本發(fā)明涉及微機(jī)電(mems)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種微型加熱器和該微型加熱器的加工方法。

背景技術(shù)：

相關(guān)技術(shù)中的微型加熱器在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中通常存在應(yīng)力集中問(wèn)題，從而導(dǎo)致器件容易損壞，使用壽命短等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明提出一種微型加熱器，所述微型加熱器通過(guò)使隔熱通孔的位于第一表面的端部形成為圓形，可以避免支撐膜的應(yīng)力集中問(wèn)題，從而提高支撐膜的壽命及微型加熱器工作的可靠性。

本發(fā)明還提出了一種微型加熱器的加工方法。

根據(jù)本發(fā)明第一方面實(shí)施例的微型加熱器，包括：襯底，所述襯底具有沿其厚度方向相對(duì)設(shè)置的第一表面和第二表面，所述襯底上設(shè)有在厚度方向貫穿其的隔熱通孔，所述隔熱通孔的位于所述第一表面的端部形成為圓形；支撐膜，所述支撐膜設(shè)在所述襯底的第一表面且封蓋所述隔熱通孔；加熱件，所述加熱件設(shè)在所述支撐膜上。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微型加熱器，通過(guò)使隔熱通孔的位于第一表面的端部形成為圓形，從而實(shí)現(xiàn)支撐膜的封蓋隔熱通孔的部分也為圓形，即支撐膜中處于懸空的部分為圓形，由此使得支撐膜中處于懸空的部分的邊緣是光滑連續(xù)的，可以避免支撐膜的應(yīng)力集中問(wèn)題，從而提高支撐膜的壽命及微型加熱器工作的可靠性。

另外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微型加熱器還可以具有如下附加技術(shù)特征：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述隔熱通孔的橫截面積在從所述第一表面到所述第二表面的方向上逐漸增大。

可選地，所述隔熱通孔形成為圓臺(tái)形。

可選地，所述加熱件為加熱電阻絲，所述加熱電阻絲在其延伸方向上的曲率變化是連續(xù)的。

可選地，所述加熱電阻絲在所述支撐膜上的投影呈圓形、橢圓形、漸開(kāi)線形或頂點(diǎn)處倒圓角的多邊形。

優(yōu)選地，所述加熱電阻絲包括彼此平行且間隔設(shè)置的多個(gè)直段以及連接相鄰兩個(gè)所述直段的彎段，所述彎段與所述直段的連接處平滑過(guò)渡。

根據(jù)本發(fā)明第二方面實(shí)施例的微型加熱器的加工方法，所述加工方法用于加工根據(jù)本發(fā)明第一方面實(shí)施例的微型加熱器，所述加工方法包括以下步驟：

s10：在所述襯底的第一表面上沉積形成所述支撐膜；

s20：在所述支撐膜上制作所述加熱件；

s30：從所述襯底的第二表面朝向所述第一表面刻蝕所述襯底以形成所述隔熱通孔。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微型加熱器的加工方法，微型加熱器制作過(guò)程簡(jiǎn)單、易操作且成型質(zhì)量高。

另外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微型加熱器的加工方法還可以具有如下附加技術(shù)特征：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在所述s30步驟中，刻蝕所述隔熱通孔的步驟如下：

首先采用干法刻蝕技術(shù)由所述襯底的第二表面朝向第一表面刻蝕所述襯底以形成所述隔熱通孔的第一部分；

再采用濕法刻蝕技術(shù)在所述隔熱通孔的第一部分的基礎(chǔ)上繼續(xù)沿所述襯底的厚度方向刻蝕所述襯底以形成所述隔熱通孔。

可選地，所述干法刻蝕技術(shù)為深反應(yīng)離子刻蝕(drie)。

可選地，所述濕法刻蝕的腐蝕劑為表面活性劑聚乙二醇辛基苯基醚(tritonx-100)和四甲基氫氧化銨(tmah)的混合溶液。

可選地，所述支撐膜為由氧化硅層和氮化硅層構(gòu)成的復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)，在所述s10步驟中，在所述襯底的第一表面上沉積形成所述支撐膜的步驟如下：

先采用低壓化學(xué)氣相沉積(lpcvd)的方法在襯底的第一表面沉積氧化硅層；

然后再采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(pecvd)的方法在所述氧化硅層上沉積氮化硅層。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微型加熱器的立體圖；

