[实用新型]一种用于微观原位观察的MEMS加热芯片

说明书

本实用新型提出了一种用于微观原位观察的MEMS加热芯片，包括：硅基衬底，依次设置于硅基衬底上的支撑层与钝化层；设置于钝化层的上表面的加热电极和测量电极，加热电极和测量电极同层绝缘设置且均位于钝化层上，加热电极和测量电极围绕形成用于微观原位观察的观察区域；贯穿设置于硅基衬底与支撑层中的隔热空腔，隔热空腔的上表面在垂直于硅基衬底的方向上对应观察区域。上述加热芯片通过采用钝化层来保护加热电极与测量电极，使加热过程中电阻更加稳定，温度可加热到1000度以上，有效隔绝气体和液体，避免电极在加热过程中挥发污染测试的样品，使加热芯片加热温度高且加热稳定、污染小，进而满足SEM或TEM进行微观原位观察的测检测要求。

技术领域

本实用新型涉及加热芯片领域，尤其涉及一种用于微观原位观察的MEMS 加热芯片。

背景技术

加热芯片是以微电子技术(半导体制造技术)为基础，并结合微加工和精密机械加工等技术制作的高科技电子机械器件。目前基于MEMS的芯片已广泛的应用于工业控制、汽车电子、医疗器械、分析仪器、空气质量检测等领域。与传统机械式流量计相比，加热芯片具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高的特点。基于硅微加工技术的加热芯片利用微电子机械系统(MEMS)对硅基半导体材料进行微加工而成。

微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)是一种先进的制造技术平台。MEMS的技术包括微电子技术和微加工技术两大部分。微电子技术的主要内容有:氧化层生长、光刻掩膜制作、光刻选择掺杂(屏蔽扩散、离子注入)、薄膜(层)生长、连线制作等。微加工技术的主要内容有:硅表面微加工和硅体微加工(各向异性腐蚀、牺牲层)技术、晶片键合技术、制作高深宽比结构的深结构曝光和电铸技术(LIGA)等。利用微电子技术可制造集成电路和许多传感器。硅基加工技术是在微电子加工技术基础上发展起来的一种微加工技术，主要依靠光刻、扩散、氧化、薄膜生长、干法刻蚀、湿法刻蚀和蒸发溅射等工艺技术。

由于加热芯片涉及多学科领域，技术难度大，加工要求高，在毫米尺寸芯片上达到一千两百度左右的加热，存在很大的挑战。尤其是扫描电子显微镜 (scanningelectronmicroscope，SEM)与透射电子显微镜(Transmission electron microscope，TEM)在观察样品时需要加热芯片具备一千两百度左右的加热功能。

然而，现有技术中加热芯片通常以氮化硅、氧化硅等作为支撑膜，增加电极作为加热层，通过改变电流大小来调节加热温度，这类加热芯片存在的问题是加热温度低，且大多低于600摄氏度；加热过程中金属电极产生蒸发，导致加热温度漂移严重，加热效果不稳定，而且蒸发的金属灰污染观察腔体，进而影响对待检测物微观原位加热观察的效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于微观原位观察的MEMS加热芯片，通过采用钝化层来保护加热电极与测量电极使加热芯片加热温度高且加热稳定、污染小、适用范围广，进而满足SEM或TEM进行微观原位观察的测检测要求。使得加热芯片加热温度高且加热稳定、污染小、适用范围广，进而满足SEM或TEM进行微观原位观察的测检测要求。

为达到上述目的，一方面，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

一种用于微观原位观察的MEMS加热芯片，该加热芯片包括：硅基衬底，依次设置于硅基衬底上的支撑层与钝化层；设置于钝化层的上表面的加热电极和测量电极，加热电极和测量电极同层绝缘设置且均位于钝化层上，加热电极和测量电极围绕形成用于微观原位观察的观察区域；贯穿设置于硅基衬底与支撑层中的隔热空腔，隔热空腔的上表面在垂直于硅基衬底的方向上对应观察区域。

进一步的，观察区域内设置有位于钝化层中的多个螺旋状中空加热通道，加热通道内设置有多个用于微观原位观察的观察窗口。

进一步的，测量电极对称设置于观察区域的两侧，加热电极对称设置于测量电极的两侧。