微型壓電振動能量收集器及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明設(shè)計一種新型MEMS壓電振動能量收集器的結(jié)構(gòu)及其制備方法，其包括雙拋襯底；雙面襯底保護層；正面金屬導(dǎo)電層(底)作為輸出底電極；金屬上層制備圖形化后的導(dǎo)電膠；PZT壓電片通過導(dǎo)電膠鍵合在硅片底電極；整片覆蓋頂電極金屬導(dǎo)電層(頂)；KOH通過背面襯底保護層窗口腐蝕，釋放出不含Si以環(huán)氧樹脂為主的懸臂梁結(jié)構(gòu)；劃片釋放出懸臂梁-質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單易于實現(xiàn)，便于批量生產(chǎn)，敏感度，輸出電平、功率高，適用范圍廣，安全可靠。
【專利說明】微型壓電振動能量收集器及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微型壓電振動能量收集器及其制造方法，特別是涉及一種基于環(huán)氧樹脂懸臂梁的微型壓電式振動能量收集器及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微電源通常是無源無線傳感器網(wǎng)或者是微執(zhí)行器的一部分，此類微傳感器微執(zhí)行器使用范圍廣、需求量大，要求在保證性能的情況下體積小，穩(wěn)定性強，經(jīng)常需要工作在極端、惡劣環(huán)境或者無法隨意更換電池的環(huán)境，所以微傳感器微執(zhí)行器搭載微電源模塊變得相當必要。
[0003]微電源模塊，即能量收集器分為壓電型、電磁型、可變電容式以及復(fù)合型。壓電型以其結(jié)構(gòu)簡單，性能出眾，工作穩(wěn)定以及近幾年來業(yè)界對壓電材料的廣泛深入研究而收到人們的格外關(guān)注，在目前的能量收集器件中也占據(jù)主導(dǎo)地位。
[0004]在壓電振動能量收集器結(jié)構(gòu)中，電極-壓電材料-電極結(jié)構(gòu)下釋放出懸臂梁結(jié)構(gòu)，懸臂梁一端附質(zhì)量塊的結(jié)構(gòu)占據(jù)主導(dǎo)地位，此種結(jié)構(gòu)簡單易行，但是目前的壓電振動能量收集器普遍存在兩個顯著的問題:
[0005]1.懸臂梁的釋放。懸臂梁的釋放通常使用〈110〉或者〈100〉硅片的背面KOH腐蝕。如果選用SOI硅片，預(yù)埋的SiO2作為KOH背硅腐蝕的自停止層，可以較好的控制懸臂梁的厚度，但這樣造價會被提高很多；如果選用普通硅片，造價會相應(yīng)降低，但是懸臂梁的厚度變得極難控制。
[0006]2.壓電敏感層的選擇。目前作為振動能量收集裝置的壓電材料主要有AlN和PZT(鋯鈦酸鉛)兩種。AlN材料在研究初期被廣泛使用在能量收集器上的原因，便是其易于制備，與CMOS工藝兼容性較好。但是AlN材料存在很致命的缺陷:1)薄膜生長必須具有晶體擇優(yōu)取向才可以具有壓電效應(yīng)，這種擇優(yōu)取向可以通過生長壓力、隊和Ar比例、基片與靶材之間距離、生長溫度、濺射功率等條件來調(diào)節(jié)，同時對生長AlN的襯底也有較高的要求，條件稍微偏差一些，AlN的壓電性能就會急劇衰減。2)AlN壓電系數(shù)和介電常數(shù)過小，在整個壓電材料庫中也屬于比較低的水平。近年來PZT的研究使PZT的制備以及薄膜性能產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，科研人員已經(jīng)開發(fā)出了多種不同制備體硅PZT膜的方法，比如溶膠-凝膠、水熱溶膠-凝膠、Mocvd法、濺射法、脈沖激光法等。這些方法均可以獲得性能尚佳的PZT薄膜，但卻有一個共同的缺陷，就是無法將厚度做大。在對PZT材料研究的幾年內(nèi)，即使使用多次成膜技術(shù)，厚度最高也只有幾個微米，若再高將影響材料性能。在這種情況的制約下，對PZT材料性能進行改進所取得的進展遠遠不能突破PZT薄膜厚度帶來的瓶頸。
