行器芯片的制備方法，其特征在于，所述第六步中厚光刻膠，為BP218光學光刻膠，膠厚為3~4微米。
全文摘要
本發(fā)明涉及微電子器件制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種MEMS振動射流執(zhí)行器芯片的制備方法，方法包括1.采用低壓化學氣相沉積的方法在硅襯底雙面生長氮化硅膜；2.在硅基片正面光刻出上電極圖形；3.蒸發(fā)鉻/金薄膜；4.超聲剝離；5.掩蔽刻蝕；6.在硅基片背面光刻腐蝕窗口圖形；7.膠掩蔽刻蝕背面腐蝕窗口上的氮化硅；8.濕法腐蝕釋放拍動片結(jié)構(gòu)；9.在第二片硅片上滿片蒸發(fā)鉻/金薄膜；10.在第二片硅片的金膜表面涂光學光刻膠；11.將第一片硅片的背面與涂有光刻膠的第二片硅片粘合；12.劃片成線列器件；13.分別在上下硅片的金膜上焊接電極引線。應(yīng)用于小型無人飛行器上。
文檔編號G03F7/00GK1970432SQ20051008697
公開日2007年5月30日 申請日期2005年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月24日
發(fā)明者歐毅, 白宏磊, 石莎莉, 申功炘, 陳大鵬 申請人:中國科學院微電子研究所