一种mems压电矢量水听器及其制备方法_3

文档序号:9748692阅读:来源:国知局
膜。
[0128]5)制备压电膜7
[0129]在所述下电极6的表面上利用0-3法制备15μπι锆钛酸铅(PZT)薄膜,在压电膜的表面上涂正性光刻胶,光刻曝光,形成压电膜光刻图形。用PZT腐蚀液腐蚀压电膜,形成所需图形的压电膜,去除残余光刻胶,完成图形化的压电膜7制备。
[0130]需要说明的是,“0-3法”为一种改进的溶胶-凝胶法,使用0-3法可以制备厚度相对较高的薄膜。
[0131]6)在压电膜7上制备上电极8。
[0132]在硅基片正面上涂光刻胶,光刻曝光,形成上电极反图形,再用真空蒸镀设备沉积厚度为0.0lymCr层和0.05ymAu层构成的Au/Cr复合膜,用丙酮去光刻胶,完成上电极8的制备。如图5所示。
[0133]7)S0I基底层3的释放
[0134]在背面金膜上涂正性光刻胶,利用Karl Suss双面曝光机进行双面曝光,形成体刻蚀掩膜光刻图形。分别利用Au和Cr腐蚀液对Au/Cr复合膜9进行腐蚀。腐蚀完成后,再利用缓释HF腐蚀氮化硅薄膜5,去除光刻胶,完成体刻蚀掩膜层的图形化。如图6所示。
[0135]用体刻蚀夹具将硅片密封固定,放入一定浓度的KOH溶液进行体刻蚀,溶液温度85°C进行SOI基底层3的湿法释放。如图7所示。
[0136]8)支撑层铝膜10的沉积
[0137]利用电子束蒸发设备在硅片背面镀厚度为2μπι的Al膜,作为狭缝刻蚀的支撑层铝膜10。如图8所示。
[0138]9)狭缝Ia的刻蚀
[0139]在正面涂正性光刻胶,利用标准光刻技术光刻曝光,形成狭缝光刻图形,作为狭缝刻蚀的掩膜,利用ICP刻蚀正面Si02/Si,刻蚀气体SF6,完成U形狭缝Ia的刻蚀,狭缝宽度为20μπι,去除光刻胶。在硅片正面涂正性光刻胶,利用磷酸腐蚀背面Al膜、氧化硅薄膜5、Au/Cr复合膜9以及压电单元正下方的部分SOI氧化层2。
[0140]把硅片清洗烘干,完成传感器芯片的制备。如图9及图10所示。该传感芯片的工作频率范围为1KHz以下。
[0141]10)MEMS矢量水听器的封装
[0142]把传感器芯片划片后,形成单个芯片a。如图10所示。使用环氧树脂把芯片a粘到后置放大电路b上,并完成相应电焊接,把以上焊接好的1-3个MEMS压电传感器芯片a和后置放大电路b相互垂直放置在灌封材料聚氨酯灌注而成的壳体结构c中,如图1所示。完成MEMS矢量水听器的制备。
[0143]实施例5
[0144]I)清洗基片
[0145]用标准清洗方法对SOI硅片进行清洗,首先分别利用酸性清洗液和碱性清洗液进行煮沸清洗,然后用去离子水进行清洗,最后用氮气吹干。SOI硅片包括:SOI基底层3厚度为300ym,S0I氧化层2厚度为0.5ym,S0I硅层I厚度为20μπι。如图2所示。
[0146]2)沉积绝缘氧化层4
[0147]利用热氧化炉在基片表面氧化形成绝缘氧化层4,如图3所示。厚度为0.5μπι,正面立刻甩光刻胶保护,用缓释氢氟酸(BHF)溶液腐蚀背面二氧化硅,去除光刻胶。
[0148]3)背面淀积体刻蚀掩膜
[0149]利用等离子体增强化学气相沉积设备(PECVD)在硅片背面淀积ΙΟμπι氧化硅薄膜5。如图4所示。
[0150]4)制备下电极6
