[发明专利]一种基于静电激励/电容检测微桥谐振器的薄膜热电变换器的结构与制作方法

摘要

本发明公开了一种基于静电激励/电容检测微桥谐振器的薄膜热电变换器的结构与制作方法。薄膜热电变换器由制作在同一硅片(1)上的加热电阻(2)、双端固支梁(3)、激励电极(4)和检测电容(5)组成。加热电阻(2)通电后产生并辐射的热量引起双端固支梁(3)温度升高，进而改变双端固支梁(3)的轴向应力，最终使双端固支梁(3)的谐振频率降低。通过测量双端固支梁(3)的谐振频率的变化就可以测量出加载在加热电阻(2)上的输入电压或电流的大小。本发明所涉及的薄膜热电变换器具有以下优点：加热电阻(2)、双端固支梁(3)、激励电极(4)和检测电容(5)制作在同一硅片(1)上，简化了器件封装工艺。

主权项

1.一种基于静电激励/电容检侧微桥谐振器的薄膜热电变换器，其特征在于：薄膜热电变换器由制作在同一硅片(1)上的加热电阻(2)、双端固支梁(3)、激励电极(4)和检测电容(5)组成，采用以下工艺步骤制作并封装：【1】采用热氧化法在硅片(1)双面生长二氧化硅薄膜(7)；【2】采用低压化学气相淀积(LPCVD)工艺在二氧化硅薄膜(7)表面淀积LPCVD氮化硅薄膜(8)；【3】硅片正面溅射NiCrSi薄膜(9)，光刻加热电阻(2)图形，腐蚀出加热电阻(2)；【4】光刻激励电极下电极(10)、检测电容下电极(11)、激励电极下电极焊盘(12)、检测电容下电极焊盘(13)和加热电阻焊盘(14)的图形，先后溅射钛薄膜和金薄膜，钛薄膜是金薄膜和LPCVD氮化硅薄膜(8)的粘附层，剥离工艺得到激励电极下电极(10)、检测电容下电极(11)、激励电极下电极焊盘(12)、检测电容下电极焊盘(13)和加热电阻焊盘(14)；【5】等离子体增强化学气相淀积(PECVD)技术先后淀积第一层PECVD氮化硅薄膜(15)、非晶硅薄膜(16)和第二层PECVD氮化硅薄膜(17)，分别作为后续工艺中的腐蚀掩蔽层、牺牲层和双端固支梁(3)的结构材料；【6】光刻激励电极上电极(18)、检测电容上电极(19)、激励电极上电极焊盘(20)和检测电容上电极焊盘(21)的图形，溅射钛薄膜和金薄膜，剥离工艺得到激励电极上电极(18)、检测电容上电极(19)、激励电极上电极焊盘(20)和检测电容上电极焊盘(21)；【7】再一次等离子体增强化学气相淀积(PECVD)技术制作第三层PECVD氮化硅薄膜(22)，该薄膜与第【5】步工艺中制作的第二层PECVD氮化硅薄膜(17)是双端固支梁(3)的结构材料；【8】在硅片正面光刻成型槽(23)，使用缓释氢氟酸溶液湿法腐蚀、干法刻蚀中的至少一种方法去除暴露在成型槽(23)中的第三层PECVD氮化硅薄膜(22)、第二层PECVD氮化硅薄膜(17)；【9】在硅片正面光刻激励电极下电极焊盘(12)、检测电容下电极焊盘(13)、加热电阻焊盘(14)的图形，干法刻蚀激励电极下电极焊盘(12)、检测电容下电极焊盘(13)和加热电阻焊盘(14)上面的第三层PECVD氮化硅薄膜(22)、第二层PECVD氮化硅薄膜(17)、非晶硅薄膜(16)、第一层PECVD氮化硅薄膜(15)；【10】在硅片正面光刻激励电极上电极焊盘(20)和检测电容上电极焊盘(21)的图形，干法刻蚀激励电极上电极焊盘(20)和检测电容上电极焊盘(21)上面的第三层PECVD氮化硅薄膜(22)；【11】背面光刻，形成背腐蚀窗口(24)，依次使用干法刻蚀和缓释氢氟酸溶液湿法腐蚀去除背腐蚀窗口(24)中的LPCVD氮化硅薄膜(8)和二氧化硅薄膜(7)，正面保护，各向异性腐蚀液中腐蚀位于背腐蚀窗口(24)内、加热电阻(2)下面的部分硅衬底；【12】划片；【13】湿法腐蚀双端固支梁(3)和加热电阻(2)之间的非晶硅薄膜(16)和位于背腐蚀窗口(24)内、加热电阻(2)下面剩余的硅衬底；【14】分片，共晶键合技术将芯片焊接到管壳基座上，在芯片上焊盘和管壳上的引脚之间的焊线，最后在真空室中封帽。