專利名稱：一種微型熱導檢測器集成芯片及制造方法
技術領域：
本發明涉及集成芯片技術領域，是一種微型熱導檢測器集成芯片及制造方法，基于MEMS技術，用于各種混合氣體的檢測，廣泛用于潛艇有害氣體檢測、大氣質量監測、家居安全、礦井瓦斯、食品安全、毒品檢測以及癌癥預測等檢測。
背景技術：
氣相色譜法(GC)是英國生物化學家Martin ATP等人創立的一種極有效的分離方法，它可用于分析和檢測復雜的多組分氣體混合物。20年來，氣相色譜技術在實現方式、儀器開發和應用領域擴展上都獲得了飛速的發展。 在氣體檢測器中，熱導檢測器是一種很重要的檢測器，熱導檢測器主要由微型熱導池、熱敏元件及惠斯頓電橋單元構成。其基本原理是熱導池在結構上就是一個有氣體流通的氣室，并將微型熱敏電阻置于其中，當不同氣體從微型熱敏電阻表面流過時(不同的氣體有不同的熱導系數)，會帶走不同的熱量，造成微型熱敏電阻溫度的變化，從而導致電橋有電位差輸出。這種檢測器幾乎對所有氣體都響應，這是其他檢測器無法替代和比擬的，而且檢測靈敏度和檢測限也基本達到了痕量檢測的要求，因此，已成為幾乎所有有害氣體最常用的一種檢測器，但傳統的熱導檢測器，不僅體積大、笨重、死體積大，因而大大限制了檢測器的檢測靈敏度，而且在大多數情況下，檢測人員依賴從野外采集樣品，再回到實驗室來進行分析檢測，這種耗時又耗力，而且效率低下的分析模式，已經越來越不適應野外環境監測、家居安全、礦井安全等現場在線檢測與分析與的需求。隨著MEMS技術的日益成熟，基于MEMS技術的微型熱導檢測器，不僅具有響應速度快的特點，最重要的是這種微型熱導檢測器的死體積幾乎為零，因此，極大的提高了檢測器的檢測靈敏度，其靈敏度可達傳統型熱導檢測器的十倍，可以將檢測限提高到個位ppm。現有的微型熱導檢測器中，其微型熱敏電阻都是采用氮化硅做為支撐梁，而當氮化硅膜的厚度達到5000A以后，膜內的應力很大，會導致膜龜裂、變形以及塌陷，因此，這種氮化硅支撐梁的微型熱導檢測器結構強度差、使用壽命短，易受氣流影響。為了解決這些問題，本發明專利采用了復合梁作為支撐梁的思想，設計了擴散硅-氧化硅-氮化硅三層結構或氧化硅-氮化硅雙層復合型支撐梁結構，這種梁結構強度大，幾乎不受氣流的影響，壽命長，而且這種高強度的復合梁，通過模擬分析，其結構帶來的熱損失很少。另外，本發明專利在結構上進行了獨特的設計，微型熱敏電阻通過支撐梁懸空在熱導池中，熱導池的死體積幾乎接近于零，而且在微型溝道中集成了微型溫度傳感器，能瞬時響應檢測氣體樣品的溫度變化，并通過外部控制系統調節微型熱敏電阻的工作狀態，使熱導檢測器達到最佳的檢測性能。
發明內容
本發明的目的是提出一種微型熱導檢測器集成芯片及制造方法，以解決現有技術中存在的問題。
