[发明专利]一种集成过滤结构的微型热导检测器及制备方法

权利要求书

1.一种集成过滤结构的微型热导检测器，其特征在于，包括基底(8)，基底(8)上制备有一层可与玻璃键合的介质膜，在覆有介质膜的基底(8)上开设有两条气流沟道；其中，第一气流沟道依次由参考臂气体入口(1)、第一弯形气流沟道(31)、参考臂气体出口(6)组成；第二气流沟道依次由测试臂气体入口(9)、第二弯形气流沟道(32)、测试臂气体出口(10)组成；第一弯形气流沟道(31)和第二弯形气流沟道(32)均由直行沟道部分以及该直行沟道部分两端分别设置的弯形沟道部分组成；

两弯形气流沟道的直行沟道部分中分别设有两个相同的热敏电阻(4)，每一热敏电阻(4)均通过支撑梁(7)悬空在弯形气流沟道中，所述支撑梁(7)通过对基底(8)上制备的介质膜刻蚀得到；在覆有介质膜的基底(8)上制备有电极(5)，每一组电极(5)通过支撑梁(7)延伸至对应的热敏电阻(4)并连接；

该检测器还包括玻璃盖(11)，基底(8)与玻璃盖(11)通过介质膜键合密封；所述玻璃盖(11)上开设有与所述两条气流沟道位置和形状一样的沟槽。

2.如权利要求1所述的一种集成过滤结构的微型热导检测器，其特征在于，所述基底(8)上生长的介质膜的材料为低应力氮化硅层或扩散硅与氧化硅形成的双层膜结构。

3.如权利要求1所述的一种集成过滤结构的微型热导检测器，其特征在于，所述微型过滤结构(2)为微型立柱组成的阵列，微型立柱间的间距小于芯片切割分离过程中产生的粉尘以及气流中的粉尘微粒的大小。

4.如权利要求1所述的一种集成过滤结构的微型热导检测器，其特征在于，所述参考臂气体入口(1)、参考臂气体出口(6)、测试臂气体入口(9)和测试臂气体出口(10)均为直行沟道，且微型过滤结构(2)设置在靠近相应弯形气流沟道处。

5.如权利要求1所述的一种集成过滤结构的微型热导检测器，其特征在于，所述支撑梁(7)包括热敏电阻(4)的支撑底座(71)和连接气流沟道道边的支点(72)；每一热敏电阻(4)对应支撑梁(7)的支点(72)为4～6个。

6.如权利要求1所述的一种集成过滤结构的微型热导检测器，其特征在于，所述热敏电阻(4)的材料为氧化钒VOx或铂Pt。

7.如权利要求1所述的一种集成过滤结构的微型热导检测器，其特征在于，所述基底(8)的背部、与热敏电阻(4)对应的位置处开设梯形空穴，形成空气腔体结构。

8.一种如权利要求1～6中任意一项所述集成过滤结构的微型热导检测器的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤一、清洗硅片，然后在硅的表面制备介质膜；

步骤二、在介质膜的表面涂覆光刻胶，光刻显影后形成热敏电阻(4)的结构图，然后溅射沉积一层热敏材料，再剥离得到热敏电阻(4)；

步骤三、在介质膜的表面涂覆光刻胶，光刻显影得到电极(5)的结构形状，然后沉积一层电极材料，得到电极(5)；

步骤四、在介质膜的表面涂覆光刻胶，光刻显影得到所述两个气流沟道及其内部的微型过滤结构(2)和支撑梁(7)，先用反应离子刻蚀去掉所述两个气流沟道内除微型过滤结构(2)和支撑梁(7)之外的介质膜，然后再用腐蚀液腐蚀掉所述两个气流沟道内一定深度的硅，形成两个气流沟道及其内部的支撑梁(7)和微型过滤结构(2)，并悬空热敏电阻(4)；

步骤五、在高温下老化热敏电阻(4)，整个老化过程在惰性环境中进行；

步骤六、清洗玻璃，在玻璃表面通过化学腐蚀或者激光刻蚀的方法，得到与硅片表面位置和形状一样的气流沟道外形，形成玻璃盖(11)；

步骤七、将硅片上的气流沟道与玻璃盖(11)上的气流沟道对准键合密封，这样热敏电阻4就悬空在硅和玻璃盖(11)所形成气流沟道中；

步骤八、切割分离芯片，并利用毛细钢管与耐高温胶水封装参考臂气体入口(1)、测试臂气体入口(9)、参考臂气体出口(6)以及测试臂气体出口(10)，得到微型热导检测器。

9.如权利要求8所述的集成过滤结构的微型热导检测器的制备方法，其特征在于，在步骤五之后，步骤六之前，进一步包括：在硅片的另一面，涂覆光刻胶，光刻显影得到热敏电阻正下方的所要刻蚀形成空气腔体结构的图形，然后利用深刻蚀工艺刻蚀得到热敏电阻(4)背面梯形的空气腔体结构。

10.如权利要求8所述的集成过滤结构的微型热导检测器的制备方法，其特征在于，所述步骤一中硅的表面制备的介质膜厚度为1～20微米，所述步骤五中热敏电阻(4)老化温度为400～600℃，老化时间为4～8小时。