CN111693577B - 基于空气隔热层的mems微热板及其制作方法 - Google Patents

基于空气隔热层的mems微热板及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于空气隔热层的MEMS微热板及其制作方法，主要解决现有微热板温度分布不均和功耗大的问题，其自下而上包括：硅衬底(1)，下绝缘层(2)、上绝缘层(3)和覆盖层(4)；覆盖层(4)的上部中间设有测试电极(5)和加热电极(6)，且测试电极(5)被加热电极(6)所包围，覆盖层(4)上部的四个对角位置设有极板(7)，该硅衬底(1)通过腐蚀形成空气绝热槽(8)，该上绝缘层(3)中间自上而下设有通孔阵列(10)和空气隔热层(9)，下绝缘层(2)、上绝缘层(3)和覆盖层(4)通过腐蚀同时形成加热平台(11)和悬臂(12)，本发明温度分布均匀、功耗低，可用于气体传感器的加热装置。

Description

基于空气隔热层的MEMS微热板及其制作方法
本发明属于微电子器件技术领域，特别涉及MEMS微热板及其制作方法，可用于气体传感器中的加热装置。
技术背景
当前，微机电系统MEMS气体传感器以其高灵敏度、低功耗、小体积、易集成等众多优势，在人工智能、物联网、空气质量监测、化工生产和安全家居等领域发挥着极其重要的作用。MEMS气体传感器通常由MEMS微热板和气敏膜两部分组成，其中MEMS微热板发挥着至关重要的作用，它用于提供一个稳定且恒定的工作温度，以确保气敏膜可以准确地检测被测气体浓度变化，参见赵如如，MEMS集成甲醛传感器设计及性能检测研究，哈尔滨理工大学，2014。
传统MEMS微热板结构,如图1所示，其中图1a为传统MEMS微热板的俯视图，图1b为传统MEMS微热板的AB剖面，图1c为传统MEMS微热板的CD剖面，图1d为传统MEMS微热板的EF剖面，图1e为传统MEMS微热板中加热电极的俯视图。该传统MEMS微热板自下而上包括：硅衬底、下绝缘层、加热电极、下电极板、上绝缘层、测试电极、上电极板和测试极板，该硅衬底通过腐蚀形成空气绝热槽，所述下电极板和上电极板之间设有接触孔，且下电极板和上电极板电气连接，所述下绝缘层和上绝缘层通过腐蚀形成加热平台和悬臂。然而，由于传统MEMS微热板将加热电极与测试电极制作于不同层的位置，导致MEMS微热板的功率较高，且MEMS微热板上的温度分布不均匀，即MEMS微热板中心温度与边缘温度差异很大，造成MEMS微热板上部各处气敏膜的气敏响应存在较大差异，最终影响整个气体传感器的气敏特性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种基于空气隔热层的MEMS微热板及其制作方法，利用空气隔热层显著改善微热板上温度分布的均匀性，利用同层的加热电极与测试电极有效减小微热板的功耗，提高整个气体传感器的气敏特性。
为了实现上述目的，本发明基于空气隔热层的MEMS微热板，包括：硅衬底1，下绝缘层2、上绝缘层3、覆盖层4、测试电极5、加热电极6、极板7、空气绝热槽8、加热平台11和悬臂12；硅衬底1、下绝缘层2、上绝缘层3和覆盖层4自下而上分布，极板7位于覆盖层4上部的四个对角位置，加热平台11和悬臂12通过腐蚀下绝缘层2、上绝缘层3和覆盖层4同时形成，空气绝热槽8通过腐蚀硅衬底1形成，其特征在于：
上绝缘层3中间自上而下设有通孔阵列10和空气隔热层9；该空气隔热层9为长方体空腔，其下界面与下绝缘层2的上界面重合，该长方体空腔在水平方向位于加热平台的区域内，其与加热平台边界的水平间距Q均相等，Q≥0μm；
加热电极6和测试电极5位于覆盖层4的上部中间同一层，且测试电极5被加热电极6所包围。
