本實用新型屬于微電子機械系統(tǒng)領域,特別是涉及一種微熱導檢測器及其制作方法。
背景技術:
熱導檢測器是氣相色譜儀的一種重要的檢測器,這種檢測器只對被檢測氣體的濃度敏感,幾乎對所有氣體都響應。傳統(tǒng)的氣相色譜儀熱導檢測器一般采用不銹鋼或陶瓷加工而成,體積大、重量重,功耗大、更重要的是由于加工技術制約,傳統(tǒng)熱導檢測器一般都具有較大的死體積,約幾十至幾百微升,這限制了熱導檢測器檢測下限的降低。
隨著MEMS(Micro-electro-mechanical system)技術的發(fā)展,采用MEMS技術設計、制作的微熱導檢測器芯片具有體積小、重量輕、功耗小等優(yōu)點,更為重要的是基于MEMS技術制作的熱導檢測器的死體積大為降低(一般小于1微升,為納升量級),其檢測下限可達幾個ppm甚至小于1ppm。
在現(xiàn)有的微熱導檢測器技術方案中,熱敏電阻制作于支撐層上并懸浮于微溝道之中,但存在幾個問題:
1、熱敏電阻的支撐層一般為氮化硅單層膜或氮化硅/氧化硅復合膜結構,由于應力過大或失配問題,釋放后的結構會發(fā)生斷裂、較大變形、塌陷等問題,這種支撐結構穩(wěn)定性差、易受氣流影響。
2、基于氫氧化鉀(KOH)各向異性腐蝕或兩步深反應離子刻蝕工藝(DRIE,第一步為各向異性刻蝕,第二步為各向同性刻蝕)從正面(熱敏電阻一側)腐蝕硅釋放支撐結構并形成相應的微溝道,會帶來過大的多余的死體積。
3、以厚的高摻雜硅為熱敏電阻的支撐層雖能提高支撐結構的穩(wěn)定性,但一方面需要KOH腐蝕釋放支撐層,會帶來過大的多余的死體積;另一方面形成厚的高摻雜硅層需要較長的工藝時間。
為了獲得高性能的微熱導檢測器,上述問題是從事微熱導檢測器的本領域的研究人員需要著力解決的技術問題。
技術實現(xiàn)要素:
鑒于以上所述現(xiàn)有技術的缺點,本實用新型的目的在于提供一種微熱導檢測器及其制備方法,用于解決現(xiàn)有技術中熱敏電阻的支撐層容易斷裂及多余死體積過大等的問題。
為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的,本實用新型提供一種微熱導檢測器,包括:SOI硅片,包括襯底硅、埋氧層以及頂層硅,所述SOI硅片中形成有微溝槽結構;由頂層硅-第一介質(zhì)薄膜-熱敏電阻-第二介質(zhì)薄膜形成的圖形化堆疊結構,懸掛于所述SOI硅片的微溝槽結構中;帶有微溝道的玻璃片,鍵合于所述SOI硅片的頂層硅,且使得所述圖形化堆疊結構位于所述微溝道內(nèi);玻璃襯底,鍵合于所述SOI硅片的襯底硅。
作為本實用新型的微熱導檢測器的一種優(yōu)選方案,所述圖形化堆疊結構的側壁覆蓋有第二介質(zhì)薄膜。
作為本實用新型的微熱導檢測器的一種優(yōu)選方案,所述SOI硅片的頂層硅中還形成有焊盤凹槽,所述焊盤凹槽中形成有焊盤結構,所述焊盤結構與所述熱敏電阻電性相連。
作為本實用新型的微熱導檢測器的一種優(yōu)選方案,所述熱敏電阻所采用的金屬包括Pt/Ti疊層、Ni/Cr疊層、W/Ti疊層及W/Re疊層中的一種。
作為本實用新型的微熱導檢測器的一種優(yōu)選方案,所述頂層硅、第一介質(zhì)薄膜及第二介質(zhì)薄膜的平面結構為交叉網(wǎng)狀結構,且所述交叉網(wǎng)狀結構中具有多個延伸部,各延伸部與所述SOI硅片連接,以支撐所述交叉網(wǎng)狀結構。
作為本實用新型的微熱導檢測器的一種優(yōu)選方案,所述熱敏電阻呈鋸齒狀沿所述交叉網(wǎng)狀結構延伸,并連接于所述焊盤結構之間。