[0007]對于問題1，由于目前微機電系統(tǒng)(MEMS)加工技術(shù)是建立在硅加工技術(shù)之上，想要放棄硅的優(yōu)良性能襯底絕非易事。對于問題2，近年來提出了一種新的思路:宏觀尺度的PZT壓電陶瓷片的制作技術(shù)已經(jīng)相對成熟，但是厚度最低也有幾百微米無法直接應(yīng)用于微加工技術(shù)。于是，使用將大尺寸PZT壓電陶瓷片鍵合到硅襯底然后減薄的技術(shù)便應(yīng)運而生。
[0008]這種大尺寸PZT壓電陶瓷片通過先鍵合再減薄的工藝流程解決了 PZT無法做厚的問題，同時也帶來了新的問題:鍵合材料選擇。主流選擇有兩種:1.以Au為主的金屬鍵合，此種鍵合因其互融點低，對其余工藝影響較少而被采用，但是互融之后應(yīng)力變大。之后有人提出使用提升Au使其同時兼?zhèn)滏I合層和彈性層，但是由于其互融之后的極大應(yīng)力，釋放之后的懸臂梁形成了自動彎曲的形狀，極大地影響了器件的性能。2.導(dǎo)電膠鍵合，導(dǎo)電膠粘度較大，通常使用點膠機或者是印刷版配合使用，很難在硅片上制作成膜，而其后續(xù)相關(guān)未加工步驟也相對不成熟。
[0009]導(dǎo)電膠是一種常溫下呈流體至濃膠狀，干燥或固化后具有一定導(dǎo)電性的膠黏劑。現(xiàn)有導(dǎo)電膠一般以環(huán)氧樹脂為主，摻有Ag等金屬顆粒，通過金屬顆粒直接接觸或者是隧穿效應(yīng)實現(xiàn)導(dǎo)電。由于導(dǎo)電膠工藝簡單，易于操作，可以提高生產(chǎn)效率，目前廣泛用于為電子封裝、印刷電路板、導(dǎo)電線路粘接等各種電子領(lǐng)域中。導(dǎo)電膠也可用于硅片與陶瓷材料之間的鍵合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]針對上述問題，本發(fā)明的目的是改進現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提出了一種新型MEMS壓電式振動能量收集器的結(jié)構(gòu)及制備方法，其結(jié)構(gòu)簡單易于實現(xiàn)，成本低，適用范圍廣，安全可靠，便于批量生產(chǎn)。
[0011]為此，本發(fā)明提供了一種微型壓電振動能量收集器，包括:襯底，襯底背面具有開口，剩余的襯底部分作為質(zhì)量塊；第一保護層，位于襯底正面上，開口暴露第一保護層;第一金屬層，位于第一保護層上；導(dǎo)電膠層，位于第一金屬層上，位置與開口相對應(yīng)；壓電陶瓷片，位于導(dǎo)電膠層上；第二金屬層，位于壓電陶瓷片上、以及位于未被導(dǎo)電膠層覆蓋第一金屬層上；其中，第二金屬層、壓電陶瓷片、導(dǎo)電膠層、第一金屬層以及第一保護層構(gòu)成懸梁臂，跨越開口兩側(cè)的質(zhì)量塊。
[0012]其中，襯底包括硅，第一保護層包括氧化硅、氮化硅及其組合。
[0013]其中，第一金屬層和/或第二金屬層包括粘附層以及導(dǎo)電層。
[0014]其中，導(dǎo)電膠層為摻雜了金屬的環(huán)氧樹脂，壓電陶瓷片包括PZT薄膜。
