以及相應(yīng)的 引線、電極、配套氣體通路等。圖1為本發(fā)明微型熱導(dǎo)池加工制造方法的流程示意圖。具體 步驟如下：
[0037] 首先，參照工藝步驟SOl及圖2 :下蓋板上形成絕緣薄膜，定義熱敏電阻區(qū)域。
[0038] 選用6寸硅片作為下蓋板，在Si襯底100上形成雙層復(fù)合薄膜：Si02/Si3N4 或Si02/Si0N，在本實施例中選用Si02/Si0N。其中Si02薄膜110采用熱氧化形成， 厚度為1 〇〇〇~6000A，優(yōu)選為4QQ0A。SiON薄膜120采用PECVD形成，厚度為 1000~3000A，優(yōu)選為1500A。該復(fù)合膜用作絕緣層，而Si〇2、SiON兩層薄膜用于平衡 膜層間的應(yīng)力。
[0039] 參閱圖3a、3b。對SiON膜層120進(jìn)行圖形化，采用半導(dǎo)體常規(guī)工藝（光刻、刻蝕） 實現(xiàn)，圖形定義為熱敏電阻所在區(qū)域，雙臂熱導(dǎo)池需要形成兩個獨立的熱敏電阻區(qū)域，一個 為參考臂熱敏電阻區(qū)域，另一個為測量臂熱敏電阻區(qū)域，兩者可以互換。在本實施例中，熱 敏電阻區(qū)域為長方形，尺寸為20 μηιΧ60 μπι。為后續(xù)工藝便利，圖形化后SiON膜層120'側(cè) 壁的臺階呈傾斜狀態(tài)，角度在50~70°之間，優(yōu)選為60°。
[0040] 然后，參照工藝步驟S02及圖4a、4b，下蓋板上形成金屬導(dǎo)線及電極。
[0041] 考慮與半導(dǎo)體工藝的兼容，金屬導(dǎo)線可以選用Au、Al等金屬材料。本實施例選用 Al作為互聯(lián)金屬，采用PVD方式形成金屬膜層，厚度為1 〇〇〇~4000A，優(yōu)選為2000A。 然后，對Al金屬膜進(jìn)行圖形化工藝（光刻、刻蝕）形成導(dǎo)線與壓點（電極）圖形150,導(dǎo)線 線寬為2~5μL?，優(yōu)選為3μL?，壓點圖形為20μπιΧ20μπι。導(dǎo)線覆蓋SION的臺階斜面。在 本實施例中，針對參考臂電阻和測量臂電阻均須形成金屬互聯(lián)導(dǎo)線與測試電極。
[0042] 其后，參照工藝步驟S03及圖5a、5b。下蓋板上形成微型熱敏電阻，形成凹槽同時 釋放熱敏電阻。
[0043] 熱敏電阻的材料可選用W、Pt、Re等較高溫度系數(shù)的金屬以及相關(guān)合成材料。本實 施例選用W作為熱敏材料，熱敏電阻圖形化是采用剝離工藝（lift-off)，上述提到的參考 臂熱敏電阻區(qū)域和測量臂熱敏電阻區(qū)域內(nèi)各有一個熱敏電阻圖形。先在區(qū)域內(nèi)形成光刻圖 形，再淀積形成w金屬膜層，厚度為800~3000A ,優(yōu)選為1 οοοΛ。然后去除光刻膠的同 時也把淀積在其上面的金屬膜層剝離，形成W熱敏電阻160。本實施例的熱敏電阻尺寸為 5 μ mX 60 μ m，熱敏電阻沿?zé)崦綦娮鑵^(qū)域的長邊延伸，跨越熱敏電阻區(qū)域，并與覆蓋SION 臺階斜面的金屬Al導(dǎo)線良好接觸。本實施例中含作為參考臂和測量臂的兩個熱敏電阻，通 過使用光刻膠剝離的方法同時加工制備兩個熱敏電阻，可以保證兩個電阻性能的一致，減 少系統(tǒng)差異，使電橋的測量分析保持較高精度。
[0044] 在熱敏電阻及相關(guān)配套的金屬導(dǎo)線和電極結(jié)構(gòu)形成后，由于測試時熱敏電阻須整 體處于氣流中，需要形成懸空結(jié)構(gòu)。參照圖6a、6b，采用MEMS工藝中常用的釋放工藝，先用 HF氣體腐蝕Si02膜層，在此SiON作為掩膜，之后用XeF2腐蝕Si襯底，形成凹槽，深度控制 在100~300 μm之間，優(yōu)選為150 μm。這樣即可在熱敏電阻區(qū)域形成空腔180,使熱敏電 阻處于懸空狀態(tài)。氣體釋放工藝可以高選擇性去除目標(biāo)膜層，對其他材料損傷較小，避免液 態(tài)腐蝕導(dǎo)致的不可控因素。至此，熱導(dǎo)池下蓋板內(nèi)的基本結(jié)構(gòu)已經(jīng)制造完成。