圖2是圖1中所示的微型加熱器的另一個(gè)角度的立體圖。

附圖標(biāo)記：

微型加熱器100；

襯底1；第一表面11；第二表面12；隔熱通孔13；第一段131；第二段132；

支撐膜2；

加熱件3；直段31；彎段32；

電極4。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“厚度”、“上”、“下”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過(guò)它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面參考圖1-圖2描述根據(jù)本發(fā)明第一方面實(shí)施例的微型加熱器100。

如圖1-圖2所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微型加熱器100包括：襯底1、支撐膜2和加熱件3。

襯底1具有沿其厚度方向相對(duì)設(shè)置的第一表面11和第二表面12，在襯底1沿水平方向放置時(shí)，第一表面11為襯底1的上表面，第二表面12為襯底1的下表面。襯底1上設(shè)有在厚度方向貫穿其的隔熱通孔13，隔熱通孔13的位于第一表面11的端部形成為圓形。可選地，襯底1可以為硅襯底。

支撐膜2設(shè)在襯底1的第一表面11且封蓋隔熱通孔13，支撐膜2的中部封蓋隔熱通孔13的位于第一表面11的端部，支撐膜2的鄰近其外周沿的部分支撐在襯底1上且與襯底1相連。支撐膜2可以為氧化硅膜、氮化硅膜或氧化硅/氮化硅復(fù)合膜。

隔熱通孔13的位于第一表面11的端部形成為圓形，使得支撐膜2的封蓋隔熱通孔13的部分也為圓形，即支撐膜2中處于懸空的部分為圓形，由此可以使得支撐膜2中處于懸空的部分的邊緣是光滑連續(xù)的而避免了凸角的出現(xiàn)，由此可以避免支撐膜2的應(yīng)力集中問(wèn)題，從而提高支撐膜2的壽命及微型加熱器100工作的可靠性?？蛇x地，支撐膜2整體可以呈圓形或多邊形(例如圖1所示的方形)等。

加熱件3設(shè)在支撐膜2上，具體地，加熱件3設(shè)在支撐膜2的遠(yuǎn)離隔熱通孔13的表面上，通過(guò)支撐膜2支撐加熱件3，并將加熱件3與隔熱通孔13相隔開(kāi)。可選地，加熱件3可以為絲狀、片狀等。襯底1上還設(shè)有與加熱件3相連的電極4，電極4可以鄰近襯底1的外周沿設(shè)置。例如，當(dāng)襯底1成方形時(shí)，電極4可以設(shè)在襯底1的四個(gè)拐角處(如圖1所示)。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微型加熱器100，通過(guò)使隔熱通孔13的位于第一表面11的端部形成為圓形，從而實(shí)現(xiàn)支撐膜2的封蓋隔熱通孔13的部分也為圓形，即支撐膜2中處于懸空的部分為圓形，由此使得支撐膜2中處于懸空的部分的邊緣是光滑連續(xù)的，可以避免支撐膜2的應(yīng)力集中問(wèn)題，從而提高支撐膜2的壽命及微型加熱器100工作的可靠性。

在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，隔熱通孔13的橫截面積在從第一表面11到第二表面12的方向上(參照?qǐng)D2中的由上向下的方向上)逐漸增大。由此，可以提高微型加熱器100的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及強(qiáng)度，同時(shí)可以提高微型加熱器100的芯片密度。

例如，隔熱通孔13可以形成為圓臺(tái)形。

又例如，參照?qǐng)D2，隔熱通孔13可以包括內(nèi)徑不同的第一段131和第二段132，上述第一段131和第二段132均形成為圓柱形，其中第一段131鄰近隔熱通孔13的第一表面11，第二段132鄰近隔熱通孔13的第二表面12，第一段131的內(nèi)徑小于第二段132的內(nèi)徑。

根據(jù)本發(fā)明的一些可選實(shí)施例，參照?qǐng)D1，加熱件3可以為加熱電阻絲，加熱電阻絲在其延伸方向上的曲率變化是連續(xù)的。由此，使得加熱電阻絲的各個(gè)部分之間均為平滑連接過(guò)渡，可以防止加熱件3上出現(xiàn)結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中的問(wèn)題，進(jìn)一步地提高微型加熱器100的可靠性和壽命。