作为优选，所述加热电极6，其采用环绕形结构，以便于对测试电极5实施包围；所述测试电极5，其采用插指形结构，以提高测试的准确度。
作为优选，所述硅衬底1选取p型(100)的硅片，其厚度h为200～500μm。
作为优选，所述下绝缘层2的厚度td为1～5μm；所述上绝缘层3的厚度tu为1～2.5μm；所述覆盖层4的厚度tc为2～4μm；所述空气隔热层9的厚度ta为0.5～2.0μm，且ta<tu。
作为优选，所述空气绝热槽8的深度g为5～100μm,其上表面在水平方向大于加热平台11区域，且上表面各边在水平方向与加热平台11边界的距离B均相等，20μm≤B≤150μm。
作为优选，所述通孔阵列10由p行、p列大小相同的正方形通孔组成，p≥2，各正方形通孔的边长U满足0μm<U<1μm，相邻两正方形通孔的间距j满足0μm<j<10μm，最外围正方形通孔的边界与空气隔热层9边界的水平距离为F，且F>0μm，。
为实现上述目的，本发明制作基于空气隔热层的MEMS微热板的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A)在硅衬底上采用热氧化工艺制作厚度td为1～5μm的SiO2绝缘介质，形成下绝缘层；
B)在下绝缘层上淀积一层厚度为ta的易腐蚀材料层，ta的取值范围为0.5～2.0μm，并在易腐蚀材料层上制作掩膜，利用该掩膜刻蚀出形状为长方体的牺牲层；
C)在牺牲层和下绝缘层上淀积一层绝缘介质，并进行平坦化处理，形成厚度为tu的上绝缘层，tu的取值范围为1～2.5μm，且tu>ta；
D)在上绝缘层表面制作掩膜，利用该掩膜进行刻蚀，刻蚀至牺牲层上表面为止，形成通孔阵列，该通孔阵列由p行、p列大小相同的正方形通孔组成，p≥2，各正方形通孔的边长U满足0μm<U<1μm，相邻两正方形通孔的间距为j，最外围正方形通孔的边缘与牺牲层边界的水平距离为F，且F>0μm，0μm<j<10μm；
E)利用在上绝缘层形成的通孔阵列，采用湿法腐蚀工艺完全腐蚀掉牺牲层，形成空气隔热层；
F)在形成有空气隔热层的上绝缘层上淀积厚度为tc的介质材料，tc的取值范围为2～4μm，完全覆盖通孔阵列，并进行平坦化处理，形成覆盖层；
G)在覆盖层上制作测试电极、加热电极和极板；
H)在覆盖层、测试电极、加热电极和极板的上部制作掩膜，利用该掩膜进行刻蚀，且刻蚀至硅衬底表面为止，形成加热平台和悬臂，该加热平台的区域在水平方向大于空气隔热层的区域，且加热平台边界与空气隔热层边界的水平间距均为Q，且Q≥0μm；
I)采用湿法腐蚀工艺腐蚀硅衬底，形成深度g为5～100μm的空气绝热槽，该空气绝热槽上表面在水平方向大于加热平台的区域，且加热平台边界在水平方向与空气绝热槽上表面各边的距离B均相等，且20μm≤B≤150μm，完成整个微热板的制作。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、温度均匀性好
本发明由于采用了空气隔热层，有效抑制了加热电极产生的热量向加热平台外部的散失，从而提高了微热板的温度均匀性。
2、功耗低
本发明由于采用同一层金属制作加热电极与测试电极，因此可以有效减小加热电极与测试电极之间热量传递过程中的散失，从而可以显著减少微热板的功耗。
仿真结果表明，本发明的温度均匀性以及功耗，明显优于传统MEMS微热板。
附图说明
图1为传统MEMS微热板的结构图；
图2是本发明基于空气隔热层的MEMS微热板结构俯视图；
图3是图2的AB横向剖面图；
图4是图2的CD横向剖面图；
图5是本发明中的通孔阵列分布图；
图6是本发明基于空气隔热层的MEMS微热板的工艺制作流程图；