[0015]本發(fā)明還提供了一種微型壓電振動能量收集器的制造方法，包括:在襯底正面上形成第一保護層以及第一金屬層；在第一金屬層上形成具有窗口的光刻膠層；在第一金屬層以及光刻膠層上形成導(dǎo)電膠層；在與窗口對應(yīng)的位置處的導(dǎo)電膠層上粘貼壓電陶瓷片；去除光刻膠層以及未被壓電陶瓷片覆蓋的導(dǎo)電膠層；在壓電陶瓷片以及第一金屬層上形成第二金屬層；在襯底背面形成與窗口位置對應(yīng)的開口，直至暴露第一保護層，使得第二金屬層、壓電陶瓷片、導(dǎo)電膠層、第一金屬層以及第一保護層構(gòu)成懸梁臂，跨越開口兩側(cè)的襯底構(gòu)成的質(zhì)量塊。
[0016]其中，粘貼壓電陶瓷片之后進一步包括加熱固化導(dǎo)電膠層以完成鍵合。
[0017]其中，形成第一保護層的同時也在襯底背面形成第二保護層，圖案化第二保護層形成暴露襯底的背面窗口，用于在襯底背面形成直至暴露第一保護層的開口。
[0018]其中，粘貼壓電陶瓷片之后進一步包括通過CMP以及濕法腐蝕，將壓電陶瓷片減
薄至需要厚度。
[0019]其中，形成開口之后進一步包括:劃片以釋放質(zhì)量塊；在第二金屬層上形成接觸焊墊。[0020]其中，導(dǎo)電膠層為摻雜了金屬的環(huán)氧樹脂，壓電陶瓷片包括PZT薄膜。
[0021]本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0022]1.懸臂梁使用環(huán)氧樹脂作為主要材料，懸臂梁從下至上為金屬層/環(huán)氧樹脂膠層/壓電材料層/金屬層，將鍵合層作為彈性層，節(jié)省了工藝步驟，這樣避免了普通硅片厚度不好掌握的問題，也避免了 SOI硅片造價過高的問題。
[0023]2.使用環(huán)氧樹脂作為懸臂梁，由于環(huán)氧樹脂膜具有低楊氏模量的特性，使器件敏感度增加，在低振動情況下也可以保證輸出電平。
[0024]3.使用大尺寸PZT薄片作為壓電執(zhí)行層，極大地提高了器件性能，解決了目前體硅工藝制備PZT薄膜無法獲得較厚PZT薄膜的問題。
[0025]4.頂電極使用PZT厚臺階自動分離頂/底電極，縮短了工藝步驟。
[0026]5.由本發(fā)明提供的新型MEMS壓電振動能量收集器具有工藝步驟短，器件結(jié)構(gòu)易于實現(xiàn)，便于批量生產(chǎn)，輸出開環(huán)電壓高，敏感度高，可在各類無源無線傳感器中應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]以下參照附圖1-11來詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案，其中:
[0028]圖1為本發(fā)明在襯底上形成雙面襯底保護層后的剖視圖；
[0029]圖2為本發(fā)明在襯底背面形成背硅KOH腐蝕窗口后的剖視圖；
[0030]圖3為本發(fā)明在正面制備金屬導(dǎo)電層(底)之后的剖視圖；
[0031]圖4為本發(fā)明在正面制備剝離用光刻膠之后的剖視圖；
[0032]圖5為本發(fā)明在正面制備導(dǎo)電膠層之后的剖視圖；
[0033]圖6為本發(fā)明在正面鍵合壓電陶瓷片之后的剖視圖；
[0034]圖7為本發(fā)明將壓電陶瓷片減薄之后的剖視圖；
[0035]圖8為本發(fā)明將導(dǎo)電膠剝離之后的剖視圖；
[0036]圖9為本發(fā)明在整片制備金屬導(dǎo)電層(頂)之后的剖視圖；
[0037]圖10為本發(fā)明在進行背硅腐蝕之后的剖視圖；以及
