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液體親水性的不同而造成不同的彎曲程度來進(jìn)行測試，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)檢測方法檢測出該變形量，進(jìn)而檢測出被測要素。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靈敏度，因此為了提高器件檢測靈敏度，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B81B7/00GK103193191SQ20121000272
公開日2013年7月10日 申請日期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 申請人:昆山光微電子有限公司