图7是本发明与传统MEMS微热板的温度分布仿真对比图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例和效果作进一步详细描述。
参照图2、图3、图4和图5，本发明基于空气隔热层的MEMS微热板的结构自下而上包括：硅衬底1、下绝缘层2、上绝缘层3和覆盖层4。
所述覆盖层4上部中间设有测试电极5和加热电极6，其中测试电极5采用插指形结构，加热电极6采用环绕形结构，且测试电极5被加热电极6所包围。所述覆盖层4上部的四个对角位置设有极板7。
所述下绝缘层2、上绝缘层3和覆盖层4通过腐蚀同时形成加热平台11和悬臂12。该硅衬底1通过腐蚀形成空气绝热槽8，该空气绝热槽8的深度g为5～100μm，其上表面在水平方向大于加热平台11区域，且上表面各边在水平方向与加热平台11边界的距离B均相等，20μm≤B≤150μm。该绝缘层3中间自上而下设有通孔阵列10和空气隔热层9，其中空气隔热层9为长方体空腔，其厚度ta为0.5～2.0μm，且下界面与下绝缘层2的上界面重合，该长方体空腔在水平方向位于加热平台的区域内，与加热平台边界的水平间距Q均相等，Q>0μm；该通孔阵列10由p行、p列大小相同的正方形通孔组成，p≥2，各正方形通孔的边长U满足0μm<U<1μm，相邻两正方形通孔的间距为j，0μm<j<10μm，最外围正方形通孔的边界与空气隔热层9边界的水平距离为F，且F>0μm。
上述基于空气隔热层的MEMS微热板中的：硅衬底1选取p型(100)的硅片，其厚度h为200～500μm；下绝缘层2的厚度td为1～5μm；上绝缘层3的厚度tu为1～2.5μm；覆盖层4的厚度tc为2～4μm。
参照图6，本发明制作基于空气隔热层的MEMS微热板给出如下三种实施例：
实施例一：制作空气隔热层厚度ta为0.5μm，p型(100)的硅片厚度h为200μm的基于空气隔热层的MEMS微热板。
步骤1，在硅衬底上制作下绝缘层，如图6a。
在硅衬底上，采用热氧化技术，即在O2流量为20sccm，压强为20mT，温度为500℃的工艺条件下，生长出一层厚度td为1μm的SiO2绝缘介质，形成下绝缘层。
步骤2，在下绝缘层上制作牺牲层，如图6b。
在下绝缘层上，采用化学气相淀积技术，即在反应室温度为1200℃，SiCl4流量在H2中的摩尔百分比为5％，薄膜生长速率为2.2μm/min的工艺条件下，淀积一层厚度ta为0.5μm的多晶硅；
采用反应离子刻蚀技术在多晶硅的表面制作掩膜，即在CF4流量为15sccm，压强为10mT，功率为100W的条件下，将多晶硅刻蚀成长方体的牺牲层。
步骤3，在牺牲层与下绝缘层上制作上绝缘层，如图6c。
在牺牲层与下绝缘层上采用等离子体增强化学气相淀积技术，即在N2O流量为800sccm，SiH4流量为200sccm，温度为250℃，RF功率为25W，压力为1100mT的工艺条件下，淀积一层SiN绝缘介质，并进行平坦化处理，形成厚度tb为1μm的上绝缘层。
步骤4，刻蚀上绝缘层形成通孔阵列，如图6d。
在上绝缘层表面制作掩膜，采用反应离子刻蚀技术，即在CF4流量为20sccm，O2流量为2sccm，压强为20mT，偏置电压为100V的工艺条件下，刻蚀至牺牲层上表面为止，形成通孔阵列。该通孔阵列由2行、2列大小相同的正方形通孔组成，各正方形通孔的边长U＝0.2μm，相邻两正方形通孔的间距j为3μm，最外围正方形通孔的边界与牺牲层边界的水平距离F为0.3μm。
步骤5，腐蚀牺牲层形成空气隔热层，如图6e。
采用湿法腐蚀工艺，即在四甲基氢氧化铵TMAH溶液浓度为15％，温度为80℃的湿法腐蚀条件下，通过通孔阵列完全腐蚀掉牺牲层，形成空气隔热层。
