專利名稱：高響應(yīng)靈敏度懸臂梁結(jié)構(gòu)及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高響應(yīng)靈敏度懸臂梁結(jié)構(gòu)及其制作方法，尤其涉及一種基于MEMS技術(shù)制作的高響應(yīng)靈敏度懸臂梁結(jié)構(gòu)及其制作方法。
背景技術(shù)：
隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展，雙材料懸臂梁結(jié)構(gòu)已得到越來越多的應(yīng)用。如生物傳感器中利用雙材料梁中兩種材料對(duì)液體親水性的不同而造成不同的彎曲程度來進(jìn)行測(cè)試，微鏡陣列中利用電流不同而造成懸臂梁溫度的不同而產(chǎn)生彎曲變化，從而做出響應(yīng)，熱一機(jī)械型紅外探測(cè)器利用物體紅外輻射的不同，進(jìn)而造成雙材料梁彎曲程度不同，最后轉(zhuǎn)換為不同的成像灰度等等。綜上所述，這些應(yīng)用都是基于外界的被測(cè)要素直接或間接施加到雙材料懸臂梁，使其發(fā)生變形，然后通過光學(xué)檢測(cè)方法檢測(cè)出該變形量，進(jìn)而檢測(cè)出被測(cè)要素。這些應(yīng)用中的懸臂梁變形靈敏度的大小直接影響了器件的檢測(cè)靈敏度，因此為了提高器件檢測(cè)靈敏度，就需要增大懸臂梁的單位變形量，而傳統(tǒng)的直懸臂梁結(jié)構(gòu)響應(yīng)靈敏度較低，已無法滿足現(xiàn)代應(yīng)用的需求。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種高響應(yīng)靈敏度懸臂梁結(jié)構(gòu)及其制作方法，該懸臂梁結(jié)構(gòu)制作簡單，通過不同的各項(xiàng)異性刻蝕條件可制作出不同的褶皺懸臂梁結(jié)構(gòu)，從而具有不同的響應(yīng)靈敏度，從而為不同的應(yīng)用提供了更大的選擇空間，同時(shí)增加的褶皺結(jié)構(gòu)使得雙材料之間的粘附力得到增強(qiáng)。本發(fā)明為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種高響應(yīng)靈敏度懸臂梁結(jié)構(gòu)，包括非金屬層和金屬層，所述金屬層位于所述非金屬層上側(cè)面上，所述金屬層和非金屬層形成的懸臂梁呈規(guī)律的褶皺狀。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述金屬層為鋁層、金層、鉻層和鎳層之一。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述非金屬層為多晶硅層、氮化硅層和氧化硅層之一。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述懸臂梁為直角式褶皺懸臂梁，該直角式褶皺懸臂梁的每個(gè)褶皺均為上凸的矩形狀褶皺。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述懸臂梁為直角式褶皺懸臂梁，該直角式褶皺懸臂梁的每個(gè)褶皺均為下凹的矩形狀褶皺。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述懸臂梁為斜角式褶皺懸臂梁，該斜角式褶皺懸臂梁的每個(gè)褶皺均為上凸的半橢圓狀褶皺。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述懸臂梁為斜角式褶皺懸臂梁，該斜角式褶皺懸臂梁的每個(gè)褶皺均為下凹的半橢圓狀褶皺。本發(fā)明還提供一種上述的高響應(yīng)靈敏度懸臂梁結(jié)構(gòu)的制作方法，包括以下步驟:①首先準(zhǔn)備一塊硅襯底材料，在該襯底的上側(cè)面上淀積一層掩蔽層，然后刻蝕該掩蔽層使部分襯底材料露出，并形成規(guī)律的圖形；
