CN106949910A - 一种基于纳米复合材料的自驱动、自感知悬臂梁传感器 - Google Patents

一种基于纳米复合材料的自驱动、自感知悬臂梁传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN106949910A
CN106949910A CN201710322205.5A CN201710322205A CN106949910A CN 106949910 A CN106949910 A CN 106949910A CN 201710322205 A CN201710322205 A CN 201710322205A CN 106949910 A CN106949910 A CN 106949910A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
pzt
drive electrode
cantilever beam
silicon dioxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710322205.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106949910B (zh
Inventor
张贺
揣荣岩
李新
关艳霞
夏贝贝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenyang University of Technology
Original Assignee
Shenyang University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenyang University of Technology filed Critical Shenyang University of Technology
Priority to CN201710322205.5A priority Critical patent/CN106949910B/zh
Publication of CN106949910A publication Critical patent/CN106949910A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106949910B publication Critical patent/CN106949910B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/02—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems containing distinct electrical or optical devices of particular relevance for their function, e.g. microelectro-mechanical systems [MEMS]

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于纳米复合材料的自驱动、自感知悬臂梁传感器，其包括二氧化硅层、单晶硅层、压阻感知层、PZT驱动电极层、PZT层、PZT层驱动电极金属引线，PZT驱动电极层和PZT层形成U型结构，U型结构三面包围的空间铺有压阻感知层，压阻感知层的上端面设置有检测电桥电阻和压阻感知层金属引线，U型结构封闭侧的外侧铺有多晶硅纳米膜和二氧化硅纳米膜，利用多晶硅纳米膜优异的机械特性，减小悬臂梁弹性层的残余应力，提升多层复合结构的稳定性；通过嵌套式布局和阶梯式结构等合理设计，保证传感器的灵敏度和机械响应，推动精密传感器技术智能化、集成化应用进程，在保证检测灵敏度和重现性的基础上，提高悬臂梁传感器的集成化程度。

Description

一种基于纳米复合材料的自驱动、自感知悬臂梁传感器
技术领域
本发明属于微机电系统（Micro-electro Mechanical Systems, MEMS）领域，涉及一种基于纳米复合材料的自驱动、自感知悬臂梁传感器及其制造方法。
背景技术
