[发明专利]一种具备气压传感功能的原位加热芯片及其制作方法

权利要求书

1.一种具备气压传感功能的原位加热芯片，其特征在于：该芯片包含基板芯片与顶板芯片；

所述基板芯片包含第一硅衬底(1)，构建在第一硅衬底(1)下表面的第一下表面介质层(2)，构建在第一硅衬底(1)上表面的第一上表面介质层(3)；顺序构建在第一上表面介质层(3)上的基板芯片接触电极(4)、基板芯片电容极板(6)、基板芯片加热电极(5)、基板芯片支撑柱(7)、基板芯片隔离层(18)；贯穿第一硅衬底(1)与第一下表面介质层(2)的第一镂空区(8)；将基板加热芯片(5)中心作为观察窗口(16)；

所述顶板芯片包含第二硅衬底(9)，构建在第二硅衬底(9)下表面的第二下表面介质层(10)，构建在第二硅衬底(9)上表面的第二上表面介质层(11)；构建在第二上表面介质层(11)上的顶板芯片电容极板(13)；顺序构建在第二上表面介质层(11)上的顶板芯片接触电极(12)、顶板芯片支撑柱(14)、顶板芯片隔离层(19)；贯穿第二硅衬底(9)与第二下表面介质层(10)第二镂空区(15)；

基板芯片与顶板芯片的上表面相对设置使顶板芯片支撑柱(14)与基板芯片支撑柱(7)对准接触封装，形成密封腔。

2.根据权利要求1所述具备气压传感功能的原位加热芯片，其特征在于：所述基板芯片电容极板(6)与顶板芯片电容极板(13)采用叉指状结构，在室温下其电容值大于0.1pF。

3.根据权利要求2所述具备气压传感功能的原位加热芯片，其特征在于：所述基板芯片电容极板(6)与顶板芯片电容极板(13)，利用基板芯片电容极板(6)与顶板芯片电容极板(13)构成电容式电极对，用于检测密封腔内气压变化。

4.根据权利要求1所述具备气压传感功能的原位加热芯片，其特征在于：所述基板芯片加热电极(5)用于控制密封腔内部温度，同时通过透射电镜对观察窗口(16)内部样品形貌变化。

5.根据权利要求1所述具备气压传感功能的原位加热芯片，其特征在于：所述基板芯片隔离层(18)与顶板芯片隔离层(19)对粘后形成带有狭缝的隔离带，以减少样本升华对电容极板的污染，提高芯片使用稳定性。

6.根据权利要求1所述具备气压传感功能的原位加热芯片，其特征在于：所述第一下表面介质层(2)、第一上表面介质层(3)、第二下表面介质层(10)、第二上表面介质层(11)采用氮化硅等绝缘材料，要求介质层厚度为5nm～50nm以满足观察窗口(16)厚度需求。

7.根据权利要求1所述具备气压传感功能的原位加热芯片，其特征在于：所述基板芯片接触电极(4)、基板芯片加热电极(5)、基板芯片电容极板(6)、基板芯片支撑柱(7)、顶板芯片接触电极(12)、顶板芯片电容极板(13)、顶板芯片支撑柱(14)、基板芯片隔离层(18)、顶板芯片隔离层(19)的材料为金、铂金属材料，厚度为150nm～250nm。

8.根据权利要求3所述具备气压传感功能的原位加热芯片，其特征在于：所述顶板芯片电容极板(13)厚度小于顶板芯片接触电极(14)的厚度，用于在基板芯片电容极板(6)与顶板芯片电容极板(13)之间留出空间，形成电容式气压传感器。

9.根据权利要求1所述具备气压传感功能的原位加热芯片，其特征在于：所述粘合剂(17)材料为环氧树脂、银胶、ITO、铟或紫外线固化胶。

10.一种如权利要求1所述具备气压传感功能的原位加热芯片的制作方法，其特征在于，该制作方法包括：

步骤1，制备基板芯片：在第一硅衬底(1)的上表面和下表面形成第一上表面介质层(3)、第一下表面介质层(2)；在第一上表面介质层(3)上形成基板芯片接触电极(4)、基板芯片加热电极(5)、基板芯片电容极板(6)、基板芯片支撑柱(7)、基板芯片隔离层(18)；在第一硅衬底(1)、第一下表面介质层(2)形成贯穿的第一镂空区(8)；

步骤2，制备顶板芯片：在第二硅衬底(9)上表面和下表面形成第二上表面介质层(11)、第二下表面介质层(10)；在第二上表面介质层(11)上形成顶板芯片电容极板(13)；在第二上表面介质层(11)上形成顶板芯片接触电极(12)和顶板芯片支撑柱(14)、顶板芯片隔离层(19)；在第二硅衬底(9)、第二下表面介质层(10)形成贯穿的第二镂空区(15)；

先用一次金属剥离工艺形成顶板芯片接触电极(12)、顶板芯片电容极板(13)、顶板芯片支撑柱(14)、顶板芯片隔离层(19)，再用一次金属剥离工艺对顶板芯片接触电极(12)、顶板芯片支撑柱(14)、顶板芯片隔离层(19)进行加厚以达到和顶板芯片电容极板(13)分层的效果；

步骤3，将待测样品根据实验需求置于基板芯片观察窗口区；

将基板芯片与顶板芯片上表面相对，基板芯片支撑柱(7)与顶板芯片支撑柱(14)对准接触，在基板芯片与顶板芯片交界处涂覆粘合剂(17)进行粘接闭合。