一种mems压电矢量水听器及其制备方法_4

文档序号:9748692阅读:来源:国知局
构成的Au/Cr复合膜。
[0198]5)制备压电膜7
[0199]在所述下电极6的表面上制备0.Ο?μπι氧化锌,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。用稀磷酸腐蚀液腐蚀压电膜,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。
[0200]6)在压电膜7上制备上电极8
[0201 ]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的0.03ymCr层和0.3ymAu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。
[0202]7) SOI基底层3的释放
[0203]在背面氧化硅膜上涂正性光刻胶,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。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。
[0204]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。
[0205]8)支撑层铝膜10的沉积
[0206]利用电子束蒸发设备在硅片背面镀厚度为4μπι的Al膜,作为狭缝刻蚀的支撑层铝膜10。如图8所示。
[0207]9)狭缝Ia的刻蚀
[0208]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30μπι,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。
[0209]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。
[0210]10)MEMS矢量水听器的封装
[0211]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。
[0212]实施例8
[0213]I)清洗基片
[0214]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200ym,S0I氧化层2厚度为0.3ym,S0I硅层I厚度为30μπι。如图2所示。
[0215]2)沉积绝缘氧化层4
[0216]利用热氧化炉在基片表面氧化形成绝缘氧化层4,厚度为0.5μπι,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。如图3所示。
[0217]3)背面淀积体刻蚀掩膜
[0218]利用等离子体增强化学气相沉积设备(PECVD)在硅片背面淀积6μπι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0.06ymCr层和0.3ymAu层构成的Au/Cr复合膜9。
[0219]4)制备下电极6
[0220]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0.1ym Cr层和0.5μπιΑιι层构成的Au/Cr复合膜。
[0221]5)制备压电膜7
[0222]在所述下电极6的表面上制备35μπι钙钛矿型压电膜,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,用稀磷酸腐蚀液腐蚀压电膜,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。
[0223]6)在压电膜7上制备上电极8
[0224]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
0.1ymCr层和0.5ymAu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。
[0225]7) SOI基底层3的释放
[0226]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。
[0227]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。
[0228]8)支撑层铝膜10的沉积
[0229]利用电子束蒸发设备在硅片背面镀厚度为Ιμπι的Al膜,作为狭缝刻蚀的支撑层铝膜10。如图8所示。
[0230]9)狭缝Ia的刻蚀
[0231 ]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,作为狭缝亥Ij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
0.Ιμπι,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。
[0232]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。
[0233]10)MEMS矢量水听器的封装
[0234]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。
[0235]实施例9
[0236]I)清洗基片
[0237]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300μπι,SOI氧化层2厚度为3μπι,SOI硅层I厚度为40μπι。如图2所示。
[0238]2)沉积绝缘氧化层4
[0239]利用热氧化炉在基片表面氧化形成绝缘氧化层4,厚度为40μπι,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。
[0240]3)背面淀积体刻蚀掩膜
[0241]利用等离子体增强化学气相沉积设备(PECVD)在硅片背面淀积Ιμπι氧化硅薄膜5。如图4所示。
[0242]4)制备下电极6
[0243]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。
[0244]5)制备压电膜7
[0245]在所述下电极6的表面上制备50μπι氧化锌,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。用稀磷酸腐蚀液腐蚀压电膜,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。
[0246]6)在压电膜7上制备上电极8
[0247]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。
[0248]7) SOI基底层3的释放
[0249]在背面氧化硅膜上涂正性光刻胶,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。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。
[0250]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。
[0251]8)支撑层铝膜10的沉积
[0252]利用电子束蒸发设备在硅片背面镀厚度为3μπι的Al膜,作为狭缝刻蚀的支撑层铝膜10。如图7所示。
[0253]9)狭缝Ia的刻蚀
[0254]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40μπι,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。
[0255]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。
[0256]10)MEMS矢量水听器的封装
[0257]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。
[0258]实施例10
[0259]I)清洗基片
[0260]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100ym,S0I氧化层2厚度为5ym,S0I硅层I厚度为50μπι。如图2所示。
[0261]2)沉积绝缘氧化层4
[0262]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50μπι,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。
[0263]3)背面淀积体刻蚀掩膜
[0264]利用等离子体增强化学气相沉积设备(PECVD)在硅片背面淀积0.5μπι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0.04ymCr层和0.1ymAu层构成的Au/Cr复合膜9。
[0265]4)制备下电极6
[0266]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0.2μπι厚度的铝电极。
[0267]5)制备压电膜7
[0268]在所述下电极6的表面上制备25μπι有机压电膜,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,用稀磷酸腐蚀液腐蚀
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