步骤6，在上绝缘层上制作覆盖层，如图6f。
在上绝缘层上采用等离子体增强化学气相淀积技术，即在N2O流量为800sccm，SiH4流量为200sccm，温度为250℃，RF功率为25W，压力为1100mT的工艺条件下，淀积一层SiN绝缘介质，完全覆盖通孔阵列，并对其进行平坦化处理，形成厚度tc为2μm的覆盖层。
步骤7，在覆盖层上制作测试电极、加热电极和极板，如图6g。
采用电子束蒸发技术在覆盖层上部制作掩膜，即在真空度小于1.8×10-3Pa，功率为220W，蒸发速率小于
Figure BDA0002526408280000051
的工艺条件下，在保护层表面淀积金属Au，形成测试电极、加热电极和极板。
步骤8，制作加热平台和悬臂，如图6h。
采用反应离子刻蚀技术在覆盖层、测试电极、加热电极和极板的上部制作掩膜，即在CF4流量为20sccm，O2流量为2sccm，压强为20mT，偏置电压为100V的工艺条件下，刻蚀至硅衬底表面为止，形成加热平台和悬臂，该加热平台的区域在水平方向上大于空气隔热层的区域，且空气隔热层边界与加热平台边界的水平间距Q为0.5μm。
步骤9，制作空气绝热槽，如图6i。
在四甲基氢氧化铵TMAH溶液浓度为15％，温度为80℃的湿法腐蚀条件下腐蚀硅衬底，形成深度g为5μm的空气绝热槽，该空气绝热槽上表面在水平方向大于加热平台的区域，且加热平台边界与空气绝热槽上表面各边的水平间距B为20μm，完成整个微热板的制作。
实施例二：制作空气隔热层厚度ta为1μm，p型(100)的硅片厚度h为300μm的基于空气隔热层的MEMS微热板。
步骤一，在硅衬底上制作下绝缘层，如图6a。
在硅衬底上采用热氧化技术生长出一层厚度td为2μm的SiO2绝缘介质，形成下绝缘层。
所述热氧化技术的工艺条件为：O2流量为30sccm，压强为80mT，温度为550℃。
步骤二，制作牺牲层，如图6b。
2.1)采用化学气相淀积技术在下绝缘层上淀积一层厚度ta为1μm的多晶硅；
2.2)在多晶硅的表面制作掩膜，采用反应离子刻蚀技术将易腐蚀材料层刻蚀成长方体的牺牲层。
所述化学气相淀积技术的工艺条件为：反应室温度为1200℃，SiCl4流量在H2中的摩尔百分比为5％，薄膜生长速率为2.2μm/min。
所述反应离子刻蚀技术的工艺条件为：CF4流量为15sccm，压强为10mT，功率为100W。
步骤三，制作上绝缘层，如图6c。
采用等离子体增强化学气相淀积技术在多晶硅和下绝缘层上淀积一层绝缘介质SiN，并平坦化，形成厚度tu为2μm的上绝缘层。
所述等离子体增强化学气相淀积技术的工艺条件为：N2O流量为850sccm，SiH4流量为250sccm，温度为250℃，RF功率为35W，压力为1200mT。
步骤四，在上绝缘层表面制作掩膜，利用该掩膜刻蚀出通孔阵列，如图6d。
在上绝缘层表面制作掩膜，采用反应离子刻蚀技术在上绝缘层表面进行刻蚀，刻蚀至牺牲层上表面为止，形成通孔阵列，该通孔阵列由3行、3列大小相同的正方形通孔组成，各正方形通孔的边长U为0.5μm，相邻两正方形通孔的间距j为5μm，最外围正方形通孔边缘与牺牲层边界的水平距离F为1μm。
所述反应离子刻蚀技术的工艺条件为：CF4流量为20sccm，O2流量为2sccm，压强为20mT，偏置电压为100V。
步骤五，利用通孔阵列腐蚀牺牲层，形成空气隔热层，如图6e。
采用湿法腐蚀技术腐蚀牺牲层形成空气隔热层。
所述湿法腐蚀技术的工艺条件为：四甲基氢氧化铵TMAH溶液浓度为20％，温度为90℃。
步骤六，淀积介质材料覆盖上绝缘层且填充通孔阵列，形成覆盖层，如图6f。
