[发明专利]一种基于热电堆的无线温度传感器的生产工艺

说明书

本发明一种基于热电堆的无线温度传感器的生产工艺，其特征在于具体步骤如下：步骤一、基体上下两面生长氮化硅；步骤二、生长多晶硅，硼注入，退火；步骤三、光刻第一版，形成四排多晶硅条组，四排多晶硅条组形成口字形结构，每排多晶硅条组包括并排布置的多根多晶硅条；步骤四、溅射金属，光刻第二版，湿法刻蚀金属；步骤五、钝化处理，光刻第三版；步骤六、溅射钛金，剥离，冷端上形成反射层；步骤七、湿法腐蚀，腐蚀出窗口。本发明得到了较为稳定的介质膜支撑方案，显著提高了成品率，并且通过该工艺得到的热电堆红外探测器，其性能相对于传统的热电堆探测器得到了较为明显的提高。

技术领域

本发明属于探测器技术领域，涉及到热电堆红外探测器的工艺设计，通过半导体材料的塞贝克效应，将检测到的红外辐射的强度转变为电学信号加以应用。

背景技术

红外探测器可探测红外区域的电磁波，波长范围为0.75～1000微米，有着广泛的民用和军用价值。红外热电堆探测器是利用塞贝克效应将红外辐射信号转换为电信号输出，与一般的红外探测器相比，微机械红外热堆探测器的优点在于体积小、重量轻，可以工作在室温；具有高的灵敏度和非常宽的频谱响应；与标准IC工艺兼容，成本低廉，且适合批量生产。这使得它在非接触式测温、功率计、红外报警、频谱仪、自动开关、医用气体分析仪等方面得到了广泛的应用。

参见图1，热电堆红外探测器是根据塞贝克效应设计而成的，通过塞贝克系数相差较大的材料组成热电偶对，一端为热端，其塞贝克系数为αA，负责接收红外辐射能力，一端为冷端，其塞贝克系数为αB，用于制造温度差，产生电压，为了增加输出电压，通常采用多个热电偶对串联而成。

因此，产生的电势差与温度的关系为：

V_out＝(α_A-α_B)ΔT

热电堆红外探测器通常由三部分组成：热电偶、介质支撑层、散热衬底。通常热电堆红外探测器有三种结构：

1、封闭膜结构；

2、悬臂梁结构；

3、悬浮结构。

从性能上比较，封闭膜结构的热电堆红外探测器具有最小的热阻，而且它的响应时间与其它两种结构相比也最短；悬浮结构的热电堆红外探测器热阻最高，响应时间最长；悬梁结构性能介于这两种结构之间。从工艺的角度来看，封闭膜结构的探测器制备最容易，悬臂梁结构探测器的制备工艺最为复杂。

目前市场上的封闭膜结构的热电堆红外探测器，虽然结构简单，但良率较低，而采用悬臂梁结构的探测器，工艺成本和设计难度会增加许多，在封闭膜结构的热电堆红外探测器上通过改进工艺，在不增加工艺成本的前提下，得到较高性能是目前设计的一个主要方向。

发明内容

本发明的目的在于克服上述问题，提供一种基于热电堆的无线温度传感器的生产工艺，最终产品采用的是封闭膜结构，封闭膜结构相对较简单，通过优化工艺过程，提高生产良率。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种基于热电堆的无线温度传感器的生产工艺，其特征在于具体步骤如下：

步骤一、基体上下两面生长氮化硅；

在基体的上表面和下表面分别形成上层氮化硅和下层氮化硅；

步骤二、生长多晶硅，硼注入，退火；

在上层氮化硅表面生长多晶硅，在多晶硅上进行硼元素的掺杂，然后退火；

步骤三、光刻第一版，形成四排多晶硅条组，四排多晶硅条组形成口字形结构，每排多晶硅条组包括并排布置的多根多晶硅条；

步骤四、溅射金属，光刻第二版，湿法刻蚀金属；