[发明专利]桥式热膜结构微加热器及制备方法与电子鼻阵列

权利要求书

1.一种桥式热膜结构微加热器制备方法，包括以下步骤：

步骤S1：在硅基底(1)上制备绝热层(2)；

步骤S2:在具有所述绝热层(2)的硅基底(1)表面上制备绝缘层Ⅰ(3)；

步骤S3：在绝缘层Ⅰ(3)上涂覆第一层电极柱子所需的第一光阻层(51)并图形化；

步骤S4:蒸镀/溅射第一层Al层(41)；

步骤S5：通过lift-off工艺制备第一层电极柱子；

步骤S6:涂覆第二层电极柱子所需的第二光阻层(52)并图形化；

步骤S7:蒸镀/溅射第二层Al层(42)；

步骤S8：通过lift-off工艺剥离第二光阻层(52)，制备得最终的电极柱子(4)；

步骤S9:在制备好的电极柱子(4)的硅基底(1)上再次制备牺牲层至一定高度，形成最终的牺牲层(5)；

步骤S10：在制备好的电极柱子(4)和牺牲层(5)上，采用化学气相沉积CVD方法制备支撑层(6)；

步骤S11：在支撑层(6)上制备绝缘层Ⅱ(7)；

步骤S12：在绝缘层Ⅱ(7)上面制备具有应力释放的台阶结构层(8)；

步骤S13：在含有所述支撑层(6)、绝缘层Ⅱ(7)、台阶结构层(8)的复合结构表面制备加热层(9)、该加热层覆盖电极柱子(4)的上表面；

步骤S14：在加热层(9)上制备钝化层(10)；

步骤S15：在含有所述绝热层(2)的硅基底(1)上表面制备连接电极(11)；

步骤S16：采用各向同性的湿法刻蚀或干法刻蚀方法释放牺牲层(5)，形成空腔(12)，制成桥式热膜结构微加热器结构。

2.根据权利要求1所述的桥式热膜结构微加热器制备方法，其特征在于，所述牺牲层(5)材料为：聚酰亚胺PI/氧化硅SiO2/氮化硅Si3N4/非晶硅a-Si/多晶硅poly-Si/金属Cu/Al。

3.桥式热膜结构微加热器，其特征在于，所述桥式热膜结构微加热器包括：在硅基底(1)上表面形成的绝热层(2)、绝缘层Ⅰ(3)；在绝缘层Ⅰ(3)表面形成的电极柱子(4)；在电极柱子之间形成空腔(12)及悬空加热结构；加热结构由空腔往上依次为支撑层(6)、绝缘层Ⅱ(7)、台阶结构层(8)、加热层(9)及钝化层(10)；其中，绝缘层Ⅱ(7)覆盖支撑层(6)；台阶结构层(8)位于在绝缘层Ⅱ(7)正上方区域内；加热层(9)覆盖在含所述支撑层(6)，绝缘层Ⅱ(7)、台阶结构层(8)的复合结构上、并覆盖电极柱子(4)的上表面；；钝化层(10)覆盖所述加热层(9)；连接电极(11)位于含有所述绝缘层Ⅰ(3)的硅基底(1)上表面，并与电极柱子(4)连接；绝缘层Ⅰ(3)、电极柱子(4)、支撑层(6)共同形成桥式热膜结构微加热器的空腔(12)，使加热器形成悬空结构。

4.根据权利要求3所述的桥式热膜结构微加热器，其特征在于，所述加热层(9)位于空腔(12)、所述支撑层(6)、绝缘层Ⅱ(7)以及台阶结构层(8)的正上方区域，并覆盖电极柱子(4)的上表面。

5.根据权利要求3或4所述的桥式热膜结构微加热器，其特征在于，所述绝热层(2)的材料是多孔硅，厚度为10μm～100μm，孔隙率为50％～90％；

硅基底(1)为单晶硅片，厚度为200μm～500μm；

所述绝缘层Ⅰ(3)的材料是氧化硅SiO2，厚度为50nm～2μm；

所述绝缘层Ⅱ(7)的材料是氮化硅SiN/氧化硅SiO2/陶瓷三氧化二铝Al2O3，厚度为50nm～500m。

6.根据权利要求3或4所述的桥式热膜结构微加热器，其特征在于，所述台阶结构层(8)的台阶深度100nm～1000nm、台阶线条宽度为1μm～50μm、台阶间隙宽度为0.5μm～50μm。

7.根据权利要求3或4所述的桥式热膜结构微加热器，其特征在于，所述支撑层(6)的材料是多孔硅/氧化硅SiO2/陶瓷三氧化二铝Al2O3，厚度为200nm～5μm；采用多孔硅时，其孔隙率为50％～90％。