采用等离子体增强化学气相淀积技术在上绝缘层和通孔阵列上淀积介质材料SiN，完全覆盖通孔阵列，并进行平坦化处理，形成厚度tc为3μm的覆盖层。
所述等离子体增强化学气相淀积技术的工艺条件为：N2O流量为850sccm，SiH4流量为250sccm，温度为250℃，RF功率为35W，压力为1200mT。
步骤七，在覆盖层表面制作掩膜，利用该掩膜淀积金属形成加热电极、测试电极和极板，如图6g。
在覆盖层表面制作掩膜，采用电子束蒸发技术淀积金属Au形成加热电极、测试电极和极板。其中电子束蒸发技术的工艺条件为：真空度小于1.8×10-3Pa，功率为230W，蒸发速率小于
Figure BDA0002526408280000071
步骤八，刻蚀形成加热平台和悬臂，如图6h。
在覆盖层、加热电极、测试电极和极板的上部制作掩膜，采用反应离子刻蚀技术进行刻蚀，且刻蚀至硅衬底表面为止，形成加热平台和悬臂，该加热平台的区域在水平方向大于空气隔热层的区域，且加热平台边界与空气隔热层边界的水平间距Q为5μm。
所述反应离子刻蚀技术的工艺条件为：CF4流量为20sccm，O2流量为2sccm，压强为20mT，偏置电压为100V。
步骤九，采用湿法腐蚀工艺腐蚀硅衬底，形成空气绝热槽，如图6i。
采用湿法腐蚀技术在硅衬底中间刻蚀形成深度g为40μm的空气绝热槽，该空气绝热槽上表面在水平方向大于加热平台的区域，且加热平台边界在水平方向与空气绝热槽上表面各边的距离B为100μm，其中湿法腐蚀技术的工艺条件为：四甲基氢氧化铵TMAH溶液的浓度为20％，温度为90℃，完成整个微热板的制作。
实施例三：制作空气隔热层厚度ta为2μm，p型(100)的硅片厚度h为500μm的基于空气隔热层的MEMS微热板。
步骤A，在硅衬底上制作下绝缘层，如图6a。
采用热氧化技术在O2流量为40sccm，压强为100mT，温度为600℃的条件下在硅衬底上生长出一层厚度td为5μm的SiO2绝缘介质，形成下绝缘层。
步骤B，在下绝缘层上制作牺牲层，如图6b。
首先，采用化学气相淀积技术在反应室温度为1200℃，SiCl4流量在H2中的摩尔百分比为5％，薄膜生长速率为2.2μm/min的条件下在下绝缘层上淀积一层厚度ta为2μm的多晶硅；
然后，在多晶硅的表面制作掩膜，采用反应离子刻蚀技术在CF4流量为15sccm，压强为10mT，功率为100W的条件下将多晶硅刻蚀成长方体的牺牲层。
步骤C，在牺牲层和下绝缘层上制作上绝缘层，如图6c。
采用等离子体增强化学气相淀积技术在N2O流量为900sccm，SiH4流量为300sccm，温度为250℃，RF功率为40W，压力为1300mT的工艺条件下在牺牲层和下绝缘层上淀积一层绝缘介质SiN，并进行平坦化处理，形成厚度tb为2.5μm的上绝缘层。
步骤D，在上绝缘层表面制作掩膜，利用该掩膜刻蚀出通孔阵列，如图6d。
在上绝缘层表面制作掩膜，采用反应离子刻蚀技术在CF4流量为20sccm，O2流量为2sccm，压强为20mT，偏置电压为100V的工艺条件下刻蚀至牺牲层上表面为止，形成通孔阵列，该通孔阵列由5行、5列大小相同的正方形通孔组成，各正方形通孔的边长U为1μm，相邻两正方形通孔的间距j为10μm，最外围正方形通孔边缘与牺牲层的水平距离F为15μm。
步骤E，利用通孔阵列腐蚀牺牲层，形成空气隔热层，如图6e。
采用湿法腐蚀技术在四甲基氢氧化铵TMAH溶液浓度为25％，温度为100℃的湿法腐蚀条件下腐蚀牺牲层，形成空气隔热层。
步骤F，在上绝缘层和通孔阵列上制作覆盖层，如图6f。
