CN117405237A - 一种二维扫描式红外热电堆结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及红外热电堆技术领域，具体提供了一种二维扫描式红外热电堆结构及其制备方法，所述红外热电堆结构包括基底和设置在基底上的框架、框架扭转轴、线圈、磁铁、热电堆结构，所述制备方法包括：S1、制备基底；S2、制备复合支撑层；S3、制备热电偶层；S4、制备金属线圈和金属线圈连接线；S5、制备支撑悬浮膜；S6、制备框架扭转轴；S7、制备背腔；S8、去除基底的氧化层；S9、固定磁铁；本发明提供的二维扫描式红外热电堆结构，一方面能够有效减少热电堆的工作时间，另一方面提高了热电堆的工作效率和检测精度，最重要的是热电堆的工作功耗得到了极大地降低；本发明提供的二维扫描式红外热电堆结构的制备方法简便，制作工艺简单，生产的红外热电堆体积较小，适合大批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及红外热电堆技术领域，具体涉及一种二维扫描式红外热电堆结构及其制备方法。
背景技术
本发明涉及红外热电堆领域，提供了一种二维扫描式红外热电堆结构及其制备方法，所述的二维扫描式红外热电堆包括基底、框架、框架扭转轴、线圈、磁铁、热电堆支撑层、热电偶层。所述的基底设置有空腔，将所述的第一框架、第二框架、线圈、磁铁、热电堆支撑层、热电偶层依次设置在空腔内，所述的框架包括第一框架和第二框架，第一框架和第二框架通过第一框架扭转轴连接在一起，基底和第二框架通过第二框架扭转轴连接在一起，所述的第一框架扭转轴和第二框架扭转轴包括但是不限于梳齿状，还可以是其他的S交叉型的扭转轴，所述的第一框架设置有空腔，减小热电堆结构的散热性，提高热电堆检测精度，线圈位于第二框架的上方，磁铁位于第二框架的下方，通电的线圈在磁铁的作用下转动，从而驱动第二框架进行转动，第二框架通过第一框架扭转轴带动第一框架进行转动，所述的热电堆结构位于第一框架的上方，第一框架带动热电堆转动，从而实现面域温度的扫描。采用二维扫描式红外热电堆结构的优点是将传统上只能采集一个点温度的热电堆升级为通过逐行扫描的方式采集多个点温度的热电堆，从而可以很方便的得到物体的面域温度。
热电堆作为一种温度检测器件被广泛的应用在非接触式体温计、放射温度计、食品温度检测等领域，最近几年，MEMS红外热电堆传感器由于自身的安全性、非接触、温度范围广、灵敏度高、体积小等优点被广泛的应用在火车站、汽车站、医院以及商场等人流密集的公共场所，方便对人们的体温进行监控；热电堆还可以充当气体传感器，用来检测厨房中的CH4浓度、蔬菜大棚中CO2的浓度等；热电堆还可以通过膜和边缘之间的温差测量气压的压力，从而应用在真空传感器上。
传统上制备的热电堆都是独立单元的，这些独立单元的热电堆探测范围窄，不仅不能对运动的物品进行检测而且只能探测一个点的温度，在汽车站、火车站、医院等人流密集的场所，采用这些独立单元热电堆会增加检测时间，提高时间成本和检测成本。
人们为了解决上述热电堆的缺点发明了阵列式红外热电堆，阵列式红外热电堆是将单元热电堆设计成阵列的形式，扩大了单元热电堆检测的范围，将检测单点温度的热电堆升级为检测面域温度的热电堆，进一步扩大了热电堆的应用范围，但是为了提高阵列式热电堆的精度，在仅有热电堆的尺寸上需要排列很多独立单元热电堆，这就要求单元热电堆的尺寸变小，产生很小的电压信号(通常在nV到uV的范围内)，在日常的使用中需要额外添加信号放大器件，便在无形中增加了功耗，加大了单元热电堆的发热情况，从而提高了阵列式热电堆的测量误差，影响热电堆的性能；并且阵列式红外热电堆的尺寸偏大，生产成本高。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种二维扫描式红外热电堆结构及其制备方法，用于解决现有技术中阵列式红外热电堆在日常的使用中需要额外添加信号放大器件，增加了功耗，测量误差大，影响热电堆的性能；以及阵列式红外热电堆的尺寸偏大，生产成本高等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种二维扫描式红外热电堆结构，所述红外热电堆结构包括基底和设置在基底上的框架、框架扭转轴、线圈、磁铁、热电堆结构，所述热电堆结构包括复合支撑层和设置在复合支撑层上的热电偶层；