[0038]圖11為本發(fā)明劃片釋放質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0039]附圖標記說明:101-襯底、102-正面襯底保護層、103-背面襯底保護層、201-背硅KOH腐蝕窗口、301-正面金屬導(dǎo)電層(底)、401-剝離用光刻膠、501-導(dǎo)電膠層、601-壓電陶瓷片、701-減薄后的壓電陶瓷、801-減薄后的壓電陶瓷、802-剝離后的導(dǎo)電膠層、901-正面金屬導(dǎo)電層(頂)、1001-背硅腐蝕腔、1002-粘連質(zhì)量塊、1003-懸臂梁結(jié)構(gòu)、1101-劃片分割質(zhì)量塊、1102分割后的質(zhì)量塊、1103作為底座。
【具體實施方式】
[0040]下面結(jié)合具體附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0041]如圖11所示:本發(fā)明的新型MEMS壓電振動能量收集器結(jié)構(gòu)包括襯底101 ;所述襯底上設(shè)有雙面釋放阻擋帶102、103 ;正面阻擋帶102上有金屬導(dǎo)電層(底)301 ;金屬導(dǎo)電層(底)301上通過導(dǎo)電膠501將壓電陶瓷片601與金屬導(dǎo)電層(底)，制備導(dǎo)電膠層501之前，需要預(yù)先在金屬導(dǎo)電層(底)301上制備圖形化后的光刻膠401 ;鍵和之后的壓電陶瓷片601通過減薄以及濕法腐蝕至適合厚度701，然后整片淀積金屬導(dǎo)電層(頂)，這樣，在壓電陶瓷片上方金屬層作為頂電極引出，金屬導(dǎo)電層(底)上方金屬層作為底電極引出，至此，正面工藝結(jié)束，接下來進行背硅的KOH腐蝕，通過背面阻擋帶窗口進行KOH腐蝕，腐蝕至硅片穿透1001形成梁結(jié)構(gòu)，最后通過劃片機將質(zhì)量塊部分1002分割成可活動的兩部分1102使質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)釋放出來。
[0042]本發(fā)明實施例中所述的導(dǎo)電膠層501區(qū)域應(yīng)大于壓電陶瓷層601、701，以保證鍵合質(zhì)量，導(dǎo)電膠層501和壓電陶瓷層601、701區(qū)域應(yīng)覆蓋背硅腐蝕區(qū)域1001。
[0043]如圖1~圖11所示:上述結(jié)構(gòu)的MEMS壓電能量振動收集器結(jié)構(gòu)可以采用下述工藝步驟實現(xiàn)，下述實施例中，無特殊說明，工藝步驟均為常規(guī)方法；所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得。具體地包括:
[0044]a、提供襯底101，優(yōu)選地采用雙面拋光(例如CMP)平坦化工藝去減小表面缺陷、降低粗糙度。在所述襯底101表面設(shè)置襯底保護層102 (正面)與103 (背面)；
[0045]如圖1所示:在襯底101的表面(雙面)淀積氧化硅、氮化硅及其組合的材料(優(yōu)選地為低溫CVD工藝，也即LP Si3N4或SiO2)，以形成襯底保護層102/103，襯底保護層厚度為1000~5000 A并優(yōu)選3000A,淀積溫度為600~900°C并優(yōu)選780°C;所述襯底ιο?采用常規(guī)材料，優(yōu)選雙面拋光，襯底101材料包括硅、鍺、鍺硅、碳化硅等，并優(yōu)選單晶體硅。 [0046]b、選擇性地掩蔽和刻蝕上述襯底背面保護層103，以形成背面KOH腐蝕窗口 201 ;