采用等离子体增强化学气相淀积技术在N2O流量为900sccm，SiH4流量为300sccm，温度为250℃，RF功率为40W，压力为1300mT的工艺条件下，在上绝缘层和通孔阵列上淀积介质材料SiN，完全覆盖通孔阵列，并进行平坦化处理，形成厚度tc为4μm的覆盖层。
步骤G，在覆盖层表面制作加热电极、测试电极和极板，如图6g。
在覆盖层表面制作掩膜，采用电子束蒸发技术在真空度小于1.8×10-3Pa，功率为240W，蒸发速率小于
Figure BDA0002526408280000091
的工艺条件下在保护层表面淀积金属Au，形成加热电极、测试电极和极板。
步骤H，制作加热平台和悬臂，如图6h。
在覆盖层、加热电极、测试电极和极板的上部制作掩膜，采用反应离子刻蚀技术在CF4流量为20sccm，O2流量为2sccm，压强为20mT，偏置电压为100V的工艺条件下，刻蚀至硅衬底表面为止，形成加热平台和悬臂，该加热平台的区域在水平方向大于空气隔热层的区域，且加热平台边界与空气隔热层的水平间距Q为10μm。
步骤I，腐蚀硅衬底制作空气绝热槽，如图6i。
采用湿法腐蚀技术在四甲基氢氧化铵TMAH溶液浓度为25％，温度为100℃的工艺条件下腐蚀硅衬底，以在硅衬底中间形成深度g为100μm的空腔，该空气绝热槽上表面在水平方向大于加热平台的区域，且加热平台边界在水平方向与空气绝热槽上表面各边的距离B为150μm，完成整个微热板的制作。
本发明的效果可通过以下仿真进一步说明。
一、仿真参数
设传统MEMS微热板和本发明微热板除空气隔热层外均采用相同的尺寸，硅衬底的厚度h为400μm，空气绝热槽的深度g为80μm，下绝缘层厚度td为2μm，上绝缘层厚度tu为2μm。
传统MEMS微热板无空气隔热层和覆盖层，本发明微热板的空气隔热层厚度ta为0.6μm，覆盖层tc的厚度为1μm。
二、仿真内容
对传统的MEMS微热板和本发明微热板在相同功率条件下温度的分布情况进行仿真，结果如图7。
结合图7所示的温度分布可以明显地看出，采用隔热层后，本发明微热板结构可以更加有效地调制微热板的表面温度分布，使得微热板中心与边缘的温度差变得更小，因此本发明微热板的温度均匀性远优于传统微热板。此外，本发明微热板的温度高于传统微热板，表明本发明微热板的热量散失更小。
以上描述仅是本发明的几个具体实施例，并不构成对本发明的限制，显然对于本领域的专业人员来说，在了解了本发明内容和原理后，能够在不背离本发明的原理和范围的情况下，根据本发明的方法进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这些基于本发明的修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.基于空气隔热层的MEMS微热板，包括：硅衬底(1)，下绝缘层(2)、上绝缘层(3)、覆盖层(4)、测试电极(5)、加热电极(6)、极板(7)、空气绝热槽(8)、加热平台(11)和悬臂(12)；硅衬底(1)、下绝缘层(2)、上绝缘层(3)和覆盖层(4)自下而上分布，极板(7)位于覆盖层(4)上部的四个对角位置，加热平台(11)和悬臂(12)通过腐蚀下绝缘层(2)、上绝缘层(3)和覆盖层(4)同时形成，空气绝热槽(8)通过腐蚀硅衬底(1)形成，其特征在于：
上绝缘层(3)中间自上而下设有通孔阵列(10)和空气隔热层(9)；该空气隔热层(9)为长方体空腔，其下界面与下绝缘层(2)的上界面重合，该长方体空腔在水平方向位于加热平台的区域内，其与加热平台边界的水平间距Q均相等，Q>0μm；
加热电极(6)和测试电极(5)位于覆盖层(4)的上部中间同一层，且测试电极(5)被加热电极(6)所包围。
2.根据权利要求1所述的微热板，其特征在于，加热电极(6)，其采用环绕形结构，以便于对测试电极(5)实施包围。
