[发明专利]一种三维微型加热器及其制备方法

权利要求书

1.一种三维微型加热器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)提供一半导体衬底，并于所述半导体衬底上形成一牺牲层，所述牺牲层上形成有至少两个平台腐蚀窗口，且相邻所述平台腐蚀窗口之间具有间距；

2)基于所述平台腐蚀窗口腐蚀所述半导体衬底，以于所述半导体衬底中形成至少两个间隔排布的下沉平台结构；

3)去除所述牺牲层并于步骤2)所得到的结构的表面形成介质薄膜，所述介质薄膜上定义有加热膜区、支撑梁区及电极区，其中，所述加热膜区经由所述支撑梁区与所述电极区相连接，且所述加热膜区至少覆盖各所述下沉平台结构；

4)于所述下沉平台结构对应的所述介质薄膜上制备加热电阻丝，于所述下沉平台结构之间的所述介质薄膜上制备连接引线，于所述电极区上制备电极，于所述支撑梁区上制备电极引线，其中，所述加热电阻丝与所述连接引线首尾连接形成导线结构，所述导线结构的两端分别经由不同的所述电极引线与不同的所述电极相连接，不同的所述下沉平台结构对应的所述加热电阻丝具有不同的形状；

5)于所述介质薄膜上形成薄膜释放窗口；以及

6)基于所述薄膜释放窗口腐蚀所述半导体衬底形成一隔热腔体，以释放出所述加热膜区及所述支撑梁区。

2.根据权利要求1所述的三维微型加热器的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述半导体衬底包括(100)面的硅衬底；所述牺牲层包括氧化硅层，并通过光刻-刻蚀的工艺于所述氧化硅层上形成所述平台腐蚀窗口；所述牺牲层的厚度介于0.1～3微米之间。

3.根据权利要求1所述的三维微型加热器的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述下沉平台结构呈阵列排布或无规则排布。

4.根据权利要求1所述的三维微型加热器的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述下沉平台结构的截面形状包括倒梯形、半圆形及具有圆角的倒梯形中的任意一种；所述下沉平台结构的深度介于1～10微米之间。

5.根据权利要求1所述的三维微型加热器的制备方法，其特征在于，步骤2)中，基于所述平台腐蚀窗口腐蚀所述半导体衬底的工艺包括各向异性腐蚀、各向同性腐蚀以及各向异性腐蚀和各向同性腐蚀的共同腐蚀中的任意一种。

6.根据权利要求5所述的三维微型加热器的制备方法，其特征在于，所述各向异性腐蚀的腐蚀液包括氢氧化钾、四甲基氢氧化铵及乙二胺中的至少一种；所述各向同性腐蚀的腐蚀液包括氢氟酸、硝酸及水构成的混合液。

7.根据权利要求1所述的三维微型加热器的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述介质薄膜包括由至少一层氧化硅层及至少一层氮化硅层，其中，每一层所述氧化硅层的厚度介于0.2～1微米之间，每一层所述氮化硅层的厚度介于0.2～1微米之间，所述介质薄膜的厚度介于0.4～5微米之间。

8.根据权利要求7所述的三维微型加热器的制备方法，其特征在于，所述氧化硅的形成工艺包括热氧化、低压化学气相沉积及等离子体增强化学气相沉积中的任意一种；所述氮化硅的形成工艺包括低压化学气相沉积及等离子体增强化学气相沉积中的任意一种。

9.根据权利要求1所述的三维微型加热器的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述介质薄膜上定义有一个所述加热膜区、至少两个所述支撑梁区以及至少两个所述电极区，其中，所述支撑梁区相对于所述加热膜区呈中心对称排布。

10.根据权利要求1所述的三维微型加热器的制备方法，其特征在于，步骤4)中，所述加热电阻丝、所述连接引线、所述电极以及所述电极引线在同一制备工艺下制备，所述制备工艺包括剥离工艺及电镀工艺中的任意一种；所述加热电阻丝、所述连接引线、所述电极以及所述电极引线具有相同的厚度，且所述厚度介于0.2～2微米之间。