例如，加熱電阻絲在支撐膜2上的投影可以呈圓形、橢圓形、漸開(kāi)線形或頂點(diǎn)處倒圓角的多邊形。

又例如，參照?qǐng)D1，加熱電阻絲可以包括彼此平行且間隔設(shè)置的多個(gè)直段31以及連接相鄰兩個(gè)直段31的彎段32，彎段32與直段31的連接處平滑過(guò)渡。由此，可以使加熱電阻絲均勻分布在支撐膜2上，使得微型加熱器100在工作時(shí)可以獲得較大面積且高質(zhì)量的均溫區(qū)域。

下面參照?qǐng)D1和圖2描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微型加熱器100的加工方法，所述加工方法用于加工根據(jù)本發(fā)明上述第一方面實(shí)施例的微型加熱器100，加工方法包括一下步驟：

s10、在襯底1的第一表面11沉積形成支撐膜2?？梢岳没瘜W(xué)氣相沉積技術(shù)在襯底1的第一表面11沉積形成上述支撐膜2，該支撐膜2可以為復(fù)合膜結(jié)構(gòu)。其中，在襯底1上沉積支撐膜2之前，可以對(duì)襯底1的第一表面11和第二表面12進(jìn)行拋光，由此可以增強(qiáng)支撐膜2與襯底1之間的連接強(qiáng)度和可靠性。

s20、在支撐膜2上制作加熱件3，可以利用濺射工藝在支撐膜2上沉積形成加熱件3，例如可以采用磁控濺射的方法。根據(jù)設(shè)計(jì)要求在支撐膜2上濺射沉積成片狀或絲狀的加熱件3，加熱件3的圖形形狀可以為圓形、橢圓形、漸開(kāi)線形、頂點(diǎn)處倒圓角的多邊形或蛇形。

s30：從襯底1的第二表面12朝向第一表面11刻蝕襯底1以形成隔熱通孔13。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微型加熱器100的加工方法，微型加熱器100制作過(guò)程簡(jiǎn)單、易操作且成型質(zhì)量高。

可選地，支撐膜2為由氧化硅層和氮化硅層構(gòu)成的復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)，在所述s10步驟中，在襯底1的第一表面11上沉積形成支撐膜2的步驟如下：先采用低壓化學(xué)氣相沉積(lpcvd)的方法在襯底1的第一表面11沉積氧化硅層；然后再采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(pecvd)的方法在氧化硅層上沉積氮化硅層，由此形成低應(yīng)力的復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在所述s30步驟中，刻蝕所述隔熱通孔13的步驟如下：首先采用干法刻蝕技術(shù)由襯底1的第二表面12朝向第一表面11刻蝕襯底1以形成隔熱通孔13的第一部分；再采用濕法刻蝕技術(shù)在所述隔熱通孔13的第一部分的基礎(chǔ)上繼續(xù)沿襯底1的厚度方向刻蝕襯底1以形成隔熱通孔13。

由此，通過(guò)干法刻蝕技術(shù)與濕法刻蝕技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)，可以降低微型加熱器100的加工成本，并可以保證成型質(zhì)量。而且，在刻蝕隔熱通孔13時(shí)先采用干法刻蝕再采用濕法刻蝕，可以避免干法刻蝕對(duì)支撐膜2可能造成的損壞?？蛇x地，隔熱通孔13的第一部分的橫截面積由上至下可以均相等，在該第一部分的基礎(chǔ)上采用上述濕法刻蝕技術(shù)對(duì)襯底1繼續(xù)刻蝕以形成橫截面面積由上至下逐漸增大的隔熱通孔13，加工方便且對(duì)支撐膜2可以進(jìn)行很好的保護(hù)，避免支撐膜2損壞。

可選地，上述干法刻蝕技術(shù)可以為深反應(yīng)離子刻蝕(drie)。

可選地，上述濕法刻蝕技術(shù)的腐蝕劑可以為表面活性劑聚乙二醇辛基苯基醚(tritonx-100)和四甲基氫氧化銨(tmah)的混合溶液。例如，在襯底1為硅襯底時(shí)，濕法刻蝕技術(shù)的腐蝕劑采用上述的混合溶液，可以消除硅各向異性產(chǎn)生的銳角應(yīng)力集中結(jié)構(gòu)。

在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示意性實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。