[0151]在绝缘氧化层4表面,利用真空蒸镀设备制备下电极6,并图形化。所述下电极6为利用真空蒸镀设备制备的0.2μπι厚度的铝电极。
[0152]5)制备压电膜7
[0153]在所述下电极6的表面上利用磁控溅射设备制备ΙΟμπι氮化铝薄膜,在压电膜的表面上涂正性光刻胶,光刻曝光,形成压电膜光刻图形。用氮化铝腐蚀液腐蚀压电膜,形成所需图形的压电膜,去除残余光刻胶,完成图形化的压电膜7制备。
[0154]6)在压电膜7上制备上电极8
[0155]在硅基片正面上涂光刻胶,光刻曝光,形成上电极反图形,再用真空蒸镀设备沉积厚度为0.2μπι的Al,用丙酮去光刻胶,完成上电极8的制备。如图5所示。
[0156]7) SOI基底层3的释放
[0157]在背面氧化硅膜上涂正性光刻胶,利用KarI Suss双面曝光机进行双面曝光,形成体刻蚀掩膜光刻图形。利用高密度电感耦合等离子体(ICP)刻蚀氧化硅薄膜5,完成体刻蚀掩膜层的图形化。如图6所示。
[0158]利用深度离子反应刻蚀技术,进行SOI基底层3的干法释放。如图7所示。
[0159]8)支撑层铝膜10的沉积
[0160]利用电子束蒸发设备在硅片背面镀厚度为5μπι的Al膜,作为狭缝刻蚀的支撑层铝膜10。如图8所示。
[0161]9)狭缝Ia的刻蚀
[0162]在正面涂正性光刻胶,利用标准光刻技术光刻曝光,形成狭缝光刻图形,作为狭缝刻蚀的掩膜,利用ICP刻蚀正面Si02/Si,刻蚀气体SF6,完成U形狭缝Ia的刻蚀,狭缝宽度为50μπι,去除光刻胶。在硅片正面涂正性光刻胶,利用磷酸腐蚀背面Al膜、氧化硅薄膜5以及压电单元正下方的部分SOI氧化层2。
[0163]把硅片清洗烘干,完成传感器芯片的制备。如图9及图10所示。该传感芯片的工作频率范围为1KHz以下。
[0164]10)MEMS矢量水听器的封装
[0165]把传感器芯片划片后,形成单个芯片a。如图10所示。使用环氧树脂把芯片a粘到后置放大电路b上,并完成相应电焊接,把以上焊接好的1-3个MEMS压电传感器芯片a和后置放大电路b相互垂直放置在灌封材料聚氨酯灌注而成的壳体结构c中,如图1所示。完成MEMS矢量水听器的制备。
[0166]实施例6
[0167]I)清洗基片
[0168]用标准清洗方法对SOI硅片进行清洗,首先分别利用酸性清洗液和碱性清洗液进行煮沸清洗,然后用去离子水进行清洗,最后用氮气吹干。SOI硅片包括:SOI基底层3厚度为300ym,S0I氧化层2厚度为2ym,S0I硅层I厚度为5μπι。如图2所示。
[0169]2)沉积绝缘氧化层4
[0170]利用热氧化炉在基片表面氧化形成绝缘氧化层4,厚度为0.3μπι,正面立刻甩光刻胶保护,用缓释氢氟酸(BHF)溶液腐蚀背面二氧化硅,去除光刻胶。如图3所示。
[0171 ] 3)背面淀积体刻蚀掩膜
[0172]利用等离子体增强化学气相沉积设备(PECVD)在硅片背面淀积4μπι氮化硅薄膜5,如图4所示,并利用真空蒸镀设备在氮化娃薄膜上制备0.0 IymCr层和0.05ymAu层构成的Au/Cr复合膜9。
[0173]4)制备下电极6
[0174]在绝缘氧化层4表面,利用真空蒸镀设备制备下电极6,并图形化;所述下电极6为利用真空蒸镀设备沉积厚度为0.05μηι钛和厚度为0.2μηι的铂复合金属膜。
[0175]5)制备压电膜7
