【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及红外热电堆，具体涉及一种二维扫描式红外热电堆结构及其制备方法。
技术介绍
1、本专利技术涉及红外热电堆领域，提供了一种二维扫描式红外热电堆结构及其制备方法，所述的二维扫描式红外热电堆包括基底、框架、框架扭转轴、线圈、磁铁、热电堆支撑层、热电偶层。所述的基底设置有空腔，将所述的第一框架、第二框架、线圈、磁铁、热电堆支撑层、热电偶层依次设置在空腔内，所述的框架包括第一框架和第二框架，第一框架和第二框架通过第一框架扭转轴连接在一起，基底和第二框架通过第二框架扭转轴连接在一起，所述的第一框架扭转轴和第二框架扭转轴包括但是不限于梳齿状，还可以是其他的s交叉型的扭转轴，所述的第一框架设置有空腔，减小热电堆结构的散热性，提高热电堆检测精度，线圈位于第二框架的上方，磁铁位于第二框架的下方，通电的线圈在磁铁的作用下转动，从而驱动第二框架进行转动，第二框架通过第一框架扭转轴带动第一框架进行转动，所述的热电堆结构位于第一框架的上方，第一框架带动热电堆转动，从而实现面域温度的扫描。采用二维扫描式红外热电堆结构的优点是将传统上只能采集一个点温度的热电堆升级为通过逐行扫描的方式采集多个点温度的热电堆，从而可以很方便的得到物体的面域温度。
2、热电堆作为一种温度检测器件被广泛的应用在非接触式体温计、放射温度计、食品温度检测等领域，最近几年，mems红外热电堆传感器由于自身的安全性、非接触、温度范围广、灵敏度高、体积小等优点被广泛的应用在火车站、汽车站、医院以及商场等人流密集的公共场所，方便对人们的体温进行监控；热电堆还可以充当气体传
3、传统上制备的热电堆都是独立单元的，这些独立单元的热电堆探测范围窄，不仅不能对运动的物品进行检测而且只能探测一个点的温度，在汽车站、火车站、医院等人流密集的场所，采用这些独立单元热电堆会增加检测时间，提高时间成本和检测成本。
4、人们为了解决上述热电堆的缺点专利技术了阵列式红外热电堆，阵列式红外热电堆是将单元热电堆设计成阵列的形式，扩大了单元热电堆检测的范围，将检测单点温度的热电堆升级为检测面域温度的热电堆，进一步扩大了热电堆的应用范围，但是为了提高阵列式热电堆的精度，在仅有热电堆的尺寸上需要排列很多独立单元热电堆，这就要求单元热电堆的尺寸变小，产生很小的电压信号(通常在nv到uv的范围内)，在日常的使用中需要额外添加信号放大器件，便在无形中增加了功耗，加大了单元热电堆的发热情况，从而提高了阵列式热电堆的测量误差，影响热电堆的性能；并且阵列式红外热电堆的尺寸偏大，生产成本高。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种二维扫描式红外热电堆结构及其制备方法，用于解决现有技术中阵列式红外热电堆在日常的使用中需要额外添加信号放大器件，增加了功耗，测量误差大，影响热电堆的性能；以及阵列式红外热电堆的尺寸偏大，生产成本高等问题。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种二维扫描式红外热电堆结构，所述红外热电堆结构包括基底和设置在基底上的框架、框架扭转轴、线圈、磁铁、热电堆结构，所述热电堆结构包括复合支撑层和设置在复合支撑层上的热电偶层；
3、所述框架通过框架扭转轴连接基底；
4、所述线圈位于框架的上方、磁铁位于框架的下方，通电的线圈在磁铁的作用下转动以驱动框架进行摆动；
5、所述热电堆结构位于框架的上方，框架带动热电堆结构转动实现面域温度的扫描。
6、于本专利技术的一实施例中，所述框架包括第一框架和第二框架，所述框架扭转轴包括第一框架扭转轴和第二框架扭转轴，第一框架与第二框架通过第一框架扭转轴连接在一起，基底与第二框架通过第二框架扭转轴连接在一起；所述线圈位于第二框架的上方、磁铁位于第二框架的下方，所述热电堆结构位于第一框架的上方。
7、于本专利技术的一实施例中，所述第一框架扭转轴和第二框架扭转轴均设置为梳齿状结构。
8、于本专利技术的一实施例中，所述第一框架扭转轴和第二框架扭转轴均设置为s交叉型结构
9、于本专利技术的一实施例中，所述基底设置为中空结构，所述框架、框架扭转轴、线圈、磁铁、热电堆结构均设置在基底的中空结构中。
10、于本专利技术的一实施例中，所述第一框架中设置有空腔，用于聚集热电堆结构的热电能。
11、一种二维扫描式红外热电堆结构的制备方法，包括如下步骤：
12、s1、制备基底：选用soi衬底作为基底，并对基底进行清洗；
13、s2、制备复合支撑层：利用化学气相沉积技术在基底上从下到上依次沉积第一二氧化硅层、氮化硅层、第二二氧化硅层，形成热电堆结构的复合支撑层；第一二氧化硅层的厚度为5-15ka，氮化硅层的厚度为2-6ka，第二二氧化硅层的厚度为2-6ka；
14、s3、制备热电偶层，包括：a、制备多晶硅热偶条；b、制备多晶硅热偶条上绝缘层；c、制备al热偶条及电极；d、制备钝化吸收层；e、制备通孔；