作为人类获取自然、生产和生活领域中信息的主要途径与手段，传感器早已渗透到工业生产、环境保护、医学诊断等广泛的领域。毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至人体内部，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。据《中国传感器市场深度评估及发展预测报告（2016版）》显示：2014年，全球传感器市场规模已达1260亿美元，同比增长20%左右。中国、美国、日本、德国四国合计占据全球传感器市场份额的72%。虽然我国占据了全球约11%的传感器市场份额，但70%左右的关键技术却掌握在意法半导体、博世、飞思卡尔等外资企业手中，缺少自主知识产权的核心技术是目前我国传感器行业发展遇到的最大瓶颈。MEMS是在微电子技术的基础上发展起来的，涉及电子、机械、材料等多种学科的前沿研究领域，具有广阔的应用前景，也是精密传感器制造的首选技术。与传统技术相比，采用MEMS工艺制备的传感器具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点。
微悬臂梁是结构最为简单的MEMS器件之一，可作为一种实时性好、灵敏度高的敏感元件使用，用来测量微小力、微小质量或微小振动的变化。由于具有高分辨率、结构简单、易阵列化等特点，自问世以来一直是精密传感器制造技术的研究热点。近年来悬臂梁传感器的应用范围已经扩展到化学分析、生物检验、医药筛选、环境监测等诸多领域。随着应用领域的不断拓展，使得悬臂梁传感器正朝着多功能、智能化、集成化、系统化的方向发展，这无疑也对传感器的设计、制备和装配提出了更高的要求。目前集成在µTAS中的悬臂梁传感器多工作在静态模式下，信噪比较低，易受到现场环境的干扰。而目前广泛应用的光学检测信号提取法，仍然需要依托复杂的原子力显微镜系统实现检测，无法充分发挥悬臂梁体积小、重量轻的优势，也不适合传感器的小型化与集成化。
发明内容
发明目的：
本发明在国家自然科学基金项目（项目编号：61372019）的支持下，意在以MEMS工艺为基础，采用新型的多晶硅纳米材料，提出一款拥有自驱动、自感知功能的纳米复合材料悬臂梁传感器及其制备工艺。利用多晶硅纳米膜优异的机械特性，减小悬臂梁弹性层的残余应力，提升多层复合结构的稳定性；通过嵌套式布局和阶梯式结构等合理设计，保证传感器的灵敏度和机械响应，推动精密传感器技术智能化、集成化应用进程。在保证检测灵敏度和重现性的基础上，提高悬臂梁传感器的集成化程度，为其在便携式检测仪器、可穿戴医疗设备、智能化精密传感器等领域的商品化奠定基础。
技术方案：
一种基于纳米复合材料的自驱动、自感知悬臂梁传感器，其特征在于：包括中二氧化硅层，中二氧化硅层下端面的一侧铺有下单晶硅层，下单晶硅层截面为上宽下窄的梯形，下单晶硅层的下端面铺有下二氧化硅保护层，中二氧化硅层上端面铺有U型的PZT下驱动电极层， PZT下驱动电极层的U型开口侧与下单晶硅层所在侧相同，PZT下驱动电极层的U型开口一侧端部设置有PZT下层驱动电极金属引线 ，PZT下驱动电极层的上端面铺有与其形状相对应的PZT层，PZT层上端面铺有与其形状相对应的PZT上驱动电极层，PZT上驱动电极层的U型开口与PZT下层驱动电极金属引线相同侧端部设置有PZT上层驱动电极金属引线，PZT下驱动电极层、PZT层和PZT上驱动电极层封闭端对齐形成U型结构，中二氧化硅层上端面与U型结构三面包围的空间铺有上单晶硅层，上单晶硅层上端面铺有上二氧化硅保护层，在中二氧化硅层上端面和上单晶硅层内设有压阻感知层，压阻感知层的上端面设置有检测电桥电阻和压阻感知层金属引线，检测电桥电阻的高度与上二氧化硅保护层上表面齐平，压阻感知层金属引线的高度高于上二氧化硅保护层的上表面，在中二氧化硅层上端面U型结构封闭侧的外侧铺有下层多晶硅纳米膜，下层多晶硅纳米膜上端面铺有二氧化硅纳米膜，二氧化硅纳米膜上端面铺有上层多晶硅纳米膜。
所述检测电桥电阻的数量为4个，2*2阵列，构成检测电桥。
所述压阻感知层金属引线的数量为2个。
所述PZT上驱动电极层位于U型结构开口两侧的部分，其长度短于PZT层位于U型结构开口两侧的部分。
所述PZT层位于U型结构开口两侧的部分，其长度短于PZT下驱动电极层位于U型结构开口两侧的部分。
基于纳米复合材料的自驱动、自感知悬臂梁传感器的制造方法，其特征在于：
1）.采用化学机械抛光、电化学减薄或等离子抛光等方法，将SOI基底材料的上单晶硅层减薄到所需厚度；
2).采用热氧化技术在SOI的上单晶硅层表面形成上二氧化硅保护层和下二氧化硅保护层，或只在上表面形成上二氧化硅保护层；
3).刻蚀带有上二氧化硅保护层的SOI材料，形成U型槽微结构；
4).采用离子注入结合热处理工艺形成带有检测电桥电阻的压阻感知层；
