[发明专利]一种微型热导检测器集成芯片及制造方法

权利要求书

1.一种微型热导检测器集成芯片，包括微型热导池(1)、微型沟道(2)、微型热敏电阻(3)、微型温度传感器(4)以及气体进样接口(5)、出样接口(6)、基底，其特征在于：

基底包括硅基底(9)和玻璃基底(8)；在硅基底(9)上通过深刻蚀或化学腐蚀工艺形成两条有间隔的相互平行的微型沟道，两微型沟道两端的直径大于中部的直径，然后在两微型沟道中各形成一悬空的支撑梁(7)，再以Pt材料在支撑梁(7)的上表面形成微型热导检测器和微型温度传感器(4)的微型热敏电阻(3)；微型热敏电阻(3)为六个，两微型沟道中各三个，位于两微型沟道两端宽部的，共四个微型热敏电阻(3)组成整个微型热导检测器，且四个微型热敏电阻(3)都通过支撑梁(7)悬浮在微型沟道中，形成四臂结构；分别位于两微型沟道中部的微型热敏电阻(3)，各构成独立的微型温度传感器(4)；

在玻璃基底(8)上，通过深刻蚀或化学腐蚀工艺形成两条有间隔的相互平行的微型沟道，两微型沟道的形状与硅基底(9)上的两条微型沟道相适配，在两微型沟道的进样、出样口位置处分别形成气体进样接口(5)、出样接口(6)；通过键合工艺将硅基底(9)上的两微型沟道与玻璃基底(8)上的两微型沟道向相扣合，对准键合密封，使形成四个微型热导池(1)和两个微型沟道(2)，得到微型热导检测器集成芯片。

2.如权利要求1所述的微型热导检测器集成芯片，其特征在于：所述热敏电阻的电极(10)制作材料，采用Au、Au-Ti、Ag、Pd或它们的合金其中之一。

3.如权利要求1所述的微型热导检测器集成芯片，其特征在于：所述微型热敏电阻(3)通过支撑梁(7)的支撑，分别悬空在微型热导池(1)和微型沟道(2)中，当待检测气体从微型热敏电阻(3)上下表面流过时，使得微型热敏电阻(3)能直接、灵敏、迅速响应待检测的气体。

4.如权利要求1所述的微型热导检测器集成芯片，其特征在于：所述微型温度传感器(4)的热敏电阻(3)与微型热导检测器的微型热敏电阻(3)不接触，微型温度传感器(4)的微型热敏电阻(3)通过支撑梁(7)的支撑，悬空在连接两端微型热导池(1)的微型沟道(2)中。

5.如权利要求1所述的微型热导检测器集成芯片，其特征在于：所述微型热导检测器的四个微型热敏电阻(3)的阻值都相同，或阻值成比例关系。

6.如权利要求1或5所述的微型热导检测器集成芯片，其特征在于：所述微型热导检测器的四个微型热敏电阻(3)，其结构还包含双臂结构，即只有两个微型热敏电阻(3)悬浮在微型热导池(1)中，另外两个微型热敏电阻(3)在微型热导池(1)的外部。

7.如权利要求1所述的微型热导检测器集成芯片，其特征在于：所述支撑梁(7)，为氧化硅-氮化硅-扩散硅三层结构，或氧化硅-氮化硅双层结构。

8.一种如权利要求1所述的微型热导检测器集成芯片的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

(a)在硅基底(9)表面上注入一定厚度的B⁺，得到一扩散硅层，B⁺离子浓度达到自停止腐蚀所需的浓度；

(b)在扩散硅层的表面形成氧化硅层和氮化硅层，这两层绝缘膜形成的双介质膜作为绝缘层以及刻蚀扩散硅的掩膜；

(c)甩胶后光刻；

(d)磁控溅射Pt或PTC或NTC形成热敏材料层，剥离图形之外所溅射的材料，得到微型热敏电阻(3)；

(e)甩胶后光刻；

(f)磁控溅射沉积Au形成金属层，剥离图形之外所溅射的材料，得到电极(10)；

(g)甩胶后光刻；

(h)先深刻蚀去扩散硅层，然后再化学腐蚀硅得到硅基底(9)上的微型沟道以及悬空的支撑梁(7)，支撑梁(7)为扩散硅-氧化硅-氮化硅结构，其上为微型热敏电阻(3)；

(i)在玻璃基底(8)上，溅射Au材料，以Au材料为掩膜，用HF腐蚀玻璃，得到玻璃基底上的微型沟道(2)；

(j)在玻璃基底上微沟道进样、出样口位置处使用打孔仪打孔，得到气体进样接口(5)、出样接口(6)；

(k)将硅基底(9)上的微型沟道与玻璃基底(8)上的微型沟道面对面对准键合封装，形成完整的微型沟道(2)和微型热导池(1)，以支撑梁(7)支撑的微型热敏电阻(3)就悬空在微型沟道(2)和微型热导池(1)中。