一种MEMS微热板及其制造方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种MEMS微热板及其制造方法，该MEMS微热板包括：硅基衬底，硅基衬底包括测量区域和加热区域；第一介电层，位于硅基衬底的上表面；加热电极和测量电极，加热电极和测量电极同层绝缘设置且均位于第一介电层上，加热电极对应设置在加热区域，以及测量电极对应设置在测量区域；隔热凹槽，位于硅基衬底的下表面且贯穿硅基衬底，以及隔热凹槽的槽底在垂直于硅基衬底的方向上覆盖加热区域。本发明专利技术实施例中，MEMS微热板的加热电极和测量电极采用共平面设计，只需要沉积一层金属电极层并采用一次金属图案化工艺即可完成；与现有技术相比，降低了加工工艺复杂度、减少了制造工序、并降低了制造成本，还提高MEMS微热板的制造良率。

A MEMS micro hotplate and its manufacturing method

The embodiment of the invention discloses a MEMS micro plate and its manufacturing method, the MEMS micro hotplate include silicon substrate, the silicon substrate includes measurement and heating zones; the first dielectric layer on the surface in the silicon substrate; heating electrode and measuring electrode, the heating electrode and the measuring electrode with insulation layer set which are all arranged on the first dielectric layer, a heating electrode is arranged in the corresponding heating area, and the measuring electrode are correspondingly arranged on the measurement area; heat insulation groove, the silicon substrate is located under the surface and through silicon substrate, and an insulating groove in the direction perpendicular to the silicon substrate covered heating region. In one embodiment of the invention, the heating electrode and measuring electrode MEMS of micro hotplate by CO planar design, only need to deposit a layer of metal electrode layer and a metal patterning process can be completed; compared with the prior art, reduces the processing complexity, reduce the manufacturing process, and reduces the manufacturing cost, but also improve manufacture of MEMS micro hotplate yield.