[0045] 為形成密封管路，另外需要制造一塊上蓋板，仍選用硅作為襯底材料。參照 工藝步驟S04及圖7,首先在襯底200上采用熱氧化工藝形成Si02膜層210,厚度為 1000~4000A，優(yōu)選為2000Λ。該膜層起到絕緣層作用。
[0046] 參照圖8a、8b，進(jìn)行光刻工藝形成與氣體通路相應(yīng)的光刻膠圖形，所述圖形為上蓋 板的氣體通路，其位置需要與下蓋板凹槽位置匹配對應(yīng)?？紤]到對準(zhǔn)的精確度會影響密閉 效果，上蓋板凹槽的長寬均大于下蓋板凹槽尺寸，為25 μ mX 65 μ m。對Si02、Si進(jìn)行DRIE 刻蝕，形成凹槽，深度為100~300 μ m，優(yōu)選為150 μ m。所得圖形化膜層為Si襯底200'、 Si02膜層210'，其中有氣體通路230。去膠并清洗后即形成上層蓋板。
[0047] 在上下兩蓋板內(nèi)的結(jié)構(gòu)都完成后，參照工藝步驟S05,將兩者對準(zhǔn)貼合后進(jìn)行鍵 合（Si02-Si02界面），然后可以繼續(xù)工藝，包括進(jìn)行切割形成獨立單元，密封后形成氣體出 入口及導(dǎo)線引腳。
[0048] 實施例二
[0049] 由于氣體流向?qū)y試影響較大，可以對上蓋板襯底定義的氣體通路進(jìn)行改變。如 圖9所示，310'為圖形化后的絕緣薄膜層，330為直通型氣體通路。具體工藝方法類似于實 施例一，由于上蓋板的氣體通路調(diào)整，下襯底的壓點位置分布也需作相應(yīng)調(diào)整。
[0050] 此外，根據(jù)測試需求，還可以采用本發(fā)明方法制作擴(kuò)散式、半擴(kuò)散式的熱導(dǎo)池結(jié) 構(gòu)。
[0051] 綜上所述，本發(fā)明提供的微型熱導(dǎo)池的加工制造方法采用與常規(guī)半導(dǎo)體工藝基本 兼容的加工工藝與相關(guān)材料，有助于實現(xiàn)器件微型化及批量生產(chǎn)，能充分利用全自動的半 導(dǎo)體加工手段的制造方法，實現(xiàn)降低生產(chǎn)成本，同時能夠保證加工精度，提高了成品的分析 性能。
[0052] 上述描述僅是對本發(fā)明較佳實施例的描述，并非對本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā) 明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護(hù) 范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種微型熱導(dǎo)池結(jié)構(gòu)，包含熱敏電阻、池體以及金屬連線和電極，其特征在于所述池 體是由兩個表面絕緣且內(nèi)部均含有凹槽的硅片作為蓋板，以凹槽位置對準(zhǔn)，上下貼合，經(jīng)硅 硅界面鍵合密封組成。2.如權(quán)利要求1所述的微型熱導(dǎo)池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述下蓋板由表面淀積Si3N4和 Si02或SiON和Si02上下雙層絕緣復(fù)合薄膜實現(xiàn)絕緣，均以Si02為下層薄膜。3.如權(quán)利要求2所述的微型熱導(dǎo)池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述下蓋板的絕緣復(fù)合薄膜為 SiON和Si02組成上下雙層組合，Si02采用熱氧化形成，厚度為1 〇〇〇 ~ 6000A，SiON采 用PECVD形成，厚度為1 〇〇〇 ~ 3000A。.4.