专利名称：基于架空金属线桥的微机电系统磁执行器的制作方法
技术领域：
本发明涉及微机电系统(MEMS)微型执行器技术领域，尤其涉及一 种基于架空金属线桥的MEMS磁执行器的制作方法。
背景技术：
国内外利用微机电系统技术制作而成的微型执行器，由于原理的不同 而种类繁多，包括热执行器、静电执行器、电磁执行器、透磁合金执行器、 人工合成射流执行器、硅橡胶气球执行器等。
要制作出对流体干扰能力强的微执行器，关键要增加对执行器的驱动 力。各种微执行器中，利用热、静电原理的执行器驱动力小，使执行器产 生的偏移不能对流体造成显著影响，并且有些静电磁执行器由于应力和热 效应的原因，本身就产生了很大的形变，而人工射流、气球执行器工艺复 杂，难于实现。
发明内容
(一) 要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于架空金属线桥的 MEMS磁执行器的制作方法，以简化制作工艺，克服用于流体控制的微执 行器驱动力小、存在应力、热效应等问题。
(二) 技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种基于架空金属线桥的微机电系统
磁执行器的制作方法，该方法包括
A、 在硅晶片上下表面淀积氮化硅薄膜；
B、 保护正面，背面光刻，刻蚀形成氮化硅薄膜窗口；
C、 正面光刻，刻蚀形成氮化硅薄膜执行器图形；
D、 正面光刻，打底胶，电子束蒸发Cr/Au，剥离形成金属线圈及电
极；
E、 正面光刻，打底胶，电镀金，形成架空金属线桥桥柱；
F、 正面光刻，打底胶，电子束蒸发Cr/Au，剥离形成架空金属线桥；
G、 腐蚀背面体硅，释放执行器。
上述方案中，步骤A中所述硅晶片为双表面抛光的晶向为(100)的 n型硅片，所述淀积采用低压化学气相沉积LPCVD方法进行，所述氮化 硅薄膜的厚度为1.5pm。
上述方案中，步骤B中所述保护正面采用光刻胶来保护正面，背面光 刻采用等离子体干法进行，刻蚀形成氮化硅薄膜窗口的尺寸为 1100|amx950(im。
上述方案中，步骤C中所述正面光刻采用光刻胶做掩蔽，并采用干法 刻蚀氮化硅薄膜形成执行器图形。
上述方案中，步骤D中所述电子束蒸发Cr的厚度为IOO义，Au的厚 度为4000i，所述形成的金属线圈的宽度为lO)im，线圈的间隔为5iam。
上述方案中，步骤E中所述形成的架空金属线桥桥柱的尺寸为80pm X50(im。
上述方案中，步骤F中所述电子束蒸发Cr的厚度为100i， Au的厚 度为4000义。
上述方案中，步骤G中所述腐蚀背面体硅采用在质量比为30。％的 KOH溶液中各向异性腐蚀。
上述方案中，该微磁执行器尺寸为300lamx350pm，由位于一侧的2 个悬臂梁支撑，悬臂梁尺寸为200pmx24iam,采用一种架空的金属线桥来实 现线圈的闭合，将通电的执行器放置在外部磁场中，执行器在磁场的作用 下将产生向外的偏移振动。
(三)有益效果 从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果 1、本发明制作的微型磁执行器，以氮化硅为结构层，金属线圈位于 执行器的平面上，微磁执行器尺寸为300pmX30(^m，由位于一侧的2个
悬臂梁支撑，悬臂梁尺寸为200)imX24(im，采用一种架空的金属线桥来 实现线圈的闭合。将通电的执行器放置在外部磁场中，则执行器在磁场的 作用下将产生向外的偏移振动，从而对流体施加一定的作用来达到改变流 体动力特性的目的。
2、本发明利用磁力为推动力，大大增强了执行器偏移振动能力，能 够对流体施加显著影响，工艺简单，容易实现，由于采用了架空金属线桥 的结构，此微磁执行器避免了其他执行器可能有的应力、热效应等问题。
图1为本发明提供的制作基于架空金属线桥的MEMS磁执行器的方 法流程图2为依照本发明实施例制作基于架空金属线桥的MEMS磁执行器 的工艺流程图；其中，l为硅，2为氮化硅，3为金属，4为光刻胶；
