一种基于热电堆的无线温度传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于热电堆的无线温度传感器，其特征在于包括基体，所述基体的上下表面分别设置有上层氮化硅和下层氮化硅，所述上层氮化硅的设置有四排多晶硅条组，四排多晶硅条组形成口字形结构，每排多晶硅条组包括并排布置的多根多晶硅条，所述上层氮化硅的表面设置有多根金属条，多根金属条将所有的多晶硅条串联，在上层氮化硅的表面设置有热阻层，热阻层的中心为矩形的空腔，在该空腔处露出矩形的上层氮化硅，该处的上层氮化硅形成基于热电堆的无线温度传感器的红外辐射区。本实用新型专利技术得到了较为稳定的介质膜支撑方案，显著提高了成品率，并且通过该工艺得到的热电堆红外探测器，其性能相对于传统的热电堆探测器得到了较为明显的提高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于热电堆的无线温度传感器
本技术属于探测器
，涉及到热电堆红外探测器的工艺设计，通过半导体材料的塞贝克效应，将检测到的红外辐射的强度转变为电学信号加以应用。
技术介绍
红外探测器可探测红外区域的电磁波，波长范围为0.75～1000微米，有着广泛的民用和军用价值。红外热电堆探测器是利用塞贝克效应将红外辐射信号转换为电信号输出，与一般的红外探测器相比，微机械红外热堆探测器的优点在于体积小、重量轻，可以工作在室温；具有高的灵敏度和非常宽的频谱响应；与标准IC工艺兼容，成本低廉，且适合批量生产。这使得它在非接触式测温、功率计、红外报警、频谱仪、自动开关、医用气体分析仪等方面得到了广泛的应用。参见图1，热电堆红外探测器是根据塞贝克效应设计而成的，通过塞贝克系数相差较大的材料组成热电偶对，一端为热端，其塞贝克系数为αA，负责接收红外辐射能力，一端为冷端，其塞贝克系数为αB，用于制造温度差，产生电压，为了增加输出电压，通常采用多个热电偶对串联而成。因此，产生的电势差与温度的关系为：Vout＝(αA-αB)ΔT热电堆红外探测器通常由三部分组成：热电偶、介质支撑层、散热衬底。通常热电堆红外探测器有三种结构：1、封闭膜结构；2、悬臂梁结构；3、悬浮结构。从性能上比较，封闭膜结构的热电堆红外探测器具有最小的热阻，而且它的响应时间与其它两种结构相比也最短；悬浮结构的热电堆红外探测器热阻最高，响应时间最长；悬梁结构性能介于这两种结构之间。从工艺的角度来看，封闭膜结构的探测器制备最容易，悬臂梁结构探测器的制备工艺最为复杂。目前市场上的封闭膜结构的热电堆红外探测器，虽然结构简单，但良率较低，而采用悬臂梁结构的探测器，工艺成本和设计难度会增加许多，在封闭膜结构的热电堆红外探测器上通过改进工艺，在不增加工艺成本的前提下，得到较高性能是目前设计的一个主要方向。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述问题，提供一种基于热电堆的无线温度传感器，采用的是封闭膜结构，封闭膜结构相对较简单，通过优化工艺过程，提高生产良率。为了解决上述技术问题，本技术提供了如下的技术方案：一种基于热电堆的无线温度传感器，其特征在于包括基体，基体为矩形的P型硅衬底，所述基体的上下表面分别设置有上层氮化硅和下层氮化硅，所述上层氮化硅的设置有四排多晶硅条组，多晶硅条组形成P型电极，四排多晶硅条组形成口字形结构，每排多晶硅条组包括并排布置的多根多晶硅条，所述上层氮化硅的表面设置有多根金属条，金属条形成金属电极，多根金属条将所有的多晶硅条串联，并且在整个芯片的一角形成金属条的输入端和输出端，在上层氮化硅的表面设置有热阻层，热阻层为矩形结构，矩形结构的四边将所有的多晶硅条以及金属条遮盖，热阻层的中心为矩形的空腔，在该空腔处露出矩形的上层氮化硅，该处的上层氮化硅形成基于热电堆的无线温度传感器的红外辐射区。作为一种优选，每根多晶硅条分别与其接近的红外辐射区的边缘垂直。作为一种优选，多晶硅条靠近红外辐射区的一端为热端，多晶硅条远离红外辐射区的一端为冷端，所述热阻层的表面设置有反射层，反射层覆盖冷端的正上方。作为一种优选，所述反射层包括四根反射条，四根反射条位于四排多晶硅条组的多晶硅条的冷端的正上方。作为一种优选，所述反射条是在热阻层上溅射钛金而形成。作为一种优选，所述基体和下层氮化硅的中段进行蚀刻形成纵向贯通布置的窗口，窗口位于红外辐射区的下方。作为一种优选，窗口的截面呈等腰梯形。作为一种优选，每排多晶硅条组包括并排布置的四根到五十根多晶硅条。作为一种优选，金属条为铝材质。作为一种优选，所述基体的材料是晶向为<100>的P型硅衬底。本技术的有益效果：本技术通过优化工艺，得到了较为稳定的介质膜支撑方案，以及采用封蜡方案在背腔腐蚀时保护硅衬底等一系列工艺优化方案，显著提高了成品率，并且通过该工艺得到的热电堆红外探测器，其性能相对于传统的热电堆探测器得到了较为明显的提高。附图说明附图用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。