【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于微电 子机械系统(MEMS)领域。
技术介绍
随着微加工技术的不断发展，基于MEMS工艺的微型加热器已开始在气体探测，环 境监控和红外光源等领域广泛应用。由于应用的不断推广和深入，对微型加热器的低功耗、 低成本、高性能、高可靠的要求也日益强烈。如何制作出低功耗高性能的加热器一直是本领 域内技术人员追求的目标。目前基于硅衬底的微型加热器从支撑膜结构来分，主要有两种类型，分别是封闭 膜式(closed membrane type)禾口悬膜式(suspended membrane type)。封闭膜式微型 加热器的支撑膜边界都与衬底框架相连，通过背面体硅加工技术腐蚀衬底硅实现加热膜 区的释放，如 M. Gall，The Si-planar-pellistor :alow_power pellistor sensor in Si thin-film technology, Sensors and Actuators B，Vol. 4 (1991)，pp. 533-538。悬膜式微 型加热器通常利用数条长条形支撑悬臂梁把中心加热膜区与衬底框架相连，利用...
【技术保护点】
一种具有螺管式加热电阻的三维微型加热器，其特征在于：与硅＜１００＞晶向成－４０～＋４０度夹角的上加热电阻丝支撑梁横跨于横截面呈“Ｖ”字形或倒梯形结构的凹槽形加热区支撑膜上，加热区支撑膜通过支撑悬梁与衬底框架相连；排布在上加热电阻丝支撑梁上的上加热电阻丝和排布在加热区支撑膜内的下加热电阻丝相连形成嵌入在加热区支撑膜内的螺管式加热电阻并通过支撑悬梁上的引线与衬底框架上的电极相连；加热区支撑膜和支撑悬梁下方是采用硅各向异性湿法腐蚀形成的隔热腔体。
【技术特征摘要】
一种具有螺管式加热电阻的三维微型加热器，其特征在于与硅<100>晶向成 40～+40度夹角的上加热电阻丝支撑梁横跨于横截面呈“V”字形或倒梯形结构的凹槽形加热区支撑膜上，加热区支撑膜通过支撑悬梁与衬底框架相连；排布在上加热电阻丝支撑梁上的上加热电阻丝和排布在加热区支撑膜内的下加热电阻丝相连形成嵌入在加热区支撑膜内的螺管式加热电阻并通过支撑悬梁上的引线与衬底框架上的电极相连；加热区支撑膜和支撑悬梁下方是采用硅各向异性湿法腐蚀形成的隔热腔体。2.按照权利要求1所述的三维微型加热器，其特征在于上加热电阻丝支撑梁和加热区 支撑膜由氧化硅和氮化硅的复合膜组成，单层膜厚为0. 2 1. 0微米，总层数为2 8层， 总厚度在0.4 6.0微米。3.按照权利要求1所述的三维微型加热器，其特征在于支撑悬梁的一端与衬底框架相 连，另一端与凹槽形的加热区支撑膜相连，支撑悬梁以加热区支撑膜为中心对称排布。4.按照权利要求1所述的三维微型加热器，其特征在于引线排布在任意两个支撑悬梁 上，并连接螺管式加热电阻和衬底框架上的电极。5.按照权利要求1所述的三维微型加热器，其特征在于隔热腔体的横截面是“V”字形 或倒梯形的结构，位于加热区支撑膜和支撑悬梁的下方，使得加热区支撑膜及嵌入其中的 螺管式加热电阻在支撑悬梁的支撑下悬浮于衬底硅之上。6.按照权利要求1或3所述的三维微型加热器，其特征在于所述的支撑悬梁为二根或 四根。7.制作如权利要求1-5中任一项所述的三维微型加热器的方法，其特征在于只需三块 光刻板实现所述的三维微型加热器制作，具体制作的步骤为(a)衬底选择，衬底仅限于(100)面的硅片；(b)制作用于形成凹槽结构的正面腐蚀窗口，同时定义用于形成上加热电阻丝支撑梁 的氧化硅层，首先在N型或P型(100)硅片的表面上采用热氧化、低压化学气相沉积或等离 子增强化学气相沉积的方法制作一层氧化硅薄膜，然后进行光刻制作出窗口图形，在光刻 胶的保护下利用反应离子刻蚀或离子束刻蚀刻蚀暴露的氧化硅，形成正面腐蚀窗口，同时 定义用于形成上加热电阻丝支撑梁的氧化硅层的形状；(c)制作横截面呈“V”字形或倒梯形结构的凹槽，同时释放用于形成上加热电阻丝支 撑梁的氧化硅层，在氧化硅的保护下利用硅...
【专利技术属性】
技术研发人员：李铁，许磊，王跃林，
申请(专利权)人：上海芯敏微系统技术有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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