作為本實用新型的微熱導檢測器的一種優(yōu)選方案,所述第一介質(zhì)薄膜及第二介質(zhì)薄膜包括氧化硅薄膜及氮化硅薄膜的一種或兩種組成的疊層結構。
優(yōu)選地,所述第一介質(zhì)薄膜及第二介質(zhì)薄膜為氧化硅薄膜及氮化硅薄膜組成的疊層結構,所述第一介質(zhì)薄膜自下而上為氧化硅薄膜與氮化硅薄膜疊層結構,所述第二介質(zhì)薄膜自下而上為氮化硅薄膜與氧化硅薄膜疊層結構。
作為本實用新型的微熱導檢測器的一種優(yōu)選方案,所述第一介質(zhì)薄膜及第二介質(zhì)薄膜為包裹所述熱敏電阻或夾持所述熱敏電阻。
作為本實用新型的微熱導檢測器的一種優(yōu)選方案,所述圖形化堆疊結構懸掛于所述SOI硅片的微溝槽結構的中央?yún)^(qū)域,且所述圖形化堆疊結構位于所述玻璃片微溝道內(nèi)的中央?yún)^(qū)域。
作為本實用新型的微熱導檢測器的一種優(yōu)選方案,所述玻璃片與SOI硅片的頂層硅、所述玻璃襯底與SOI硅片的襯底硅均為靜電鍵合。
作為本實用新型的微熱導檢測器的一種優(yōu)選方案,所述SOI硅片的頂層硅的厚度范圍為0.5~200微米。
本實用新型還提供一種微熱導檢測器的制備方法,所述制備方法包括步驟:步驟1),提供一SOI硅片,于所述SOI硅片的頂層硅表面沉積第一介質(zhì)薄膜;步驟2),于所述第一介質(zhì)薄膜上沉積金屬并圖形化形成熱敏電阻;步驟3),于所述熱敏電阻及第一介質(zhì)層薄膜上沉積第二介質(zhì)薄膜,對所述第一介質(zhì)薄膜、第二介質(zhì)薄膜圖形化,并刻蝕所述SOI硅片的頂層硅,形成頂層硅-第一介質(zhì)薄膜-熱敏電阻-第二介質(zhì)薄膜的圖形化堆疊結構;步驟4),提供一帶有微溝道的玻璃片,鍵合所述玻璃片及所述SOI硅片的頂層硅,并使得所述圖形化堆疊結構位于所述微溝道內(nèi);步驟5),刻蝕所述SOI硅片的襯底硅、埋氧層,釋放出所述頂層硅-第一介質(zhì)薄膜-熱敏電阻-第二介質(zhì)薄膜的圖形化堆疊結構;步驟6),提供一玻璃襯底,并將所述玻璃襯底鍵合于所述SOI硅片的襯底硅。
作為本實用新型的微熱導檢測器的一種優(yōu)選方案,步驟1)在沉積第一介質(zhì)薄膜前還包括于所述SOI硅片的頂層硅上形成焊盤區(qū)凹槽的步驟;步驟2)沉積金屬后,圖形化同時于所述焊盤凹槽中形成焊盤結構,所述焊盤結構與所述熱敏電阻電性相連;步驟3)中,對所述第一介質(zhì)薄膜及第二介質(zhì)薄膜圖形化同時露出所述焊盤結構以及SOI硅片的頂層硅的鍵合區(qū)域。
作為本實用新型的微熱導檢測器的制備方法的一種優(yōu)選方案,步驟2)中,所述金屬包括Pt/Ti疊層、Ni/Cr疊層、W/Ti疊層及W/Re疊層中的一種。
作為本實用新型的微熱導檢測器的制備方法的一種優(yōu)選方案,步驟3)圖形化后,所述頂層硅、第一介質(zhì)薄膜及第二介質(zhì)薄膜的平面結構為交叉網(wǎng)狀結構,且所述交叉網(wǎng)狀結構中具有多個延伸部,各延伸部在所述頂層硅-第一介質(zhì)薄膜-熱敏電阻-第二介質(zhì)薄膜的圖形化堆疊結構釋放后,與所述SOI硅片連接,以支撐所述交叉網(wǎng)狀結構。
作為本實用新型的微熱導檢測器的制備方法的一種優(yōu)選方案,所述熱敏電阻呈鋸齒狀沿所述交叉網(wǎng)狀結構延伸,并連接于所述焊盤結構之間。
作為本實用新型的微熱導檢測器的制備方法的一種優(yōu)選方案,所述第一介質(zhì)薄膜及第二介質(zhì)薄膜包括氧化硅薄膜及氮化硅薄膜的一種或兩種組成的疊層結構。