图1为塞贝克效应原理图。图2为本技术一种基于热电堆的无线温度传感器的示意图。图3为本技术一种基于热电堆的无线温度传感器的生产步骤一的半成品的剖视图。图4为本技术一种基于热电堆的无线温度传感器的生产步骤一的半成品的俯视图。图5为本技术一种基于热电堆的无线温度传感器的生产步骤二的半成品的剖视图。图6为本技术一种基于热电堆的无线温度传感器的生产步骤二的半成品的俯视图。图7为本技术一种基于热电堆的无线温度传感器的生产步骤三的半成品的剖视图(多晶硅条处的剖视图)。图8为本技术一种基于热电堆的无线温度传感器的生产步骤三的半成品的俯视图。图9为本技术一种基于热电堆的无线温度传感器的生产步骤四的半成品的剖视图(金属条处的剖视图)。图10为本技术一种基于热电堆的无线温度传感器的生产步骤四的半成品的俯视图。图11为本技术一种基于热电堆的无线温度传感器的生产步骤五的半成品的剖视图(金属条处的剖视图)。图12为本技术一种基于热电堆的无线温度传感器的生产步骤五的半成品的俯视图(虚线部分实际看不到)。图13为本技术一种基于热电堆的无线温度传感器的生产步骤六的半成品的剖视图(金属条处的剖视图)。图14为本技术一种基于热电堆的无线温度传感器的生产步骤六的半成品的俯视图(虚线部分实际看不到)。图15为本技术一种基于热电堆的无线温度传感器的生产步骤七的半成品的剖视图(金属条处的剖视图)。图16为本技术一种基于热电堆的无线温度传感器的生产步骤七的半成品的俯视图(虚线部分实际看不到)。其中：基体1、上层氮化硅2、下层氮化硅3、多晶硅条4、金属条5、热阻层6、反射条7、窗口8、红外辐射区9、多晶体薄膜40。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。参见图2，一种基于热电堆的无线温度传感器，包括基体1，基体1为矩形的P型硅衬底，所述基体1的上下表面生长氮化硅分别形成上层氮化硅2和下层氮化硅3，所述上层氮化硅2的表面生长多晶硅然后进行硼注入和蚀刻后形成四排多晶硅条组，多晶硅条组形成P型电极，四排多晶硅条组形成口字形结构，每排多晶硅条组包括并排布置的四根到五十根多晶硅条4，所述上层氮化硅2的表面溅射金属然后蚀刻后形成多根金属条5，金属条本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于热电堆的无线温度传感器，其特征在于包括基体（1），基体（1）为矩形的P型硅衬底，所述基体（1）的上下表面分别设置有上层氮化硅（2）和下层氮化硅（3），所述上层氮化硅（2）的设置有四排多晶硅条组，多晶硅条组形成P型电极，四排多晶硅条组形成口字形结构，每排多晶硅条组包括并排布置的多根多晶硅条（4），所述上层氮化硅（2）的表面设置有多根金属条（5），金属条（5）形成金属电极，多根金属条（5）将所有的多晶硅条（4）串联，并且在整个芯片的一角形成金属条（5）的输入端和输出端，在上层氮化硅（2）的表面设置有热阻层（6），热阻层（6）为矩形结构，矩形结构的四边将所有的多晶硅条（4）以及金属条（5）遮盖，热阻层（6）的中心为矩形的空腔，在该空腔处露出矩形的上层氮化硅（2），该处的上层氮化硅（2）形成基于热电堆的无线温度传感器的红外辐射区（9）。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于热电堆的无线温度传感器，其特征在于包括基体（1），基体（1）为矩形的P型硅衬底，所述基体（1）的上下表面分别设置有上层氮化硅（2）和下层氮化硅（3），所述上层氮化硅（2）的设置有四排多晶硅条组，多晶硅条组形成P型电极，四排多晶硅条组形成口字形结构，每排多晶硅条组包括并排布置的多根多晶硅条（4），所述上层氮化硅（2）的表面设置有多根金属条（5），金属条（5）形成金属电极，多根金属条（5）将所有的多晶硅条（4）串联，并且在整个芯片的一角形成金属条（5）的输入端和输出端，在上层氮化硅（2）的表面设置有热阻层（6），热阻层（6）为矩形结构，矩形结构的四边将所有的多晶硅条（4）以及金属条（5）遮盖，热阻层（6）的中心为矩形的空腔，在该空腔处露出矩形的上层氮化硅（2），该处的上层氮化硅（2）形成基于热电堆的无线温度传感器的红外辐射区（9）。


2.根据权利要求1所述的一种基于热电堆的无线温度传感器，其特征在于每根多晶硅条（4）分别与其接近的红外辐射区（9）的边缘垂直。


3.根据权利要求2所述的一种基于热电堆的无线温度传感器，其特征在于多晶硅条（4）靠近红外辐射区（9）的一端为热端，多晶硅条（4）远离红外辐射区（9）的一端为冷端，所述热阻层（6）的表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：张巧杏，张国珠，袁，
申请(专利权)人：无锡豪帮高科股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32