所述框架通过框架扭转轴连接基底；
所述线圈位于框架的上方、磁铁位于框架的下方，通电的线圈在磁铁的作用下转动以驱动框架进行摆动；
所述热电堆结构位于框架的上方，框架带动热电堆结构转动实现面域温度的扫描。
于本发明的一实施例中，所述框架包括第一框架和第二框架，所述框架扭转轴包括第一框架扭转轴和第二框架扭转轴，第一框架与第二框架通过第一框架扭转轴连接在一起，基底与第二框架通过第二框架扭转轴连接在一起；所述线圈位于第二框架的上方、磁铁位于第二框架的下方，所述热电堆结构位于第一框架的上方。
于本发明的一实施例中，所述第一框架扭转轴和第二框架扭转轴均设置为梳齿状结构。
于本发明的一实施例中，所述第一框架扭转轴和第二框架扭转轴均设置为S交叉型结构
于本发明的一实施例中，所述基底设置为中空结构，所述框架、框架扭转轴、线圈、磁铁、热电堆结构均设置在基底的中空结构中。
于本发明的一实施例中，所述第一框架中设置有空腔，用于聚集热电堆结构的热电能。
一种二维扫描式红外热电堆结构的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备基底：选用SOI衬底作为基底，并对基底进行清洗；
S2、制备复合支撑层：利用化学气相沉积技术在基底上从下到上依次沉积第一二氧化硅层、氮化硅层、第二二氧化硅层，形成热电堆结构的复合支撑层；第一二氧化硅层的厚度为5-15kA，氮化硅层的厚度为2-6kA，第二二氧化硅层的厚度为2-6kA；
S3、制备热电偶层，包括：a、制备多晶硅热偶条；b、制备多晶硅热偶条上绝缘层；c、制备Al热偶条及电极；d、制备钝化吸收层；e、制备通孔；
a、制备多晶硅热偶条：利用化学气相沉积技术在复合支撑层的上方沉积一层多晶硅，所述多晶硅的厚度大约是300nm-800nm；进而对形成的多晶硅层进行离子注入操作以增强多晶硅热偶条的电导率；进而对完成离子注入的多晶硅层进行光刻刻蚀形成多晶硅热偶条形状，所述多晶硅热偶条的宽度在3-8um；最后进行退火操作以便激活离子注入、恢复迁移率，从而修复晶格损伤；
b、制备多晶硅热偶条上绝缘层：利用气相沉积工艺在多晶硅热偶条的上方沉积一层绝缘层，所述绝缘层选用的材料为氧化硅，厚度一般在3-5kA；
c、制备Al热偶条及电极：利用镀膜工艺在复合支撑层上方沉积一层金属Al，形成Al金属薄膜层，所述Al金属薄膜层的厚度为5-20kA、宽度为3-5um；进而利用刻蚀工艺对金属Al薄膜进行刻蚀操作，形成Al热偶条；接着对器件进行退火处理以增加Al热偶条和多晶硅热偶条之间的欧姆接触；最后利用镀膜工艺制备热偶条的电极；
d、制备钝化吸收层：利用化学气相沉积工艺在热偶条层的表面沉积一层氮化硅作为钝化吸收层，所述钝化吸收层的厚度为1-5KA，用来隔离Al热偶条和金属线圈之间的电导性，实现Al热偶条和电镀金属线圈之间的电隔离；然后对钝化吸收层进行刻蚀处理，去除电极表面的氮化硅；
e、制备通孔：使用刻蚀的方式在钝化吸收层上刻蚀通孔，用于实现Al热偶条的对外连接；
S4、制备金属线圈和金属线圈连接线：利用电镀工艺在钝化吸收层的上方形成一层金属线圈，所述金属线圈使用的材料为金，厚度为10-30um；然后利用镀膜工艺制备金属线圈连接线；
S5、制备支撑悬浮膜：利用湿法腐蚀中的TMAH溶液对基底上端进行腐蚀操作，释放支撑悬浮膜；