5).采用光刻和溅射工艺制备用于检测信号提取的压阻感知层金属引线；
6).在U型槽结构上采用光刻和溅射工艺制备PZT下驱动电极层；
7).采用“溶胶-凝胶”工艺在PZT下驱动电极层上制备PZT层；
8).重复步骤制备PZT上驱动电极层；
9).重复步骤制备PZT上驱动电极层、PZT下驱动电极层、PZT上层驱动电极金属引线和PZT下层驱动电极金属引线；
10).采用LPCVD工艺结合热氧化技术制备由纳米多晶硅和二氧化硅构成的纳米复合材料敏感弹性层；
11).光刻和刻蚀SOI的下单晶硅层，形成“硅杯”结构，释放悬臂梁。
优点及效果：
本发明以MEMS工艺为基础，采用新型的多晶硅纳米材料，设计并制备出拥有自驱动、自感知功能的纳米复合膜悬臂梁传感器。利用多晶硅纳米膜优异的机械特性，减小悬臂梁弹性层的残余应力，提升多层复合结构的稳定性。通过嵌套式布局和阶梯式结构等合理设计，保证传感器的灵敏度和机械响应。以频率检测为主的动态模式则因拥有对样品破坏小、检测速度快、抗干扰能力强等特点，更适合小型化、实时化应用。
附图说明
图1为本发明悬臂梁传感器的结构示意图；
图2为图1的A-A剖面图；
图3为图1的B-B剖面图；
图4为SOI基底材料示意图；
图5为SOI基底材料上单晶硅层减薄示意图；
图6为SOI基底材料上单晶硅层减薄后表面热氧化示意图；
图7为U型槽微结构示意图；
图8为U型槽两侧结构断面示意图；
图9为U型槽中间结构断面示意图；
图10为压阻感知层制备工艺示意图；
图11为检测电桥制备工艺示意图；
图12为电桥引线孔及引线制备工艺示意图；
图13为PZT下驱动电极层制备工艺示意图；
图14为PZT层制备工艺示意图；
图15为PZT上驱动电极层制备工艺示意图；
图16为电极层金属引线制备工艺示意图；
图17为下层多晶硅纳米膜制备工艺示意图；
图18为二氧化硅纳米膜制备工艺示意图；
图19为上层多晶硅纳米膜制备工艺示意图；
图20为制备硅杯结构工艺示意图；
图21为释放微梁工艺示意图。
所述标注为：101.下单晶硅层、102.上单晶硅层、201.下二氧化硅保护层、202.中二氧化硅层、203.上二氧化硅保护层、204. 二氧化硅纳米膜、3. 压阻感知层、4. 检测电桥电阻、5. 压阻感知层金属引线、601. PZT下驱动电极层、602. PZT上驱动电极层、7. PZT层、8. PZT上层驱动电极金属引线、9. PZT下层驱动电极金属引线、1001. 下层多晶硅纳米膜、1002.上层多晶硅纳米膜、11. 纳米复合材料敏感弹性层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
如图1、图2和图3所示，本发明提出一种基于纳米复合材料的自驱动、自感知悬臂梁传感器结构包括中二氧化硅层202，中二氧化硅层202下端面的一侧铺有下单晶硅层101，下单晶硅层101截面为上宽下窄的梯形，下单晶硅层101的下端面铺有下二氧化硅保护层201，中二氧化硅层202上端面铺有U型的PZT下驱动电极层601， PZT下驱动电极层601的U型开口侧与下单晶硅层101所在侧相同，PZT下驱动电极层601的U型开口一侧端部设置有PZT下层驱动电极金属引线9 ，PZT下驱动电极层601的上端面铺有与其形状相对应的PZT层7，PZT层7上端面铺有与其形状相对应的PZT上驱动电极层602，PZT上驱动电极层602的U型开口与PZT下层驱动电极金属引线9相同侧端部设置有PZT上层驱动电极金属引线8，PZT下驱动电极层601、PZT层7和PZT上驱动电极层602封闭端对齐形成U型结构，中二氧化硅层202上端面与U型结构三面包围的空间铺有上单晶硅层102，上单晶硅层102上端面铺有上二氧化硅保护层203，在中二氧化硅层202上端面和上单晶硅层102内设有压阻感知层3，压阻感知层3的上端面设置有4个检测电桥电阻4和2个压阻感知层金属引线5，检测电桥电阻4为2*2阵列，构成检测电桥，检测电桥电阻4的高度与上二氧化硅保护层203上表面齐平，压阻感知层金属引线5的高度高于上二氧化硅保护层203的上表面，在中二氧化硅层202上端面U型结构封闭侧的外侧铺有下层多晶硅纳米膜1001，下层多晶硅纳米膜1001上端面铺有二氧化硅纳米膜204，二氧化硅纳米膜204上端面铺有上层多晶硅纳米膜1002。
所述PZT上驱动电极层602位于U型结构开口两侧的部分，其长度短于PZT层7位于U型结构开口两侧的部分；所述PZT层7位于U型结构开口两侧的部分，其长度短于PZT下驱动电极层601位于U型结构开口两侧的部分。
本发明所述传感器芯片的制造方法如下：