如權(quán)利要求1所述的微型熱導(dǎo)池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述上蓋板絕緣薄膜采用熱氧 化生成的Si〇2膜，膜層厚度為1 〇〇〇 ~ 4000A。5.如權(quán)利要求1所述的微型熱導(dǎo)池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述上下蓋板內(nèi)凹槽深度為 100~300ym，上蓋板凹槽的長寬均大于下蓋板的凹槽。6.如權(quán)利要求1所述的微型熱導(dǎo)池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述金屬導(dǎo)線及電極為PVD淀積 的Au或Al，厚度為1000~4000A,所述金屬導(dǎo)線線寬為2~5ym。7.如權(quán)利要求1所述的微型熱導(dǎo)池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述熱敏電阻材料為金屬W或 Pt或Re以及它們的合成材料，厚度為0〇〇，3:00滅0.8. -種微型熱導(dǎo)池的加工制造方法，所述微型熱導(dǎo)池包含熱敏電阻和池體以及金屬連 線和電極，所述池體是由上下兩個表面絕緣且內(nèi)部均含有凹槽的硅片作為蓋板，所述下蓋 板表面絕緣材料為Si3N4和Si02或SiON和Si02的上下雙層組合，均以Si02為下層薄膜， 所述上蓋板表面絕緣材料為Si02,所述上下蓋板以凹槽對準(zhǔn)貼合，其步驟包括： 步驟SOl:下蓋板上形成絕緣薄膜，定義熱敏電阻區(qū)域； 步驟S02 :下蓋板上形成金屬導(dǎo)線及電極； 步驟S03 :下蓋板上形成微型熱敏電阻，形成凹槽同時釋放熱敏電阻； 步驟S04 :上蓋板上形成絕緣薄膜和凹槽； 步驟S05 :兩蓋板凹槽對準(zhǔn)貼合后進(jìn)行硅硅界面鍵合。9.如權(quán)利要求8所述的微型熱導(dǎo)池加工制造方法，其特征在于，去除下蓋板上特定的 長方形區(qū)域內(nèi)表面絕緣材料的上層薄膜，定義該區(qū)域為熱敏電阻區(qū)域。10. 如權(quán)利要9所述的微型熱導(dǎo)池加工制造方法，其特征在于，所述上層薄膜的長方形 開口的側(cè)壁呈角度為50~70°的斜傾角。
【專利摘要】本發(fā)明提出一種微型熱導(dǎo)池結(jié)構(gòu)，包含熱敏電阻和池體以及金屬連線和電極，其特征在于所述池體是由上下兩個表面絕緣且內(nèi)部各含有凹槽的硅片作為蓋板，凹槽位置對準(zhǔn)并貼合，經(jīng)硅硅界面鍵合密封組成。本發(fā)明提供一種與上述結(jié)構(gòu)匹配的加工制造方法，采用硅片作為熱導(dǎo)池的上下蓋板，通過標(biāo)準(zhǔn)MEMS體硅釋放技術(shù)及DRIE技術(shù)在上下蓋板的對應(yīng)位置各獲得凹槽，使用常規(guī)半導(dǎo)體絕緣材料完成蓋板表面絕緣，用半導(dǎo)體金屬制作金屬連線和電極，通過光刻膠剝離工藝形成熱敏電阻，最后在上下蓋板的凹槽對準(zhǔn)并貼合后進(jìn)行硅硅界面鍵合，完成密封。本發(fā)明的技術(shù)方案與常規(guī)半導(dǎo)體工藝兼容，且工藝易于實現(xiàn)，技術(shù)成熟，穩(wěn)定性良好。
【IPC分類】B81C3/00, G01N30/66, G01N27/18
【公開號】CN105136871
【申請?zhí)枴緾N201510349171
【發(fā)明人】王偉軍
【申請人】上海集成電路研發(fā)中心有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年6月19日