一种大行程mems探针器件及其利记博彩app
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电子机械系统(MEMS)器件及其利记博彩app，特别涉及一种可同时获得大行程、大驱动力的MEMS探针器件及其利记博彩app。
[0002]
【背景技术】
[0003]微电子机械系统(MEMS)探针器件已经广泛应用于半导体、医疗器械、表面表征等微测量领域。MEMS探针具有可批量生产、重复性好、体积小、材料选择多、精度高的优点。例如在生物医疗领域，MEMS探针常被用于电信号或其他生物信号的导入导出，物理破坏结构组织等。在某些应用中，由于目标区域纵深较大，需要大行程的MEMS探针并且探针需要具有足够的驱动力以到达目标区域或完成设计动作。
[0004]
现有的MEMS探针的驱动方式主要有热驱动和静电力驱动两种。
[0005]
热驱动方式中，V形梁热驱动可提供较大的驱动力和行程，但由于在设定的工作温度范围内，探针的行程与V形梁的尺寸有关，既大行程需要长的V形梁，因此大位移探针器件需要较长的V形梁，这增大了芯片的整体尺寸，不利于器件的小型化，同时长V形梁也不适合制作高密度的探针阵列。
[0006]而静电驱动常采用的梳齿结构，其驱动力受限于驱动电极的间隙限制。在间隙较小时，驱动力较大。但随着探针的移动，间隙增加，则驱动力迅速降低。改变电极的形状，如采用曲面电极可提高行程范围，但其驱动力仍相对较小。因此可见采用梳齿结构，难以同时获得大驱动力和大行程。因此，现有技术难于同时获得大行程和大驱动力。
【发明内容】
[0007]针对上述问题，本发明提供一种基于MEMS加工工艺的大行程探针器件及其利记博彩app，同时可以提供大的驱动力，并具有MEMS器件的精度高，重复性好，适合批量生产的特点。
[0008]
为实现上述目的，本发明提供一种大行程MEMS探针器件，其特征在于所述MEMS探针器件包括上下贴合的上衬底(1)和下衬底(2)，其中所述下衬底(2)包括电极(5)、弹性折叠梁(6 )和探针(7 )，所述电极(5 )通过绝缘层固定于下衬底(2 )上，所述探针(7 )通过弹性折叠梁(6)与所述电极(5)相连接，悬浮于所述下衬底(2)之上；所述上衬底(1)和下衬底(2)之间形成容纳探针的探针通道(3)、容纳弹性折叠梁(6)的驱动腔体(4)，其中所述探针通道(3)与驱动腔体(4)保持连通；所述探针(7)的一端暴露于驱动腔体(4)内，另一端暴露于驱动腔体(4)之外的工作环境中；上衬底(1)具有与电极(5)和/或驱动腔体(4)对应的通孔，上衬底(1)和下衬底(2 )之间注入有工作介质。所述探针通道(3 )的尺寸略大于被其所包围的探针外形尺寸。所述工作介质为气体或液体，或者气体与液体的混合。所述探针
(7)和折叠梁(6)的宽度范围均可在数微米到数千微米，所述折叠梁(6)的宽度可根据驱动源的压力调整，且所述折叠梁(6)的厚度与探针(7) —致。所述电极(5)为高掺杂的硅、或导电金属或金属合金。
[0009]一种大行程MEMS探针器件的利记博彩app，包括以下步骤:
1)形成下衬底(2)的步骤:a.在SOI硅片上刻蚀器件层，b.腐蚀绝缘层，释放弹性折叠梁(6)和探针(7)；
2)形成上衬底(1)的步骤:a.在SOI硅片上刻蚀器件层，形成能与下衬底(2)对应的容纳探针的探针通道(3)和容纳弹性折叠梁的驱动腔体(4)，b.在SOI硅片的背面对应电极(5)和/或驱动腔体(4)的位置刻蚀，形成通孔(8);
3)将上衬底(1)和下衬底(2)以器件层对器件层的方式对准贴合，并密封。
[0010]一种大行程MEMS探针器件的利记博彩app，其特征在于包括以下步骤:
1)形成下衬底(2)的步骤:a.在SOI硅片上浅刻蚀器件层，b.深刻蚀器件层，制作探针(7)，c.腐蚀氧化硅层，释放探针(7)和弹性折叠梁(6)结构；
2)形成上衬底(1)的步骤:在衬底上对应电极(5)和/或驱动腔体(4)的位置制作通孔；
3)将制作了通孔的上衬底(1)和下衬底(2)的器件层对准贴合或键合，并密封。
[0011]
液压/气压驱动已广泛用于大型机械和精密仪器。这种驱动方式需要可动部件(如活塞)和固定部件(如缸体)的尺寸公差小，表面光洁度高，而在微米尺度上由于加工精度要求高，尚无广泛应用。而采用MEMS加工技术，可极大提高所需部件的加工精度，并且可集成电极，微通道等结构，使得微米尺寸的液压/气压驱动器件成为可能。
[0012]本发明通过采用液压/气压驱动探针的方式，使探针的行程与驱动力无关，仅与探针的长度和驱动腔体的纵向尺寸有关，因此可以提供超大行程。同时由于采用液压或气压驱动，驱动力与探针的行程无关。因此行程和驱动力不再耦合在一起，该方法可同时获得大行程和大驱动力。同时由于采用MEMS加工工艺和SOI硅片，大大提高了器件的精度和重复性。本发明所提出的大行程MEMS探针器件，可广泛应用但不限于半导体、生物医疗、表面表征探测等领域。
【附图说明】
[0013]图1是本发明MEMS探针器件的原理结构示意图。
[0014]图2、3是本发明MEMS探针器件的结构示意图。
[0015]图4-8是本发明实施例1制作工艺过程结构剖面示意图。
[0016]图9-13是本发明实施例2制作工艺过程结构剖面示意图。
【具体实施方式】
[0017]
下面结合附图对本发明的技术方案作详细说明:本发明在提供的优选实施例为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。本发明附图为示意参考图，不应该被认为严格反映了几何尺寸的比例关系，也不应该被认为限制本发明的范围。
[0018]
本发明所揭示的探针驱动原理为液压/气压驱动。如图1所示，探针7的一端暴露于工作环境中，另外一端暴露于驱动腔体4内。在驱动腔体4与工作环境中间的探针被与其外形尺寸略大的密闭探针通道3包围。当探针7两侧环境的压力有差别时，探针7即受到相应的压力，该压力驱动探针7移动。由于探针与包裹其的通道间隙较小，而探针7需要在通道中移动，因此，探针7的有效部分必须与探针通道3的尺寸接近但略小。因而，在驱动腔体4内的工作介质与腔体外的工作环境中有物质交换但很小，或者基本不产生物质交换。在探针有效部分和密闭探针通道3尺寸公差控制足够好的情况下，探针7的行程由可通过探针通道3的探针长度决定。而驱动力则由探针7两侧的压力差决定。因此，该驱动方法和器件设计可同时提供大行程和大驱动力。
[0019]
本发明MEMS探针器件下衬底部分的结构如图2所示，探针7为一悬空梁，与固定在衬底上的电极5通过悬空的弹性折叠梁6相连。这样既可限制探针的移动范围，也可在需要时提供信号传递功能时。
[0020]