图3为依照本发明实施例制作的基于架空金属线桥的MEMS磁执行 器的俯视图4为依照本发明实施例制作的基于架空金属线桥的MEMS磁执行 器的剖面图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实 施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明提供的这种基于架空金属线桥的MEMS磁执行器，以氮化硅 为结构层，金属线圈位于执行器的平面上，微磁执行器尺寸为300)umX 300pm，由位于一侧的2个悬臂梁支撑，悬臂梁尺寸为200nmX24pm，采 用一种架空的金属线桥来实现线圈的闭合，将通电的执行器放置在外部磁 场中，则执行器在磁场的作用下将产生向外的偏移振动，从而对流体施加 一定的作用来达到改变流体动力特性的目的。
如图1所示，图1为本发明提供的制作基于架空金属线桥的MEMS 磁执行器的方法流程图，该方法包括以下步骤
步骤101:在硅晶片上下表面淀积氮化硅薄膜；
步骤102:保护正面，背面光刻，刻蚀形成氮化硅薄膜窗口； 步骤103:正面光刻，刻蚀形成氮化硅薄膜执行器图形；
步骤104:正面光刻，打底胶，电子束蒸发Cr/Au，剥离形成金属线 圈及电极；
步骤105:正面光刻，打底胶，电镀金，形成架空金属线桥桥柱； 步骤106:正面光刻，打底胶，电子束蒸发Cr/Au，剥离形成架空金 属线桥；
步骤107:腐蚀背面体硅，释放执行器。
上述步骤101中所述硅晶片为双表面抛光的晶向为(100)的n型硅 片，所述淀积采用低压化学气相沉积LPCVD方法进行，所述氮化硅薄膜 的厚度为1.5pm，氧化硅薄膜厚度为2.5pm。
上述步骤102中所述保护正面采用光刻胶来保护正面，背面光刻采用 等离子体干法进行，刻蚀形成氮化硅薄膜窗口的尺寸为1100pmx95C^m。
上述步骤103中所述正面光刻采用光刻胶做掩蔽，并采用干法刻蚀氮 化硅薄膜形成执行器图形。 o
上述步骤104中所述电子束蒸发Cr的厚度为IOO义，Au的厚度为 4000义，所述形成的金属线圈的宽度为10pm，线圈的间隔为5^m。
上述步骤105中所述形成的架空金属线桥桥柱的尺寸为80pmX 50)im。
上述步骤106中所述电子束蒸发Cr的厚度为IOO义，Au的厚度为 4000义。
上述步骤107中所述腐蚀背面体硅釆用在质量比为30X的KOH溶液 中各向异性腐蚀。
该微磁执行器尺寸为300pmx350i^m，由位于一侧的2个悬臂梁支撑， 悬臂梁尺寸为200lamx24^im,采用一种架空的金属线桥来实现线圈的闭合, 将通电的执行器放置在外部磁场中，执行器在磁场的作用下将产生向外的 偏移振动。
基于图1所述的制作基于架空金属线桥的MEMS磁执行器的方法流 程图，以下结合具体的实施例对本发明制作基于架空金属线桥的MEMS
磁执行器的方法进一步详细说明。 实施例
如图2所示，图2为依照本发明实施例制作基于架空金属线桥的 MEMS磁执行器的工艺流程图。
步骤201:在双抛光n-type (100)硅晶片的上下表面上采用低压化学 气相沉积(LPCVD)方法淀积厚度为1.5pm的氮化硅薄膜；与本对应的 工艺流程图如图2-l所示。
步骤202:采用光刻胶保护硅晶片的正面，采用等离子体干法对硅晶 片的背面进行光刻，刻蚀形成尺寸为110(Hmix95(^m的氮化硅薄膜窗口； 与本对应的工艺流程图如图2-2所示。
步骤203:采用光刻胶做掩蔽对硅晶片的正面进行光刻，采用干法刻 蚀刻蚀形成氮化硅薄膜执行器图形；与本对应的工艺流程图如图2-3所 。
步骤204:正面光刻，打底胶，电子束蒸发Cr/Au， Cr的厚度为IOO义， Au的厚度为4000^ ，剥离形成金属线圈及电极，金属线圈的宽度为lO(im， 线圈的间隔为5pm;与本对应的工艺流程图如图2-4所示。
步骤205:在双抛光n-type(100)硅晶片的正面进行光刻，并打底胶； 与本对应的工艺流程图如图2-5所示。
步骤206:在双抛光n-type (100)硅晶片的正面电镀金，形成尺寸为 80|amX50|am的架空金属线桥桥柱；与本对应的工艺流程图如图2-6所示。
步骤207:对镀金的硅晶片的正面进行光刻，并打底胶；与本对应的 工艺流程图如图2-7所示。
步骤208:电子束蒸发Cr/Au， Cr的厚度为IOO义，Au的厚度为4000义， 剥离形成架空金属线桥；与本对应的工艺流程图如图2-8所示。
步骤209:采用在质量比为30%的KOH溶液中各向异性腐蚀背面体 硅，释放执行器；与本对应的工艺流程图如图2-9所示。