優(yōu)選地,所述第一介質(zhì)薄膜及第二介質(zhì)薄膜為氧化硅薄膜及氮化硅薄膜組成的疊層結構,所述第一介質(zhì)薄膜自下而上為氧化硅薄膜與氮化硅薄膜疊層結構,所述第二介質(zhì)薄膜自下而上為氮化硅薄膜與氧化硅薄膜疊層結構。
作為本實用新型的微熱導檢測器的制備方法的一種優(yōu)選方案,所述第一介質(zhì)薄膜及第二介質(zhì)薄膜為包裹所述熱敏電阻或夾持所述熱敏電阻。
作為本實用新型的微熱導檢測器的制備方法的一種優(yōu)選方案,所述圖形化堆疊結構懸掛于所述SOI硅片的微溝槽結構的中央?yún)^(qū)域,且步驟4)中,所述玻璃片及所述SOI硅片的頂層硅鍵合后,所述圖形化堆疊結構位于所述玻璃片微溝道內(nèi)的中央?yún)^(qū)域。
作為本實用新型的微熱導檢測器的制備方法的一種優(yōu)選方案,步驟5)中,采用深反應離子刻蝕(DRIE)工藝從背面刻蝕所述SOI硅片的襯底硅,采用反應離子刻蝕(RIE)工藝刻蝕其埋氧層,釋放出所述頂層硅-第一介質(zhì)薄膜-熱敏電阻-第二介質(zhì)薄膜的圖形化堆疊結構。
作為本實用新型的微熱導檢測器的制備方法的一種優(yōu)選方案,步驟4)中的玻璃片與SOI硅片的頂層硅、步驟6)中的玻璃襯底與SOI硅片的襯底硅均采用靜電鍵合工藝鍵合。
作為本實用新型的微熱導檢測器的制備方法的一種優(yōu)選方案,所述SOI硅片的頂層硅的厚度范圍為0.5~200微米。
作為本實用新型的微熱導檢測器的制備方法的一種優(yōu)選方案,步驟3)包括:依據(jù)交叉網(wǎng)狀結構圖形刻蝕所述SOI硅片的頂層硅至埋氧層后,于所述熱敏電阻、第一介質(zhì)層薄膜及裸露的頂層硅側壁上沉積第二介質(zhì)薄膜,對所述第一介質(zhì)薄膜、第二介質(zhì)薄膜圖形化,形成頂層硅-第一介質(zhì)薄膜-熱敏電阻-第二介質(zhì)薄膜的圖形化堆疊結構,且所述圖形化堆疊結構側壁覆蓋有第二介質(zhì)薄膜。進一步地,步驟5)中,采用深反應離子刻蝕工藝從背面刻蝕所述SOI硅片的襯底硅,去除襯底硅,采用反應離子刻蝕工藝刻蝕其埋氧層以及覆蓋于所述埋氧層上的第二介質(zhì)薄膜,以釋放出所述頂層硅-第一介質(zhì)薄膜-熱敏電阻-第二介質(zhì)薄膜的圖形化堆疊結構。
如上所述,本實用新型的微熱導檢測器及其制備方法,具有以下有益效果:
1)本實用新型以SOI硅片頂層硅為熱敏電阻的主要支撐層,與高摻雜硅相比較,頂層硅中晶格完整,缺陷少,作為支撐層具有更好的機械強度,且其厚度可根據(jù)性能要求靈活選擇。另外,與長時間的摻雜相比較,DRIE工藝時間更短;
2)本實用新型的熱敏電阻的上下兩層氧化硅/氮化硅薄膜不僅對其起到保護作 用,另一方面由于結構的對稱分布還能起到應力平衡的作用,減小了交叉網(wǎng)狀結構的形變,從而大大提高了熱敏電阻支撐結構的強度及穩(wěn)定性;
3)本實用新型采用一步深反應離子刻蝕DRIE工藝釋放交叉網(wǎng)狀結構,使得微溝槽側壁陡直,器件死體積小。
附圖說明
圖1顯示為本實用新型的微熱導檢測器中的交叉網(wǎng)狀結構的示意圖。
圖2顯示為具有四個熱敏電阻的微熱導檢測器。
圖3顯示為四個熱敏電阻所構成的惠斯通電橋。
圖4~圖13顯示為本實用新型實施例1的微熱導檢測器的制作方法各步驟所呈現(xiàn)的結構示意圖,其中,圖13顯示為微熱導檢測器結構示意圖。
圖14~圖18顯示為本實用新型實施例2的微熱導檢測器的制作方法的部分步驟所呈現(xiàn)的結構示意圖。
