[发明专利]复合类黑体聚能结构的含能金属桥膜MEMS点火器及其制备方法

权利要求书

1.复合类黑体聚能结构的含能金属桥膜MEMS点火器，其特征在于，自下而上依次包括SiO₂底层(1)、腔层(2)、防漏SiO₂层(3)、二次辐射层(4)、绝缘SiO₂层(5)、下电极Au层(6)、CuO层(7)、Al层(8)和上电极Au层(9)，SiO₂底层(1)、腔层(2)、防漏SiO₂层(3)、二次辐射层(4)构成类黑体聚能结构；腔层(2)由半导体硅构成，其有中空锥形以汇聚能量；CuO层(7)、Al层(8)构成含能金属桥膜。

2.根据权利要求1所述的复合类黑体聚能结构的含能金属桥膜MEMS点火器，其特征在于，所述CuO层(7)、Al层(8)为多层交替设置。

3.根据权利要求1所述的复合类黑体聚能结构的含能金属桥膜MEMS点火器，其特征在于，所述含能金属桥膜的形状为矩形、蝶形或者异形中的一种。

4.根据权利要求1所述的复合类黑体聚能结构的含能金属桥膜MEMS点火器，其特征在于，所述二次辐射层(4)由p型掺杂单晶硅实现，p型掺杂方式为扩散掺硼或离子注入掺硼中的一种。

5.根据权利要求1所述的复合类黑体聚能结构的含能金属桥膜MEMS点火器，其特征在于，所述下电极Au层(6)和上电极Au层(9)可以是金/银/铝或者合金。

6.复合类黑体聚能结构的含能金属桥膜MEMS点火器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将SOI材料依次用稀硫酸溶液110～130℃清洗15～25min，氨水70～80℃清洗10～20min，超声浴中分别使用丙酮、乙醇和去离子水清洗5～15min后，吹干放入110～130℃烘箱中烘0.5～1.5h以上，备用；

S2、通过硅材料标准减薄工艺将清洗干净的SOI材料的单晶硅层进行减薄，使该单晶硅层厚度达到1～3um；

S3、将减薄的SOI材料送入高温扩散炉内，1000～1100℃下进行硼原子扩散，硼原子从固态源中转移到扩散炉内，再扩散进入SOI材料的单晶硅层，持续250～350min；炉温升至1120～1170℃，持续400～500min，使扩散进入单晶 硅层中的硼发生再分布，形成二次辐射层(4)；

S4、在二次辐射层(4)上采用低温淀积二氧化硅工艺淀积一层厚度为1～3μm的二氧化硅膜，形成绝缘SiO₂层(5)，同时在腔层背面上也采用低温淀积二氧化硅工艺淀积一层厚度为1～3μm的二氧化硅膜；

S5、采用标准光刻工艺刻蚀腔层背面上的二氧化硅膜成SiO₂底层(1)，以SiO₂底层(1)的中空孔为刻蚀窗口，采用深反应离子刻蚀工艺刻蚀SOI的硅衬底层，在所述硅衬底层中制备中空锥形腔，得点火器的腔层(2)；

S6、采用纳米团簇沉积系统在绝缘SiO₂层(5)上直流溅射下电极Au层(6)，设定转速为20～30r/min，溅射时间为20～40min；

S7、采用纳米团簇沉积系统在下电极Au层(6)上磁控溅射CuO层(7)，设定转速为20～30r/min，时间为90～120min；每30min停机10～12min；

S8、采用纳米团簇沉积系统在CuO层(7)上直流溅射Al层(8)，设定转速为20～30r/min，时间为50～90min；每30min停机10～12min；

S9、采用纳米团簇沉积系统在Al层(8)上直流溅射上电极Au层(9)，设定转速为20～30r/min，时间为20～40min，得成品。

7.根据权利要求6所述的复合类黑体聚能结构的含能金属桥膜MEMS点火器的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中刻蚀工艺的条件为：选用SF₆作为刻蚀气体，刻蚀速率为1.9～2.4μm/min，刻蚀时间为180～210min。

8.根据权利要求6所述的复合类黑体聚能结构的含能金属桥膜MEMS点火器的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中低温淀积二氧化硅工艺的条件为：采用硅烷SiH₄和氧为源，反应温度取380～420℃之间 。

9.根据权利要求1所述的复合类黑体聚能结构的含能金属桥膜MEMS点火器，其特征在于，所述含能金属桥膜可以是Fe₂O₃和Al等铝热剂构成，也可以是Al和Ni等亚稳金属间化合物构成，也可以是PTFE和Al等非金属/金属含能体系构成。