為了達到上述目的，本發明的技術解決方案是一種微型熱導檢測器集成芯片，包括微型熱導池、微型溝道、微型熱敏電阻、微型溫度傳感器以及氣體進樣接口、出樣接口、基底，其基底包括硅基底和玻璃基底；在硅基底上通過深刻蝕或化學腐蝕工藝形成兩條有間隔的相互平行的微型溝道，兩微型溝道兩端的直徑大于中部的直徑，然后在兩微型溝道中各形成一懸空的支撐梁，再以Pt材料在支撐梁的上表面形成微型熱導檢測器和微型溫度傳感器的微型熱敏電阻；微型熱敏電阻為六個，兩微型溝道中各三個，位于兩微型溝道兩端寬部的，共四個微型熱敏電阻組成整個微型熱導檢測器，且四個微型熱敏電阻都通過支撐梁懸浮在微型溝道中，形成四臂結構；分別位于兩微型溝道中部的微型熱敏電阻，各構成獨立的微型溫度傳感器；在玻璃基底上，通過深刻蝕或化學腐蝕工藝形成兩條有間隔的相互平行的微型溝道，兩微型溝道的形狀與硅基底上的兩條微型溝道相適配，在兩微型溝道的進樣口、出樣口 位置處分別形成氣體進樣接口、出樣接口 ；通過鍵合工藝將硅基底上的兩微型溝道與玻璃基底上的兩微型溝道向相扣合，對準鍵合密封，使形成四個微型熱導池和兩個微型溝道，得到微型熱導檢測器集成芯片。所述的微型熱導檢測器集成芯片，其所述微型熱敏電阻的電極制作材料，采用Au、Au-Ti、Ag、Pd或它們的合金其中之一。所述的微型熱導檢測器集成芯片，其所述微型熱敏電阻通過支撐梁的支撐，分別懸空在微型熱導池和微型溝道中，當待檢測氣體從微型熱敏電阻上下表面流過時，使得微型熱敏電阻能直接、靈敏、迅速響應待檢測的氣體。所述的微型熱導檢測器集成芯片，其所述微型溫度傳感器的微型熱敏電阻與微型熱導檢測器的微型熱敏電阻不接觸，微型溫度傳感器的微型熱敏電阻通過支撐梁的支撐，懸空在連接兩端微型熱導池的微型溝道中。所述的微型熱導檢測器集成芯片，其所述微型熱導檢測器的四個微型熱敏電阻的阻值都相同，或阻值成比例關系。所述的微型熱導檢測器集成芯片，其所述微型熱導檢測器的四個微型熱敏電阻，其結構還包含雙臂結構，即只有兩個微型熱敏電阻懸浮在微型熱導池中，另外兩個微型熱敏電阻在微型熱導池的外部。所述的微型熱導檢測器集成芯片，其所述支撐梁，為氧化硅-氮化硅-擴散硅三層結構，或氧化硅-氮化硅雙層結構。一種所述的微型熱導檢測器集成芯片的制造方法，其包括以下步驟(a)在硅基底表面上注入一定厚度的B+，得到一擴散硅層，B+離子濃度達到自停止腐蝕所需的濃度；(b)在擴散硅層的表面形成氧化硅層和氮化硅層，這兩層絕緣膜形成的雙介質膜作為絕緣層以及刻蝕擴散硅的掩膜；(C)甩膠后光刻；(d)磁控濺射Pt或PTC或NTC形成熱敏材料層，剝離圖形之外所濺射的材料，得到微型熱敏電阻；(e)甩膠后光刻；(f)磁控濺射沉積Au形成金屬層，剝離圖形之外所濺射的材料，得到電極；
(g)甩膠后光刻；(h)先深刻蝕去擴散硅層，然后再化學腐蝕硅得到硅基上的微型溝道以及懸空的支撐梁，支撐梁為擴散硅-氧化硅-氮化硅結構，其上為微型熱敏電阻；(i)在玻璃基底上，濺射Au材料，以Au材料為掩膜，用HF腐蝕玻璃，得到玻璃基底上的微型溝道；(j)在玻璃基底上微型溝道進樣口、出樣口位置處使用打孔儀打孔，得到氣體進樣接口、出樣接口 ；(k)將硅基底上的微型溝道與玻璃基底上的微型溝道面對面對準鍵合封裝，形成完整的微型溝道和微型熱導池，以支撐梁支撐的微型熱敏電阻就懸空在微型溝道和微型熱 導池中。