元件標號說明
1 SOI硅片
11 襯底硅
12 埋氧層
13 頂層硅
14 微溝槽結構
15 交叉網(wǎng)狀結構
2 氧化層
3 焊盤凹槽
41 第一介質(zhì)薄膜
42 第二介質(zhì)薄膜
51 熱敏電阻
52 焊盤結構
6 具有微溝道的玻璃片
7 玻璃襯底
81、83 微通道
82 安裝毛細管的接口通道
具體實施方式
以下通過特定的具體實例說明本實用新型的實施方式,本領域技術人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點與功效。本實用新型還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用,本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應用,在沒有背離本實用新型的精神下進行各種修飾或改變。
請參閱圖1~圖18。需要說明的是,本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本實用新型的基本構想,遂圖示中僅顯示與本實用新型中有關的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制,其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變,且其組件布局型態(tài)也可能更為復雜。
如圖12及圖13所示,本實用新型的微熱導檢測器具有三明治結構,從下而上依次是玻璃襯底7、帶微溝槽的SOI硅片1和帶微溝道的玻璃片6。交叉網(wǎng)狀結構15制作于SOI硅片1頂層硅13表面并懸浮于微溝槽的中央?yún)^(qū)域(交叉網(wǎng)狀結構到微溝槽兩個側壁的距離相等),如圖12及13所示,其結構是由兩層氧化硅/氮化硅薄膜所保護的熱敏電阻51,至上而下分別為:氧化硅/氮化硅、熱敏電阻51、氮化硅/氧化硅、頂層硅13,值得注意的是,為了更清晰地畫出熱敏電阻51結構,圖1中并沒有畫出上層的氧化硅/氮化硅。另外,需要說明的是:可采用其它結構的交叉網(wǎng)狀結構15和熱敏電阻51結構,并不局限于圖1所示的結構。這種新的結構設計很好地解決了現(xiàn)有技術中的三個問題:第一,熱敏電阻51的上下兩層氧化硅/氮化硅薄膜不僅對其起到保護作用,另一方面由于結構的對稱分布還能起到應力平衡的作用,減小了交叉網(wǎng)狀結構15的形變;第二,采用一步DRIE工藝釋放交叉網(wǎng)狀結構15,微溝道側壁陡直,器件死體積小;第三,以SOI硅片的頂層硅13為熱敏電阻的主要支撐層,與高摻雜硅相比較,頂層硅13中晶格完整,缺陷少,作為支撐層具有更好的機械強度,且其厚度可根據(jù)性能要求靈活選擇。另外,與長時間的摻雜相比較,DRIE工藝時間更短。
在圖12及圖13中只畫出了一個熱敏電阻51,一般而言,一個微熱導檢測器包括四個熱敏電阻51R1、R2、R3、R4,如圖2所示,其中R1、R4位于一個微通道81內(nèi),而R2、R3位于另外一個微通道83內(nèi),每一個微溝道的兩端分別有一個安裝毛細管的接口通道82。R1、R2、R3、R4按照如圖3所示的順序連接構成一個惠斯通電橋。
實施例1