S6、制备框架扭转轴：利用刻蚀工艺对基底进行正面的刻蚀操作，直到接触到氧化硅层停止；在刻蚀之前需要对热电堆结构进行贴片保护操作，贴片保护通过常温涂抹泵油、升温涂抹蜡等方法将晶圆正面通过粘结剂与保护片连接在一起；
S7、制备背腔：利用刻蚀的方法对基底的下底面进行刻蚀，形成空腔；
S8、去除基底的氧化层：利用BOE腐蚀工艺去除SOI衬底的氧化层；
S9、固定磁铁：将磁铁粘贴在框架的下面，线圈发生转动。
于本发明的一实施例中，所述S1步骤中，基底包括依次叠加的衬底硅、氧化绝缘层、顶部硅，所述衬底硅的厚度为300um-700um，所述顶部硅厚度为30um-200um，所述氧化绝缘层的厚度为0.5um-5um。
于本发明的一实施例中，所述S2步骤中，制备获得多晶硅热偶条上的绝缘层后，利用刻蚀工艺对绝缘层进行刻蚀处理以便Al热偶条与多晶硅形成电互联。
于本发明的一实施例中，所述镀膜工艺包括蒸发工艺、溅射工艺、电镀工艺。
如上所述，本发明提供的二维扫描式的红外热电堆结构及其制备方法，具有以下有益效果：
1、二维扫描式红外热电堆利用扫描的方式将采集单点温度的热电堆升级为通过逐行扫描采集面域温度的热电堆，减少热电堆的工作时间，提高了热电堆的工作效率。
2、二维扫描式红外热电堆的出现可以取代传统阵列式红外热电堆为了提高性能从而减小单元热电堆面积的缺点，提高了热电堆的检测精度，降低了热电堆工作功耗，节约了制作成本。
3、二维扫描式热电堆的制作工艺简单，体积小，适合大批量生产。
附图说明
图1显示为本发明公开的二维扫描式红外热电堆结构的整体结构示意图。
图2显示为本发明公开的二维扫描式红外热电堆结构从右侧剖视的结构示意图。
图3显示为本发明公开的二维扫描式红外热电堆结构的底面结构示意图。
图4显示为本发明公开的二维扫描式红外热电堆结构的俯视结构示意图。
图5显示为本发明公开的二维扫描式红外热电堆结构中热电堆结构的结构示意图。
图6显示为图5中热电堆结构的局部结构放大图。
图7显示为本发明公开的二维扫描式红外热电堆结构中线圈部分的结构放大图。
图8显示为本发明实施例中公开的二维扫描式红外热电堆结构的制备方法的工艺流程示意图。
图9显示为本发明实施例中公开的二维扫描式红外热电堆结构的制备方法中步骤S1的放大示意图。
图10显示为本发明实施例中公开的二维扫描式红外热电堆结构的制备方法中步骤S2的放大示意图。
图11-图15显示为本发明实施例中公开的二维扫描式红外热电堆结构的制备方法中步骤S3的放大示意图。
图16显示为本发明实施例中公开的二维扫描式红外热电堆结构的制备方法中步骤S4的放大示意图。
图17显示为本发明实施例中公开的二维扫描式红外热电堆结构的制备方法中步骤S5的放大示意图。
图18显示为本发明实施例中公开的二维扫描式红外热电堆结构的制备方法中步骤S6的放大示意图。
图19显示为本发明实施例中公开的二维扫描式红外热电堆结构的制备方法中步骤S7的放大示意图。
图20显示为本发明实施例中公开的二维扫描式红外热电堆结构的制备方法中步骤S9的放大示意图。
元件标号说明
基底1；框架2；第一框架21；第二框架22；框架扭转轴3；第一框架扭转轴31；第二框架扭转轴32；线圈4；磁铁5；热电堆结构6；复合支撑层61；热电偶层62；空腔a。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图20。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
请参阅图1-7，本发明其中一个实施例提供一种二维扫描式红外热电堆结构，所述红外热电堆结构包括基底1设置在基底1的框架2、框架扭转轴3、线圈4、磁铁5、热电堆结构6，所述基底1设置为中空结构，所述框架2、框架扭转轴3、线圈4、磁铁5、热电堆结构6均设置在基底1的中空结构中；所述热电堆结构6包括复合支撑层61和设置在复合支撑层61上的热电偶层62；所述框架2通过框架扭转轴3连接基底1；所述线圈4位于框架2的上方、磁铁5位于框架2的下方，通电的线圈4在磁铁5的作用下转动以驱动框架2进行转动；所述热电堆结构6位于框架2的上方，框架2带动热电堆结构6转动实现面域温度的扫描。
