[發明專利]旁熱式微傳感器及其制造方法有效

申請號：	201610898632.3	申請日：	2016-10-14
公開（公告）號：	CN106629575B	公開（公告）日：	2018-02-13
發明（設計）人：	陳瀅;李昕欣;陳傳釗	申請（專利權）人：	中國科學院上海微系統與信息技術研究所
主分類號：	B81B7/02	分類號：	B81B7/02;B81C1/00
代理公司：	上海光華專利事務所(普通合伙)31219	代理人：	余明偉
地址：	200050 ***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	式微傳感器及其制造方法
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于微納機電系統領域，具體涉及一種旁熱式微傳感器及其制造方法。

背景技術

基于MEMS(微機電系統)技術和敏感材料構筑技術而制造的加熱式微傳感器由于具備優越的氣體敏感、功耗低、成本低廉等優點已經得到了廣泛而深入的研究，其應用已經進入了人類生產生活的多個領域，促進了產業的發展。目前市場是應用最多的仍是陶瓷管式氣體傳感器，這類產品體積大、功耗高、敏感材料上載技術難以自動化因而成品率較低，其制造成本高，限制了此類傳感器的推廣與應用。隨著微納技術的不斷發展與進步，近十年來，基于MEMS的半導體傳感器不斷出現，這類傳感器多數使用金屬氧化物材料、多孔材料、金屬框架有機物等做為敏感材料，通過涂覆、旋涂、噴墨打印、顯微操作系統等手段將敏感材料上載于傳感器的測試電極區域。然而，由于涂覆、旋涂法易損傷微結構，難以在懸空的傳感器表面實現指定區域內上載材料。此外由于表面親水，分散在溶液中的敏感材料在上載時普遍地在整個芯片表面擴散，導致非敏感電極區域以及其他金屬表面上也會有敏感材料上載。這樣一方面造成材料浪費，另一方面導電或半導體型材料造成電極短路，嚴重影響傳感器工作。近年來出現的噴墨打印技術、顯微操作等技術可以在微小區域內進行材料上載，但是，這些方法仍然存在液態材料在器件表面擴散、上載成本高昂、效率較低、難以批量化制造的缺陷。除此之外，加熱電極和敏感電極間的絕緣層的制造工藝溫度低，導致絕緣層致密性差，存在針孔，因而部分導電敏感材料上載后會造成敏感材料與加熱電極間的漏電，影響傳感器性能。

目前國內外微加熱式傳感器的研究眾多，大都是懸膜、懸島型結構，但是敏感材料的上載大量依賴于人工涂覆、浸漬提拉法、噴墨打印以及顯微操作系統等等方式。其中人工涂覆大多為陶瓷管式的傳感器，器件體積大，對人工操作的技術要求高、均一性較差，并且需要花費大量的時間培訓熟練的技術工進行涂覆。對于浸漬提拉法，芯片浸沒于敏感材料溶液中，整個表面都會沉積敏感材料，一方面會造成敏感材料的浪費，然而新材料的研發通常形成的量較少，難以滿足需求。另一方面具備導電性材料覆蓋在電極之間會造成不同電極間的漏電，帶來了不小的測試誤差。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種旁熱式微傳感器及其制造方法，通過傳感器表面形成圖案化掩模金屬層，在完成結構釋放后構筑疏水疏油層，利用剝離工藝實現疏水疏油層的圖案化。在上載操作中，利用傳感器表面不同區域的不同特性實現液態敏感材料在敏感電極區域內的自對準式上載，解決了上載材料的困難。另外，旁熱式結構也解決了傳統直熱式結構漏電的缺點。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種旁熱式微傳感器，所述旁熱式微傳感器包括：

襯底，所述襯底內形成有凹槽；

焊盤，位于所述凹槽外圍的所述襯底表面；

旁熱式微傳感器主體，位于所述凹槽的上方，且與所述凹槽的底部相隔一定間距；所述旁熱式微傳感器主體包括：主體支撐層、旁式加熱元件、第一絕緣層及敏感電極，所述旁式加熱元件及所述敏感電極位于所述主體支撐層表面，且所述旁式加熱元件位于所述敏感電極的外側，所述第一絕緣層位于所述旁式加熱元件表面；

支撐梁，位于所述襯底及所述旁熱式微傳感器主體之間，適于將所述旁熱式微傳感器主體固支于所述襯底上；

疏水疏油層，位于所述第一絕緣層表面、裸露的所述主體支撐層表面、裸露的所述襯底表面及所述支撐梁表面。

作為本發明的旁熱式微傳感器的一種優選方案，所述襯底包括襯底主體及絕緣支撐層，所述絕緣支撐層位于所述凹槽外圍的所述襯底主體表面，所述焊盤位于所述絕緣支撐層表面。

作為本發明的旁熱式微傳感器的一種優選方案，所述主體支撐層、所述支撐梁及所述絕緣支撐層為一體化結構。

作為本發明的旁熱式微傳感器的一種優選方案，所述旁式加熱元件為金屬加熱元件。

作為本發明的旁熱式微傳感器的一種優選方案，所述旁式加熱元件包括：

摻雜多晶硅層，位于所述主體支撐層表面；

第二絕緣層，覆蓋于所述摻雜多晶硅層表面，所述第二絕緣層內形成有開口，所述開口暴露出所述摻雜多晶硅層；