如圖12及圖13所示,本實施例提供一種微熱導檢測器,包括:SOI硅片1,包括襯底硅11、埋氧層12以及頂層硅13,所述SOI硅片的頂層硅13的厚度范圍為0.5~200微米。所述SOI硅片1中形成有微溝槽結構14;由頂層硅13-第一介質(zhì)薄膜41-熱敏電阻51-第二介質(zhì)薄膜42形成的圖形化堆疊結構,懸掛于所述SOI硅片1的微溝槽結構14中,優(yōu)選地,所述圖形化堆疊結構懸掛于所述SOI硅片的微溝槽結構14的中央?yún)^(qū)域;帶有微溝道的玻璃片6,鍵合于所述SOI硅片1的頂層硅13,且使得所述圖形化堆疊結構位于所述微溝道內(nèi);玻璃襯底7,鍵合于所述SOI硅片1的襯底硅11。
作為示例,所述SOI硅片1的頂層硅13中還形成有焊盤凹槽3,所述焊盤凹槽3中形成有焊盤結構52,所述焊盤結構52與所述熱敏電阻51電性相連。所述熱敏電阻51所采用的金屬包括Pt/Ti疊層、Ni/Cr疊層、W/Ti疊層及W/Re疊層中的一種。
作為示例,所述頂層硅13、第一介質(zhì)薄膜41及第二介質(zhì)薄膜42的平面結構為交叉網(wǎng)狀結構15,且所述交叉網(wǎng)狀結構15中具有多個延伸部,各延伸部與所述SOI硅片1連接,以支撐所述交叉網(wǎng)狀結構15。所述熱敏電阻51呈鋸齒狀沿所述交叉網(wǎng)狀結構15延伸,并連接于所述焊盤結構52之間。
作為示例,所述第一介質(zhì)薄膜41及第二介質(zhì)薄膜42包括氧化硅薄膜及氮化硅薄膜的一種或兩種組成的疊層結構。所述第一介質(zhì)薄膜41及第二介質(zhì)薄膜42為包裹所述熱敏電阻51或夾持所述熱敏電阻51。
作為示例,所述圖形化堆疊結構位于所述玻璃片微溝道內(nèi)的中央?yún)^(qū)域。
作為示例,所述玻璃片與SOI硅片1的頂層硅13、所述玻璃襯底7與SOI硅片1的襯底硅均為靜電鍵合。
如圖4~圖13所示,本實施例還提供一種微熱導檢測器的制備方法,所述制備方法包括步驟:
如圖4~圖6所示,首先進行步驟1),提供一SOI硅片1,所述SOI硅片1的頂層硅的厚度范圍為0.5~200微米,于所述SOI硅片1的頂層硅13上形成焊盤區(qū)凹槽,如圖4~圖5所示,然后于所述SOI硅片1的頂層硅表面沉積第一介質(zhì)薄膜41,如圖6所示。
如圖6所示,然后進行步驟2),于所述第一介質(zhì)薄膜41上沉積金屬并圖形化形成熱敏電阻51。
作為示例,所述金屬包括Pt/Ti疊層、Ni/Cr疊層、W/Ti疊層及W/Re疊層中的一種。
另外,在本實施例中,步驟2)沉積金屬后,圖形化同時于所述焊盤凹槽3中形成焊盤結構52,所述焊盤結構52與所述熱敏電阻51電性相連。
如圖7~圖9所示,接著進行步驟3),于所述熱敏電阻51及第一介質(zhì)層薄膜上沉積第二介質(zhì)薄膜42,對所述第一介質(zhì)薄膜41及第二介質(zhì)薄膜42圖形化,并刻蝕所述SOI硅片的頂層硅13,形成頂層硅13-第一介質(zhì)薄膜41-熱敏電阻51-第二介質(zhì)薄膜42的圖形化堆疊結構,所述圖形化堆疊結構懸掛于所述SOI硅片1的微溝槽結構14的中央?yún)^(qū)域。
作為示例,步驟3)圖形化后,所述頂層硅13、第一介質(zhì)薄膜41及第二介質(zhì)薄膜42的平面結構為交叉網(wǎng)狀結構15,且所述交叉網(wǎng)狀結構15中具有多個延伸部,如圖1所示,各延伸部在所述頂層硅13-第一介質(zhì)薄膜41-熱敏電阻51-第二介質(zhì)薄膜42的圖形化堆疊結構釋放后,與所述SOI硅片1連接,以支撐所述交叉網(wǎng)狀結構15。
作為示例,所述熱敏電阻51呈鋸齒狀沿所述交叉網(wǎng)狀結構15延伸,并連接于所述焊盤結構52之間,如圖1所示。