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS微热板及其制造方法
本专利技术实施例涉及MEMS技术，尤其涉及一种MEMS微热板及其制造方法。
技术介绍
基于硅微加工技术的微热板(MicroHotplate，MHP)是微电子机械系统(MicroelectromechanicalSystems，MEMS)中常用的加热平台，已广泛应用于微型气体传感器、薄膜量热卡计、微加速度计以及气压计等微器件。现有微热板的加工工艺主要依靠光刻、扩散、氧化、薄膜生长、干法刻蚀、湿法刻蚀和蒸发溅射等工艺技术。然而，现有微热板的加工工艺中，需要制造加热电极以及在加热电极的上方制造测量电极，导致加工工艺复杂；另一方面，现有微热板的加工工艺中，加热电极采用铂以及测量电极采用金，导致加工成本高。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种MEMS微热板及其制造方法，以简化加工工艺以及降低加工成本。第一方面，本专利技术实施例提供了一种MEMS微热板，该MEMS微热板包括：硅基衬底，所述硅基衬底包括测量区域和加热区域；第一介电层，位于所述硅基衬底的上表面；加热电极和测量电极，所述加热电极和所述测量电极同层绝缘设置且均位于所述第一介电层上，所述加热电极对应设置在所述加热区域，以及所述测量电极对应设置在所述测量区域；隔热凹槽，位于所述硅基衬底的下表面且贯穿所述硅基衬底，以及所述隔热凹槽的槽底在垂直于所述硅基衬底的方向上覆盖所述加热区域。进一步地，所述MEMS微热板还包括：第二介电层，位于所述加热电极和所述测量电极所在膜层上，以及所述第二介电层在对应所述测量电极的区域的表面与所述测量电极的表面平齐以露出所述测量电极的表面。进一步地，所述测量电极和所述加热电极的组成材料均为金属铂，所述测量电极和所述加热电极的厚度均为100nm～400nm。进一步地，所述加热区域围绕所述测量区域以及所述加热区域包括引线导出区域，所述测量电极的测量电极引线从所述引线导出区域引出。进一步地，所述加热区域划分为呈第一对角线设置的第一角落区域和第二角落区域、呈第二对角线设置的第三角落区域和第四角落区域、以及剩余加热区域，其中，所述第一对角线和所述第二对角线交叉设置，所述剩余加热区域围绕所述测量区域。进一步地，位于所述第一角落区域～所述第四角落区域中任一角落区域的加热电极具有至少一个开口。进一步地，位于所述第一角落区域～所述第四角落区域中任一角落区域的加热电极的线宽小于位于所述剩余加热区域的加热电极的线宽。进一步地，所述剩余加热区域的加热电极具有至少一个开口。进一步地，所述第一角落区域～所述第四角落区域中任一角落区域的面积占据所述加热区域和所述测量区域的总区域面积的5％～50％。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种MEMS微热板的制造方法，该制造方法包括：提供一硅基衬底，所述硅基衬底包括测量区域和加热区域；在所述硅基衬底的上表面上形成第一介电层；在所述第一介电层上形成加热电极和测量电极，所述加热电极和所述测量电极同层绝缘设置，所述加热电极对应设置在所述加热区域，以及所述测量电极对应设置在所述测量区域；在所述硅基衬底的下表面形成贯穿所述硅基衬底的隔热凹槽，所述隔热凹槽的槽底在垂直于所述硅基衬底的方向上覆盖所述加热区域。本专利技术实施例提供的MEMS微热板及其制造方法，加热电极和测量电极同层绝缘设置且均位于第一介电层上。本专利技术实施例中，MEMS微热板的加热电极和测量电极采用同层设置即共平面设计，只需要沉积一层金属电极层并采用一次金属图案化工艺即可完成MEMS微热板的加热电极和测量电极的制造。与现有技术相比，本专利技术实施例降低了加工工艺复杂度、减少了制造工序、并降低了制造成本，同时加热电极和测量电极采用共平面设计还能够提升了电极制造良率，进而提高MEMS微热板的制造良率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1～图3是本专利技术实施例提供的多种MEMS微热板的示意图；图4～图5是本专利技术实施例提供的多种MEMS微热板的示意图；图6是本专利技术实施例提供的一种MEMS微热板的制造方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本专利技术实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本专利技术的技术方案，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参考图1～图3所示，为本专利技术实施例提供的多种MEMS微热板的示意图，本实施例中该MEMS微热板可选为基于硅微加工技术的微电子机械系统(MEMS)中的加热平台，可应用于微型气体传感器、薄膜量热卡计、微加速度计以及气压计等微器件。本实施例提供的MEMS微热板包括：硅基衬底10，硅基衬底10包括测量区域10a和加热区域10b；第一介电层11，位于硅基衬底10的上表面；加热电极13和测量电极12，加热电极13和测量电极12同层绝缘设置且均位于第一介电层11上，加热电极13对应设置在加热区域10b，以及测量电极12对应设置在测量区域10a；隔热凹槽14，位于硅基衬底10的下表面且贯穿硅基衬底10，以及隔热凹槽14的槽底在垂直于硅基衬底10的方向上覆盖加热区域10b。本实施例中不限定硅基衬底10上测量区域10a和加热区域10b的排布方式，如图1所示可选硅基衬底10的加热区域10b围绕测量区域10a；如图2所示可选硅基衬底10的测量区域10a和加热区域10b并列顺序排布；如图3所示可选硅基衬底10的测量区域10a围绕加热区域10b。本领域技术人员可以理解，在不影响MEMS微热板的加热功能和测试功能的前提下，相关从业人员可以根据制造工艺、产品所需和生产条件等限制，合理设置硅基衬底上的各功能区域。本实施例中可选硅基衬底10为<100>晶向的单晶硅，可选硅基衬底10的尺寸为2寸、4寸或6寸，可选硅基衬底10的厚度为200μm～525μm。在其他实施例中也可选硅基衬底的晶向、尺寸和厚度不同，例如可选为<111>或<110>，5英寸，550μm等。相关从业人员可以根据制造工艺、产品所需和生产条件等限制，合理选取所需晶向、尺寸和厚度的硅基衬底，在本专利技术中不进行具体限制。需要说明的是，硅基衬底上的一组加热区域和测量区域对应一个MEMS微热板，4英寸的硅基衬底可对应制造上千个MEMS微热板，在本实施例中仅以其中一个MEMS微热板的结构进行说明。本实施例中在硅基衬底10上形成有第一介电层11，可选第一介电层11采用氧化硅、氮化硅、以及氧化硅和氮化硅的复合材料中的任意一种制造，第一介电层11的功能在于绝缘。需要说明的是，在硅基衬底10的下表面上还形成有第一介电层11。可选第一介电层11的厚度为500nm～2000nm。本实施例中隔热凹槽14位于硅基衬底10的下表面且贯穿硅基衬底10，以及隔热凹槽14的槽底在垂直于硅基衬底10的方向上覆盖加热区域10b。隔热凹槽14起隔热效果，其隔热效果与该凹槽深度和宽度有关。本实施例中选取隔热凹槽14贯穿硅基衬本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MEMS微热板，其特征在于，包括：硅基衬底，所述硅基衬底包括测量区域和加热区域；第一介电层，位于所述硅基衬底的上表面；加热电极和测量电极，所述加热电极和所述测量电极同层绝缘设置且均位于所述第一介电层上，所述加热电极对应设置在所述加热区域，以及所述测量电极对应设置在所述测量区域；隔热凹槽，位于所述硅基衬底的下表面且贯穿所述硅基衬底，以及所述隔热凹槽的槽底在垂直于所述硅基衬底的方向上覆盖所述加热区域。

【技术特征摘要】
2017.08.14 CN 20171069105171.一种MEMS微热板，其特征在于，包括：硅基衬底，所述硅基衬底包括测量区域和加热区域；第一介电层，位于所述硅基衬底的上表面；加热电极和测量电极，所述加热电极和所述测量电极同层绝缘设置且均位于所述第一介电层上，所述加热电极对应设置在所述加热区域，以及所述测量电极对应设置在所述测量区域；隔热凹槽，位于所述硅基衬底的下表面且贯穿所述硅基衬底，以及所述隔热凹槽的槽底在垂直于所述硅基衬底的方向上覆盖所述加热区域。2.根据权利要求1所述的MEMS微热板，其特征在于，还包括：第二介电层，位于所述加热电极和所述测量电极所在膜层上，以及所述第二介电层在对应所述测量电极的区域的表面与所述测量电极的表面平齐以露出所述测量电极的表面。3.根据权利要求1所述的MEMS微热板，其特征在于，所述测量电极和所述加热电极的组成材料均为金属铂，所述测量电极和所述加热电极的厚度均为100nm～400nm。4.根据权利要求1所述的MEMS微热板，其特征在于，所述加热区域围绕所述测量区域以及所述加热区域包括引线导出区域，所述测量电极的测量电极引线从所述引线导出区域引出。5.根据权利要求4所述的MEMS微热板，其特征在于，所述加热区域划分为呈第一对角线设置的第一角落...

【专利技术属性】
技术研发人员：程鑫，陈宇龙，权敦航，李以文，王剑，高一帆，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东,44