一种硅基柔性悬膜及其制备方法与流程

本发明涉及mems制造，更具体地说，涉及一种硅基柔性悬膜及其制备方法。

背景技术：

1、柔性电极目前被广泛的应用于人体生理信息的检测中，例如，侵入式检测血糖，贴附于人体表面监测汗液中微量离子，以及通过施加电压提取间质液检测乳酸等等。

2、传统柔性电极的制备方法有丝网印刷，化学镀膜、转印等，丝网印刷由于其对准精度较差，一般不适用制备多层电极；化学镀膜需要复杂的化学处理，过程复杂；转印需要复杂的模具制备以及印浆的调制过程；

3、同时，常规器件往往需要在制备好柔性电极后设计电路接口，再与信号处理电路部分相连接，例如，fpc制备的柔性电极需要设计插口再与pcb板上的信号处理芯片相连接，这样使得贴附于皮肤的柔性电极需要额外设计两端的固定方式，这对于柔性电极相关器件的小型化和应用是不利的。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的技术问题，本申请的主要目的在于，通过单端固支电极或双端固支电极，与硅片相集成，有利于与硅基集成电路连接。为实现上述发明目的，本申请采用如下技术方案：

2、根据本申请的一个方面，提供了一种硅基柔性悬膜，包括硅晶圆和柔性电极，所述柔性电极与硅晶圆通过胶键合连接。

3、可选地，所述柔性电极采用单端固支梁结构，形成侵入人体监测信号的单端固支电极。

4、可选地，所述柔性电极采用双端固支梁结构，形成监测人体信号的双端固支电极，所述双端固支电极通过两端硅固定于人体皮肤表面。

5、可选地，所述柔性电极包括柔性衬底和导电层，所述导电层设置为单层或若干层。

6、可选地，所述柔性电极包括柔性衬底、导电层和介电层，所述导电层和介电层均设置成若干层，若干层导电层和若干层介电层以层层堆叠制备的方式间隔分布。

7、根据本申请的另一个方面，提供了一种硅基柔性悬膜的制备方法，用于制备上述任一项所述的硅基柔性悬膜，其特征在于，具体包括如下步骤：

8、s1、通过热氧化在硅晶圆表面和背面制备氧化硅层；

9、s2、旋涂光敏型键合胶，进行曝光、显影后键合柔性衬底；

10、s3、在柔性衬底表面镀膜、光刻、刻蚀制备导电层；

11、s4、通过涂覆绝缘光刻胶，曝光，显影制备介电层；

12、s5、在硅晶圆背面旋涂光刻胶，光刻，刻蚀氧化硅形成背面掩膜，对硅晶圆进行刻蚀，释放悬膜，形成单端固支或双端固支；

13、s6、通过激光切割，去除键合区以外的柔性衬底；

14、s7、通过激光或者水刀划片，进行硅晶圆分离，制备单个硅基柔性悬膜电极。

15、可选地，所述的步骤s1中硅晶圆厚度为150～500μm，氧化硅层厚度为0.5μm～5μm；

16、所述步骤s4中的绝缘光刻胶包括pmma光刻胶、光敏型pi胶。

17、可选地，所述步骤s2中：

18、光敏型键合胶包括pmma光刻胶、光敏型pi胶，光敏性bcb胶；

19、柔性衬底包括聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏二氟乙烯。

20、可选地，所述步骤s3中：

21、所述镀膜方法为电子束蒸发或磁控溅射；

22、所述导电层材料为金、银、铂、铝、铜、铬、钛中的某一种或者几种组成的合金，导电层厚度为10nm～1000nm；

23、所述导线层材料为铝、铬、铂时，刻蚀方法采用干法刻蚀；

24、所述导线层材料为金、银、铜、钛时，刻蚀方法采用湿法腐蚀。

25、可选地，所述步骤s5中光刻胶厚度为5μm～10μm，对氧化硅的刻蚀方法为干法刻蚀，对硅晶圆进行刻蚀的方法为深硅刻蚀或者四甲基氢氧化胺腐蚀；

26、所述步骤s6中激光切割的功率为15瓦皮秒～45瓦皮秒。

27、由上述技术方案可知，本申请的一种硅基柔性悬膜及其制备方法的优点和积极效果在于：

28、1、提高传统柔性电极的制造精度；

29、2、提供了常规柔性电极硬性固定端；

30、3、通过单端固支电极或双端固支电极，与硅片相集成，有利于与硅基集成电路连接，降低器件尺寸及拓展应用；

31、4、制造简单、生产成本低，可以大规模生产。

技术特征：

1.一种硅基柔性悬膜，其特征在于：包括硅晶圆和柔性电极，所述柔性电极与硅晶圆通过胶键合连接。

2.根据权利要求1所述的一种硅基柔性悬膜，其特征在于：所述柔性电极采用单端固支梁结构，形成侵入人体监测信号的单端固支电极。

3.根据权利要求1所述的一种硅基柔性悬膜，其特征在于：所述柔性电极采用双端固支梁结构，形成监测人体信号的双端固支电极，所述双端固支电极通过两端硅固定于人体皮肤表面。

4.根据权利要求1所述的一种硅基柔性悬膜的制备方法，其特征在于：所述柔性电极包括柔性衬底和导电层，所述导电层设置为单层或若干层。

5.根据权利要求1所述的一种硅基柔性悬膜的制备方法，其特征在于：所述柔性电极包括柔性衬底、导电层和介电层，所述导电层和介电层均设置成若干层，若干层导电层和若干层介电层以层层堆叠制备的方式间隔分布。

6.一种硅基柔性悬膜的制备方法，用于制备权利要求1-5任一项所述的硅基柔性悬膜，其特征在于，具体包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种硅基柔性悬膜的制备方法，其特征在于：

8.根据权利要求6所述的一种硅基柔性悬膜的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中：

9.根据权利要求6所述的一种硅基柔性悬膜的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中：

10.根据权利要求6所述的一种硅基柔性悬膜的制备方法，其特征在于：

技术总结本发明公开了一种硅基柔性悬膜及其制备方法，属于MEMS制造技术领域，包括硅晶圆和柔性电极，所述柔性电极与硅晶圆通过胶键合连接；所述柔性电极包括柔性衬底和单层导电层或柔性衬底和多层导电层、介电层。本发明通过单端固支电极或双端固支电极，与硅片相集成，有利于与硅基集成电路连接，降低器件尺寸及拓展应用。技术研发人员：张鹤,陈涛,印青,张光华受保护的技术使用者：苏州锐光科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/8