[0047]如圖2所示:在背面襯底保護層涂膠光刻，在背面襯底保護層103上形成光刻膠的窗口圖形，窗口大小例如為長18mm、寬1.7mm ;利用反應(yīng)離子刻蝕(RIE)技術(shù)對背面襯底保護層103進行各向異性刻蝕，將光刻膠圖形轉(zhuǎn)移到襯底保護層103上，形成襯底接觸窗口201 ;利用硫酸/雙氧水濕法去膠與氧等離子體干法去膠相結(jié)合的方法去除硅片表面的光刻膠。
[0048]C、在正面襯底保護層上102淀積第一金屬層-金屬導(dǎo)電層(底)301作為底電極；
[0049]第一金屬層也即金屬導(dǎo)電層(底)301優(yōu)選地包括兩層金屬，厚度約為200 A的粘附層Cr以及厚度約為3000 A的導(dǎo)電層Au ;第一金屬導(dǎo)電層(底)301使用MOCVD、ALD、濺射、蒸鍍方法制備。
[0050]d、在正面制備第一金屬導(dǎo)電層301上的光刻膠,選擇性光刻在底電極上留出底電極接觸窗口 401 ；
[0051]光刻膠為AR4450剝離(lift-off)負膠，是一種專門用于厚膠剝離的光刻負膠，然而實際上，只要可以涂的足夠厚，可以加熱到150°C的負光刻膠都可以勝任此項工作。在一個實施例中，優(yōu)選膠層厚度中心16um。光刻膠底電極接觸窗口 401窗口尺寸例如為
3.6mm*18mm。然后氧等離子體掃底膜6min。
[0052]e、在正面制備導(dǎo)電膠層501,覆蓋了露出金屬導(dǎo)電層301的光刻膠層構(gòu)成的底電極接觸窗口 401 ；
[0053]導(dǎo)電膠成分應(yīng)以環(huán)氧樹脂為主，內(nèi)摻金屬至少包括Ag，此外還可以包括Al、Au、Pt、Cu、Sn、Ti等其他金屬、金屬合金或金屬氮化物。例如，導(dǎo)電膠層501優(yōu)選為DAD-91F，使用前攪拌，使用環(huán)己酮稀釋，稀釋劑比率3%，使用旋轉(zhuǎn)勻膠機勻膠，預(yù)轉(zhuǎn)6s，轉(zhuǎn)速1000轉(zhuǎn)/秒，旋涂lmin，轉(zhuǎn)速2500轉(zhuǎn)/分，膠層厚度中心20um。
[0054]f、通過導(dǎo)電膠層501粘貼壓電陶瓷片601與襯底301 ；
[0055]壓電陶瓷片601尺寸3.5mm*17mm，與應(yīng)緊緊貼合在導(dǎo)電膠501透過光刻膠金屬層接觸窗口 401所形成的圖形，也即壓電陶瓷片601設(shè)置在與底電極接觸窗口 401對應(yīng)的位置上，優(yōu)選地兩者尺寸相匹配。
[0056]g、通過加熱固化完成鍵合；
[0057]固化溫度優(yōu)選150°C，固化時間優(yōu)選lh，鍵合壓力0.1?2MPa并優(yōu)選0.4MPa。
[0058]h、通過CMP (化學機械拋光)和/或濕法腐蝕，將壓電陶瓷片601減薄至需要厚度701，如圖7所示。
[0059]壓電陶瓷片厚度例如200um，CMP磨料使用金剛砂，減薄至lOOum，此時減薄速度快，但是表面粗糙度較大。之后使用以緩釋刻蝕劑(B0E，NH4F與HF的混合水溶液)溶液為主的PZT腐蝕液進行濕法腐蝕，腐蝕液成分BOE: HCl: H20 = I: 2: 3(體積比)，可以減薄至例如15um,此時減薄速度較慢,但是能得到更精細的表面。
[0060]1、剝離導(dǎo)電膠層501，如圖8所示；
[0061]剝離液使用丙酮，剝離溫度60°C，剝離時間24h，每八小時超聲5min。剝離完成后，干法去膠lOmin。導(dǎo)電膠層501剝離之后，位于減薄了的壓電陶瓷片801下方的剩余部分記做802。與此同時，圖7中剩余的光刻膠部分也將在剝離導(dǎo)電膠層501的同時被去除，從而露出了下方的金屬導(dǎo)電層301。