15、a、制备多晶硅热偶条：利用化学气相沉积技术在复合支撑层的上方沉积一层多晶硅，所述多晶硅的厚度大约是300nm-800nm；进而对形成的多晶硅层进行离子注入操作以增强多晶硅热偶条的电导率；进而对完成离子注入的多晶硅层进行光刻刻蚀形成多晶硅热偶条形状，所述多晶硅热偶条的宽度在3-8um；最后进行退火操作以便激活离子注入、恢复迁移率，从而修复晶格损伤；
16、b、制备多晶硅热偶条上绝缘层：利用气相沉积工艺在多晶硅热偶条的上方沉积一层绝缘层，所述绝缘层选用的材料为氧化硅，厚度一般在3-5ka；
17、c、制备al热偶条及电极：利用镀膜工艺在复合支撑层上方沉积一层金属al，形成al金属薄膜层，所述al金属薄膜层的厚度为5-20ka、宽度为3-5um；进而利用刻蚀工艺对金属al薄膜进行刻蚀操作，形成al热偶条；接着对器件进行退火处理以增加al热偶条和多晶硅热偶条之间的欧姆接触；最后利用镀膜工艺制备热偶条的电极；
18、d、制备钝化吸收层：利用化学气相沉积工艺在热偶条层的表面沉积一层氮化硅作为钝化吸收层，所述钝化吸收层的厚度为1-5ka，用来隔离al热偶条和金属线圈之间的电导性，实现al热偶条和电镀金属线圈之间的电隔离；然后对钝化吸收层进行刻蚀处理，去除电极表面的氮化硅；
19、e、制备通孔：使用刻蚀的方式在钝化吸收层上刻蚀通孔，用于实现al热偶条的对外连接；
20、s4、制备金属线圈和金属线圈连接线：利用电镀工艺在钝化吸收层的上方形成一层金属线圈，所述金属线圈使用的材料为金，厚度为10-30um；然后利用镀膜工艺制备金属线圈连接线；
21、s5、制备支撑悬浮膜：利用湿法腐蚀中的tmah溶液对基底上端进行腐蚀操作，释放支撑悬浮膜；
22、s6、制备框架扭转轴：利用刻蚀工艺对基底进本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种二维扫描式红外热电堆结构，其特征在于，所述的红外热电堆结构包括基底和设置在基底上的框架、框架扭转轴、线圈、磁铁、热电堆结构，所述的热电堆结构包括复合支撑层和设置在复合支撑层上的热电偶层；
2.根据权利要求1所述的二维扫描式红外热电堆结构，其特征在于：所述框架包括第一框架和第二框架，所述框架扭转轴包括第一框架扭转轴和第二框架扭转轴，第一框架与第二框架通过第一框架扭转轴连接在一起，基底与第二框架通过第二框架扭转轴连接在一起；所述线圈位于第二框架的上方、磁铁位于第二框架的下方，所述热电堆结构位于第一框架的上方。
3.根据权利要求2所述的二维扫描式红外热电堆结构，其特征在于：所述第一框架扭转轴和第二框架扭转轴均设置为梳齿状结构。
4.根据权利要求2所述的二维扫描式红外热电堆结构，其特征在于：所述第一框架扭转轴和第二框架扭转轴均设置为S交叉型结构
5.根据权利要求1所述的二维扫描式红外热电堆结构，其特征在于：所述基底设置为中空结构，所述框架、框架扭转轴、线圈、磁铁、热电堆结构均设置在基底的中空结构中。
6.根据权利要求2所
7.一种二维扫描式的红外热电堆结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的二维扫描式红外热电堆结构的制备方法，其特征在于：所述S1步骤中，基底包括依次叠加的衬底硅、氧化绝缘层、顶部硅，所述衬底硅的厚度为300um-700um，所述顶部硅厚度为30um-200um，所述氧化绝缘层的厚度为0.5um-5um。
9.根据权利要求7所述的二维扫描式红外热电堆结构的制备方法，其特征在于：所述S2步骤中，制备获得多晶硅热偶条上的绝缘层后，利用刻蚀工艺对绝缘层进行刻蚀处理以便Al热偶条与多晶硅形成电互联。
10.根据权利要求7所述的二维扫描式红外热电堆结构的制备方法，其特征在于：所述镀膜工艺包括蒸发工艺、溅射工艺、电镀工艺。
...【技术特征摘要】
1.一种二维扫描式红外热电堆结构，其特征在于，所述的红外热电堆结构包括基底和设置在基底上的框架、框架扭转轴、线圈、磁铁、热电堆结构，所述的热电堆结构包括复合支撑层和设置在复合支撑层上的热电偶层；
2.根据权利要求1所述的二维扫描式红外热电堆结构，其特征在于：所述框架包括第一框架和第二框架，所述框架扭转轴包括第一框架扭转轴和第二框架扭转轴，第一框架与第二框架通过第一框架扭转轴连接在一起，基底与第二框架通过第二框架扭转轴连接在一起；所述线圈位于第二框架的上方、磁铁位于第二框架的下方，所述热电堆结构位于第一框架的上方。
3.根据权利要求2所述的二维扫描式红外热电堆结构，其特征在于：所述第一框架扭转轴和第二框架扭转轴均设置为梳齿状结构。
4.根据权利要求2所述的二维扫描式红外热电堆结构，其特征在于：所述第一框架扭转轴和第二框架扭转轴均设置为s交叉型结构
5.根据权利要求1所述的二维扫描式红外热电堆结构，其特征在于：所述基底设置为中空结构，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：臧寿兵，蒋云武，窦云轩，
申请(专利权)人：中微龙图电子科技无锡有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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