[发明专利]一种具有微纳结构增强的微加热器及其制备方法

权利要求书

1.一种具有微纳结构增强的微加热器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

S1：提供一种半导体单晶衬底，在所述半导体单晶衬底的表面制备出薄膜掩膜，并在所述薄膜掩膜表面刻蚀出窗口阵列，露出所述窗口阵列内的半导体单晶衬底表面；

S2：采用湿法技术腐蚀所述窗口阵列内露出的半导体单晶衬底表面，并在该表面形成微纳金字塔结构；

S3：移除步骤S1中形成的所述薄膜掩膜，继而在所述半导体单晶衬底的表面制备出单层薄膜或复合薄膜，在步骤S2中形成的所述微纳金字塔结构的表面制备出微纳结构薄膜；

S4：采用金属沉积技术和金属薄膜图形化技术在所述微纳结构薄膜的表面制备出微加热器电阻丝和电极；

S5：对步骤S3中在所述半导体单晶衬底的表面形成的单层薄膜或复合薄膜进行图形化和薄膜刻蚀形成释放区域，所述微纳结构薄膜通过支撑膜结构支撑；以及

S6：采用干法刻蚀技术或湿法腐蚀技术释放所述微纳结构薄膜，获得一种具有微纳结构增强的微加热器。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中：半导体单晶衬底包括单晶硅衬底、SOI衬底以及锗衬底中的任意一种；所述薄膜掩膜包括高温热氧化形成的氧化硅或者化学气相沉积形成的氧化硅或氮化硅；所述窗口阵列采用等离子刻蚀方法刻蚀；所述窗口阵列的形状包括矩形或圆形中的任意一种及其组合。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中采用的湿法技术选自以下方法中的任意一种：a、采用氢氧化钾、异丙醇和去离子水的混合溶液在80~85℃下进行的硅腐蚀技术；b、采用氢氧化钠、亚硫酸钠、异丙醇和去离子水的混合溶液在75~80℃下进行的硅腐蚀技术；以及c、采用TMAH溶液进行的硅腐蚀技术。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中得到的微纳金字塔结构具有0.5um~1.5um的台阶高度，金字塔由（111）晶面组成，所述（111）晶面与所述半导体单晶衬底表面之间的夹角为54.7度。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中单层薄膜或复合薄膜以及微纳结构薄膜的制备方法选自以下方法中的任意一种：高温热氧化法、化学气相沉积法。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中制备的单层薄膜或复合薄膜以及微纳结构薄膜包括：氧化硅薄膜、氮化硅薄膜。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中金属沉积技术包括磁控溅射金属沉积技术和金属蒸发沉积技术；金属薄膜图形化技术包括以厚光刻胶为牺牲层的有机-超声金属剥离图形化技术和物理作用的高能离子束刻蚀图形化技术；金属薄膜包括Ti/Pt、Ni/Pt和Cr/Pt；微加热器电阻丝宽度为5um~10um，厚度为1000埃~5000埃；电阻丝形状包括蛇形、回字形或螺旋形。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S5中，图形化采用紫外光刻技术；薄膜刻蚀采用等离子体刻蚀技术；所述支撑膜结构包括封闭膜式结构和悬臂膜式结构，所述悬臂膜式结构包括：单悬臂梁、双悬臂梁、三根悬臂梁或四根悬臂梁中的任意一种。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S6中采用的干法刻蚀技术包括等离子体刻蚀技术和氟化氙各向同性腐蚀技术，湿法腐蚀技术包括KOH和TMAH的各向异性腐蚀技术以及硝酸/双氧水的各向同性腐蚀技术。

10.一种根据权利要求1-9中任意一项所述的制备方法制备得到的具有微纳结构增强的微加热器。