[0062]j、正面制備第二金屬層也即導(dǎo)電層(頂/底)901作為電極，如圖9所示；
[0063]第二金屬層也即金屬導(dǎo)電層(頂/底)901也優(yōu)選地包括兩層金屬，厚度300A的粘附層Cr和厚度4000A的導(dǎo)電層Au ;第二金屬導(dǎo)電層(頂)901使用MOCVD、MBE、ALDJi射、蒸鍍方法制備。第二金屬層901在底部接觸了第一金屬層301并聯(lián)合作為底電極,在頂部則單獨構(gòu)成頂電極，也即在壓電材料(701)臺階處自動分層，縮短了工藝步驟。
[0064]k、背硅濕法腐蝕1001，形成懸臂梁結(jié)構(gòu)1003，如圖10所示；
[0065]將器件浸入腐蝕液，或者噴灑腐蝕液，使得腐蝕液從背面的窗口 201作用于襯底101。腐蝕液使用30%的KOH在約70°C下腐蝕，腐蝕速率lum/min，腐蝕時間500mi η。腐蝕時正面使用黑臘保護。此外，也可以采用四甲基氫氧化銨(TMAH)腐蝕硅。腐蝕形成了梯形溝槽，直至暴露襯底101正面的保護層102，使得其上的各個層懸垂在相鄰的襯底余部之間構(gòu)成懸梁臂結(jié)構(gòu)1003。值得注意的是，使用固化之后的導(dǎo)電膠層(501-802)作為懸臂梁(1003)的主體結(jié)構(gòu)，懸臂梁結(jié)構(gòu)上不含Si，因此節(jié)省了工藝步驟，這樣避免了普通硅片厚度不好掌握的問題，也避免了 SOI硅片造價過高的問題。此外，由于環(huán)氧樹脂膜具有低楊氏模量的特性，使器件敏感度增加，在低振動情況下也可以保證輸出電平。
[0066]1、劃片，使之形成質(zhì)量塊1102結(jié)構(gòu)，如圖11所示；
[0067]劃片道預(yù)留lOOum。劃穿。使之釋放出質(zhì)量塊1102結(jié)構(gòu)。
[0068]m、從壓電陶瓷片上方金屬層上引出頂電極焊墊(pad)，從導(dǎo)電膠上方金屬層上引出底電極pad。
[0069]如圖1?11所示:工作時，基座1103固定，整個器件接收到環(huán)境振動，在響應(yīng)頻率下產(chǎn)生共振，質(zhì)量塊1102帶動懸臂梁1003進行上下往復(fù)的振動。壓電敏感層701受到沿懸臂梁平面方向應(yīng)力作用，在垂直于懸臂梁平面方向產(chǎn)生電勢差，電勢通過上下電極向外輸出。
[0070]本發(fā)明中懸臂梁結(jié)構(gòu)1003使用環(huán)氧樹脂作為主要材料，懸臂梁1003從下至上為掩蔽層102/金屬層301/環(huán)氧樹脂膠層501/壓電材料層701/金屬層901，將鍵合層作為彈性層，節(jié)省了工藝步驟，這樣避免了普通硅片厚度不好掌握的問題，也避免了 SOI硅片造價過高的問題。使用環(huán)氧樹脂作為懸臂梁1003主體結(jié)構(gòu)，由于環(huán)氧樹脂膜具有低楊氏模量的特性，使器件敏感度增加，在低振動情況下也可以保證輸出電平。使用大尺寸PZT薄片601作為壓電執(zhí)行層，極大地提高了器件性能，解決了目前體硅工藝制備PZT薄膜無法獲得較厚PZT薄膜的問題。頂電極使用PZT厚臺階自動分離頂/底電極，縮短了工藝步驟。由本發(fā)明提供的新型MEMS壓電振動能量收集器具有工藝步驟短，器件結(jié)構(gòu)易于實現(xiàn)，便于批量生產(chǎn)，輸出開環(huán)電壓高，敏感度高，可在各類無源無線傳感器中得到廣泛而實際的應(yīng)用。
