[發明專利]一種諧振式微懸臂梁芯片及其制備方法

有效

• 申請號: 202010171515.3
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111362226B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 于海濤;李昕欣;許鵬程;姚方蘭;李偉
• 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: B81B3/00
• 分類號: B81B3/00;B81C1/00;G01G3/16;G01N5/02;B82Y15/00;B82Y40/00
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;賈允

1.一種諧振式微懸臂梁芯片，其特征在于，包括：固支部(2)和微懸臂梁部(1)，

所述微懸臂梁部(1)包括高溫區(110)和低溫區(120)，所述低溫區(120)的一端與所述高溫區(110)連接，所述低溫區(120)的另一端與所述固支部(2)連接；

所述高溫區(110)上設有加熱線圈(102)；

所述低溫區(120)上設有檢測元件；

所述高溫區(110)和所述低溫區(120)之間設有至少一個阻熱孔(101)，所述阻熱孔(101)貫穿所述微懸臂梁設置；

所述高溫區(110)包括：第一器件層、第一子氧化層和第一金屬互連線(131)，所述第一子氧化層設置在所述第一器件層上，所述加熱線圈(102)設置在所述第一子氧化層上，所述第一金屬互連線(131)至少部分設置在所述加熱線圈(102)上；

所述低溫區(120)包括：第二器件層、第二子氧化層、激勵電阻(104)、檢測壓阻(103)、第二金屬互連線(132)和第三金屬互連線(133)；

所述激勵電阻(104)和所述檢測壓阻(103)設置在所述第二器件層上；

所述第二子氧化層設置在所述第二器件層、所述激勵電阻(104)和所述檢測壓阻(103)上；

所述第二金屬互連線(132)至少部分設置在所述激勵電阻(104)上；

所述第三金屬互連線(133)至少部分設置在所述檢測壓阻(103)上。

2.根據權利要求1所述的諧振式微懸臂梁芯片，其特征在于，所述第一金屬互連線(131)、所述第二金屬互連線(132)、所述第三金屬互連線(133)和所述加熱線圈(102)上設有絕緣層(206)。

3.根據權利要求1所述的諧振式微懸臂梁芯片，其特征在于，所述加熱線圈(102)的材質為鉬、鉑、銠、鎳、鋁、鎢、鉻、鐵、多晶硅、碳化硅、碳化鎢、碳化鉬中的至少一種。

4.根據權利要求2所述的諧振式微懸臂梁芯片，其特征在于，所述絕緣層(206)的材質為氧化硅、氮化硅、氧化鋁中的至少一種。

5.根據權利要求4所述的諧振式微懸臂梁芯片，其特征在于，所述加熱線圈(102)的厚度為50nm-500nm；

和/或，所述加熱線圈(102)上的所述絕緣層(206)的厚度為10nm-800nm。

6.根據權利要求1所述的諧振式微懸臂梁芯片，其特征在于，所述阻熱孔(101)的形狀為圓孔和/或異形孔。

7.一種如權利要求1-6任一項所述的諧振式微懸臂梁芯片的制備方法，其特征在于，包括：

在絕緣體上硅晶圓的表面沉積氧化層；

其中，所述絕緣體上硅晶圓包括依次設置的襯底層(202)、埋氧化層(203)和器件層(204)；

在所述器件層(204)上制備激勵電阻(104)和檢測壓阻(103)；

在所述氧化層上制備加熱線圈(102)和金屬互連線層(130)，所述金屬互連線包括第一金屬互連線(131)、第二金屬互連線(132)和第三金屬互連線(133)；

在所述第一金屬互連線(131)、所述第二金屬互連線(132)、所述第三金屬互連線(133)和所述加熱線圈(102)上制備絕緣層(206)；

刻蝕所述絕緣層(206)和所述器件層(204)形成阻熱孔(101)；

刻蝕襯底層(202)和埋氧化層(203)形成微懸臂梁。

8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述在所述器件層(204)上制備激勵電阻(104)和檢測壓阻(103)，包括：通過離子注入法或擴散法在所述器件層(204)上制備所述激勵電阻(104)和所述檢測壓阻(103)。