3.根据权利要求1所述的微热板，其特征在于，测试电极(5)，其采用插指形结构，以提高测试的准确度。
4.根据权利要求1所述的微热板，其特征在于，硅衬底(1)选取p型(100)的硅片，其厚度h为200～500μm。
5.根据权利要求1所述的微热板，其特征在于，
下绝缘层(2)的厚度td为1～5μm；
上绝缘层(3)的厚度tu为1～2.5μm；
覆盖层(4)的厚度tc为2～4μm；
空气隔热层(9)的厚度ta为0.5～2.0μm，且ta<tu，其中tu为上绝缘层(3)的厚度。
6.根据权利要求1所述的微热板，其特征在于，空气绝热槽(8)的深度g为5～100μm,其上表面在水平方向大于加热平台(11)区域，且上表面各边在水平方向与加热平台(11)边界的距离B均相等，20μm≤B≤150μm。
7.根据权利要求1所述的微热板，其特征在于，通孔阵列(10)由p行、p列大小相同的正方形通孔组成，p≥2，各正方形通孔的边长U满足0μm<U<1μm，相邻两正方形通孔的间距j满足0μm<j<10μm，最外围正方形通孔的边界与空气隔热层(9)边界的水平距离为F，且F>0μm。
8.一种制作基于空气隔热层的MEMS微热板的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A)在硅衬底上采用热氧化工艺制作厚度td为1～5μm的SiO2绝缘介质，形成下绝缘层；
B)在下绝缘层上淀积一层厚度为ta的易腐蚀材料层，ta的取值范围为0.5～2.0μm，并在易腐蚀材料层上制作掩膜，利用该掩膜刻蚀出形状为长方体的牺牲层；
C)在牺牲层和下绝缘层上淀积一层绝缘介质，并进行平坦化处理，形成厚度为tu的上绝缘层，tu的取值范围为1～2.5μm，且tu>ta；
D)在上绝缘层表面制作掩膜，利用该掩膜进行刻蚀，刻蚀至牺牲层上表面为止，形成通孔阵列，该通孔阵列由p行、p列大小相同的正方形通孔组成，p≥2，各正方形通孔的边长U满足0μm<U<1μm，相邻两正方形通孔的间距为j，最外围正方形通孔的边缘与牺牲层边界的水平距离为F，且F>0μm，0μm<j<10μm；
E)利用在上绝缘层形成的通孔阵列，采用湿法腐蚀工艺完全腐蚀掉牺牲层，形成空气隔热层；
F)在形成有空气隔热层的上绝缘层上淀积厚度为tc的介质材料，tc的取值范围为2～4μm，完全覆盖通孔阵列，并进行平坦化处理，形成覆盖层；
G)在覆盖层上制作测试电极、加热电极和极板；
H)在覆盖层、测试电极、加热电极和极板的上部制作掩膜，利用该掩膜进行刻蚀，且刻蚀至硅衬底表面为止，形成加热平台和悬臂，该加热平台的区域在水平方向大于空气隔热层的区域，且加热平台边界与空气隔热层边界的水平间距均为Q，且Q>0μm；
I)采用湿法腐蚀工艺腐蚀硅衬底，形成深度g为5～100μm的空气绝热槽，该空气绝热槽上表面在水平方向大于加热平台的区域，且加热平台边界在水平方向与空气绝热槽上表面各边的距离B均相等，且20μm≤B≤150μm，完成整个微热板的制作。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：步骤A)中采用的热氧化工艺，其工艺参数为：O2流量为20～40sccm，压强为20～100m Torr，温度为500～600℃。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：步骤E)和步骤I)中的湿法腐蚀工艺条件为：四甲基氢氧化铵TMAH溶液的浓度为15～25％，温度为80～100℃。
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