所述框架2包括第一框架21和第二框架22，所述第一框架21中设置有空腔a，用于聚集热电堆结构的热电能，提高热电堆检测精度；所述框架扭转轴3包括第一框架扭转轴31和第二框架扭转轴32，第一框架21与第二框架22通过第一框架扭转轴31连接在一起，基底1与第二框架22通过第二框架扭转轴32连接在一起；具体的，所述线圈4位于第二框架22的上方、磁铁5位于第二框架22的下方，所述热电堆结构6位于第一框架21的上方。
所述第一框架扭转轴31和第二框架扭转轴32均设置为梳齿状结构或者S交叉型结构，实现框架扭转轴3的扭转功能。
工作原理：由于线圈4通电之后会因为电生磁的现象在线圈4周围产生磁场，在永久磁铁5的同时作用下，两个磁场之间相互作用产生洛伦兹力，洛伦兹力会驱动线圈4发生转动，从而带动线圈4下方第二框架22的转动，进而通过第二框架22的作用力驱动第一扭转轴31带动第一框架21的转动。
一般二维扫描式红外热电堆结构可以进行两个方向的扫描，传统意义上x轴采用谐振模式，使用正弦波驱动工作，通常设计为几KHz，方便反射光束在水平方向上实现快速扫描，y轴采用准静态模式，用低频的三角波驱动工作，频率通常设计为几十Hz，这样做的目的是方便进行逐行扫描的工作，但是热电堆的响应存在ms级的延迟，所以在设计两轴扫描模式的时候需要考虑x轴方向的扫描速度和热电堆的响应延迟之间的关系，通常设计的比传统意义上的几KHz的频率要小，一般设计为几十Hz。
请参阅图8-20，本发明另一实施例提供一种二维扫描式的红外热电堆结构的制备方法，热电堆在电磁力的驱动下(在这里还可以是静电驱动、压电驱动等驱动方式)实现逐行扫描，使得热电堆可以感知一个面域的红外感应。
所述制备方法包括如下步骤：
S1、制备基底：选用SOI衬底作为基底，并对基底进行清洗；
S2、制备复合支撑层：利用化学气相沉积技术在基底上从下到上依次沉积第一二氧化硅层、氮化硅层、第二二氧化硅层，形成热电堆结构的复合支撑层；第一二氧化硅层的厚度为5-15kA，氮化硅层的厚度为2-6kA，第二二氧化硅层的厚度为2-6kA；
S3、制备热电偶层，包括：a、制备多晶硅热偶条；b、制备多晶硅热偶条上绝缘层；c、制备Al热偶条及电极；d、制备钝化吸收层；e、制备通孔；
a、制备多晶硅热偶条：利用化学气相沉积技术在复合支撑层的上方沉积一层多晶硅，所述多晶硅的厚度大约是300nm-800nm；进而对形成的多晶硅层进行离子注入操作以增强多晶硅热偶条的电导率；进而对完成离子注入的多晶硅层进行光刻刻蚀形成多晶硅热偶条形状，所述多晶硅热偶条的宽度在3-8um；最后进行退火操作以便激活离子注入、恢复迁移率，从而修复晶格损伤；
b、制备多晶硅热偶条上绝缘层：利用气相沉积工艺在多晶硅热偶条的上方沉积一层绝缘层，所述绝缘层选用的材料为氧化硅，厚度一般在3-5kA；
c、制备Al热偶条及电极：利用镀膜工艺在复合支撑层上方沉积一层金属Al，形成Al金属薄膜层，所述Al金属薄膜层的厚度为5-20kA、宽度为3-5um；进而利用刻蚀工艺对金属Al薄膜进行刻蚀操作，形成Al热偶条；接着对器件进行退火处理以增加Al热偶条和多晶硅热偶条之间的欧姆接触；最后利用镀膜工艺制备热偶条的电极；
d、制备钝化吸收层：利用化学气相沉积工艺在热偶条层的表面沉积一层氮化硅作为钝化吸收层，所述钝化吸收层的厚度为1-5KA，用来隔离Al热偶条和金属线圈之间的电导性，实现Al热偶条和电镀金属线圈之间的电隔离；然后对钝化吸收层进行刻蚀处理，去除电极表面的氮化硅，方便进行封装时引线的键合操作；