作為示例,所述第一介質(zhì)薄膜41及第二介質(zhì)薄膜42為包裹所述熱敏電阻51或夾持所述熱敏電阻51。
作為示例,所述第一介質(zhì)薄膜41及第二介質(zhì)薄膜42包括氧化硅薄膜及氮化硅薄膜的一種或兩種組成的疊層結構。在本實施例中,自下而上所述第一介質(zhì)薄膜41為氧化硅薄膜及氮化硅薄膜疊層結構,所述第二介質(zhì)薄膜42自上而下為氧化硅薄膜及氮化硅薄膜疊層結構,即與所述熱敏電阻51接觸的均為氮化硅薄膜,而氧化硅薄膜則位于所述氮化硅薄膜之外,將所述氧化硅薄膜設置于氮化硅薄膜之外,可以更有效的保護所述熱敏電阻51,增加熱敏電阻51的抗氧化性能。
本實用新型的熱敏電阻51的上下兩層氧化硅/氮化硅薄膜不僅對其起到保護作用,另一方面由于結構的對稱分布還能起到應力平衡的作用,減小了交叉網(wǎng)狀結構15的形變,從而大大提高了熱敏電阻51支撐結構的強度及穩(wěn)定性。
作為示例,步驟3)中,對所述第一介質(zhì)薄膜41及第二介質(zhì)薄膜42圖形化同時露出所述焊盤結構52以及SOI硅片1的頂層硅13的鍵合區(qū)域。
如圖10所示,接著進行步驟4),提供一帶有微溝道的玻璃片6,鍵合所述玻璃片及所述SOI硅片1,并使得所述圖形化堆疊結構位于所述微溝道內(nèi),所述玻璃片6的微溝道及所述SOI硅片1上的微溝槽共同組成微熱導檢測器的微通道81、82。
作為示例,所述玻璃片及所述SOI硅片1的頂層硅13鍵合后,所述圖形化堆疊結構位于所述玻璃片微溝道內(nèi)的中央?yún)^(qū)域。
作為示例,步驟4)中的玻璃片與SOI硅片1的頂層硅13采用靜電鍵合工藝鍵合。
需要說明的是,玻璃上微溝道及SOI硅片上的微溝槽的具體尺寸可跟據(jù)實際需要來確定。微溝道的尺寸可通過控制腐蝕時間來確定;SOI硅片上的微溝槽的深度由SOI硅片的厚度決定。
如圖11所示,接著進行步驟5),從背面刻蝕所述SOI硅片1的襯底硅及埋氧層,釋放出所述頂層硅13-第一介質(zhì)薄膜41-熱敏電阻51-第二介質(zhì)薄膜42的圖形化堆疊結構。
作為示例,采用深反應離子刻蝕工藝從背面刻蝕所述SOI硅片1的襯底硅11,采用反應離子刻蝕工藝刻蝕其埋氧層12,釋放出所述頂層硅13-第一介質(zhì)薄膜41-熱敏電阻51-第二介質(zhì)薄膜42的圖形化堆疊結構。本實用新型采用一步深反應離子刻蝕DRIE工藝釋放交叉網(wǎng)狀結構15,使得微溝槽側壁陡直,器件死體積小。
如圖12及圖13所示,最后進行步驟6),提供一玻璃襯底7,并將所述玻璃襯底7鍵合于所述SOI硅片1的襯底硅。
作為示例,所述玻璃襯底7與SOI硅片的襯底硅11及頂層硅13均用靜電鍵合工藝鍵合。
在一個具體的實施過程中,所述微熱導檢測器的制備方法包括以下步驟:
1)SOI硅片氧化并圖形化,如圖4所示;
2)KOH腐蝕出焊盤區(qū),腐蝕深度大于0.5微米且小于10微米,如圖5所示;
3)淀積氧化硅/氮化硅薄膜,接著濺射金屬Pt/Ti或Ni/Cr或W/Ti或W/Re,并圖形化,形成熱敏電阻及金屬焊盤,如圖6所示;
4)淀積氮化硅/氧化硅薄膜,如圖7所示;
5)采用反應離子刻蝕(RIE)工藝刻蝕氮化硅/氧化硅薄膜,暴露出焊盤區(qū)和鍵合區(qū)的硅,如圖8所示;
6)DRIE刻蝕SOI硅片的頂層硅13,形成交叉網(wǎng)狀結構,如圖9所示;
7)將腐蝕有微溝道的玻璃片6和SOI硅片的頂層硅13進行靜電鍵合,如圖10所示;
8)DRIE刻蝕SOI硅片的襯底硅11,RIE刻蝕埋層氧化硅,釋放交叉網(wǎng)狀結構,如圖11所示;
