[发明专利]一种集成多个Pt温度传感器的MEMS发热芯片及其制造方法

摘要

本发明公开了一种集成多个Pt薄膜电阻温度传感器的MEMS发热芯片，包括：第一衬底(1‑1)，其正面有凹型的微腔体(2)；微腔体(2)内有贯穿第一衬底(1‑1)的微通孔(3)；第二衬底(1‑2)，其背面有垂直于其背面的微流道阵列(4)，正面中心区域设有垂直于其正面的多孔结构(5)，微流道阵列(4)与多孔结构(5)连通；其正面表面有多个Pt薄膜电阻温度传感器(6)；第一衬底(1‑1)的正面与第二衬底(1‑2)的背面粘合在一起。本发明还公开了发热芯片的制备方法。本发明的发热芯片可以对发热芯片的温度进行实时测量，有效避免了温度测量不准确等问题。

主权项

1.一种集成多个Pt薄膜电阻温度传感器的MEMS发热芯片，其特征在于，包括：

第一衬底(1‑1)，呈片状，其正面有凹型的微腔体(2)；所述微腔体(2)内有贯穿所述第一衬底(1‑1)的微通孔(3)；

第二衬底(1‑2)，呈片状，其背面有垂直于其背面的微流道阵列(4)，正面中心区域设有垂直于其正面的多孔结构(5)，所述微流道阵列(4)与多孔结构(5)连通；其正面表面有多个Pt薄膜电阻温度传感器(6)；

所述第一衬底(1‑1)的正面与所述第二衬底(1‑2)的背面粘合在一起。

2.根据权利要求1所述的集成多个Pt薄膜电阻温度传感器的MEMS发热芯片，其特征在于，所述微腔体(2)的深度为1毫米至5毫米；所述微通孔(3)的直径为500微米至1毫米。

3.根据权利要求1所述的集成多个Pt薄膜电阻温度传感器的MEMS发热芯片，其特征在于，所述第二衬底(1‑2)的正面有金属薄膜，所述金属薄膜的厚度为200～500nm；所述金属薄膜的材料为Ti/Pt/Au、TiW/Au、Al、Cr或Pt/Au中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的集成多个Pt薄膜电阻温度传感器的MEMS发热芯片，其特征在于，所述微流道阵列(4)的微流道的直径为10微米至500微米，所述微流道的深度为所述第二衬底(1‑2)高度的1/2～3/4。

5.根据权利要求1所述的集成多个Pt薄膜电阻温度传感器的MEMS发热芯片，其特征在于，所述多孔结构(5)的孔径为100纳米至1000纳米。

6.根据权利要求1所述的集成多个Pt薄膜电阻温度传感器的MEMS发热芯片，其特征在于，所述第一衬底为玻璃或高阻单晶硅制成，所述高阻单晶硅的电阻率大于10Ω·cm。

7.根据权利要求1所述的集成多个Pt薄膜电阻温度传感器的MEMS发热芯片，其特征在于，所述第二衬底为低阻单晶硅制成，所述低阻单晶硅的电阻率小于0.01Ω·cm。

8.一种集成多个Pt薄膜电阻温度传感器的MEMS发热芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一衬底(1‑1)的制备：

(1)在玻璃片或电阻率大于10Ω·cm的高阻单晶硅片的正面光刻形成微腔体图形，然后采用腐蚀溶液腐蚀出微腔体(2)；

(2)对步骤(1)所得到的玻璃片或高阻单晶硅片背面进行光刻，然后采用腐蚀溶液腐蚀出贯穿所述的玻璃片或高阻单晶硅片的微通孔(3)；即得到所述的第一衬底(1‑1)；

第二衬底(1‑2)的制备：

(a)在电阻率小于0.01Ω·cm的低电阻率的硅片的背面光刻形成微流道阵列图形；

(b)采用深反应离子刻蚀工艺对步骤(a)的低电阻率硅片的背面进行刻蚀，形成微流道阵列(4)；

(c)采用低压化学气相沉积工艺对步骤(b)所得到的低电阻率硅片的正面沉积一层氮化硅；

(d)对步骤(c)所得到的低电阻率硅片的正面进行光刻，采用反应离子刻蚀工艺去除中部裸露的氮化硅层；

(e)采用电化学腐蚀工艺对步骤(d)所得到的低电阻率硅片的正面腐蚀出多孔结构(5)，使多孔结构与背面的微流道阵列连通；

(f)对步骤(e)所得到的低电阻率硅片在正面光刻，磁控溅射沉积形成金属薄膜；

(g)在步骤(f)所得到的溅射有金属薄膜的硅片正面进行旋涂光刻胶光刻，形成温度传感器图形；

(h)采用干法蚀刻步骤(g)所暴露的金属薄膜，留下所需的Pt金属薄膜图形；

(i)用丙酮除去步骤(h)表面所残留的光刻胶,；

(j)在(i)中除去光刻胶的硅片正面表面溅射氧化铝层；

(K)在(j)所述氧化铝层表面再次旋涂光刻胶光刻并采用干法蚀刻暴露的氧化铝层；

(l)用丙酮除去(k)残留的光刻胶后，即为所述第二衬底(1‑2)

集成多个Pt薄膜电阻温度传感器的MEMS发热芯片的制备:

(甲)将所述第一衬底(1‑1)的正面与所述第二衬底(1‑2)的背面紧密接触，通过健合工艺粘合在一起；

(乙)采用划片机将步骤(甲)得到的芯片进行划片；

(丙)将步骤(乙)得到的芯片划片的第二衬底正面用银浆料粘结导线后高温烧结后自然冷却至室温，即得到所述的集成多个Pt薄膜电阻温度传感器的MEMS发热芯片。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)或(2)所述的腐蚀液，其中玻璃片的腐蚀液为氢氟酸溶液，高阻单晶硅片的腐蚀液为氢氧化钾溶液或四甲基氢氧化铵溶液之一。

10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(f)所溅射的金属薄膜材料为Ti/Pt或Cr/Pt中的一种或几种。

11.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(丙)的高温为300～700℃，烧结时间为10～20分钟。