基于自对准塑性变形工艺的MEMS纵向大位移执行器研究

MEMS静电执行器具有IC兼容性较好、电压操作方便、可实现精密定位等优点，是应用最广泛的执行器之一。通常的静电执行器的行程较小难以满足纵向大位移的需求：如扫描探针显微镜和原子力显微镜的元件及数据存储装置的探针精密定位等。因此急需研发纵向大位移MEMS执行器。梳状结构较适合横向运动，平板结构则适合纵向运动，但静电吸合限制了其行程。目前国际上通常采用纵向有一定位错的可动梳齿和固定梳齿来制作大位移执行器，避免了静电吸合扩展了行程，但步骤繁多而复杂，工艺成本高，对准精度差。本项目拟采用制作工艺简单的自对准硅塑性变形工艺，使平面内梳状静电执行器的可动梳齿和固定梳齿在纵向产生一定的位错而实现纵向运动，用同一块光刻板定义可动梳齿和固定梳齿实现结构释放时的对准，用各向异性腐蚀制作的凸台和刻蚀形成的凹槽实现塑性变形时的自对准，很好地保证了对准精度，并突破纵向大位移执行器的设计、工艺、测试等关键技术。