9)SOI硅片的襯底硅11與玻璃襯底進行靜電鍵合并劃片形成微熱導檢測器芯片,如圖12。
實施例2
本實施例提供一種微熱導檢測器的制備方法,其基本步驟如實施例1,其中,步驟3)包括:依據(jù)交叉網(wǎng)狀結構圖形刻蝕所述SOI硅片的頂層硅13至埋氧層12后,于所述熱敏電阻51、第一介質(zhì)層薄膜41及裸露的頂層硅13側壁上沉積第二介質(zhì)薄膜42,對所述第一介質(zhì)薄膜41、第二介質(zhì)薄膜42圖形化,形成頂層硅13-第一介質(zhì)薄膜41-熱敏電阻51-第二介質(zhì)薄膜42的圖形化堆疊結構,且所述圖形化堆疊結構側壁覆蓋有第二介質(zhì)薄膜42,并且,步驟5)中,采用深反應離子刻蝕工藝從背面刻蝕所述SOI硅片1的襯底硅11,去除襯底硅11,采用反應離子刻蝕(RIE)工藝刻蝕埋氧層12以及覆蓋于所述埋氧層12上的第二介質(zhì)薄膜42,以釋放出所述頂層硅-第一介質(zhì)薄膜-熱敏電阻-第二介質(zhì)薄膜的圖形化堆疊結構。
具體地,包括以下步驟:
1)SOI硅片氧化并圖形化,如圖4所示;
2)KOH腐蝕出焊盤區(qū),腐蝕深度大于0.5微米且小于10微米,如圖5所示;
3)淀積氧化硅/氮化硅薄膜,接著濺射金屬Pt/Ti或Ni/Cr或W/Ti或W/Re,并圖形化,形成熱敏電阻及金屬焊盤,如圖6所示;
4)RIE刻蝕第一介質(zhì)層、DRIE刻蝕SOI硅片的頂層硅13,形成交叉網(wǎng)狀結構,如圖14所示;
5)淀積氮化硅/氧化硅薄膜,交叉網(wǎng)狀結構側壁上覆蓋了氮化硅/氧化硅薄膜,如圖15所示;
6)刻蝕氮化硅/氧化硅薄膜,暴露出焊盤區(qū)和鍵合區(qū)的硅;
7)將腐蝕有微溝道的玻璃片6和SOI硅片的頂層硅13進行靜電鍵合,如圖16所示;
8)DRIE刻蝕SOI硅片的襯底硅11,RIE刻蝕埋層氧化硅、氮化硅/氧化硅,釋放交叉網(wǎng)狀結構,如圖17所示;
9)SOI硅片的襯底硅11與玻璃襯底7進行靜電鍵合并劃片形成微熱導檢測器芯片,如圖18所示。
如上所述,本實用新型的微熱導檢測器及其制備方法,具有以下有益效果:
1)本實用新型以SOI硅片頂層硅13為熱敏電阻的主要支撐層,與高摻雜硅相比較,頂層硅13中晶格完整,缺陷少,作為支撐層具有更好的機械強度,且其厚度可根據(jù)性能要求靈活選擇。另外,與長時間的摻雜相比較,DRIE工藝時間更短;
2)本實用新型的熱敏電阻51的上下兩層氧化硅/氮化硅薄膜不僅對其起到保護作用,另一方面由于結構的對稱分布還能起到應力平衡的作用,減小了交叉網(wǎng)狀結構15的形變,從而大大提高了熱敏電阻51支撐結構的強度及穩(wěn)定性;
3)本實用新型采用一步深反應離子刻蝕DRIE工藝釋放交叉網(wǎng)狀結構15,使得微溝槽側壁陡直,器件死體積小。
所以,本實用新型有效克服了現(xiàn)有技術中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。
上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效,而非用于限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下,對上述實施例進行修飾或改變。因此,舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變,仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。