1）.采用化学机械抛光、电化学减薄或等离子抛光等方法，将SOI基底材料的上单晶硅层102减薄到所需厚度；
2）.采用热氧化技术在SOI的上单晶硅层102表面形成上二氧化硅保护层203和下二氧化硅保护层201，或只在上表面形成上二氧化硅保护层203；
3）.刻蚀带有上二氧化硅保护层203的SOI材料，形成U型槽微结构；
4）.采用离子注入结合热处理工艺形成带有检测电桥电阻4的压阻感知层3；
5）.采用光刻和溅射工艺制备用于检测信号提取的压阻感知层金属引线5；
6）.在U型槽结构上采用光刻和溅射工艺制备PZT下驱动电极层601；
7）.采用“溶胶-凝胶”工艺在PZT下驱动电极层601上制备PZT层7；
8）.重复步骤（6）制备PZT上驱动电极层602；
9）.重复步骤（5）制备PZT上驱动电极层602、PZT下驱动电极层601、PZT上层驱动电极金属引线8和PZT下层驱动电极金属引线9；
10）.采用LPCVD工艺结合热氧化技术制备由纳米多晶硅和二氧化硅构成的纳米复合材料敏感弹性层11；
11）.光刻和刻蚀SOI的下单晶硅层101，形成“硅杯”结构，释放悬臂梁。
本发明的设计原理如下：
一种基于纳米复合材料的自驱动、自感知悬臂梁传感器主要由SOI基底、压阻感知层、压电驱动层和敏感弹性层等结构组成。在SOI基材上表面的单晶硅上制作悬臂梁、U型槽等微结构，并为其他功能层提供支撑；在U型槽结构的中空位置上采用离子注入、光刻、刻蚀或溅射等工艺制作压阻感知层及其检测信号提取电桥、引线。压阻感知原理是基于半导体材料的压阻效应，在SOI基材的合适区域掺杂半导体材料制备成压敏电阻，当悬臂梁的振动状态发生变化时会引起阻值变化，通过电桥测量阻值和悬臂梁姿态间的关系并转化为电信号输出，即可实现悬臂梁传感器的自检测。
在U型槽结构上采用溅射、“溶胶-凝胶”和光刻等工艺制作PZT层及其上下驱动电极、引线。压电驱动层原理是基于PZT材料的逆向压电效应，当沿着悬臂梁的法向施加正向电场时，PZT薄膜收缩，悬臂梁将向下偏转；当沿着悬臂梁的法向施加负向电场时，压电薄膜伸张，悬臂梁将向上偏转；当电场方向交替变换时，PZT薄膜交替“收缩-伸张”，驱动悬臂梁延其法向振动，即可实现自激励。
采用LPCVD和热氧化技术制备由多晶硅纳米膜和二氧化硅纳米膜交替构成的复合材料弹性敏感层。传感器的敏感检测原理是将悬臂梁的一端固定（固定端），当在PZT驱动电极上施加交变电场时，悬臂梁的另一端（自由端）将延其法向振动。当自由端的质量或受力情况发生变化时，会使法向振动特性发生变化。通过压阻层感知这些变化并利用电桥将其转化为电信号输出，即可获得悬臂梁自由端上待测样品的信息。
实施例：
如图4-6所示，利用机械研磨结合电化学减薄技术将SOI圆片的上单晶硅层102减薄到所需厚度（0.5μm ~1μm）并进行抛光，随后采用热氧化技术形成上二氧化硅保护层203（厚度为：0.2μm ~0.4μm）。
如图7-9所示，使用氢氟酸溶液刻蚀上二氧化硅保护层203，得到刻蚀窗口。随后利用氢氧化钾溶液向下刻蚀SOI上二氧化硅保护层203直至中二氧化硅层202为止，得到U型槽结构。
如图10-12所示，在U型结构的三面包围的空间进行硼离子注入，形成P型的压阻感知层3（注入能量为：60keV；剂量为：8 × 1014/ cm3~10× 1014/ cm3； 950 ℃, 氮气中退火30min；压阻感知层3厚度为：0.2μm~0.4μm）。随后采用光刻、热处理等工艺形成检测电桥电阻4。最后用光刻胶做掩模，用缓冲氢氟酸腐蚀掉部分上二氧化硅保护层203和上单晶硅层102形成引线孔，溅射500nm厚铝膜，光刻铝膜形成压阻感知层金属引线5。
如图13-16所示，在U型结构上溅射Pt/Ti，制备PZT下层驱动电极层601（厚度为：0.1μm ~0.2μm）。随后采用“溶胶-凝胶”法制备PZT层7（厚度为：0.2μm ~0.4μm）。具体步骤为，采用分析纯三水醋酸铅（Pb(CH3COO)2•3H2O）、硝酸锆（Zr(NO3)4•5H2O）和钛酸四丁酯（Ti(OC4H9)4）为原料，乙二醇单甲醚（CH3OCH2CH2OH）、乙酰丙酮（CH3COCH2COCH3）和醋酸作为添加剂，按照一定比例配置成PZT溶胶。利用旋涂仪将溶胶均匀涂覆在PZT下驱动电极层601表面， 干燥后形成PZT层7。最后溅射Pt/Ti形成PZT上驱动电极层602（厚度为：0.1μm ~0.2μm）。PZT上驱动电极层602、PZT下层驱动电极层601和PZT层7共同构成悬臂梁传感器的压电驱动层。在下驱动电极层601的U型开口侧采用光刻、溅射工艺制备下层驱动电极金属引线。