[0071]盡管已參照一個或多個示例性實施例說明本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以知曉無需脫離本發(fā)明范圍而對器件結(jié)構(gòu)做出各種合適的改變和等價方式。此外，由所公開的教導(dǎo)可做出許多可能適于特定情形或材料的修改而不脫離本發(fā)明范圍。因此，本發(fā)明的目的不在于限定在作為用于實現(xiàn)本發(fā)明的最佳實施方式而公開的特定實施例，而所公開的器件結(jié)構(gòu)及其制造方法將包括落入本發(fā)明范圍內(nèi)的所有實施例。
【權(quán)利要求】
1.一種微型壓電振動能量收集器，包括:襯底，襯底背面具有開口，剩余的襯底部分作為質(zhì)量塊；第一保護層，位于襯底正面上，開口暴露第一保護層；第一金屬層，位于第一保護層上；導(dǎo)電膠層，位于第一金屬層上，位置與開口相對應(yīng)；壓電陶瓷片，位于導(dǎo)電膠層上；第二金屬層，位于壓電陶瓷片上、以及位于未被導(dǎo)電膠層覆蓋第一金屬層上；其中，第二金屬層、壓電陶瓷片、導(dǎo)電膠層、第一金屬層以及第一保護層構(gòu)成懸梁臂，跨越開口兩側(cè)的質(zhì)量塊。
2.如權(quán)利要求1的微型壓電振動能量收集器，其中，襯底包括硅，第一保護層包括氧化硅、氮化硅及其組合。
3.如權(quán)利要求1的微型壓電振動能量收集器，其中，第一金屬層和/或第二金屬層包括粘附層以及導(dǎo)電層。
4.如權(quán)利要求1的微型壓電振動能量收集器，其中，導(dǎo)電膠層為摻雜了金屬的環(huán)氧樹月旨，壓電陶瓷片包括PZT薄膜。
5.一種微型壓電振動能量收集器的制造方法，包括: 在襯底正面上形成第一保護層以及第一金屬層； 在第一金屬層上形成具有窗口的光刻膠層； 在第一金屬層以及光刻膠層上形成導(dǎo)電膠層； 在與窗口對應(yīng)的位置處的導(dǎo)電膠層上粘貼壓電陶瓷片； 去除光刻膠層以及未被壓電陶瓷片覆蓋的導(dǎo)電膠層； 在壓電陶瓷片以及第一金屬層上形成第二金屬層； 在襯底背面形成與窗口位置對應(yīng)的開口，直至暴露第一保護層，使得第二金屬層、壓電陶瓷片、導(dǎo)電膠層、第一金屬層以及第一保護層構(gòu)成懸梁臂，跨越開口兩側(cè)的襯底構(gòu)成的質(zhì)量塊。
6.如權(quán)利要求6的微型壓電振動能量收集器的制造方法，其中，粘貼壓電陶瓷片之后進一步包括加熱固化導(dǎo)電膠層以完成鍵合。
7.如權(quán)利要求6的微型壓電振動能量收集器的制造方法，其中，形成第一保護層的同時也在襯底背面形成第二保護層，圖案化第二保護層形成暴露襯底的背面窗口，用于在襯底背面形成直至暴露第一保護層的開口。
8.如權(quán)利要求6的微型壓電振動能量收集器的制造方法，其中，粘貼壓電陶瓷片之后進一步包括通過CMP以及濕法腐蝕，將壓電陶瓷片減薄至需要厚度。
9.如權(quán)利要求6的微型壓電振動能量收集器的制造方法，其中，形成開口之后進一步包括:劃片以釋放質(zhì)量塊；在第二金屬層上形成接觸焊墊。
10.如權(quán)利要求6的微型壓電振動能量收集器的制造方法，其中，導(dǎo)電膠層為摻雜了金屬的環(huán)氧樹脂，壓電陶瓷片包括PZT薄膜。
【文檔編號】B81B3/00GK103840075SQ201210493270
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月27日
【發(fā)明者】吳航, 歐毅, 鄭陶雷, 歐文, 劉宇 申請人:中國科學院微電子研究所