一种微电力机械系统振动射流执行器的制备方法技术方案

本发明专利技术公开了一种微电力机械系统振动射流执行器的制备方法，包括以下步骤：S1、在衬底上制作N‑GaN层和P‑GaN层；S2、在P‑GaN层上镀膜形成氧化铟锡层，在氧化铟锡层上生长氮化硅膜；S3、在氮化硅薄膜上得到下电极图形；S4、将显影后的硅片在反应离子刻蚀中采用氧气去底胶；S5、把基片置于丙酮器皿中，得到电极图形；S6、在第一片衬底背面涂厚光刻胶；S7、将整个衬底放入浓磷酸与浓硫酸的混合溶液中进行腐蚀，去除拍动片下的多余部分的硅衬底；S8、在第二片硅片的金膜表面涂光学光刻胶，将第一片硅片的背面与涂有光刻胶的第二片硅片粘合；S9、分别在上下硅片的金膜上焊接电极引线。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电子器件制备领域，尤其涉及一种微电力机械系统振动射流执行器的制备方法。
技术介绍
基于微电子机械系统(MEMS)技术的微型射流执行器作为小型无人飞行器上控制复杂流动的新途径，具有成本低、能耗小、分布式控制，以及对流动无负面影响等特点。本专利技术给出了MEMS振动射流执行器芯片核心部分的制备方法。MEMS微型射流执行器对于微小型飞行器、无人机和大迎角机动飞行战斗机的气动力控制，以及减小鱼雷、潜艇航行时的噪音等具有重要的应用价值。目前应用于流体控制的MEMS射流器件在国内尚未见有关的文献和报导。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种微电力机械系统振动射流执行器的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种微电力机械系统振动射流执行器的制备方法，包括以下步骤：S1、选用普通硅片做衬底，在衬底上制作缓冲层、N-GaN层和P-GaN层，在P-GaN层上向下刻蚀形成台阶露出N-GaN层；S2、在P-GaN层上镀膜形成氧化铟锡层，采用低压化学气相沉积的方法在氧化铟锡层上生长氮化硅膜；S3、在氮化硅薄膜上涂光学光刻胶，经过曝光显影后得到下电极图形；S4、将显影后的硅片在反应离子刻蚀中采用氧气去底胶；S5、把基片置于丙酮器皿中，并外加超声波去除硅片上的光刻胶及胶上的铬/金薄膜，得到铬/金的干法刻蚀掩蔽下电极图形；S6、在第一片衬底背面涂厚光刻胶，经曝光后得到待刻蚀的背面腐蚀窗口图形；S7、将整个衬底放入浓磷酸与浓硫酸的混合溶液中进行腐蚀，去除拍动片下的多余部分的硅衬底，并得到拍动片结构；S8、在第二片硅片的金膜表面涂光学光刻胶，将第一片硅片的背面与涂有光刻胶的第二片硅片粘合；S9、分别在上下硅片的金膜上焊接电极引线。优选地，所述步骤S1中选用的衬底为普通双面硅片，厚度为480-520微米。优选地，所述步骤S2中镀膜形成氧化铟锡层的操作具体为：在腔体温度150-350℃、氧气流量5-15sccm、真空度10-5-10-7Pa的条件下，在P-GaN层上镀膜形成氧化铟锡层。优选地，所述步骤S2中氮化硅膜的厚度为1.2-1.5微米。优选地，所述步骤S4中去底胶的氧气流量为55-65毫升每秒，等离子体偏压功率为10-15瓦特。优选地，所述步骤S7中混合溶液中浓磷酸与浓硫酸体积比例为1:1-1:3，所述混合溶液的温度为200-300℃。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术应用于小型无人飞行器上，作为一种新的流动控制手段，可用于发现新的流动特征、能够深层次地揭示出MEMS器件所产生的微尺度流动对宏观流动的有效控制机理，为MEMS器件用于流动控制提供基本的试验条件，具有重要的学术意义和应用价值。2、在P-GaN层上镀膜形成氧化铟锡层，采用低压化学气相沉积的方法在氧化铟锡层上生长氮化硅膜，氮化硅膜和氧化铟锡层之间有非常良好的粘附力，从而可以一定程度上提高氮化硅膜与芯片的粘附力，提高了执行器芯片的稳定性和使用寿命。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。一种微电力机械系统振动射流执行器的制备方法，包括以下步骤：S1、选用厚度为480-520微米的普通双面硅片做衬底，在衬底上制作缓冲层、N-GaN层和P-GaN层，在P-GaN层上向下刻蚀形成台阶露出N-GaN层；S2、在P-GaN层上镀膜形成氧化铟锡层，采用低压化学气相沉积的方法在氧化铟锡层上生长厚度为1.2-1.5微米的氮化硅膜；镀膜形成氧化铟锡层的操作具体为：在腔体温度150-350℃、氧气流量5-15sccm、真空度10-5-10-7Pa的条件下，在P-GaN层上镀膜形成氧化铟锡层；S3、在氮化硅薄膜上涂光学光刻胶，经过曝光显影后得到下电极图形；S4、将显影后的硅片在反应离子刻蚀中采用氧气去底胶，去底胶的氧气流量为55-65毫升每秒，等离子体偏压功率为10-15瓦特；S5、把基片置于丙酮器皿中，并外加超声波去除硅片上的光刻胶及胶上的铬/金薄膜，得到铬/金的干法刻蚀掩蔽下电极图形；S6、在第一片衬底背面涂厚光刻胶，经曝光后得到待刻蚀的背面腐蚀窗口图形；S7、将整个衬底放入浓磷酸与浓硫酸的混合溶液中进行腐蚀，去除拍动片下的多余部分的硅衬底，并得到拍动片结构；混合溶液中浓磷酸与浓硫酸体积比例为1:1-1:3，混合溶液的温度为200-300℃；S8、在第二片硅片的金膜表面涂光学光刻胶，将第一片硅片的背面与涂有光刻胶的第二片硅片粘合；S9、分别在上下硅片的金膜上焊接电极引线。