一種所述的微型熱導檢測器集成芯片的制造方法，其包括以下步驟(a)在硅基底上，形成氧化硅和氮化硅雙層介質膜，作為絕緣層以及微型熱敏電阻的支撐梁；(b)甩膠后光刻； (c)磁控濺射Pt或PTC或NTC或其他熱敏材料，剝離圖形之外所濺射的材料，得到微型熱敏電阻；(d)甩膠后光刻；(e)磁控濺射沉積Au金屬材料，剝離圖形之外所濺射的材料，得到電極(10)；(f)甩膠后光刻；(g)反應離子刻蝕去掉暴露的氮化硅以及濕法腐蝕去掉暴露的氧化硅，然后再化學腐蝕硅得到硅基上的微型溝道，以及懸空的支撐梁，支撐梁(7)為氧化硅-氮化硅雙層介質膜結構，其上為微型熱敏電阻；(h)在玻璃基底上，濺射Au材料層，以Au層為掩膜，用HF腐蝕玻璃，得到玻璃基底上的微型溝道；(i)在玻璃基底上微型溝道的進樣口、出樣口位置處使用打孔儀各打一孔，得到氣體進樣接口、出樣接口 ；(j)將硅基所在微型溝道與玻璃基底所在微型溝道面對面對準鍵合封裝，形成整個的微型溝道和微型熱導池，以支撐梁支撐的微型熱敏電阻就懸空在微型溝道和微型熱導池中。所述的微型熱導檢測器集成芯片，其用于潛艇有害氣體、礦井瓦斯、家居安全、大氣質量監測、毒品檢測、癌癥診斷領域中的有害氣體檢測。本發明的一種微型熱導檢測器集成芯片，解決了傳統熱導檢測器死體積大的關鍵技術，而且相比其他的微型熱導檢測器芯片，這種復合型支撐梁的微型熱敏電阻，其結構強度大，穩定性好、不易受氣流影響，而且微型熱敏電阻產生的熱量分布集中，結構造成的熱損失少，因此，本發明的熱導檢測器芯片具有靈敏度高，響應速度快，不易受污染，使用壽命長等特點。
圖I是本發明的微型熱導檢測器集成芯片的結構(四臂結構)示意圖2a是本發明微型熱敏電阻結構示意圖；圖2b是圖2a中微型溝道的橫截面示意圖；圖3是本發明的微型熱導檢測器集成芯片的結構(雙臂結構)示意圖。圖中標號微型熱導池I微型溝道2微型熱敏電阻3微型溫度傳感器4 氣體進樣接口 5 氣體出樣接口 6支撐梁7玻璃基底8硅基底9
電極10
具體實施例方式見圖1、2，本發明的一種微型熱導檢測器集成芯片及制造方法，應用于各種混合氣體的檢測，該微型熱導檢測器集成芯片是將微型熱導池1，微型溝道2、微型熱敏電阻3以及微型溫度傳感器4集成一體，其制作過程是該微型熱導檢測器集成芯片以玻璃或硅為基底8、9，首先在硅基底9上通過深刻蝕或者化學腐蝕形成微型溝道2和微型熱導池體，然后在池體中形成懸空的，氧化硅-氮化硅-擴散硅三層結構的支撐梁7，或者氧化硅-氮化硅雙層結構的支撐梁7，再以Pt或PTC或NTC或其他熱敏材料在支撐梁7的上表面形成微型熱導檢測器及微型溫度傳感器4的微型熱敏電阻3，然后再在玻璃基底8上，通過深刻蝕或者化學腐蝕的方法形成形狀與硅基上一致的微型溝道2和微型熱導池體，并在其微型溝道2的進樣、出樣口位置處形成氣體進樣接口 5、出樣接口 6，再通過鍵合技術將硅基底9和玻璃基底8對準鍵合密封，從而得到微型熱導檢測器集成芯片，實現對氣體的快速檢測。這種微型熱導檢測器芯片，在國外、國內未見報導。本發明的一種微型熱導檢測器集成芯片采用MEMS技術，通過表面和體加工工藝制備。其中硅基底9上的微型溝道2、微型熱導池I以及微型熱敏電阻3的加工工藝是首先在硅基底9上表面注入一層B+離子，B+離子濃度達到自停止腐蝕的要求；再形成一層氧化硅和一層氮化硅的雙層介質膜，作為絕緣層以及支撐梁7。然后甩膠光刻，磁控濺射一層Pt或PTC (如鈦酸鋇)或NTC或其他熱敏材料，剝離圖形之外所濺射的材料，得到微型熱敏電阻3。甩膠后光刻，磁控濺射(或電子束蒸發)一層Au或其他金屬，剝離圖形之外所濺射的材料，得到微型熱敏電阻的電極10。