微纳尺度材料赛贝克系数测量机构的制备方法技术

本发明专利技术提供一种微纳尺度材料赛贝克系数测量机构的制备方法，包括以下步骤：在衬底上设置隔离槽掩蔽层；制作隔离槽；设置介质支撑膜和释放阻挡带；在上述介质支撑膜上设置第一热偶条和加热电阻条；在上述第一热偶条和加热电阻条上方设置释放保护膜；设置电绝缘热导通结构；形成金属电极及金属连接线，形成第二热偶条；在上述已形成金属电极及金属连接线和第二热偶条的基底上设置腐蚀释放通道；利用腐蚀释放通道腐蚀衬底，得到用释放阻挡带封闭起来的热隔离腔体。本发明专利技术用于微纳尺度材料赛贝克系数测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微纳尺度材料性能测量机构的制备方法，尤其是一种。
技术介绍
基于温差电效应(赛贝克效应)的MEMS红外探测器——MEMS热电堆红外探测器是传感探测领域的一种典型器件，可用于组成温度传感器、气敏传感器、人体感测系统、防盗报警装置等。热电堆红外探测器与基于其它工作原理的红外探测器(如热释电型红外探测器和热敏电阻型红外探测器等)相比具有可测恒定辐射量、无需加偏置电压、无需斩波器、更适用于移动应用与野外应用等明显的综合优点。因而，MEMS热电堆红外探测器对于实现更为宽广的红外探测应用具有非常重要的意义，其民用、军用前景广阔，商业价值和市场潜力非常巨大。热电转换材料是热电堆探测器的敏感元件，也是该探测器最为关键的构件；赛贝克系数是表征热电转换材料热电性能的参数，直接决定着热电堆探测器的性能，因此也是该探测器最为核心的一项参数。从这个角度讲，如何准确测量材料的赛贝克系数具有重要的现实意义。赛贝克系数是指在一定温度梯度条件下材料两端所产生的开路电压与材料两端的温度差之比。仅从理论上讲，赛贝克系数是一个很容易测量的参量。然而，实际的测量过程中不可避免地会出现测量误差，有时候误差会大到严重干扰测量结果准确性的程度。对于MEMS热电堆红外探测器而言，其热电敏感单元的结构尺寸一般为微米量级甚至达到纳米量级，这种情况下，基于这些微纳米结构的赛贝克系数的测量就更为困难。
技术实现思路
本专利技术的目的是补充现有技术中存在的不足，提供一种，该方法制备的微纳尺度材料赛贝克系数测量机构，结构简单便于实现，能够实现微纳尺度材料赛贝克系数的测量，同时易于与MEMS热电堆红外探测器集成制备，因而其测量结果可为MEMS热电堆红外探测器提供直接的数值参考，将为基于赛贝克效应的器件性能的标定提供便利条件。本专利技术采用的技术方案是 一种，包括以下步骤 (a)步骤，提供衬底，并在所述衬底上设置隔离槽掩蔽层； (b)步骤，在上述设置了隔离槽掩蔽层的衬底上制作隔离槽； (C)步骤，在上述制作了隔离槽的衬底上设置介质支撑膜和释放阻挡带； (d)步骤，在上述介质支撑膜上设置第一热偶条和加热电阻条；其中加热电阻条包括第一加热电阻条和第二加热电阻条，第一加热电阻条和第二加热电阻条掺杂浓度和/或尺寸参数不同，使得第一加热电阻条的电阻值小于第二加热电阻条的电阻值； (e)步骤，在上述第一热偶条和加热电阻条上方设置释放保护膜；所述释放保护膜同时作为金属和第一热偶条之间的电绝缘材料，以及金属和加热电阻条之间的电绝缘材料，其覆盖的区域包括除金属电极与加热电阻条交叠位置、金属与第一热偶条连接位置以及金属与加热电阻条连接位置外的基底上表面所有区域； (f)步骤，在上述金属电极与加热电阻条交叠位置处设置电绝缘热导通结构； (g)步骤，在上述已制作电绝缘热导通结构的基底上溅射金属层，形成金属电极及金属连接线，形成第二热偶条；金属电极及金属连接线包括各金属电极和金属电极上的突出部，其中，金属电极包括第一金属电极、第二金属电极、第三金属电极、第四金属电极、第五金属电极、第六金属电极和第七金属电极； (h)步骤，在上述已形成金属电极及金属连接线和第二热偶条的基底上设置腐蚀释放通道； (i)步骤，利用腐蚀释放通道腐蚀衬底，得到用释放阻挡带封闭起来的热隔离腔体。