[发明专利]一种基于双材料微悬臂梁的薄膜热电变换器的结构及制作方法

权利要求书

1.一种基于双材料微悬臂梁的薄膜热电变换器，其特征在于：薄膜热电变换器主要由制作在下层硅 片上的加热电阻(1)、制作在上层硅片上的双材料微悬臂梁(2)和将上、下硅片密封在一起的密封环(3) 组成，由低汤姆逊系数材料制作的加热电阻(1)位于下层硅片上应力平衡的绝热薄膜(4)上表面或者夹 层中；与加热电阻(1)相对放置的双材料微悬臂梁(2)可以直接支撑在衬底上，也可以通过绝热悬臂梁 (7)或绝热悬桥(8)支撑在衬底上。

2.根据权利要求1所述的基于双材料微悬臂梁的薄膜热电变换器，其特征在于：加热电阻(1)的温 度通过双材料微悬臂梁(2)测量，加热电阻(1)温度升高后其热量经对流、辐射或热传导引起双材料微 悬臂粱(2)温度升高，由于组成双材料微悬臂梁(2)的两种材料的热膨胀系数不同，双材料微悬臂梁(2) 自由端挠度或根部应变发生变化，通过检测元件(9)检测后可获得加热电阻(1)的温度信息。

3.根据权利要求1所述的基于双材料微悬臂梁的薄膜热电变换器，其特征在于：双材料微悬臂梁(2) 的形变可采用电容检测、隧道针尖检测、光杠杆法检测、光干涉法检测或压敏电阻检测。

4.根据权利要求1所述的基于双材料微悬臂梁的薄膜热电变换器，其特征在于：所述双材料微悬臂梁 (2)可以接触式测量加热电阻(1)的温度场，也可以作为红外探测器非接触式测量加热电阻(1)的温 度场，作为非制冷红外探测器使用时，加热电阻(1)辐射的热量由聚焦透镜接收后经过光纤传送到双材 料微悬臂梁(2)。

5.根据权利要求1所述的基于双材料微悬臂梁的薄膜热电变换器，其特征在于：采用以下工艺步骤制 作：

(1)制作加热电阻(1)，主要制作工艺步骤如下：

a)采用低压化学气相淀积、等离子化学气相淀积、热氧化工艺在硅片表面制作绝热薄膜(4)；

b)蒸发或溅射金属薄膜，光刻或剥离技术制作加热电阻(1)图形；

c)背面光刻，形成背腐蚀窗口，各向异性腐蚀硅衬底，直到背面暴露出绝热薄膜(4)；

(2)制作双材料微悬臂梁(2)，主要制作工艺步骤如下：

a)在另一硅片上表面利用热氧化、低压化学气相淀积、等离子化学气相淀积工艺制作绝热悬臂梁 (7)、绝热悬桥(8)和绝热层(6)的绝热材料；

b)光刻腐蚀相结合形成双材料微悬臂梁(2)的绝热层(6)、绝热悬臂梁(7)和绝热悬桥(8)；

c)蒸发或溅射金属材料，光刻或剥离、腐蚀工艺相结合形成双材料微悬臂梁(2)的金属层(5)；

d)制作双材料微悬臂梁(2)形变测量的检测元件(9)；

e)正面或背面光刻，各向异性湿法腐蚀或干法刻蚀释放双材料微悬臂梁(2)；

(3)将加热电阻(1)与双材料微悬臂梁(2)组合在一起：

a)如果双材料微悬臂梁(2)接触式测量加热电阻(1)的温度，则将制作有加热电阻(1)的硅片 与制作有双材料微悬臂梁(2)的硅片通过阳极键合或玻璃焊料密封技术封装在一起，划片、焊 接外引线；

b)如果双材料微悬臂梁(2)作为红外探测器非接触式测量加热电阻(1)的温度场，则将加热电 阻(1)辐射的红外线经红外聚焦透镜耦合入红外传输光纤，再传导到独立封装的双材料微悬臂 梁(2)温度敏感元件。