[发明专利]MEMS热电堆传感器及其制造方法

说明书

本发明公开一种MEMS热电堆传感器及其制造方法。MEMS热电堆传感器包括：第一衬底上设置有多个安装位，多个安装位在第一衬底上排列呈环形；多个热电堆单元对应的安装在多个安装位上；其中，热电堆单元包括：第二衬底由高阻硅构成；第一热偶层设置在第二衬底上，第一热偶层包括第一半导体和第一金属；隔离层铺设在第一热偶层上；第二热偶层设置在隔离层上，第二热偶层包括第二半导体和第二金属，第二半导体与第一金属关于隔离层对称，第二金属与第一半导体关于隔离层对称；第一金属与其对应的第二半导体连接形成热电偶，第二金属与其对应的第一半导体连接形成热电偶，相邻的热电偶串联。本发明技术方案有利于提高MEMS热电堆传感器的检测灵敏度。

技术领域

本发明涉及角点和边点定位技术领域，特别涉及一种MEMS热电堆传感器及其制造方法。

背景技术

热电偶是一种广泛应用的温度传感器，也被用来将热势差转换为电势差。它的工作原理是基于Thomas Seebeck于1821年发现的热电效应或者Seebeck效应:两种不同金属材料A和B构成的回路中，如果两种金属的结点处温度T1和T2不同，该回路中就会产生一个温差电动势。热电堆是将多个热电偶串联形成，在温差相同时，热电堆的开路输出电压是所有串联热电偶的温差电动势之和。在相同的电信号检测条件下，热电堆能检测到的最小温差是单个热电偶的l/n，从而增强了对温度的分辨能力。MEMS热电堆可以实现热电堆的微缩，能够应用到便携设备中，并且由于可以集成大量的热电偶，因而可以进一步提高温度的分辨率。MEMS热电堆红外探测器是一种基于Seebeck效应的非制冷红外探测器。然而，现在的MEMS热电堆传感器的结构不合理，使得传感器周边环境温度的影响，导致热电堆探测器的温度分辨率和稳定性下降。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种MEMS热电堆传感器，旨在提高MEMS热电堆传感器的温度分辨率和可靠性。

为实现上述目的，本发明提出的MEMS热电堆传感器，包括：

第一衬底，所述第一衬底上设置有多个安装位，多个所述安装位在第一衬底上排列呈环形；

多个热电堆单元，多个热电堆单元对应的安装在多个安装位上；

其中，热电堆单元包括：

第二衬底，所述第二衬底由高阻硅构成；

第一热偶层，所述第一热偶层设置在所述第二衬底上，所述第一热偶层包括第一半导体和第一金属；

隔离层，所述隔离层铺设在所述第一热偶层上；

第二热偶层，所述第二热偶层设置在所述隔离层上，所述第二热偶层包括第二半导体和第二金属，所述第二半导体与第一金属关于隔离层对称，所述第二金属与第一半导体关于隔离层对称；第一金属与其对应的第二半导体连接形成热电偶，第二金属与其对应的第一半导体连接形成热电偶，相邻的热电偶串联；第一热偶层和第二热偶层的金属与半导体连接一端为热电堆单元的热端，与热电堆单元的热端相对的一端为冷端；

正检测电极和负检测电极，至少部分热电堆单元串联，正检测电极与一个热电堆单元的热电偶首部连接，负检测电极与另一个热电堆单元的热电偶尾部连接。

可选地，所有热电堆单元的热端向环形的中间靠近，所有热电堆单元的冷端自圆环中间向四周扩散延伸。

可选地，所有热电堆单元的冷端向环形的中间靠近，所有热电堆单元的热端自圆环中间向四周扩散延伸。

可选地，MEMS热电堆传感器还包括呈环形设置的导热层和绝缘保护层，所述导热层设置在所述第一衬底上，所述绝缘保护层的环形内径小于所述导热层的环形内径，所述绝缘保护层盖设于所述导热层上，以使所述第一衬底、导热层以及绝缘保护层维护形成隔热腔；所述热电堆单元设置于所述隔热腔内。