甩膠后光刻，用膠做掩膜，反應離子刻蝕去氮化硅和HF緩沖液濕法腐蝕去氧化硅，甩膠后光刻，用膠做掩膜，深刻蝕去擴散硅，然后以擴散硅做掩膜，用KOH緩沖液濕法腐蝕硅得到微型溝道2和微型熱導池1，同時也懸空了以擴散 硅-氧化硅-氮化硅為支撐梁的微型熱敏電阻3。玻璃基底8上的微型溝道2和微型熱導池I的加工工藝是首先在玻璃基底8上磁控濺射(或電子束蒸發)一層Au或其它材料，甩膠后光刻，再腐蝕金或其他所濺射的材料，暴露出微型溝道2和微型熱導池1，再以金或其它材料做掩膜，用HF緩沖液腐蝕玻璃，即可得到微型溝道2和微型熱導池1，然后在玻璃基底8上微型溝道2的進樣、出樣口位置處，用打孔儀各打一個尺寸大小為I. Omm的小孔，形成氣體進樣接口 5、出樣接口 6，最后去掉金掩膜，清洗玻璃片后烘干。當硅基底9和玻璃基底8上的微型溝道2和微型熱導池I加工完畢后，即可通過陽極鍵合技術(或靜電鍵合技術)將硅基底9與玻璃基底8的微型微型溝道2和微型熱導池I面對面對準鍵合密封，從而形成整個的微型溝道2和微型熱導池1，而且以支撐梁7支撐的微型熱敏電阻3也懸空在微型熱導池I中。如圖2a、圖2b所示。本發明基于MEMS技術的微型熱導檢測器集成芯片，包括四臂結構(如圖I所示)和雙臂結構(如圖3所示)。下面結合附圖描述本發明優選的方案，而不限制本發明的范圍。基于MEMS技術的微型熱導檢測器集成芯片，是將微型熱導池，微型溝道、微型熱敏電阻以及微型溫度傳感器集成一體。實現對氣體的快速檢測，這種微型熱導檢測器芯片的具體實施方案如下微型熱導檢測器芯片的制備工藝實施方式一首先在硅基底9表面注入一層B+離子，B+離子濃度達到自停止腐蝕的要求，結深為15iim(結深范圍可在1-30 iim選擇)；再熱氧化一層厚度5000 A (厚度范圍可在1000-10000 A選擇)氧化硅以及LPCVD或PECVD —層4000 A氮化硅(厚度范圍可在 1000-6000 A選擇)的雙層介質膜作為絕緣層以及支撐梁7。然后再涂覆一層AZ1500(或厚膠)正光刻膠并光刻，再磁控濺射沉積一層IOOOA Pt或PTC (如鈦酸鋇)或NTC或其他熱敏材料(厚度范圍可在500 — 7000 A選擇)，然后剝離得到微型熱敏電阻3，然后再涂覆一層AZ1500正光刻膠并光刻，再磁控濺射(或電子束蒸發或電鍍)沉積一層4000 A Au或其他(厚度范圍可在1000 — 7000 A選擇)金屬膜，然后剝離得到微型熱敏電阻的電極10。涂覆一層AZ1500正光刻膠并光刻，然后用正膠做掩膜，反應離子刻蝕去氮化硅和HF緩沖液濕法腐蝕去氧化硅，再涂覆一層AZ1500正光刻膠并光刻，用正膠做掩膜，深刻蝕去擴散硅，然后以擴散硅做掩膜，用KOH緩沖液濕法腐蝕硅得到微型溝道2和熱導池1，同時懸空以擴散硅-氧化硅-氮化硅為支撐梁7的微型熱敏電阻。