[0176]在所述下电极6的表面上利用溶胶-凝胶法制备5μπι锆钛酸铅(PZT)薄膜,在压电膜的表面上涂正性光刻胶,光刻曝光,形成压电膜光刻图形。用PZT腐蚀液腐蚀压电膜,形成所需图形的压电膜,去除残余光刻胶,完成图形化的压电膜7制备。
[0177]6)在压电膜7上制备上电极8;
[0178]在硅基片正面上涂光刻胶,光刻曝光,形成上电极反图形,再用真空蒸镀设备沉积厚度为0.04口1110层和0.1 mhu层构成的Au / Cr复合膜,用丙酮去光刻胶,完成上电极8的制备。如图5所示。
[0179]7)S0I基底层3的释放
[0180]在背面金膜上涂正性光刻胶,利用Karl Suss双面曝光机进行双面曝光,形成体刻蚀掩膜光刻图形。分别利用Au和Cr腐蚀液对Au/Cr复合膜9进行腐蚀。腐蚀完成后,再利用缓释HF腐蚀氮化硅薄膜5,去除光刻胶,完成体刻蚀掩膜层的图形化。如图6所示。
[0181 ]用体刻蚀夹具将硅片密封固定,放入一定浓度的KOH溶液进行体刻蚀,溶液温度85°C进行SOI基底层3的湿法释放。如图7所示。
[0182]8)支撑层铝膜10的沉积
[0183]利用电子束蒸发设备在硅片背面镀厚度为0.5μπι的Al膜,作为狭缝刻蚀的支撑层铝膜10。如图8所示。
[0184]9)狭缝Ia的刻蚀
[0185]在正面涂正性光刻胶,利用标准光刻技术光刻曝光,形成狭缝光刻图形,作为狭缝刻蚀的掩膜,利用ICP刻蚀正面Si02/Si,刻蚀气体SF6,完成U形狭缝Ia的刻蚀,狭缝宽度为1μm,去除光刻胶。在硅片正面涂正性光刻胶,利用磷酸腐蚀背面Al膜、氧化硅薄膜5、Au/Cr复合膜9以及压电单元正下方的部分SOI氧化层2。
[0186]把硅片清洗烘干,完成传感器芯片的制备。如图9及图10所示。该传感芯片的工作频率范围为1KHz以下。
[0187]10)MEMS矢量水听器的封装
[0188]把传感器芯片划片后,形成单个芯片a。如图10所示。使用环氧树脂把芯片a粘到后置放大电路b上,并完成相应电焊接,把以上焊接好的1-3个MEMS压电传感器芯片a和后置放大电路b相互垂直放置在灌封材料聚氨酯灌注而成的壳体结构c中,如图1所示。完成MEMS矢量水听器的制备。
[0189]实施例7
[0190]I)清洗基片
[0191]用标准清洗方法对SOI硅片进行清洗,首先分别利用酸性清洗液和碱性清洗液进行煮沸清洗,然后用去离子水进行清洗,最后用氮气吹干。SOI硅片包括:SOI基底层3厚度为300ym,S0I氧化层2厚度为lym,S0I硅层I厚度为15μπι,如图2所示。
[0192]2)沉积绝缘氧化层4
[0193]利用热氧化炉在基片表面氧化形成绝缘氧化层4,厚度为30μπι,正面立刻甩光刻胶保护,用缓释氢氟酸(BHF)溶液腐蚀背面二氧化硅,去除光刻胶。如图3所示。
[0194]3)背面淀积体刻蚀掩膜
[0195]利用等离子体增强化学气相沉积设备(PECVD)在硅片背面淀积2μπι氧化硅薄膜5。如图4所示。
[0196]4)制备下电极6
[0197]在绝缘氧化层4表面,利用真空蒸镀设备制备下电极6,并图形化,所述下电极6为利用真空蒸镀设备沉积的0.03μπι Cr层和0.3μπιΑιι层
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