进一步地，所述(d)步骤中，第一加热电阻条采用多晶硅进行P型掺杂获得，掺杂浓度为5e22Cm_3，掺杂能量为30KeV，所得的第一加热电阻条的长度为300 μ m，宽度为50 μ m ;第二加热电阻条采用多晶硅进行N型掺杂获得，掺杂浓度为4el9Cm_3，掺杂能量为80KeV，所得的第二加热电阻条的长度为2000 μ m，宽度为2 μ m。进一步地，所述(d)步骤中，第一热偶条采用多晶硅进行N型掺杂获得，掺杂浓度为4el9Cm_3，掺杂能量为80KeV，所得的第一热偶条长度为180 μ m,宽度为3 μ m。进一步地，所述(g)步骤中，金属电极及金属连接线的材料为Al，第二热偶条材料为Al,所得的第二热偶条的长度为180 μ m,宽度为10 μ m。进一步地，所述(b)步骤中，隔离槽的深度能够为2 40微米，宽度能够为O. 8^3微米。 进一步地，所述⑴步骤中，所述腐蚀衬底的方法为XeF2各向同性干法刻蚀。进一步地，所述(g)步骤中，金属电极及金属连接线与第二热偶条采用同一种金属材料实现，即采用一次光刻、腐蚀方法同时成型。本专利技术的优点使用本方法制备的微纳尺度材料赛贝克系数测量机构，1、结构简单，仅由热电偶、加热电阻条、金属电极及金属连接线构成；2、该机构可用于多种热电偶材料赛贝克系数的测量，材料适用面广；3、该机构可用于不同尺度、不同形貌热电偶结构的赛贝克系数的测量，结构适用范围广；4、该测量机构的制备工艺简单，易于实现，其工艺流程与常规微电子工艺相兼容，进而可与热电转换传感器件集成制备；5、该测量机构总体尺寸小，可作为并行器件与传感器件同时制作，在排除工艺差异因素的前提下，可以提高其作为测量及标定机构的可行性。附图说明图1至图9为本专利技术实施例工艺步骤剖视图，其中 图1为本专利技术实施例在衬底上形成隔离槽掩蔽层后的剖视图。图2为本专利技术实施例形成隔离槽后的剖视图。图3为本专利技术实施例形成释放阻挡带和介质支撑膜后的剖视图。图4为本专利技术实施例设置第一热偶条和加热电阻条后的剖视图。图5为本专利技术实施例设置释放保护膜后的剖视图。图6为本专利技术实施例设置电绝缘热导通结构后的剖视图。图7为本专利技术实施例形成金属电极及金属连接线、第二热偶条后的剖视图。图8为本专利技术实施例形成腐蚀释放通道后的剖视图。图9为本专利技术实施例腐蚀衬底形成热隔离腔体后的剖视图。图10为本专利技术实施例测量机构的总体结构顶视图。具体实施例方式下面结合具体附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图9、图10所示本专利技术提出的微纳尺度材料赛贝克系数测量机构，包括衬底101 ;所述衬底101上设有释放阻挡带302，所述释放阻挡带302内封闭有热隔离腔体901，释放阻挡带302能够在腐蚀衬底101形成热隔离腔体901的过程中起到阻挡腐蚀的作用。所述热隔离腔体901的正上方设有一对热电偶第一热偶条8和第二热偶条9 ;第一热偶条8和第二热偶条9的材料特性不同；所述第一热偶条8和第二热偶条9的一端通过金属连接线与第一金属电极I连接；所述第一金属电极I位于第一加热电阻条10之上，且通过释放保护膜501和电绝缘热导通结构601实现与第一加热电阻条10的电学隔离和热学导通；所述第一加热电阻条10的两端通过金属连接线分别连接第二金属电极2和第三金属电极3 ;所述第一热偶条8和第二热偶条9另一端分别连接第六金属电极6和第七金属电极7，所述第六金属电极6和第七金属电极7位于第二加热电阻条11之上，且通过释放保护膜501和电绝缘热导通结构601实现与第二加热电阻条11的电学隔离和热学导通；所述第二加热电阻条11的两端分别连接第四金属电极4和第五金属电极5。第一加热电阻条10的电阻值小于第二加热电阻条11的电阻值。所述热电偶对中第一热偶条8采用N型掺杂的多晶硅，第二热偶条9采用Al(铝)。