②對(duì)圖形化的上述部分露出的襯底進(jìn)行各向異性刻蝕，刻蝕出需要深度和形狀的圖形；③去掉上述掩蔽層，在襯底上側(cè)面上淀積一層非金屬材料層，形成懸臂梁結(jié)構(gòu)的非金屬層；④在上述非金屬層上刻蝕一金屬材料層，形成懸臂梁的金屬層；⑤腐蝕上述非金屬層下的襯底，釋放懸臂梁結(jié)構(gòu)即完成整個(gè)懸臂梁結(jié)構(gòu)的制作。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述襯底材料為多晶硅、非晶硅和氧化硅之一。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述掩蔽層的材料為光刻膠、氧化硅、氮化硅和鋁之
O本發(fā)明的有益效果是:①具有很高的響應(yīng)靈敏度，且響應(yīng)靈敏度會(huì)隨著褶皺梁結(jié)構(gòu)的不同而發(fā)生變化，為實(shí)際應(yīng)用提供了更大的選擇窗口。②褶皺結(jié)構(gòu)使得雙材料之間的粘附力得到增強(qiáng)，因此簡化了制作工藝，降低了成本。③制作工藝簡單，只需改變各向異性刻蝕的工藝條件，就可得到不同的褶皺懸臂梁結(jié)構(gòu)，適合大規(guī)模生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖之一；圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖之二；圖3為本發(fā)明所述制作方法的步驟之一結(jié)構(gòu)示意
圖4為本發(fā)明所述制作方法的步驟之二結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明所述制作方法的步驟之三結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明所述制作方法的步驟之四結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明所述制作方法的步驟之五結(jié)構(gòu)示意圖。結(jié)合附圖，作以下說明:I——非金屬層 2——金屬層3——襯底4——掩蔽層
具體實(shí)施例方式一種高響應(yīng)靈敏度懸臂梁結(jié)構(gòu)，包括非金屬層I和金屬層2，所述金屬層位于所述非金屬層上側(cè)面上，所述金屬層和非金屬層形成的懸臂梁呈規(guī)律的褶皺狀。優(yōu)選的，上述金屬層為鋁層、金層、鉻層和鎳層之一。優(yōu)選的，上述非金屬層為多晶娃層、氮化娃層和氧化娃層之一。優(yōu)選的，上述懸臂梁為直角式褶皺懸臂梁，該直角式褶皺懸臂梁的每個(gè)褶皺均為上凸的矩形狀褶皺。優(yōu)選的，上述懸臂梁為直角式褶皺懸臂梁，該直角式褶皺懸臂梁的每個(gè)褶皺均為下凹的矩形狀褶皺。優(yōu)選的，上述懸臂梁為斜角式褶皺懸臂梁，該斜角式褶皺懸臂梁的每個(gè)褶皺均為上凸的半橢圓狀褶皺。優(yōu)選的，上述懸臂梁為斜角式褶皺懸臂梁，該斜角式褶皺懸臂梁的每個(gè)褶皺均為下凹的半橢圓狀褶皺。
—種上述的高響應(yīng)靈敏度懸臂梁結(jié)構(gòu)的制作方法，包括以下步驟:①首先準(zhǔn)備一塊硅襯底3材料，在該襯底的上側(cè)面上淀積一層掩蔽層4，然后刻蝕該掩蔽層使部分襯底材料露出，并形成規(guī)律的圖形(如圖3所示)；②對(duì)圖形化的上述部分露出的襯底進(jìn)行各向異性刻蝕，刻蝕出需要深度和形狀的圖形(如圖4所示)；③去掉上述掩蔽層，在襯底上側(cè)面上淀積一層非金屬材料層，形成懸臂梁結(jié)構(gòu)的非金屬層I (如圖5所示)；④在上述非金屬層上刻蝕一金屬材料層，形成懸臂梁的金屬層2 (如圖6所示)；⑤腐蝕上述非金屬層下的襯底，釋放懸臂梁結(jié)構(gòu)即完成整個(gè)懸臂梁結(jié)構(gòu)的制作如圖7所示。優(yōu)選的，上述襯底材料為多晶硅、非晶硅和氧化硅之一。優(yōu)選的，上述掩蔽層的材料為光刻膠、氧化娃、氮化娃和招之一。
權(quán)利要求
1.一種高響應(yīng)靈敏度懸臂梁結(jié)構(gòu)，包括非金屬層(I)和金屬層(2)，所述金屬層位于所述非金屬層上側(cè)面上，其特征在于:所述金屬層和非金屬層形成的懸臂梁呈規(guī)律的褶皺狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高響應(yīng)靈敏度懸臂梁結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述金屬層為鋁層、金層、鉻層和鎳層之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高響應(yīng)靈敏度懸臂梁結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述非金屬層為多晶硅層、氮化硅層和氧化硅層之
