[发明专利]一种高性能湿度检测器件用恒温结构及制备方法

权利要求书

1.一种高性能湿度检测器件用恒温结构，其特征在于：包括顶层Al₃N₄基片(1)，顶层Al₃N₄基片(1)上表面集成有薄膜热敏电阻(2)，顶层Al₃N₄基片(1)下表面集成有TEC单元(3)，TEC单元(3)下表面集成有底层Al₃N₄基片(4)；所述的薄膜热敏电阻(2)上表面集成有绝缘介质层(5)，绝缘介质层(5)上表面经金属化层(6)粘贴有传感信号处理芯片(7)。

2.根据权利要求1所述的高性能湿度检测器件用恒温结构，其特征在于：所述的顶层Al₃N₄基片(1)上表面还集成有由Ni-Cr-Cu-Ni-Cr-Au复合金属薄膜构成的导带和键合区。

3.根据权利要求1所述的高性能湿度检测器件用恒温结构，其特征在于：TEC单元(3)上、下表面分别经Ni-Cr-Cu-Ni-Cr-Au复合金属薄膜与顶、底层Al₃N₄基片连接。

4.根据权利要求2或3所述的高性能湿度检测器件用恒温结构，其特征在于：所述的复合金属薄膜的总厚度为1～2μm，其中金层厚度为0.3～0.8μm。

5.根据权利要求1所述的高性能湿度检测器件用恒温结构，其特征在于：所述的绝缘介质层(5)是由Al₂O₃构成的绝缘介质层。

6.根据权利要求1所述的高性能湿度检测器件用恒温结构，其特征在于：所述的TEC单元(3)由正反面均已进行金金属化和充分合金的PN型半导体晶圆构成。

7.根据权利要求6所述的高性能湿度检测器件用恒温结构，其特征在于：所述的半导体晶圆的厚度为0.3～0.8mm，金金属化层的厚度为1～2μm。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的高性能湿度检测器件用恒温结构的制备方法，其特征在于：按下述步骤制备：

a.在顶层Al₃N₄基片(1)下表面刻蚀集成连接TEC单元(3)的电路图Ⅰ；

b.采用选择性金属掩模进行薄膜溅射，在顶层Al₃N₄基片(1)上表面形成薄膜热敏电阻(2)；

c.采用选择性金属掩模进行薄膜溅射，在薄膜热敏电阻(2)表面形成绝缘介质层(5)，之后再在绝缘介质层(5)表面形成粘贴传感信号处理芯片(7)所需的金属化层(6)；

d.在底层Al₃N₄基片(4)上表面刻蚀集成连接TEC单元(3)的电路图Ⅱ；

e.将TEC单元(3)上下表面分别与电路图Ⅰ、Ⅱ按规定位置对齐连接，再使用固定夹具进行定位、固定后，进行TEC单元(3)的合金焊接，使顶层Al₃N₄基片(1)、TEC单元(3)、底层Al₃N₄基片(4)构成一体化基片；

f.将传感信号处理芯片(7)再焊接到一体化基片的金属化层(6)上即得。

9.根据权利要求8所述的高性能湿度检测器件用恒温结构的制备方法，其特征在于：所述的步骤a、d中，电路图的刻蚀包括下述步骤：

a1.采用薄膜溅射和光刻的方法，在Al₃N₄基片表面形成一层Ni-Cr-Cu-Ni-Cr-Au复合金属薄膜；

a2.在复合金属薄膜上刻蚀电路图。

10.根据权利要求8所述的高性能湿度检测器件用恒温结构的制备方法，其特征在于：所述的步骤e中，TEC单元(3)按下述方法制备：

e1.采用以碲化铋为基体的三元固溶晶体材料，其中P型半导体材料为：Bi₂Te₃-Sb₂Te₃，N型半导体材料为：Bi₂Te₃-Bi₂Se₃；

e2.对晶圆的正反面进行金金属化，并进行充分的合金；

e3.在划片机上，按规定尺寸进行划片，分离出所需的N型和P型半导体晶粒，得到合金片，即得到TEC单元(3)。