如图17-19所示，采用LPCVD技术（温度：900℃~1200℃；时间：10min~180min；氮气保护）在悬臂梁自由端的中二氧化硅层202上淀积一层0.1~0.2μm厚的多晶硅形成下层多晶硅纳米膜1001，随后采用热氧化法在下层多晶硅纳米膜1001上生成厚度为0.1~0.2μm第二层二氧化硅纳米膜204，最后在二氧化硅纳米膜204上采用LPCVD技术淀积厚度为0.1~0.2μm的第二层上层多晶硅纳米膜1002。悬臂梁传感器的自由端弹性敏感层由多晶硅纳米膜和二氧化硅纳米膜周期性交替构成，利用多晶硅纳米膜优异的机械特性，减小悬臂梁弹性层的残余应力，提升多层复合结构的稳定性。
如图20、21所示，将SOI基材的上层用光刻胶掩模后，采用感应藕合等离子体深刻蚀技术(Inductively Coupled Plasma Deep Reactive Ion Etching, ICPDRIE)刻蚀SOI基材背面的单晶硅层101直至中间中二氧化硅层202，形成硅杯结构。随后厚胶掩模SOI基材背面，用氢氟酸从中二氧化硅层202的底面开始腐蚀，直至SOI基材的上层光刻胶掩模，释放悬臂梁结构。
采用上述方法得到的自驱动、自感知悬臂梁传感器谐振频率220~500kHz，典型值335 kHz；力常数15~115N/m，典型值45 N/m；对微小质量的分辨率为：1×10-15~1×10-17g。
在本发明中的悬臂梁自由端修饰特异性功能涂层，可将传感器的检测对象扩展至重金属离子、有毒气体和生物细胞等多个领域。

Claims (6)

1.一种基于纳米复合材料的自驱动、自感知悬臂梁传感器，其特征在于：包括中二氧化硅层，中二氧化硅层下端面的一侧铺有下单晶硅层，下单晶硅层截面为上宽下窄的梯形，下单晶硅层的下端面铺有下二氧化硅保护层，中二氧化硅层上端面铺有U型的PZT下驱动电极层， PZT下驱动电极层的U型开口侧与下单晶硅层所在侧相同，PZT下驱动电极层的U型开口一侧端部设置有PZT下层驱动电极金属引线，PZT下驱动电极层的上端面铺有与其形状相对应的PZT层，PZT层上端面铺有与其形状相对应的PZT上驱动电极层，PZT上驱动电极层的U型开口与PZT下层驱动电极金属引线相同侧端部设置有PZT上层驱动电极金属引线，PZT下驱动电极层、PZT层和PZT上驱动电极层封闭端对齐形成U型结构，中二氧化硅层上端面与U型结构三面包围的空间铺有上单晶硅层，上单晶硅层上端面铺有上二氧化硅保护层，在中二氧化硅层上端面和上单晶硅层内设有压阻感知层，压阻感知层的上端面设置有检测电桥电阻和压阻感知层金属引线，检测电桥电阻的高度与上二氧化硅保护层上表面齐平，压阻感知层金属引线的高度高于上二氧化硅保护层的上表面，在中二氧化硅层上端面U型结构封闭侧的外侧铺有下层多晶硅纳米膜，下层多晶硅纳米膜上端面铺有二氧化硅纳米膜，二氧化硅纳米膜上端面铺有上层多晶硅纳米膜。
2.根据权利要求1所述基于纳米复合材料的自驱动、自感知悬臂梁传感器，其特征在于：所述检测电桥电阻的数量为4个，2*2阵列，构成检测电桥。
3.根据权利要求1所述基于纳米复合材料的自驱动、自感知悬臂梁传感器，其特征在于：所述压阻感知层金属引线的数量为2个。
4.根据权利要求1所述基于纳米复合材料的自驱动、自感知悬臂梁传感器，其特征在于：所述PZT上驱动电极层位于U型结构开口两侧的部分，其长度短于PZT层位于U型结构开口两侧的部分。
5.根据权利要求4所述基于纳米复合材料的自驱动、自感知悬臂梁传感器，其特征在于：所述PZT层位于U型结构开口两侧的部分，其长度短于PZT下驱动电极层位于U型结构开口两侧的部分。
6.一种如权利要求1所述基于纳米复合材料的自驱动、自感知悬臂梁传感器的制造方法，其特征在于：
1).采用化学机械抛光、电化学减薄或等离子抛光等方法，将SOI基底材料的上单晶硅层减薄到所需厚度；
2).采用热氧化技术在SOI的上单晶硅层表面形成上二氧化硅保护层和下二氧化硅保护层，或只在上表面形成上二氧化硅保护层；
3).刻蚀带有上二氧化硅保护层的SOI材料，形成U型槽微结构；
4).采用离子注入结合热处理工艺形成带有检测电桥电阻的压阻感知层；
5).采用光刻和溅射工艺制备用于检测信号提取的压阻感知层金属引线；
6).在U型槽结构上采用光刻和溅射工艺制备PZT下驱动电极层；
7).采用“溶胶-凝胶”工艺在PZT下驱动电极层上制备PZT层；
8).重复步骤（6）制备PZT上驱动电极层；
9).重复步骤（5）制备PZT上驱动电极层、PZT下驱动电极层、PZT上层驱动电极金属引线和PZT下层驱动电极金属引线；