其中，微型溝道2的尺寸參數為寬250微米，深度為150微米(寬度范圍可在150-600微米，深度范圍可在50-300微米選擇)，熱導池I尺寸參數為寬450微米，深度為150微米(寬度范圍可在250-800微米，深度范圍可在50-300微米選擇)，然后是玻璃基底8上的微型溝道2以及微型熱導池I加工，首先在玻璃基底上磁控濺射(或電子束蒸發)一層2000 AAu(厚度范圍可在1000-6000A選擇)，再涂覆一層負膠并光刻，以負膠做掩膜，用金腐蝕液腐蝕金，暴露出微型溝道和微型熱導池，再以金做掩膜，用HF緩沖液腐蝕玻璃，即可得到微型溝道2和微型熱導池1，然后在玻璃基底8上的微型溝道進樣、出樣口位置處，用打孔儀各打一個尺寸大小為I. Omm的小孔，形成氣體進樣接口 5、出樣接口 6，最后去掉金掩膜，清洗玻璃片后烘干，即可通過陽極鍵合技術(或靜電鍵合技術)將硅基底9與玻璃基底8上的微型溝道2和微型熱導池I面對面對準鍵合密封，從而形成整個的微型溝道2和微型熱導池I，而且以支撐梁7支撐的微型熱敏電阻3也懸空在熱導池中。微型熱導檢測器芯片的制備工藝實施方式二首先清洗雙面拋光單晶硅片，然后在硅基底9上熱氧化一層厚度Iym(厚度范圍可在1000A-15000 A選擇)氧化硅以及LPCVD或PECVD—層4000 A氮化硅(厚度范圍可在1000A-6000 A選擇)的雙層介質膜作為絕緣層以及支撐梁7，然后再涂覆一層AZ1500(或厚膠)正光刻膠并光刻，再磁控濺射沉積一層IOOOA Pt或PTC (如鈦酸鋇)或NTC或其他熱敏材料(厚度范圍可在500 — 7000 A選擇)，然后剝離得到微型熱敏電阻3，然后再涂覆一層AZ1500正光刻膠并光刻，再磁控濺射(或電子束蒸發或電鍍)沉積一層4000 A Au或其他(厚度范圍可在1000 — 7000 A選擇)金屬膜，然后剝離得到微型熱敏電阻3的電極10，再涂覆一層AZ1500正膠并光刻，用正膠做掩膜，反應離子刻蝕去氮化硅和HF緩沖液去氧化硅，然后以氮化硅和氧化硅做掩膜，用KOH緩沖液腐蝕硅得到微型溝道2和微型熱導池1，同時得到懸空以氮化硅-氧化硅為支撐梁7的微型熱敏電阻3，其中，微型溝道2的尺寸參數為寬250微米，深度為150微米(寬度范圍可在150-600微米，深度范圍可在50-300微米選擇)，熱導池I尺寸參數為寬450微米，深度為150微米(寬度范圍可在250-800微米，深度范圍可在50-300微米選擇)，再用激光調阻儀(或其他的調阻儀)將各個微型熱敏電阻3的阻值精確調節到100歐姆(電阻范圍可在30-150歐姆選擇)。然后是玻璃基底8上的微型溝道2以及微型熱導池I加工，首先在玻璃基底8上磁控濺射(或電子束蒸發)一層2000 AAu(厚度范圍可在1000-4000A選擇)，再涂覆一層負膠并光刻，以負膠做掩膜，用金腐蝕液腐蝕金，暴露出微型溝道2和微型熱導池1，其尺寸參數與硅基底9上的微型溝道2和微型熱導池I 一致，再以金做掩膜，用HF緩沖液腐蝕玻璃，即可得到微型溝道2和微型熱導池1，然后在玻璃基底8上的微型溝道2的進樣、出樣口位置處，用打孔儀各打一個尺寸大小為I. Omm的小孔，形成氣體進樣接口 5、出樣接口 6，最后去掉金掩膜，清洗玻璃片后烘干，即可通過陽極鍵合技術(或靜電鍵合技術)將硅基底9與玻璃基底8上的微型溝道2和微型熱導池I面對面對準鍵合密封，從而形成整個的微型溝道2和微型熱導池1，而且以支撐梁7支撐的微型熱敏電阻3也懸空在微型熱導池I中。權利要求
