降低犧牲層光刻膠的側壁垂直度,后續進行烘膠,平滑犧牲層光刻膠的邊緣和表面;
[0028]6) CVD方法在犧牲層上沉積第二層Parylene薄膜,作為形成微腔體的上層;
[0029]7)光刻顯影,該層光刻膠作為后續工藝中RIE刻蝕的掩膜;
[0030]8) RIE刻蝕第二層Parylene薄膜,用于打開微通道口,并將傳感器引線暴露,形成電氣連接口;
[0031]9)丙酮溶解犧牲層光刻膠,兩層Parylene之間的犧牲層光刻膠被溶解,從而形成微腔體;
[0032]10)濕法刻蝕Cr/Cu釋放層,將整個器件完全釋放,獲得最終的柔性MEMS氣泡壓力傳感器。
[0033]與現有技術相比,本發明具有如下的有益效果:
[0034]本發明提出了一種全新的壓力傳感器方案,利用毛細力的方式來形成氣泡,并將該氣泡作為壓力測量的壓力敏感單元,該壓力傳感器區別于傳統的MEMS壓力傳感器,無需采用硬的結構材料制作密封的腔體,而采用全柔性的生物兼容性好的Parylene作為結構材料,該傳感器采用氣泡作為壓力敏感單元,具有結構簡單、制作成本低、生物兼容性好、體積小(體積小于100微米*500微米*20微米)等優點。該柔性MEMS氣泡壓力傳感器的敏感單元為被測量液體形成的氣泡,無須采用多晶硅等壓阻材料的復雜和高溫工藝,氣泡存留的時間在數天以內,能滿足數天以內的測量需求,該傳感器尤其適用于短時間的測量和一次性的使用,尤其適用于生物醫學領域內的介入式血壓測量,和微流體內的流體壓力測量。
【附圖說明】
[0035]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述,本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯:
[0036]圖la為本發明一實施例的傳感器整體結構示意圖(未形成氣泡);
[0037]圖lb為本發明一實施例的傳感器整體結構示意圖(已形成氣泡后);
[0038]圖2為本發明一實施例的傳感器制作工藝流程圖;
[0039]圖3a為本發明一實施例的傳感器的截面圖(形成氣泡前);
[0040]圖3b為本發明一實施例的傳感器的截面圖(形成氣泡后);
[0041]圖中:氣泡壓力傳感器1,內角毛細液柱2,微腔體3,測量電極4,微通道5 ;襯底6,釋放層7,第一層Parylene薄膜8,犧牲層光刻膠9,第二層Parylene薄膜10,傳感器引線
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【具體實施方式】
[0042]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明,但不以任何形式限制本發明。應當指出的是,對本領域的普通技術人員來說,在不脫離本發明構思的前提下,還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。
[0043]如圖la、lb所示,本實施例提供一種柔性的MEMS氣泡壓力傳感器,包括:微腔體
3、一對測量電極4、兩個微通道5,其中:微腔體3呈狹長狀,其一端封閉、另一端開口,開口由兩個微通道5組成;一對測量電極4分別布置在微通道5的兩端,一個測量電極4位于微通道5封閉的一端,另一個測量電極4位于微通道5開口的一端。
[0044]進一步的,微腔體3,是由第一層Parylene薄膜8和第二層Parylene薄膜10通過釋放位于兩層Parylene薄膜8、10中間的犧牲層光刻膠形成的微腔體3 ;
[0045]進一步的,微腔體3,呈狹長狀,微腔體3的一端封閉、另一端開口,在該開口的中部封閉將開口分割形成兩個平行的微通道5 ;微腔體3在浸入溶液中后形成用于壓力測量的微氣泡;