本专利技术应用于小型无人飞行器上，作为一种新的流动控制手段，可用于发现新的流动特征、能够深层次地揭示出MEMS器件所产生的微尺度流动对宏观流动的有效控制机理，为MEMS器件用于流动控制提供基本的试验条件，具有重要的学术意义和应用价值。在P-GaN层上镀膜形成氧化铟锡层，采用低压化学气相沉积的方法在氧化铟锡层上生长氮化硅膜，氮化硅膜和氧化铟锡层之间有非常良好的粘附力，从而可以一定程度上提高氮化硅膜与芯片的粘附力，提高了执行器芯片的稳定性和使用寿命。粘附力测试内容主要包括测试焊线后推金球直至金球脱落所需要的推力大小，金球通过焊线机焊接在金属电极表面，金球与电极的结合力大，而金属电极与芯片结合力相对较小，金球从焊盘脱落时实际为金属电极与芯片分离。测试将金球从焊盘上推掉所需要的力的大小，来判断金球与芯片粘附力大小，所需要的力越大，说明两者粘附力越好。每个晶圆测试5个点，晶圆外周等距离选择4个点，晶圆中心选择一个点，测试数据如下：推力(g)拉力(g)点测亮度(mw)55.218.9173.7根据实验数据可以知道，新型导电扩展层膜层厚度加厚，推力、拉力值没有明显变化，点测亮度反而下降，说明导电扩展层过后会对光有吸收，不利于光的透过。与传统LED芯片导电扩展层制作工艺相比，本专利技术制作工艺对电极粘附力大大提高，推力大小提升13％左右，拉力大小提升20％左右，本专利技术制作工艺比传统制作方法减少一次光刻，不需要在导电扩展层上开孔，为生产降低光刻成本。同时掺铝氧化锌透光率优于传统的氧化铟锡，在掺铝氧化锌层和氧化铟锡层厚度相同的情况下，芯片亮度也有一定提升。以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，根据本专利技术的技术方案及其专利技术构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微电力机械系统振动射流执行器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、选用普通硅片做衬底，在衬底上制作缓冲层、N‑GaN层和P‑GaN层，在P‑GaN层上向下刻蚀形成台阶露出N‑GaN层；S2、在P‑GaN层上镀膜形成氧化铟锡层，采用低压化学气相沉积的方法在氧化铟锡层上生长氮化硅膜；S3、在氮化硅薄膜上涂光学光刻胶，经过曝光显影后得到下电极图形；S4、将显影后的硅片在反应离子刻蚀中采用氧气去底胶；S5、把基片置于丙酮器皿中，并外加超声波去除硅片上的光刻胶及胶上的铬/金薄膜，得到铬/金的干法刻蚀掩蔽下电极图形；S6、在第一片衬底背面涂厚光刻胶，经曝光后得到待刻蚀的背面腐蚀窗口图形；S7、将整个衬底放入浓磷酸与浓硫酸的混合溶液中进行腐蚀，去除拍动片下的多余部分的硅衬底，并得到拍动片结构；S8、在第二片硅片的金膜表面涂光学光刻胶，将第一片硅片的背面与涂有光刻胶的第二片硅片粘合；S9、分别在上下硅片的金膜上焊接电极引线。

【技术特征摘要】
1.一种微电力机械系统振动射流执行器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、选用普通硅片做衬底，在衬底上制作缓冲层、N-GaN层和P-GaN层，在P-GaN层上向下刻蚀形成台阶露出N-GaN层；S2、在P-GaN层上镀膜形成氧化铟锡层，采用低压化学气相沉积的方法在氧化铟锡层上生长氮化硅膜；S3、在氮化硅薄膜上涂光学光刻胶，经过曝光显影后得到下电极图形；S4、将显影后的硅片在反应离子刻蚀中采用氧气去底胶；S5、把基片置于丙酮器皿中，并外加超声波去除硅片上的光刻胶及胶上的铬/金薄膜，得到铬/金的干法刻蚀掩蔽下电极图形；S6、在第一片衬底背面涂厚光刻胶，经曝光后得到待刻蚀的背面腐蚀窗口图形；S7、将整个衬底放入浓磷酸与浓硫酸的混合溶液中进行腐蚀，去除拍动片下的多余部分的硅衬底，并得到拍动片结构；S8、在第二片硅片的金膜表面涂光学光刻胶，将第一片硅片的背面与涂有光刻胶的第二片硅片粘合；S9、分别在上下硅片的金膜上焊接电极引线。2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：马从勇，
申请(专利权)人：墨宝股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32