e、制备通孔：使用刻蚀的方式在钝化吸收层上刻蚀通孔，用于实现Al热偶条的对外连接；
S4、制备金属线圈和金属线圈连接线：利用电镀工艺在钝化吸收层的上方形成一层金属线圈，所述金属线圈使用的材料为金，厚度为10-30um；然后利用镀膜工艺制备金属线圈连接线；
S5、制备支撑悬浮膜：利用湿法腐蚀中的TMAH溶液对基底上端进行腐蚀操作，释放支撑悬浮膜；在进行腐蚀之前为了不影响支撑悬浮膜上方的器件，需要对支撑悬浮膜上方的器件进行保护贴片保护操作。
S6、制备框架扭转轴：利用刻蚀工艺对基底进行正面的刻蚀操作，直到接触到氧化硅层停止；在刻蚀之前需要对热电堆结构进行贴片保护操作；
S7、制备背腔：利用刻蚀的方法对基底的下底面进行刻蚀，形成空腔；刻蚀之前对器件上表面所形成的图形进行贴片保护操作；
S8、去除基底的氧化层：利用BOE腐蚀工艺去除SOI衬底的氧化层；
S9、固定磁铁：将磁铁粘贴在框架的下面，线圈发生转动。
所述S5-S7步骤中，贴片保护操作是通过常温涂抹泵油、升温涂抹蜡等方法将晶圆正面通过粘结剂与保护片连接在一起，对器件形成保护。
所述步骤S7中，刻蚀的方式包括深反应离子刻蚀或者湿法刻蚀。
所述S1步骤中，基底包括依次叠加的衬底硅、氧化绝缘层、顶部硅，其中，顶部硅采用的是电阻率极低的低阻硅；所述衬底硅的厚度为300um-700um，所述顶部硅厚度为30um-200um，所述氧化绝缘层的厚度为0.5um-5um。
所述S2步骤中，制备获得多晶硅热偶条上的绝缘层后，利用刻蚀工艺对绝缘层进行刻蚀处理以便Al热偶条与多晶硅形成电互联。
所述镀膜工艺包括蒸发工艺、溅射工艺、电镀工艺。
本方法用于二维扫描式热电堆的制作整体工艺简单，体积小，适合大批量的生产。
综上所述，本发明提供的二维扫描式红外热电堆结构利用扫描的方式将采集单点温度的热电堆升级为通过逐行扫描采集面域温度的热电堆，减少热电堆的工作时间，提高了热电堆的工作效率；二维扫描式红外热电堆的出现可以取代传统阵列式红外热电堆为了提高性能从而减小单元热电堆面积的缺点，提高了热电堆的检测精度，降低了热电堆工作功耗，节约了制作成本；本发明提供的二维扫描式的红外热电堆结构的制备方法制作工艺简单，体积小，适合大批量的生产。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种二维扫描式红外热电堆结构，其特征在于，所述的红外热电堆结构包括基底和设置在基底上的框架、框架扭转轴、线圈、磁铁、热电堆结构，所述的热电堆结构包括复合支撑层和设置在复合支撑层上的热电偶层；
所述框架通过框架扭转轴连接基底；
所述线圈位于框架的上方、磁铁位于框架的下方，通电的线圈在磁铁的作用下转动用来驱动框架摆动；
所述的热电堆结构位于框架的上方，框架带动热电堆结构转动从而实现面域温度的扫描。
2.根据权利要求1所述的二维扫描式红外热电堆结构，其特征在于：所述框架包括第一框架和第二框架，所述框架扭转轴包括第一框架扭转轴和第二框架扭转轴，第一框架与第二框架通过第一框架扭转轴连接在一起，基底与第二框架通过第二框架扭转轴连接在一起；所述线圈位于第二框架的上方、磁铁位于第二框架的下方，所述热电堆结构位于第一框架的上方。
3.根据权利要求2所述的二维扫描式红外热电堆结构，其特征在于：所述第一框架扭转轴和第二框架扭转轴均设置为梳齿状结构。
4.根据权利要求2所述的二维扫描式红外热电堆结构，其特征在于：所述第一框架扭转轴和第二框架扭转轴均设置为S交叉型结构
5.根据权利要求1所述的二维扫描式红外热电堆结构，其特征在于：所述基底设置为中空结构，所述框架、框架扭转轴、线圈、磁铁、热电堆结构均设置在基底的中空结构中。
6.根据权利要求2所述的二维扫描式红外热电堆结构，其特征在于：所述第一框架中设置有空腔，用于聚集热电堆结构的热电能。
