[发明专利]一种微测辐射热计及其制备方法

权利要求书

1.一种微测辐射热计，包括微桥结构，其特征在于，该微桥结构中的热敏电阻材料和红外吸收材料层为碳纳米管-非晶硅复合膜，该碳纳米管-非晶硅复合膜是由一维碳纳米管和两维非晶硅薄膜复合而成；所述微桥结构为三层夹心结构：最底层是一层非晶氮化硅薄膜，作为微桥的支撑与绝缘材料；中间层是一层或者多层碳纳米管-非晶硅复合膜，其应力与底层氮化硅膜的性质相反，作为微测辐射热计的热敏感层和红外光吸收层；表层是一层非晶氮化硅薄膜，其应力与中间碳纳米管-非晶硅复合膜的性质相反，作为红外敏感薄膜的钝化层以及应力的调控层。

2.一种微测辐射热计的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

①清洗含有集成电路的单晶硅片衬底，利用反应器沉积一层非晶二氧化硅膜作为钝化层；

②在二氧化硅钝化层的表面，利用反应器沉积一层厚度为100～1000nm的金属铝，作为微桥的反射层；

③在上述金属铝的表面光刻出悬浮微桥的桥墩图形，刻蚀该金属铝层至下面的二氧化硅钝化层，形成微桥桥墩孔和金属铝孤岛；

④在上述金属铝孤岛的表面，旋涂一层厚度为1～4μm的光敏聚酰亚胺薄膜；

⑤对聚酰亚胺薄膜进行光刻处理，形成聚酰亚胺薄膜孤岛和悬浮微桥的桥墩孔，然后进行亚胺化处理；

⑥在聚酰亚胺薄膜孤岛和桥墩孔的表面，利用反应器沉积一层非晶氮化硅膜，厚度为10～1500nm，作为微桥的支撑与绝缘材料，然后，清洗吹干后，清洗衬底，吹干后备用，把事先制备好的碳纳米管放在烧杯当中，与有机溶剂混合，超声分散，然后，把分散液转移到清洁后的衬底的表面，使溶剂挥发，形成网状、互联的碳纳米管膜，把得到的衬底放入抽为真空的反应器中，用SiH4作为反应气体，利用反应器生长一层非晶硅膜，所生长的非晶硅分散在碳纳米管的表面、以及管与管的间隙当中，退火，形成碳纳米管-非晶硅复合膜结构，冷却至室温后，从反应器中取出，根据需要，依次重复碳纳米管分散、非晶硅沉积、和退火步骤，形成碳纳米管-非晶硅多层复合膜结构；

⑦利用反应器沉积一层厚度为10～500nm的金属，图形化，作为器件的电极；

⑧最后，利用反应器，在金属电极、以及碳纳米管-非晶硅复合膜的表面，沉积覆盖一层非晶氮化硅膜，厚度为10～1500nm，其应力与微桥中间的碳纳米管-非晶硅复合膜的相反，作为电极和光敏感薄膜的钝化层、以及器件应力的调控层；

⑨在上述复合薄膜的表面光刻出悬浮微桥结构图形，刻蚀该复合薄膜层至聚酰亚胺层，形成悬浮微桥的桥面、桥腿和桥墩图形；

⑩采用氧等离子体去除桥面及桥腿图形底部的聚酰亚胺薄膜，形成空腔，构成微测辐射热计。

3.一种微测辐射热计的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

①清洗含有集成电路的单晶硅片衬底，利用反应器沉积一层非晶二氧化硅膜作为钝化层；

②在二氧化硅钝化层的表面，利用反应器沉积一层厚度为100～1000nm的金属铝，作为微桥的反射层；

③在上述金属铝的表面光刻出悬浮微桥的桥墩图形，刻蚀该金属铝层至下面的二氧化硅钝化层，形成微桥桥墩孔和金属铝孤岛；

④在上述金属铝孤岛的表面，旋涂一层厚度为1～4μm的光敏聚酰亚胺薄膜；

⑤对聚酰亚胺薄膜进行光刻处理，形成聚酰亚胺薄膜孤岛和悬浮微桥的桥墩孔，然后进行亚胺化处理；

⑥在聚酰亚胺薄膜孤岛和桥墩孔的表面，利用反应器沉积一层非晶氮化硅膜，厚度为10～1500nm，作为微桥的支撑与绝缘材料，然后，清洗吹干后，利用化学气相沉积系统、或弧光放电系统、或激光沉积系统反应器中的一种，通过金属催化剂诱导，在清洁衬底的表面直接反应生长成网状、互联的碳纳米管膜，把得到的衬底放入抽为真空的反应器中，用SiH₄作为反应气体，利用反应器生长一层非晶硅膜，所生长的非晶硅分散在碳纳米管的表面、以及管与管的间隙当中，退火，形成碳纳米管-非晶硅复合膜结构，冷却至室温后，从反应器中取出，根据需要，依次重复碳纳米管生长、非晶硅沉积、和退火步骤，形 成碳纳米管-非晶硅多层复合膜结构；

⑦利用反应器沉积一层厚度为10～500nm的金属，图形化，作为器件的电极；

⑧最后，利用反应器，在金属电极、以及碳纳米管-非晶硅复合膜的表面，沉积覆盖一层非晶氮化硅膜，厚度为10～1500nm，其应力与微桥中间的碳纳米管-非晶硅复合膜的相反，作为电极和光敏感薄膜的钝化层、以及器件应力的调控层；

⑨在上述复合薄膜的表面光刻出悬浮微桥结构图形，刻蚀该复合薄膜层至聚酰亚胺层，形成悬浮微桥的桥面、桥腿和桥墩图形；

⑩采用氧等离子体去除桥面及桥腿图形底部的聚酰亚胺薄膜，形成空腔，构成微测辐射热计。