专利名称：一种微电子机械系统自组装结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及微电子机械系统(MEMS)技术领域，特别涉及微电子机械系统(MEMS)的集成装配。
背景技术：
微电子机械系统(MEMS)集成装配是指将微电子机械系统(MEMS)器件或结构安装到预设基底的相应位置处的技术。目前，已有的微电子机械系统(MEMS)集成装配技术主要分两大类序列式(SerialMicroassembly)集成装配技术和并行式集成装配技术(parallelmicroassembly)。序列式集成装配技术是指利用微执行器实现对微器件操作的集成技术。国际上已经出现能操作10μm大小的器件的微镊子(microtweenzers)及微操作器(manipulators)。并行式装配集成技术包括决定式(Deterministic parallel microassembly)和随机式(Stochastic assembly)两种，决定式集成技术主要有硅片——硅片转移技术(wafer-wafer transfer)它是一种将微结构由施主硅片向受主硅片转移的类似于胶盘印刷的集成技术。以上技术都存在批量小、系统整体工艺相互不兼容、器件材料相互不兼容、成品率底、精度低且难以控制等不足。随机式集成技术主要是指利用自组装(Self assembly)实现微电子机械系统(MEMS)微器件的装配，已报道的微电子机械系统(MEMS)自组装结构主要是采用LPCVD氮化硅和石英作为衬底，其成本较高，工艺要求高，使用空间受到限制。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种以普通玻璃做衬底的微电子机械系统(MEMS)自组装结构。该结构可以实现大批量、高精度的装配，并且有广阔的使用空间。
为达到上述目的，本实用新型的解决方案是提供一种微电子机械系统自组装结构，由衬底、微元件、固化润滑脂组成，其衬底是玻璃，衬底上有欲装位置，在欲装位置上面有一层自组装单分子膜，在微元件下面有另一层自组装单分子膜，欲装位置与固化润滑脂形状相对齐。
所述的自组装结构，其所述衬底是普通玻璃。
本实用新型具有装配批量大、精度高的特点。可以广泛应用于微电子机械系统器件的集成，特别是用于生化微电子机械系统(MEMS)器件的集成与装配。当前在生化微电子机械系统(MEMS)器件中常常应用玻璃等材料，因此本实用新型使用空间非常广阔。
图1流体中的微元件自组装示意图；图2普通玻璃衬底的微电子机械系统(MEMS)自组装结构实施过程示意图；图3普通玻璃衬底的微电子机械系统(MEMS)自组装结构图。
具体实施方式
本实用新型涉及两个自组装概念；(一)自组装单分子膜；(二)流体中的微元件自组装，前一个自组装单分子膜是实施后一个微元件自组装的条件。如图1所示，微元件1和衬底3都置于水中，欲装位置5在衬底3的上表面。自组装概念涉及很广的领域，大到天体的自组织，小到分子自组装，概括的讲自组装是指各组元自发的聚集到一起。自组装单分子膜有很多独特的性质，在微电子机械系统(MEMS)中自组装技术中利用的是硫醇与金作用形成的单分子膜的强疏水性。硫醇类物质(RSH)与金的作用机理如下2Au+2RSH 2Au-SR+H22Au+2RSH+O22Au-SR+H2O2其中R硫醇的尾基；SH硫醇中的头基—巯基。在金表面巯基被氧化而生成硫金化合键，其键能很强(184kJ/mol)，从而使自组装硫醇单分子层对酸、碱和离子渗透都有较强的抵抗能力。同时，若R为甲基，自组装单分子层将具有强疏水性(对水的接触角为110°以上)。
本实用新型以普通玻璃为衬底的微电子机械系统(MEMS)自组装结构，如图2、图3所示。在玻璃衬底6上表面，有若干欲装位置5，欲装位置5的形状根据需要可设计成任意平面形状。欲装位置5上有一层自组装单分子膜层4a，自组装单分子膜层4a上为固化的润滑脂2，润滑脂2上又是一层自组装单分子膜层4b，第二层自组装单分子膜层4b上是微元件1。
自组装前，被装微元器件1和普通玻璃衬底6的欲装区域5都形成有一层自组装单分子膜4。将涂覆有一种特殊的疏水性润滑脂2的玻璃衬底6置于水中，这种润滑脂2将只选择性地覆着于玻璃衬底6上具有疏水性的自组装单分子膜4上。由于玻璃衬底6上的润滑脂2同时具有由表面张力引起的对微元件1的吸引力和疏水性，当微元件1置于水中后，微元件1上的自组装单分子膜4便与润滑脂2接触使微元件1和玻璃衬底6结合。此时由于润滑脂2-水和自组装单分子膜4-水的界面自由能将趋于最小，最终将发生形状匹配现象，即稳定时微元件1的自组装单分子膜4的形状将与玻璃衬底6上的自组装单分子膜4的形状严格对齐。这种润滑脂2同时也是一种固化剂，在一定条件下它将固化，从而将微元件1永久的与玻璃衬底6结合。
制作步骤1.自组装单分子膜4的形成制备出微元件1其结构为15μm硅(Si)-0.5μm氮化硅(Si3N4)-500铬(Cr)-1500金(Au)，其形状为400μm×400μm的正方形；在普通玻璃(国产钻石牌)衬底6上都蒸镀有500铬(Cr)-1500金(Au)，并用光刻技术制出若干个400μm×400μm的500铬(Cr)-1500金(Au)的正方形。
将微元件1和玻璃衬底6经过去离子水漂洗30％双氧水浸泡15分钟无水乙醇漂洗浸泡于1mM的十八硫醇的乙醇溶液24小时无水乙醇漂洗之后保存于去离子水中。这样就在微元件1上形成了自组装单分子膜4。
2.水中的微元件1自组装用无水乙醇漂洗带有自组装单分子膜4的微元件1，在玻璃衬底6上涂覆润滑脂2并将其置于盛有去离子水的烧杯中。此时润滑脂2将选择性地覆着于玻璃衬底6上具有强疏水性的自组装单分子膜4上。将若干个微元件1通入烧杯中，微元件1便与玻璃衬底6相应区域，即欲装位置5相结合。加热润滑脂2使之固化，从而使微元件1永久的与玻璃衬底6结合。
普通玻璃衬底6的微电子机械系统(MEMS)自组装结构实施过程如图2所示。
权利要求1.一种微电子机械系统自组装结构，由衬底、微元件、固化润滑脂组成，其特征在于，衬底是玻璃，衬底上有欲装位置，在欲装位置上面有自组装单分子膜，在微元件下面有自组装单分子膜，欲装位置与固化润滑脂形状相对齐。
2.如权利要求1所述的自组装结构，其特征在于，所述衬底是普通玻璃。
专利摘要本实用新型涉及微电子机械系统(MEMS)技术领域，特别涉及微电子机械系统的集成装配。本实用新型是一种以普通玻璃为衬底的微电子机械系统自组装结构，具有装配批量大、精度高的特点，可以广泛应用于微电子机械系统器件的集成，特别是用于生化微电子机械系统(MEMS)器件的集成与装配。当前，在生化微电子机械系统(MEMS)器件中常常应用玻璃等材料，因此本实用新型使用空间非常广阔。
文档编号B81C3/00GK2672029SQ20032010426
公开日2005年1月19日 申请日期2003年12月31日 优先权日2003年12月31日
发明者张建刚, 夏善红 申请人:中国科学院电子学研究所