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高響應(yīng)靈敏度懸臂梁結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述懸臂梁為直角式褶皺懸臂梁，該直角式褶皺懸臂梁的每個(gè)褶皺均為上凸的矩形狀褶皺。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高響應(yīng)靈敏度懸臂梁結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述懸臂梁為直角式褶皺懸臂梁，該直角式褶皺懸臂梁的每個(gè)褶皺均為下凹的矩形狀褶皺。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高響應(yīng)靈敏度懸臂梁結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述懸臂梁為斜角式褶皺懸臂梁，該斜角式褶皺懸臂梁的每個(gè)褶皺均為上凸的半橢圓狀褶皺。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高響應(yīng)靈敏度懸臂梁結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述懸臂梁為斜角式褶皺懸臂梁，該斜角式褶皺懸臂梁的每個(gè)褶皺均為下凹的半橢圓狀褶皺。
8.—種如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的高響應(yīng)靈敏度懸臂梁結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于包括以下步驟: ①首先準(zhǔn)備一塊硅襯底(3)材料，在該襯底的上側(cè)面上淀積一層掩蔽層(4)，然后刻蝕該掩蔽層使部分襯底材料露出，并形成規(guī)律的圖形； ②對(duì)圖形化的上述部分露出的襯底進(jìn)行各向異性刻蝕，刻蝕出需要深度和形狀的圖形； ③去掉上述掩蔽層，在襯底上側(cè)面上淀積一層非金屬材料層，形成懸臂梁結(jié)構(gòu)的非金屬層⑴; ④在上述非金屬層上刻蝕一金屬材料層，形成懸臂梁的金屬層(2); ⑤腐蝕上述非金屬層下的襯底，釋放懸臂梁結(jié)構(gòu)即完成整個(gè)懸臂梁結(jié)構(gòu)的制作。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高響應(yīng)靈敏度懸臂梁結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述襯底材料為多晶硅、非晶硅和氧化硅之一。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高響應(yīng)靈敏度懸臂梁結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述掩蔽層的材料為光刻膠、氧化娃、氮化娃和招之一。
全文摘要
本發(fā)明公開了高響應(yīng)靈敏度懸臂梁結(jié)構(gòu)及其制作方法，該高響應(yīng)靈敏度懸臂梁結(jié)構(gòu)，包括非金屬層和金屬層，所述金屬層位于所述非金屬層上側(cè)面上，所述金屬層和非金屬層形成的懸臂梁呈規(guī)律的褶皺狀。該懸臂梁結(jié)構(gòu)制作簡單，通過不同的各項(xiàng)異性刻蝕條件可制作出不同的褶皺懸臂梁結(jié)構(gòu)，從而具有不同的響應(yīng)靈敏度，從而為不同的應(yīng)用提供了更大的選擇空間，同時(shí)增加的褶皺結(jié)構(gòu)使得雙材料之間的粘附力得到增強(qiáng)。
文檔編號(hào)B81B7/00GK103193191SQ20121000272
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者劉瑞文, 焦斌斌, 李志剛, 孔延梅, 盧狄克, 陳大鵬 申請(qǐng)人:昆山光微電子有限公司