[發(fā)明專利]加熱電極埋入式MEMS器件及其制備方法

在審

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• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN107915201A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋焱
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州工業(yè)園區(qū)納米產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: B81B7/02
• 分類號: B81B7/02;B81C1/00
• 代理公司: 蘇州謹(jǐn)和知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)32295
• 代理人: 葉棟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子材料與元器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種加熱電極埋入式MEMS器件

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中，MEMS氣體傳感器的加熱電極與測試電極通常在基底層表面平行排布，通過表面沉積介質(zhì)膜進(jìn)行絕緣。構(gòu)成電極的金屬絲通常為Pt、Au等貴金屬，或者是貴金屬與其它金屬的合金。通過采用磁控濺射或電子束蒸發(fā)等工藝使此類金屬圖形化，形成電極。但是在制備金屬電極時，若金屬鍍膜濺射角度或者蒸發(fā)角度較大，使用所述工藝剝離后的金屬會存在剝離不潔的情況，導(dǎo)致金屬殘留和毛刺，從而引起氣體傳感器的電極短路。當(dāng)該層電極上沉積介質(zhì)膜后，殘留的金屬毛刺會穿透介質(zhì)膜與上層電極接觸，導(dǎo)致氣體傳感器的測試電極與加熱電極間的短路。因此，使用磁控濺射或電子束蒸發(fā)等工藝制備電極金屬絲時，需要調(diào)整蒸發(fā)或者濺射角度，這會導(dǎo)致制備過程耗時長、成本高、效率低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種加熱電極埋入式MEMS器件和制造方法，能夠起到很好的電學(xué)隔離作用。可以解決濺射或蒸發(fā)角度較大、金屬絲在不完全剝離時形成的金屬殘留所導(dǎo)致的電極間短路問題，有效防止加熱電極自身發(fā)生短路，以及加熱電極與測試電極間漏電。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種加熱電極埋入式MEMS器件，包括基底，其特征在于，所述基底上沉積有第一介質(zhì)膜，所述第一介質(zhì)膜上設(shè)有凹槽，加熱電極設(shè)于所述凹槽中，所述加熱電極上覆蓋有帶有接觸孔的第二介質(zhì)膜，所述加熱電極通過所述接觸孔與外接電源相連，所述第二介質(zhì)膜上設(shè)有測試電極，且所述加熱電極與測試電極通過第二介質(zhì)膜完全隔離。

進(jìn)一步地，凹槽的深度大于所述加熱電極的厚度。

進(jìn)一步地，第二介質(zhì)膜設(shè)在所述凹槽中，且所述第二介質(zhì)膜覆蓋在所述凹槽上。

進(jìn)一步地，基底與第一介質(zhì)膜之間還設(shè)有隔離層，隔離層由絕緣材料制成。

進(jìn)一步地，第一介質(zhì)膜和第二介質(zhì)膜由熱膨脹系數(shù)相同的絕緣材料制成。

進(jìn)一步地，第一介質(zhì)膜和第二介質(zhì)膜均包括SiO₂和/或SiN層。

進(jìn)一步地，基底由Si或SOI制成。

針對發(fā)明所提供的加熱電極埋入式MEMS器件還提出其制備方法，包括下述步驟：

步驟1：制備基底；

步驟2：首先于所述基底上沉積第一介質(zhì)膜；

步驟3：之后于所述第一介質(zhì)膜中刻蝕凹槽；

步驟4：其次于所述凹槽中制備加熱電極；

步驟5：然后于所述加熱電極表面沉積第二介質(zhì)膜，使之完全覆蓋所述加熱電極；

步驟6：接著光刻刻蝕第二介質(zhì)膜，切除邊緣多余部分，并使所述第二介質(zhì)膜上形成接觸孔；

步驟7：隨后于第二介質(zhì)膜表面制備測試電極；

步驟8：最后形成背腔，得到加熱電極埋入式MEMS器件，即得。

進(jìn)一步地，步驟2中，凹槽的深度大于所述加熱電極的厚度。

進(jìn)一步地，步驟2中還包括于基底與第一介質(zhì)膜之間沉積隔離層的步驟。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明的加熱電極埋入式MEMS器件及其制備方法可以有效減少電極金屬絲在不完全剝離時，水平和垂直方向上產(chǎn)生的金屬殘留，起到很好的電學(xué)隔離作用，防止電極金屬絲不完全剝離造成的加熱電極自身短路，以及加熱電極與測試電極間漏電的問題，使本發(fā)明的MEMS器件獲得良好的性能，提高了成品率。并且介質(zhì)膜的厚度可調(diào)，加工精度可達(dá)數(shù)微米，能滿足高精度的制備要求，工藝簡單、重復(fù)性好、成本較低，有利于批量化生產(chǎn)和工業(yè)化應(yīng)用。

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附

圖詳細(xì)說明如后。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的MEMS器件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為利用本發(fā)明所制備的MEMS器件的工藝流程圖。

圖2a為制備Si/SOI基底的示意圖。

圖2b為基底上制備第一介質(zhì)膜SiO₂/SiN的示意圖。

圖2c為繼續(xù)沉積第一介質(zhì)膜SiO₂的示意圖。

圖2d為光刻刻蝕第一介質(zhì)膜形成凹槽的示意圖。

圖2e為凹槽中制備加熱電極的示意圖。

圖2f為加熱電極表面沉積第二介質(zhì)膜，且填充凹槽的示意圖。

圖2g為光刻刻蝕第二介質(zhì)膜邊緣同時形成接觸孔的示意圖。

圖2h為沉積第二層介質(zhì)膜的示意圖。