[发明专利]一种基于晶圆级封装的微型热导检测器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于晶圆级封装的微型热导检测器，所述微型热导检测器包括具有气流沟道的硅基片、热敏电阻、电极、支撑介质层的微结构以及用于封装的玻璃基片顶层，其特征在于：在所述玻璃基片的表面，制作具有与硅基片相匹配的气流沟道以及与相邻检测器单元的气流沟道的间隔区域的图形化凹槽阵列，玻璃基片的图形化凹槽与硅基片表面的电极区域形成空腔；玻璃基片的图形化凹槽的长度A长于检测器气流沟道长度B；玻璃基片的图形化凹槽的宽度M小于两相邻检测器单元气流沟道的间距N。

2.根据权利要求1所述的一种基于晶圆级封装的微型热导检测器，其特征在于：玻璃基片的图形化凹槽的长度A和气流沟道的长度B的比值为J＝A:B，J的取值范围为1～100；玻璃基片图形化凹槽的宽度M和两相邻检测器单元的气流沟道的间距N的比值为K＝M:N，K的取值范围为0.001～1。

3.根据权利要求1所述的一种基于晶圆级封装的微型热导检测器，其特征在于：玻璃基片图形化凹槽阵列为矩形、菱形、椭圆形当中的一种或几种复合的周期性结构图形。

4.根据权利要求1所述的一种基于晶圆级封装的微型热导检测器，其特征在于：所述的在玻璃基片的表面制作图形化凹槽阵列的方法为湿法腐蚀、干法刻蚀、激光切割当中的一种或几种方法。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于晶圆级封装的微型热导检测器的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：加工硅基片：在清洁的硅基片的表面制作相互平行的气流沟道，分别作为参考臂气流沟道和测量臂气流沟道，沉积支撑介质层、热敏电阻层和电极层，热敏电阻都通过支撑介质层悬浮于参考臂气流沟道和测量臂气流沟道中，形成检测器单元阵列；

步骤二：加工玻璃基片；在清洁的玻璃基片的表面制作出与硅基片相匹配的气流沟道以及相邻检测器单元的间隔区域的图形化凹槽阵列；

步骤三：将步骤一制作的硅基片的气流沟道与步骤二制作的玻璃基片的气流沟道对准并键合密封，使得与硅基片的电极区域相对应的玻璃区域形成空腔；

步骤四：采用划片机，利用图形化的矩形凹槽阵列的横向边界和纵向边界作为划片标记，先后对玻璃基片和硅基片进行切割、分离，得到单个的微型热导检测器单元；同时剥离图形化凹槽阵列区域的玻璃基片，暴露出硅基片表面的电极区域；

步骤五：采用打孔仪，在微型检测器的气流沟道两侧的进样和出样的位置，各打一个直径为3-2000μm的圆形小孔，制作出微型热导检测器的进样口和出样口；

步骤六：在检测器的进样口和出样口位置，通入毛细钢管，封胶密封，即完成单个的微型热导检测器的制作。

6.根据权利要求5所述的一种基于晶圆级封装的微型热导检测器的制备方法，其特征在于：所述硅基片的加工步骤包括如下步骤：

(1)清洗硅基片；

(2)在硅基片的表面分别沉积厚度为20-2000nm的氧化硅和氮化硅薄膜；

(3)涂覆光刻胶，光刻显影出热敏电阻和电极的结构图形，沉积厚度为10-800nm的热敏电阻和厚度为10-800nm的电极；

(4)涂覆光刻胶，光刻显影出支撑介质层的结构图形，利用反应离子刻蚀技术，刻蚀经(2)沉积的氧化硅和氮化硅层，制作出网状的支撑介质层结构；

(5)利用深槽刻蚀技术刻蚀出硅基底上的气流沟道，宽度为3-500μm，深度为3-400μm，并将热敏电阻都通过支撑介质层悬浮于微型气流沟道中，形成检测器单元阵列。

7.根据权利要求6所述的一种基于晶圆级封装的微型热导检测器的制备方法，其特征在于：所述热敏电阻材料由铂、钨、钛、铝、镍、银、铁镍合金、镍铬合金、钛钨合金、铼钨合金、氧化钒、氧化钛、硅化钛、氮化钨、硅化钨当中的具有高电阻温度系数的一种或者几种热敏电阻材料组成。

8.根据权利要求6所述的一种基于晶圆级封装的微型热导检测器的制备方法，其特征在于：所述电极材料由铝、铁、锌、铜、金、铂、钛、氧化锌、氧化钛、硅化钛当中的一种或者几种复合导电材料组成。