1.一種微型熱導檢測器集成芯片，包括微型熱導池(I)、微型溝道(2)、微型熱敏電阻(3)、微型溫度傳感器(4)以及氣體進樣接口(5)、出樣接口(6)、基底，其特征在于 基底包括硅基底(9)和玻璃基底(8);在硅基底(9)上通過深刻蝕或化學腐蝕工藝形成兩條有間隔的相互平行的微型溝道，兩微型溝道兩端的直徑大于中部的直徑，然后在兩微型溝道中各形成一懸空的支撐梁(7)，再以Pt材料在支撐梁(7)的上表面形成微型熱導檢測器和微型溫度傳感器(4)的微型熱敏電阻(3);微型熱敏電阻(3)為六個，兩微型溝道中各三個，位于兩微型溝道兩端寬部的， 共四個微型熱敏電阻(3)組成整個微型熱導檢測器，且四個微型熱敏電阻(3)都通過支撐梁(7)懸浮在微型溝道中，形成四臂結構；分別位于兩微型溝道中部的微型熱敏電阻(3)，各構成獨立的微型溫度傳感器(4)； 在玻璃基底(8)上，通過深刻蝕或化學腐蝕工藝形成兩條有間隔的相互平行的微型溝道，兩微型溝道的形狀與硅基底(9)上的兩條微型溝道相適配，在兩微型溝道的進樣、出樣口位置處分別形成氣體進樣接口(5)、出樣接口(6);通過鍵合工藝將硅基底(9)上的兩微型溝道與玻璃基底(8)上的兩微型溝道向相扣合，對準鍵合密封，使形成四個微型熱導池(I)和兩個微型溝道(2)，得到微型熱導檢測器集成芯片。
2.如權利要求I所述的微型熱導檢測器集成芯片，其特征在于所述熱敏電阻的電極(10)制作材料，采用Au、Au-Ti、Ag、Pd或它們的合金其中之一。
3.如權利要求I所述的微型熱導檢測器集成芯片，其特征在于所述微型熱敏電阻(3)通過支撐梁(7)的支撐，分別懸空在微型熱導池⑴和微型溝道⑵中，當待檢測氣體從微型熱敏電阻(3)上下表面流過時，使得微型熱敏電阻(3)能直接、靈敏、迅速響應待檢測的氣體。
4.如權利要求I所述的微型熱導檢測器集成芯片，其特征在于所述微型溫度傳感器(4)的熱敏電阻(3)與微型熱導檢測器的微型熱敏電阻(3)不接觸，微型溫度傳感器(4)的微型熱敏電阻(3)通過支撐梁(7)的支撐，懸空在連接兩端微型熱導池(I)的微型溝道(2)中。
5.如權利要求I所述的微型熱導檢測器集成芯片，其特征在于所述微型熱導檢測器的四個微型熱敏電阻(3)的阻值都相同，或阻值成比例關系。
6.如權利要求I或5所述的微型熱導檢測器集成芯片，其特征在于所述微型熱導檢測器的四個微型熱敏電阻(3)，其結構還包含雙臂結構，即只有兩個微型熱敏電阻(3)懸浮在微型熱導池(I)中，另外兩個微型熱敏電阻(3)在微型熱導池(I)的外部。
7.如權利要求I所述的微型熱導檢測器集成芯片，其特征在于所述支撐梁(7)，為氧化娃-氮化娃-擴散娃三層結構，或氧化娃-氮化娃雙層結構。
8.—種如權利要求I所述的微型熱導檢測器集成芯片的制造方法，其特征在于包括以下步驟 (a)在硅基底(9)表面上注入一定厚度的B+，得到一擴散硅層，B+離子濃度達到自停止腐蝕所需的濃度； (b)在擴散硅層的表面形成氧化硅層和氮化硅層，這兩層絕緣膜形成的雙介質膜作為絕緣層以及刻蝕擴散硅的掩膜； (c)甩膠后光刻； (d)磁控濺射Pt或PTC或NTC形成熱敏材料層，剝離圖形之外所濺射的材料，得到微型熱敏電阻⑶； (e)甩膠后光刻； (f)磁控濺射沉積Au形成金屬層，剝離圖形之外所濺射的材料，得到電極(10