采用上述步骤制作的基于架空金属线桥的MEMS磁执行器尺寸为 300pmx350^im，由位于一侧的2个悬臂梁支撑，悬臂梁尺寸为 200lamx24pm，采用一种架空的金属线桥来实现线圈的闭合，将通电的执 行器放置在外部磁场中，执行器在磁场的作用下将产生向外的偏移振动。 如图3和图4所示，图3为依照本发明实施例制作的基于架空金属线桥的
MEMS磁执行器的俯视图，图4为依照本发明实施例制作的基于架空金属
线桥的MEMS磁执行器的剖面图。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行 了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而 已，并不用于限制本发明，凡在本发明的
权利要求
1、一种基于架空金属线桥的微机电系统磁执行器的制作方法，其特征在于，该方法包括A、在硅晶片上下表面淀积氮化硅薄膜；B、保护正面，背面光刻，刻蚀形成氮化硅薄膜窗口；C、正面光刻，刻蚀形成氮化硅薄膜执行器图形；D、正面光刻，打底胶，电子束蒸发Cr/Au，剥离形成金属线圈及电极；E、正面光刻，打底胶，电镀金，形成架空金属线桥桥柱；F、正面光刻，打底胶，电子束蒸发Cr/Au，剥离形成架空金属线桥；G、腐蚀背面体硅，释放执行器。
2、 根据权利要求1所述的基于架空金属线桥的微机电系统磁执行器 的制作方法，其特征在于，步骤A中所述硅晶片为双表面抛光的晶向为(100)的n型硅片，所述淀积采用低压化学气相沉积LPCVD方法进行， 所述氮化硅薄膜的厚度为1.5pm。
3、 根据权利要求1所述的基于架空金属线桥的微机电系统磁执行器 的制作方法，其特征在于，步骤B中所述保护正面采用光刻胶来保护正面， 背面光刻采用等离子体干法进行，刻蚀形成氮化硅薄膜窗口的尺寸为 1100|amx950(im。
4、 根据权利要求1所述的基于架空金属线桥的微机电系统磁执行器 的制作方法，其特征在于，步骤C中所述正面光刻采用光刻胶做掩蔽，并 采用干法刻蚀氮化硅薄膜形成执行器图形。
5、 根据权利要求1所述的基于架空金属线桥的微机电系统磁执行o器 的制作方法，其特征在于，步骤D中所述电子束蒸发Cr的厚度为IOO义， Au的厚度为4000义，所述形成的金属线圈的宽度为10pm，线圈的间隔为 5阿。
6、 根据权利要求1所述的基于架空金属线桥的微机电系统磁执行器 的制作方法，其特征在于，步骤E中所述形成的架空金属线桥桥柱的尺寸 为80|imX50|im。
7、 根据权利要求1所述的基于架空金属线桥的微机电系统磁执^器的制作方法，其特征在于，步骤F中所述电子束蒸发Cr的厚度为100义， Au的厚度为400O义。
8、 根据权利要求1所述的基于架空金属线桥的微机电系统磁执行器 的制作方法，其特征在于，步骤G中所述腐蚀背面体硅采用在质量比为 30X的KOH溶液中各向异性腐蚀。
9、 根据权利要求1所述的基于架空金属线桥的微机电系统磁执行器 的制作方法，其特征在于，该微磁执行器尺寸为300nmx350pm，由位于 一侧的2个悬臂梁支撑，悬臂梁尺寸为200lamx24pm,采用一种架空的金属 线桥来实现线圈的闭合，将通电的执行器放置在外部磁场中，执行器在磁 场的作用下将产生向外的偏移振动'。
全文摘要
本发明涉及微机电系统微型执行器技术领域，公开了一种基于架空金属线桥的微机电系统磁执行器的制作方法，包括A.在硅晶片上下表面淀积氮化硅薄膜；B.保护正面，背面光刻，刻蚀形成氮化硅薄膜窗口；C.正面光刻，刻蚀形成氮化硅薄膜执行器图形；D.正面光刻，打底胶，电子束蒸发Cr/Au，剥离形成金属线圈及电极；E.正面光刻，打底胶，电镀金，形成架空金属线桥桥柱；F.正面光刻，打底胶，电子束蒸发Cr/Au，剥离形成架空金属线桥；G.腐蚀背面体硅，释放执行器。利用本发明，简化了制作工艺，克服了用于流体控制的微执行器驱动力小、存在应力、热效应等问题。
文档编号B81C1/00GK101376490SQ20071012107
公开日2009年3月4日 申请日期2007年8月29日 优先权日2007年8月29日
发明者叶甜春, 亮 易, 景玉鹏, 毅 欧, 陈大鹏 申请人:中国科学院微电子研究所