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专利号: 2018116343245
申请人: 南京汉工激光科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-12-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种桥式热膜结构微加热器制备方法,包括以下步骤:

步骤S1:在硅基底(1)上制备绝热层(2);

步骤S2:在具有所述绝热层(2)的硅基底(1)表面上制备绝缘层Ⅰ(3);

步骤S3:在绝缘层Ⅰ(3)上涂覆第一层电极柱子所需的第一光阻层(51)并图形化;

步骤S4:蒸镀/溅射第一层Al层(41);

步骤S5:通过lift-off工艺制备第一层电极柱子;

步骤S6:涂覆第二层电极柱子所需的第二光阻层(52)并图形化;

步骤S7:蒸镀/溅射第二层Al层(42);

步骤S8:通过lift-off工艺剥离第二光阻层(52),制备得最终的电极柱子(4);

步骤S9:在制备好的电极柱子(4)的硅基底(1)上再次制备牺牲层至一定高度,形成最终的牺牲层(5);

步骤S10:在制备好的电极柱子(4)和牺牲层(5)上,采用化学气相沉积CVD方法制备支撑层(6);

步骤S11:在支撑层(6)上制备绝缘层Ⅱ(7);

步骤S12:在绝缘层Ⅱ(7)上面制备具有应力释放的台阶结构层(8);

步骤S13:在含有所述支撑层(6)、绝缘层Ⅱ(7)、台阶结构层(8)的复合结构表面制备加热层(9)、该加热层覆盖电极柱子(4)的上表面;

步骤S14:在加热层(9)上制备钝化层(10);

步骤S15:在含有所述绝热层(2)的硅基底(1)上表面制备连接电极(11);

步骤S16:采用各向同性的湿法刻蚀或干法刻蚀方法释放牺牲层(5),形成空腔(12),制成桥式热膜结构微加热器结构。

2.根据权利要求1所述的桥式热膜结构微加热器制备方法,其特征在于,所述牺牲层(5)材料为:聚酰亚胺PI/氧化硅SiO2/氮化硅Si3N4/非晶硅a-Si/多晶硅poly-Si/金属Cu/Al。

3.桥式热膜结构微加热器,其特征在于,所述桥式热膜结构微加热器包括:在硅基底(1)上表面形成的绝热层(2)、绝缘层Ⅰ(3);在绝缘层Ⅰ(3)表面形成的电极柱子(4);在电极柱子之间形成空腔(12)及悬空加热结构;加热结构由空腔往上依次为支撑层(6)、绝缘层Ⅱ(7)、台阶结构层(8)、加热层(9)及钝化层(10);其中,绝缘层Ⅱ(7)覆盖支撑层(6);台阶结构层(8)位于在绝缘层Ⅱ(7)正上方区域内;加热层(9)覆盖在含所述支撑层(6),绝缘层Ⅱ(7)、台阶结构层(8)的复合结构上、并覆盖电极柱子(4)的上表面;;钝化层(10)覆盖所述加热层(9);连接电极(11)位于含有所述绝缘层Ⅰ(3)的硅基底(1)上表面,并与电极柱子(4)连接;绝缘层Ⅰ(3)、电极柱子(4)、支撑层(6)共同形成桥式热膜结构微加热器的空腔(12),使加热器形成悬空结构。

4.根据权利要求3所述的桥式热膜结构微加热器,其特征在于,所述加热层(9)位于空腔(12)、所述支撑层(6)、绝缘层Ⅱ(7)以及台阶结构层(8)的正上方区域,并覆盖电极柱子(4)的上表面。

5.根据权利要求3或4所述的桥式热膜结构微加热器,其特征在于,所述绝热层(2)的材料是多孔硅,厚度为10μm~100μm,孔隙率为50%~90%;

硅基底(1)为单晶硅片,厚度为200μm~500μm;

所述绝缘层Ⅰ(3)的材料是氧化硅SiO2,厚度为50nm~2μm;

所述绝缘层Ⅱ(7)的材料是氮化硅SiN/氧化硅SiO2/陶瓷三氧化二铝Al2O3,厚度为

50nm~500m。

6.根据权利要求3或4所述的桥式热膜结构微加热器,其特征在于,所述台阶结构层(8)的台阶深度100nm~1000nm、台阶线条宽度为1μm~50μm、台阶间隙宽度为0.5μm~50μm。

7.根据权利要求3或4所述的桥式热膜结构微加热器,其特征在于,所述支撑层(6)的材料是多孔硅/氧化硅SiO2/陶瓷三氧化二铝Al2O3,厚度为200nm~5μm;采用多孔硅时,其孔隙率为50%~90%。

8.根据权利要求3或4所述的桥式热膜结构微加热器,其特征在于,所述加热层(5)的材料是TaAlN/多晶硅poly-Si/W/TiN/Mo/Pt薄膜,厚度为50nm~500nm。

9.根据权利要求3或4所述的桥式热膜结构微加热器,其特征在于,所述钝化层(6)的材料是氮化硅SiN/氧化硅SiO2/聚酰亚胺,厚度为50nm~3μm。

10.一种电子鼻阵列,其特征在于,所述电子鼻阵列将多个权利要求3至9任一项所述的桥式热膜结构微加热器在硅片上不同表面区域排布制备,其中各微加热器的加热层(5)通过连接电极(11)并联、并与ASIC/CMOS读出电路连接。