[0046]進一步的,一對測量電極4,作為測量微氣泡大小的電化學測量電極4,位于第一層Parylene薄膜8、第二層Parylene薄膜10之間;一對測量電極4分別布置在微腔體3的兩端,其中一個位于微腔體3的封閉一端內部、另一個位于微腔體3的開口一端;
[0047]進一步的,所述氣泡壓力傳感器1利用毛細力之內角流動原理,利用毛細力將導電溶液吸入微腔體3中形成微氣泡,并用微氣泡作為壓力測量的敏感單元,用于短時間內的液體和氣體壓力的測量;測量微氣泡隨外界壓力變化時的阻抗變化,該阻抗變化能夠反映微氣泡大小的變化,從而反映外界環境壓力的變化。
[0048]所述的微腔體3能夠在腔體浸入溶液中后在微腔體3中形成微氣泡,具體的:在溶液接觸兩個微通道5時,液體由于毛細力作用進入兩個微通道5,形成兩股內角毛細流并封閉微通道5,然后,該兩股內角毛細流繼續沿著微腔體3的兩個內角流動進入微腔體3內部,最后在微腔體3的封閉端匯合,并包裹住殘留在微腔體3內的氣體,形成氣泡,內角毛細流穩定后形成內角毛細液柱。所述的微通道5在形成氣泡后可以將氣泡捕獲在微腔體3內,在測量的過程中能有效可靠的防止氣泡溢出微腔體3。
[0049]如圖la所示為未形成氣泡時的示意圖,如圖lb所示為形成氣泡之后的示意圖,當液體接觸微通道5后,由于毛細力的作用,液體被吸入微腔體3中,并在微腔體3的內角處形成兩股內角毛細液柱2,兩股內角毛細液柱2包裹住殘留在微腔體3中的氣體形成氣泡,該氣泡是由內角毛細液柱2和與其包裹的氣體共同組成。
[0050]如圖2所示,所述微腔體3通過兩層Parylene,即第一層Parylene8和第二層ParylenelO構造成,通過在第一層Parylene8上制作犧牲層光刻膠9來定義微腔體3 ;測量電極4制作在第一層Parylene8之上,位于第二層ParylenelO之下。
[0051]如圖2所示,一種柔性的MEMS氣泡壓力傳感器的制備方法,所述方法的制作工藝流程如下:
[0052]1.在玻璃或者硅片襯底6上濺射金屬Cr/Cu,作為上層結構最后的釋放層7 (如圖2中a所示);
[0053]2.CVD方法在釋放層7上沉積第一層Parylene薄膜8,作為柔性MEMS氣泡壓力傳感器1的底層支撐結構(如圖2中a所示);
[0054]3.在第一層Parylene8薄膜上派射Cr/Au層;
[0055]4.光刻圖形化光刻膠,并以光刻膠為掩模,濕法刻蝕Au,形成測量電極4的圖形(如圖2中b所示);
[0056]5.光刻顯影,制作犧牲層光刻膠9,采用接觸式光刻機,增大曝光間隙,降低犧牲層光刻膠9的側壁垂直度,后續進行烘膠,平滑犧牲層光刻膠9的邊緣和表面(如圖2中c所示);
[0057]6.CVD方法在犧牲層光刻膠9上沉積第二層Parylene薄膜10 (如圖2中d所示);
[0058]7.光刻顯影,該光刻膠作為后續工藝中RIE刻蝕的掩膜;
[0059]8.RIE刻蝕,用于打開微通道5,并將傳感器引線11暴露,形成電氣連接口(如圖2中e所示);
[0060]9.丙酮溶解犧牲層光刻膠9,形成微腔體3 (如圖2中f所示);
[0061 ] 10.濕法刻蝕Cr/Cu釋放層7,將整個器件完全釋放,獲得最終的柔性MEMS氣泡壓力傳感器1(如圖2中f所示)。
[0062]所述的柔性MEMS氣泡壓力傳感器1釋放后,用氧等離子體對器件表面進行改性,提高表面能,再將氣泡壓力傳感器放置與液體中后即可形成用于測量壓力的氣泡。所用到的液體為水,且并不僅僅限于水,任何與改性過的Parylene能較好浸潤的液體都可以作為形成氣泡的液體介質使用。所述氣泡中所包括的氣體為空氣,且并不限于空氣,可以在將器件置于真空容器中后抽真空,并通入氣體任何氣體,將氣泡中的氣體換成指定的任意氣體。優選地,在形成氣泡后,將整個傳感器置于