)； (g)甩膠后光刻； (h)先深刻蝕去擴散硅層，然后再化學腐蝕硅得到硅基底(9)上的微型溝道以及懸空的支撐梁(7)，支撐梁(7)為擴散硅-氧化硅-氮化硅結構，其上為微型熱敏電阻(3)； (i)在玻璃基底(8)上，濺射Au材料，以Au材料為掩膜，用HF腐蝕玻璃，得到玻璃基底上的微型溝道⑵； (j)在玻璃基底上微溝道進樣、出樣口位置處使用打孔儀打孔，得到氣體進樣接口(5)、出樣接口(6)； (k)將硅基底(9)上的微型溝道與玻璃基底(8)上的微型溝道面對面對準鍵合封裝，形成完整的微型溝道(2)和微型熱導池(I)，以支撐梁(7)支撐的微型熱敏電阻(3)就懸空在微型溝道(2)和微型熱導池(I)中。
9.一種如權利要求I所述的微型熱導檢測器集成芯片的制造方法，其特征在于包括以下步驟 (a)在硅基底(9)上，形成氧化硅和氮化硅雙層介質膜，作為絕緣層以及微型熱敏電阻的支撐梁⑵； (b)甩膠后光刻； (c)磁控濺射Pt或PTC或NTC或其他熱敏材料，剝離圖形之外所濺射的材料，得到微型熱敏電阻⑶； (d)甩膠后光刻； (e)磁控濺射沉積Au金屬材料，剝離圖形之外所濺射的材料，得到電極(10)； (f)甩膠后光刻； (g)反應離子刻蝕去掉暴露的氮化硅以及濕法腐蝕去掉暴露的氧化硅，然后再化學腐蝕硅得到硅基上的微型溝道(2)，以及懸空的支撐梁(7)，支撐梁(7)為氧化硅-氮化硅雙層介質膜結構，其上為微型熱敏電阻(3)； (h)在玻璃基底(8)上，濺射Au材料層，以Au層為掩膜，用HF腐蝕玻璃，得到玻璃基底上的微型溝道⑵； (i)在玻璃基底⑶上微型溝道的進樣口、出樣口位置處使用打孔儀各打一孔，得到氣體進樣接口(5)、出樣接口(6)； (j)將硅基底(9)上微型溝道與玻璃基底(8)上微型溝道面對面對準鍵合封裝，形成整個的微型溝道(2)和微型熱導池(I)，以支撐梁(7)支撐的微型熱敏電阻(3)就懸空在微型溝道(2)和微型熱導池(I)中。
10.如權利要求I所述的微型熱導檢測器集成芯片，其特征在于用于潛艇有害氣體、礦井瓦斯、家居安全、大氣質量監測、毒品檢測、癌癥診斷領域中的有害氣體檢測。
全文摘要
本發明公開了一種微型熱導檢測器集成芯片及制造方法，該芯片包括硅和玻璃基底、微型熱敏電阻、微型熱導池、微型溝道以及微型溫度傳感器。首先在硅基底和玻璃基底上分別形成微型溝道和微型熱導池，并在微型熱導池中形成懸空的氧化硅-氮化硅-擴散硅三層或氧化硅-氮化硅雙層結構支撐梁，再利用Pt或PTC或NTC等熱敏材料在支撐梁的上表面形成微型熱導檢測器及微型溫度傳感器的熱敏電阻，然后在玻璃基底上微型溝道兩端形成氣體進樣、出樣接口，再通過鍵合工藝將硅基底和玻璃基底對準鍵合密封，得到微型熱導檢測器集成芯片。本發明用于潛艇有害氣體、礦井瓦斯、家居安全、大氣質量監測、毒品檢測、癌癥診斷領域中的有害氣體檢測。
文檔編號B81B7/02GK102730622SQ20111008218
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月1日 優先權日2011年4月1日
發明者任艷飛, 孫建海, 崔大付, 張璐璐, 李輝, 蔡浩原, 陳興 申請人:中國科學院電子學研究所