微加热器和微传感器制造技术

一种微加热器包括基板和形成在基板上的加热器电极。基板包括形成为垂直延伸通过基板的多个孔隙。微传感器包括基板、形成在基板上的传感器电极和形成在基板上的加热器电极。基板内部导体包括形成为垂直延伸通过基板的多个孔隙。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微加热器和微传感器。更具体地，本专利技术涉及在其中多个孔隙形成为垂直延伸通过基板的微加热器和微传感器。
技术介绍
随着近年来对于环境的关注逐渐增加，已经存在对于开发能够在短时间段内精确地获得不同种类的信息的小尺寸传感器的需求。特别地，出于使得居住空间舒适、应对有害的工业环境和管理饮料和食品的生产过程的目的，已经做出努力来实现尺寸减小、精度增加和价格减少的微传感器，例如用于测量气体浓度的气体传感器等。由于半导体工艺技术的应用，当前可用的气体传感器逐渐从陶瓷烧结气体传感器或厚膜型气体传感器进化到具有微机电系统(MEMS)的形式的微气体传感器。从测量方法的观点来看，在当前可用的气体传感器中，最常使用的是当气体被吸附到传感器的感测材料时测量感测材料的电特性的改变的方法。一般而言，金属氧化物(例如SnO2等)被用作测量取决于测量目标气体的浓度的电导率的改变的感测材料。这种测量方法具有下述优点：相对易于使用这种方法。当金属氧化物感测材料被加热到高温并在高温下工作时，测量值的改变会变得显著。因此，精确的温度控制是必要的，以便快速和准确地测量气体浓度。另外，在通过强制地去除已经经由高温加热吸附到感测材料的气体组分或水分而重置感测材料或将其复原到初始状态之后，进行气体浓度测量。这样，气体传感器的温度特性直接影响主要测量因素，例如传感器测量灵敏度、复原时间、反应时间等。因此，配置为局部并且均匀地仅加热感测材料区域的微加热器对于高效加热来说是有效的。然而，当微气体传感器执行测量时如果将大量的电功率消耗在控制温度上，尽管传感器和测量电路的体积仍然还是小的，但是需要使用大电池或大功率供应源。这将决定测量系统的整体尺寸。因此，为了实现微气体传感器，需要优选考虑具有小功率消耗的结构。迄今，已经主要使用具有极大的热导率的硅基板制造大多数微气体传感器。因此，为了减少热损失，经过体细微加工在传感器结构中形成蚀刻坑或槽，从而形成与基板分离的悬挂结构。之后，将微加热器、绝缘膜和感测材料顺序地形成在悬挂结构上。这使得能够部分地减少热传递损失。然而，这种方法是主要集中于利用基板的晶体方向性的湿式蚀刻的制造方法。因此，这种方法在减小传感器元件的尺寸方面有限制。另外，存在这样的问题：在这种方法中使用的蚀刻剂例如KOH(氢氧化钾)等的物理属性与标准CMOS半导体工艺不兼容。图1是一种常规微传感器——湿度传感器的立体图。湿度传感器10包括基板11、形成在基板11上的多孔阳极氧化铝(AAO)层13和形成在多孔阳极氧化铝层13上的电极15。基板11由铝制成并且形成为基本上矩形的板形。通过氧化基板11而形成多孔阳极氧化铝层13。如果铝被氧化，则能够形成具有形成在其表面上的多个孔洞13a的多孔阳极氧化铝层13。屏障层形成在多孔阳极氧化铝层13和基板11之间。在这种情形中，孔洞13a被形成为具有60nm或更小的直径。通过将孔洞13a形成为具有60nm或更小的直径，能够防止孔洞13a被蚀刻溶液损伤。电极15由金属制成，例如铂、铝、铜等。可以通过不同的方法形成电极15，例如气相沉积法等。电极15包括第一电极16和邻近第一电极16布置的第二电极17。第一电极16具有朝第二电极17突出的多个电极突起16a。第二电极17具有朝第一电极16突出的多个电极突起17a。然而，上述的微传感器具有这样的问题：降低了热绝缘性能并且产生了热量损失。同时，在形成电极图案时，经常使用液态光阻来确保图案解析。然而，如果将液态光阻施加到具有多孔层的常规微传感器，则出现这样的问题：液态光阻流入到孔隙中并且不能平滑地形成图案。还出现另一个问题：电极被氧化或损伤。[现有技术文件][专利文件]韩国专利申请公开：No.2009-0064693韩国专利：No.1019576
技术实现思路
鉴于上面提及的问题，本专利技术的目的是提供一种微加热器和微传感器，其能够改善热绝缘性能并且能够通过使用减少的电功率实现高温度。根据本专利技术的一个方面，提供了一种微加热器，包括：基板；和形成在基板上的加热器电极，其中基板包括形成为垂直延伸通过基板的多个孔隙。可以通过将铝材料阳极化并且然后去除铝材料和屏障层以使得孔隙垂直延伸通过基板而形成基板，并且加热器电极可以形成在去除了铝材料和屏障层的表面上。可以通过将铝材料阳极化并且然后去除铝材料和屏障层以使得孔隙垂直延伸通过基板而形成基板，并且加热器电极可以形成在基板的与去除了铝材料和屏障层的表面相对的表面上。在形成加热器电极的区域中的基板的上表面的高度可以小于在其余区域中的基板的上表面的高度。