10) .采用LPCVD工艺结合热氧化技术制备由纳米多晶硅和二氧化硅构成的纳米复合材料敏感弹性层；
11) .光刻和刻蚀SOI的下单晶硅层，形成“硅杯”结构，释放悬臂梁。
CN201710322205.5A 2017-05-09 2017-05-09 一种基于纳米复合材料的自驱动、自感知悬臂梁传感器 Active CN106949910B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710322205.5A CN106949910B (zh) 2017-05-09 2017-05-09 一种基于纳米复合材料的自驱动、自感知悬臂梁传感器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710322205.5A CN106949910B (zh) 2017-05-09 2017-05-09 一种基于纳米复合材料的自驱动、自感知悬臂梁传感器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106949910A true CN106949910A (zh) 2017-07-14
CN106949910B CN106949910B (zh) 2023-02-17

Family

ID=59478301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710322205.5A Active CN106949910B (zh) 2017-05-09 2017-05-09 一种基于纳米复合材料的自驱动、自感知悬臂梁传感器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106949910B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112461413A (zh) * 2020-11-15 2021-03-09 沈阳工业大学 一种一体化微悬臂梁检测芯片及其制备方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5914507A (en) * 1994-05-11 1999-06-22 Regents Of The University Of Minnesota PZT microdevice
CN1970434A (zh) * 2006-12-13 2007-05-30 清华大学 在soi硅片上制造压阻式微悬臂梁传感器的方法
WO2009038579A2 (en) * 2007-09-19 2009-03-26 California Institute Of Technology Thermoelastic self-actuation in piezoresistive resonators
CN101580223A (zh) * 2009-06-18 2009-11-18 大连理工大学 一种压电微悬臂梁探针的制作方法
CN101639391A (zh) * 2009-09-07 2010-02-03 哈尔滨工业大学 带温度传感器的多晶硅纳米膜压力传感器及其制作方法
CN101936937A (zh) * 2010-07-06 2011-01-05 电子科技大学 一种微悬臂梁气体传感器及其制作方法
CN105070823A (zh) * 2015-08-03 2015-11-18 复旦大学 一种压力传感器件及其制造方法
US20150350792A1 (en) * 2008-06-30 2015-12-03 Karl Grosh Piezoelectric mems microphone
CN206695812U (zh) * 2017-05-09 2017-12-01 沈阳工业大学 一种基于纳米复合材料的自驱动、自感知悬臂梁传感器

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5914507A (en) * 1994-05-11 1999-06-22 Regents Of The University Of Minnesota PZT microdevice
CN1970434A (zh) * 2006-12-13 2007-05-30 清华大学 在soi硅片上制造压阻式微悬臂梁传感器的方法
WO2009038579A2 (en) * 2007-09-19 2009-03-26 California Institute Of Technology Thermoelastic self-actuation in piezoresistive resonators
US20150350792A1 (en) * 2008-06-30 2015-12-03 Karl Grosh Piezoelectric mems microphone
CN101580223A (zh) * 2009-06-18 2009-11-18 大连理工大学 一种压电微悬臂梁探针的制作方法
CN101639391A (zh) * 2009-09-07 2010-02-03 哈尔滨工业大学 带温度传感器的多晶硅纳米膜压力传感器及其制作方法
CN101936937A (zh) * 2010-07-06 2011-01-05 电子科技大学 一种微悬臂梁气体传感器及其制作方法
CN105070823A (zh) * 2015-08-03 2015-11-18 复旦大学 一种压力传感器件及其制造方法
CN206695812U (zh) * 2017-05-09 2017-12-01 沈阳工业大学 一种基于纳米复合材料的自驱动、自感知悬臂梁传感器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112461413A (zh) * 2020-11-15 2021-03-09 沈阳工业大学 一种一体化微悬臂梁检测芯片及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106949910B (zh) 2023-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103557967B (zh) 一种硅微谐振式压力传感器芯体及制作方法
CN101580223B (zh) 一种压电微悬臂梁探针的制作方法
CN101852917B (zh) 大转角压电扫描微镜
US20150145374A1 (en) Transducer and method for forming the same
CN109485011B (zh) 基于Si-Si-Si-玻璃晶圆键合技术的MEMS谐振压力传感器及制造工艺
TWI272671B (en) Method of forming a cavity by two-step etching and method of reducing dimension of an MEMS device
KR20030092618A (ko) 캔틸레버 센서 및 그 제조 방법
CN102620878A (zh) 一种电容式微加工超声传感器及其制备与应用方法
CN101492150A (zh) 利用单根集成电阻同时实现驱动及自清洗的微机械悬臂梁
CN103557970B (zh) 一种静电激励/压阻检测硅微谐振式压力传感器及其制作方法
CN103630274A (zh) 一种基于微机电系统的挠曲电式微压力传感器
CN103715350A (zh) 基于soi衬底的压电薄膜悬臂梁传感器结构和制造方法
CN105514258A (zh) 一种压电悬臂梁传感器结构及其制造方法
CN102520147B (zh) 一种用于痕量生化物质检测的cmut及其制备方法
CN106404236A (zh) 基于pvdf的微针型压电微力传感器及其制备方法
CN103454345B (zh) 基于cmut的海洋生化物质监测传感器及其制备与测量方法
CN206695812U (zh) 一种基于纳米复合材料的自驱动、自感知悬臂梁传感器
CN102175305B (zh) 一种单片集成三维矢量振动传感器
Piot et al. Dual-axis resonant scanning mems mirror with pulsed-laser-deposited barium-doped PZT
CN106949910A (zh) 一种基于纳米复合材料的自驱动、自感知悬臂梁传感器
CN108344496A (zh) 压电式mems矢量振动传感器
CN1603743A (zh) 微梁直拉直压结构压阻微机械陀螺及制作方法
CN100459031C (zh) 硅微机械两维倾角传感器芯片及制作方法
CN111965384A (zh) 基于双稳态势能调节的仿生纤毛微传感器及其制备方法
Li et al. Bulk micromachining

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant