[实用新型]一种具有垂直排列热电偶的MEMS热电堆结构

说明书

本实用新型公开了一种具有垂直排列热电偶的MEMS热电堆结构，包括硅基底，所述硅基底上设有第一绝缘膜层，所述第一绝缘膜层上设有两个电极焊盘以及多个第一金属电极，多个所述第一金属电极呈行列排布；所述第一金属电极上方设置有串联连接的多个热电偶对，两个所述电极焊盘分别连接于串联连接的热电偶对的两端；所述热电偶对上方设有呈行列排布的多个第二金属电极。本实用新型，通过垂直结构布置的热电的方式，有利于实现热电偶对数量的增多，从而能显著提高热电堆的灵敏度和响应率，采用本实用新型的具有垂直排列热电偶的MEMS热电堆结构可以进一步缩小热电偶器件的面积，降低成本。

技术领域

本实用新型涉及微电子机械系统技术领域，特别涉及一种具有垂直排列热电偶的MEMS热电堆结构。

背景技术

传统的热电堆使用悬浮薄膜结构，如申请号为200610118474.1 的中国发明专利中，该悬浮薄膜结构大多采用湿法蚀刻或干法刻蚀从基底正面或者背面刻蚀出空腔的方法来获得，热电偶在薄膜平面上基本平行于薄膜表面设置呈二维排布。受获得悬浮薄膜的工艺限制，如正面蚀刻技术的蚀刻通孔要在薄膜上占用面积，如背面湿法蚀刻技术制得的薄膜面积较小，同时受热电偶材料本身的塞贝克系数和电阻率限制，热电偶几何形状不可能无限缩小，有最小尺寸，这就限制了一个热电堆结构上热电偶对的总数，使热电堆结构的灵敏度和响应率不能进一步提高。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种具有垂直排列热电偶的MEMS热电堆结构。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种具有垂直排列热电偶的MEMS热电堆结构，包括硅基底，所述硅基底上设有第一绝缘膜层，所述第一绝缘膜层上设有两个电极焊盘以及多个第一金属电极，多个所述第一金属电极呈行列排布；

所述第一金属电极上方设置有串联连接的多个热电偶对，两个所述电极焊盘分别连接于串联连接的热电偶对的两端；

所述热电偶对上方设有呈行列排布的多个第二金属电极；

其中，所述热电偶对包括垂直于所述硅基底的第一热电偶直柱和第二热电偶直柱，多个所述热电偶直柱呈行列排布，且每一行中的所述第一热电偶直柱与第二热电偶直柱交替布置，每一列中的所述第一热电偶直柱与第二热电偶直柱交替布置，同一行中相邻的所述第一热电偶直柱与第二热电偶直柱之间通过位于二者下方的所述第一金属电极或者通过位于二者上方的所述第二金属电极串联，相邻行中位于前一行末位的所述热电偶直柱与后一行首位的所述热电偶直柱之间通过位于二者下方的所述第一金属电极或者通过位于二者上方的所述第二金属电极串联；

所述第二金属电极上方设有吸收层，所述吸收层上方设有红外吸收层。

优选地，所述第一热电偶直柱和所述第二热电偶直柱的周围为空隙。

优选地，位于同一行的所述第一金属电极与第二金属电极中，所述第二金属电极在行方向上与第一金属电极部分错开，且二者在硅基底所在平面上的垂直投影部分重叠；

各所述热电偶直柱在基底所在平面上的垂直投影位于其所对应的第一金属电极及第二金属电极在基底所在平面上的垂直投影内。

优选地，每一行中的所述第一热电偶直柱与第二热电偶直柱的总数为偶数个；

两个所述电极焊盘分别位于第一金属电极阵列的同一侧；

位于两个所述电极焊盘之间的首列第一金属电极以及位于末列的所述第一金属电极在列方向延伸跨接两行；

多个所述第二金属电极呈矩阵排布。

优选地，每一行中的所述第一热电偶直柱与第二热电偶直柱的总数为奇数个；

两个所述电极焊盘分别位于第一金属电极阵列的同一侧；