所述第一加热电阻条10的电阻值和第二加热电阻条11的电阻值通过改变加热电阻条401的掺杂浓度和/或调本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微纳尺度材料赛贝克系数测量机构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)步骤，提供衬底(101)，并在所述衬底(101)上设置隔离槽掩蔽层(102)；(b)步骤，在上述设置了隔离槽掩蔽层(102)的衬底(101)上制作隔离槽(202)；(c)步骤，在上述制作了隔离槽(202)的衬底101上设置介质支撑膜(301)和释放阻挡带(302)；(d)步骤，在上述介质支撑膜(301)上设置第一热偶条(8)和加热电阻条(401)；其中加热电阻条(401)包括第一加热电阻条(10)和第二加热电阻条(11)，第一加热电阻条(10)和第二加热电阻条(11)掺杂浓度和/或尺寸参数不同，使得第一加热电阻条(10)的电阻值小于第二加热电阻条(11)的电阻值；(e)步骤，在上述第一热偶条(8)和加热电阻条(401)上方设置释放保护膜(501)；所述释放保护膜(501)同时作为金属和第一热偶条(8)之间的电绝缘材料，以及金属和加热电阻条(401)之间的电绝缘材料，其覆盖的区域包括除金属电极与加热电阻条交叠位置(503)、金属与第一热偶条连接位置(502)以及金属与加热电阻条连接位置(504)外的基底上表面所有区域；(f)步骤，在上述金属电极与加热电阻条交叠位置(503)处设置电绝缘热导通结构(601)；(g)步骤，在上述已制作电绝缘热导通结构(601)的基底上溅射金属层，形成金属电极及金属连接线(701)，形成第二热偶条(9)；金属电极及金属连接线(701)包括各金属电极和金属电极上的突出部，其中，金属电极包括第一金属电极(1)、第二金属电极(2)、第三金属电极(3)、第四金属电极(4)、第五金属电极(5)、第六金属电极(6)和第七金属电极(7)；(h)步骤，在上述已形成金属电极及金属连接线(701)和第二热偶条(9)的基底上设置腐蚀释放通道(802)；(i)步骤，利用腐蚀释放通道(802)腐蚀衬底(101)，得到用释放阻挡带(302)封闭起来的热隔离腔体(901)。...

【技术特征摘要】
1.一种微纳尺度材料赛贝克系数測量机构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 (a)步骤，提供衬底(101)，并在所述衬底(101)上设置隔离槽掩蔽层(102)； (b)步骤，在上述设置了隔离槽掩蔽层(102)的衬底(101)上制作隔离槽(202)； (c)步骤，在上述制作了隔离槽(202)的衬底101上设置介质支撑膜(301)和释放阻挡带(302)； (d)步骤，在上述介质支撑膜(301)上设置第一热偶条(8)和加热电阻条(401);其中加热电阻条(401)包括第一加热电阻条(10)和第二加热电阻条(11)，第一加热电阻条(10)和第二加热电阻条(11)掺杂浓度和/或尺寸參数不同，使得第一加热电阻条(10)的电阻值小于第二加热电阻条(11)的电阻值； (e)步骤，在上述第一热偶条(8)和加热电阻条(401)上方设置释放保护膜(501);所述释放保护膜(501)同时作为金属和第一热偶条(8)之间的电绝缘材料，以及金属和加热电阻条(401)之间的电绝缘材料，其覆盖的区域包括除金属电极与加热电阻条交叠位置(503)、金属与第一热偶条连接位置(502)以及金属与加热电阻条连接位置(504)外的基底上表面所有区域； (f)步骤，在上述金属电极与加热电阻条交叠位置(503)处设置电绝缘热导通结构(601)； (g)步骤，在上述已制作电绝缘热导通结构(601)的基底上溅射金属层，形成金属电极及金属连接线(701)，形成第二热偶条(9);金属电极及金属连接线(701)包括各金属电极和金属电极上的突出部，其中，金属电极包括第一金属电极(I)、第二金属电极(2)、第三金属电极(3)、第四金属电极(4)、第五金属电极(5)、第六金属电极(6)和第七金属电极(7)； (h)步骤，在上述已形成金属电极及金属连接线(701)和第二热偶条(9)的基底上设置腐蚀释放...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛海央，欧文，欧毅，陈大鹏，
申请(专利权)人：江苏物联网研究发展中心，
类型：发明
国别省市：