7.一种二维扫描式的红外热电堆结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、制备基底：选用SOI衬底作为基底，并对基底进行清洗；
S2、制备复合支撑层：利用化学气相沉积技术在基底上从下到上依次沉积第一二氧化硅层、氮化硅层、第二二氧化硅层，形成热电堆结构的复合支撑层；第一二氧化硅层的厚度为5-15kA，氮化硅层的厚度为2-6kA，第二二氧化硅层的厚度为2-6kA；
S3、制备热电偶层，包括：a、制备多晶硅热偶条；b、制备多晶硅热偶条上绝缘层；c、制备Al热偶条及电极；d、制备钝化吸收层；e、制备通孔；
a、制备多晶硅热偶条：利用化学气相沉积技术在复合支撑层的上方沉积一层多晶硅，所述多晶硅的厚度大约是300nm-800nm；进而对形成的多晶硅层进行离子注入操作以增强多晶硅热偶条的电导率；进而对完成离子注入的多晶硅层进行光刻刻蚀形成多晶硅热偶条形状，所述多晶硅热偶条的宽度在3-8um；最后进行退火操作以便激活离子注入、恢复迁移率，从而修复晶格损伤；
b、制备多晶硅热偶条上绝缘层：利用气相沉积工艺在多晶硅热偶条的上方沉积一层绝缘层，所述绝缘层选用的材料为氧化硅，厚度一般在3-5kA；
c、制备Al热偶条及电极：利用镀膜工艺在复合支撑层上方沉积一层金属Al，形成Al金属薄膜层，所述Al金属薄膜层的厚度为5-20kA、宽度为3-5um；进而利用刻蚀工艺对金属Al薄膜进行刻蚀操作，形成Al热偶条；接着对器件进行退火处理以增加Al热偶条和多晶硅热偶条之间的欧姆接触；最后利用镀膜工艺制备热偶条的电极；
d、制备钝化吸收层：利用化学气相沉积工艺在热偶条层的表面沉积一层氮化硅作为钝化吸收层，所述钝化吸收层的厚度为1-5kA，用来隔离Al热偶条和金属线圈之间的电导性，实现Al热偶条和电镀金属线圈之间的电隔离；然后对钝化吸收层进行刻蚀处理，去除电极表面的氮化硅；
e、制备通孔：使用刻蚀的方式在钝化吸收层上刻蚀通孔，用于实现Al热偶条的对外连接；
S4、制备金属线圈和金属线圈连接线：利用电镀工艺在钝化吸收层的上方形成一层金属线圈，所述金属线圈使用的材料为金，厚度为10-30um；然后利用镀膜工艺制备金属线圈连接线；
S5、制备支撑悬浮膜：利用湿法腐蚀中的TMAH溶液对基底上端进行腐蚀操作，释放支撑悬浮膜；
S6、制备框架扭转轴：利用刻蚀工艺对基底进行正面的刻蚀操作，直到接触到氧化硅层停止；在刻蚀之前需要对热电堆结构进行贴片保护操作，贴片保护通过常温涂抹泵油、升温涂抹蜡等方法将晶圆正面通过粘结剂与保护片连接在一起；
S7、制备背腔：利用刻蚀的方法对基底的下底面进行刻蚀，形成空腔；
S8、去除基底的氧化层：利用BOE腐蚀工艺去除SOI衬底的氧化层；
S9、固定磁铁：将磁铁粘贴在框架的下面，线圈发生转动。
8.根据权利要求7所述的二维扫描式红外热电堆结构的制备方法，其特征在于：所述S1步骤中，基底包括依次叠加的衬底硅、氧化绝缘层、顶部硅，所述衬底硅的厚度为300um-700um，所述顶部硅厚度为30um-200um，所述氧化绝缘层的厚度为0.5um-5um。
9.根据权利要求7所述的二维扫描式红外热电堆结构的制备方法，其特征在于：所述S2步骤中，制备获得多晶硅热偶条上的绝缘层后，利用刻蚀工艺对绝缘层进行刻蚀处理以便Al热偶条与多晶硅形成电互联。
10.根据权利要求7所述的二维扫描式红外热电堆结构的制备方法，其特征在于：所述镀膜工艺包括蒸发工艺、溅射工艺、电镀工艺。
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| CN202311357518.6A CN117405237A (zh) | 2023-10-19 | 2023-10-19 | 一种二维扫描式红外热电堆结构及其制备方法 |
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