根据本专利技术的另一方面，提供了一种微传感器，包括：基板；形成在基板上的传感器电极；和形成在基板上的加热器电极，其中基板包括被形成为垂直延伸通过基板的多个孔隙。根据本专利技术的又一方面，提供了一种微加热器，包括：基板；形成在基板上的加热器电极，其中保护层形成在加热器电极上。加热器电极可以由选自由Pt、W、Co、Ni、Au、Cu和C以及其混合物组成的群组中的至少一者制成，并且保护层可以由选自由氧化钽、氧化钛、氧化硅、氧化铝、铟锡氧化物、氧化铟和氧化锡组成的群组中的至少一者制成。加热器电极可以由选自由Pt、W、Co、Ni、Au、Cu和C以及其混合物组成的群组中的至少一者制成，中间层可以布置在基板和加热器电极之间，并且中间层可以由选自由氧化钽、氧化钛、氧化硅、氧化铝、铟锡氧化物、氧化铟和氧化锡组成的群组中的至少一者制成。基板可以包括形成为垂直延伸通过基板的多个孔隙。保护层可以形成在加热器电极的一部分中，没有在其中形成保护层的非保护部分可以形成在加热器电极中。加热器电极可以包括加热器配线线路和连接到加热器配线线路的加热器电极垫，并且非保护部分可以形成在加热器电极垫的一部分上。保护层可以形成在加热器电极的上部分和侧部分上。保护层可以形成在基板上。根据本专利技术的再一方面，提供了一种微传感器，包括：基板；形成在基板上的传感器电极；和形成在基板上的加热器电极，其中保护层形成在加热器电极和传感器电极中的至少一个的上部分上。根据本专利技术的另一方面，提供了一种微加热器，包括：包括具有多个垂直延伸的孔隙的多孔层和定位在多孔层上的屏障层的基板；和形成在屏障层上的加热器电极。可以使用液态光阻形成加热器电极。可以部分地去除屏障层以使得多孔层的孔隙垂直延伸通过多孔层。加热器电极可以由铂制成，并且氧化钽层可以布置在基板和加热器电极之间。根据本专利技术的又一方面，提供了一种微传感器，包括：包括具有多个垂直延伸的孔隙的多孔层和定位在多孔层上的屏障层的基板；形成在基板上的传感器电极；和形成在基板上的加热器电极，其中传感器电极和加热器电极中的至少一个形成在屏障层上。根据本专利技术的又一方面，提供了一种微加热器，包括：具有多个孔隙的多孔基板；和形成在该基板上的加热器电极，其中布置在加热器电极下方的孔隙具有封闭的顶端。上面提及的本专利技术的微加热器和微传感器可以提供以下效果。由于孔隙形成在基板中以便垂直延伸通过基板，所以能够改善热绝缘性能并且能够通过使用减少的电功率实现高温度。另外，由于电极被多孔层稳定地支撑，所以能够保持力学可持久性。此外，能够防止在热处理过程中残留在孔隙内的有机物质损伤电极。另外，能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微加热器，包括：基板；以及形成在所述基板上的加热器电极，其中所述基板包括形成为垂直延伸通过所述基板的多个孔隙。

【技术特征摘要】
2015.06.18 KR 10-2015-0086722;2015.06.18 KR 10-2011.一种微加热器，包括：基板；以及形成在所述基板上的加热器电极，其中所述基板包括形成为垂直延伸通过所述基板的多个孔隙。2.根据权利要求1所述的微加热器，其中，所述基板通过将铝材料阳极化并且然后去除所述铝材料和屏障层以使得所述孔隙垂直延伸通过所述基板而形成，并且所述加热器电极形成在去除了所述铝材料和所述屏障层的所述基板的表面上。3.根据权利要求1所述的微加热器，其中，所述基板通过将铝材料阳极化并且然后去除所述铝材料和屏障层以使得所述孔隙垂直延伸通过所述基板而形成，并且所述加热器电极形成在所述基板的与去除了所述铝材料和所述屏障层的表面相对的表面上。4.根据权利要求1所述的微加热器，其中，在形成所述加热器电极的区域中的所述基板的上表面的高度小于在其余区域中的所述基板的上表面的高度。5.一种微传感器，包括：基板；形成在所述基板上的传感器电极；以及形成在所述基板上的加热器电极，其中所述基板包括形成为垂直延伸通过所述基板的多个孔隙。6.一种微加热器，包括：基板；以及形成在所述基板上的加热器电极，其中保护层形成在所述加热器电极上。7.根据权利要求6所述的微加热器，其中，所述加热器电极由选自由Pt、W、Co、Ni、Au、Cu和C以及其混合物组成的群组中的至少一者制成，并且所述保护层由选自由氧化钽、氧化钛、氧化硅、氧化铝、铟锡氧化物、氧化铟和氧化锡组成的群组中的至少一者制成。8.根据权利要求6所述的微加热器，其中，所述加热器电极由选自由Pt、W、Co、Ni、Au、Cu和C以及其混合物组成的群组中的至少一者制成，中间层布置在所述基板和所述加热器电极之间，并且所述中间层由选自由氧化钽、氧化钛、氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：安范模，朴胜浩，边圣铉，
申请(专利权)人：普因特工程有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR