旁热式微传感器及其制造方法与流程

本发明属于微纳机电系统领域，具体涉及一种旁热式微传感器及其制造方法。

背景技术：

基于MEMS(微机电系统)技术和敏感材料构筑技术而制造的加热式微传感器由于具备优越的气体敏感、功耗低、成本低廉等优点已经得到了广泛而深入的研究，其应用已经进入了人类生产生活的多个领域，促进了产业的发展。目前市场是应用最多的仍是陶瓷管式气体传感器，这类产品体积大、功耗高、敏感材料上载技术难以自动化因而成品率较低，其制造成本高，限制了此类传感器的推广与应用。随着微纳技术的不断发展与进步，近十年来，基于MEMS的半导体传感器不断出现，这类传感器多数使用金属氧化物材料、多孔材料、金属框架有机物等做为敏感材料，通过涂覆、旋涂、喷墨打印、显微操作系统等手段将敏感材料上载于传感器的测试电极区域。然而，由于涂覆、旋涂法易损伤微结构，难以在悬空的传感器表面实现指定区域内上载材料。此外由于表面亲水，分散在溶液中的敏感材料在上载时普遍地在整个芯片表面扩散，导致非敏感电极区域以及其他金属表面上也会有敏感材料上载。这样一方面造成材料浪费，另一方面导电或半导体型材料造成电极短路，严重影响传感器工作。近年来出现的喷墨打印技术、显微操作等技术可以在微小区域内进行材料上载，但是，这些方法仍然存在液态材料在器件表面扩散、上载成本高昂、效率较低、难以批量化制造的缺陷。除此之外，加热电极和敏感电极间的绝缘层的制造工艺温度低，导致绝缘层致密性差，存在针孔，因而部分导电敏感材料上载后会造成敏感材料与加热电极间的漏电，影响传感器性能。

目前国内外微加热式传感器的研究众多，大都是悬膜、悬岛型结构，但是敏感材料的上载大量依赖于人工涂覆、浸渍提拉法、喷墨打印以及显微操作系统等等方式。其中人工涂覆大多为陶瓷管式的传感器，器件体积大，对人工操作的技术要求高、均一性较差，并且需要花费大量的时间培训熟练的技术工进行涂覆。对于浸渍提拉法，芯片浸没于敏感材料溶液中，整个表面都会沉积敏感材料，一方面会造成敏感材料的浪费，然而新材料的研发通常形成的量较少，难以满足需求。另一方面具备导电性材料覆盖在电极之间会造成不同电极间的漏电，带来了不小的测试误差。

技术实现要素：

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旁热式微传感器及其制造方法，通过传感器表面形成图案化掩模金属层，在完成结构释放后构筑疏水疏油层，利用剥离工艺实现疏水疏油层的图案化。在上载操作中，利用传感器表面不同区域的不同特性实现液态敏感材料在敏感电极区域内的自对准式上载，解决了上载材料的困难。另外，旁热式结构也解决了传统直热式结构漏电的缺点。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种旁热式微传感器，所述旁热式微传感器包括：

衬底，所述衬底内形成有凹槽；

焊盘，位于所述凹槽外围的所述衬底表面；

旁热式微传感器主体，位于所述凹槽的上方，且与所述凹槽的底部相隔一定间距；所述旁热式微传感器主体包括：主体支撑层、旁式加热元件、第一绝缘层及敏感电极，所述旁式加热元件及所述敏感电极位于所述主体支撑层表面，且所述旁式加热元件位于所述敏感电极的外侧，所述第一绝缘层位于所述旁式加热元件表面；

支撑梁，位于所述衬底及所述旁热式微传感器主体之间，适于将所述旁热式微传感器主体固支于所述衬底上；

疏水疏油层，位于所述第一绝缘层表面、裸露的所述主体支撑层表面、裸露的所述衬底表面及所述支撑梁表面。

作为本发明的旁热式微传感器的一种优选方案，所述衬底包括衬底主体及绝缘支撑层，所述绝缘支撑层位于所述凹槽外围的所述衬底主体表面，所述焊盘位于所述绝缘支撑层表面。

作为本发明的旁热式微传感器的一种优选方案，所述主体支撑层、所述支撑梁及所述绝缘支撑层为一体化结构。

作为本发明的旁热式微传感器的一种优选方案，所述旁式加热元件为金属加热元件。

作为本发明的旁热式微传感器的一种优选方案，所述旁式加热元件包括：

掺杂多晶硅层，位于所述主体支撑层表面；

第二绝缘层，覆盖于所述掺杂多晶硅层表面，所述第二绝缘层内形成有开口，所述开口暴露出所述掺杂多晶硅层；

引出金属层，填充于所述开口内并覆盖于所述第二绝缘层表面。

作为本发明的旁热式微传感器的一种优选方案，所述疏水疏油层的材料为含氟材料、氯硅烷或硅氧烷。

本发明还提供一种旁热式微传感器，所述旁热式微传感器包括：

衬底，所述衬底内形成有凹槽；

焊盘，位于所述凹槽外围的所述衬底表面；

旁热式微传感器主体，位于所述凹槽的上方，且与所述凹槽的底部相隔一定间距；所述旁热式微传感器主体包括：主体支撑层、旁式加热元件、第一绝缘层及敏感电极，所述旁式加热元件及所述敏感电极位于所述主体支撑层表面，且所述旁式加热元件位于所述敏感电极的外侧，所述第一绝缘层位于所述旁式加热元件表面；

支撑梁，位于所述衬底及所述旁热式微传感器主体之间，适于将所述旁热式微传感器主体固支于所述衬底上；

敏感材料层，所述敏感材料层位于所述敏感电极表面。

作为本发明的旁热式微传感器的一种优选方案，所述衬底包括衬底主体及绝缘支撑层，所述绝缘支撑层位于所述凹槽外围的所述衬底主体表面，所述焊盘位于所述绝缘支撑层表面。

作为本发明的旁热式微传感器的一种优选方案，所述主体支撑层、所述支撑梁及所述绝缘支撑层为一体化结构。

作为本发明的旁热式微传感器的一种优选方案，所述旁式加热元件为金属加热元件。

作为本发明的旁热式微传感器的一种优选方案，所述旁式加热元件包括：

掺杂多晶硅层，位于所述主体支撑层表面；

第二绝缘层，覆盖于所述掺杂多晶硅层表面，所述第二绝缘层内形成有开口，所述开口暴露出所述掺杂多晶硅层；

引出金属层，填充于所述开口内并覆盖于所述第二绝缘层表面。

本发明还提供一种旁热式微传感器的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：

1)提供衬底；

2)在所述衬底表面制作旁式加热元件、敏感电极及焊盘，所述旁式加热元件位于所述敏感电极外侧，所述焊盘位于所述旁式加热元件外侧，与所述旁式加热元件相隔一定间距，且所述焊盘分别与所述敏感电极及所述加热元件相连；

3)在所述敏感电极及所述焊盘表面形成金属保护层；

4)刻蚀所述衬底以释放旁热式微传感器主体，所述旁热式微传感器主体包括所述旁式加热元件、所述敏感电极及位于所述旁式加热元件、所述敏感电极下方的所述衬底；

5)在步骤4)得到的结构表面形成疏水疏油层；

6)去除位于所述金属保护层表面的疏水疏油层及所述金属保护层。

作为本发明的旁热式微传感器的制造方法的一种优选方案，步骤1)包括如下步骤：

1-1)提供衬底主体；

1-2)在所述衬底主体表面形成绝缘支撑层。

作为本发明的旁热式微传感器的制造方法的一种优选方案，步骤2)包括如下步骤：

2-1)在所述衬底表面形成低应力多晶硅层；

2-2)对所述低应力多晶硅层进行离子注入、扩散，以形成掺杂多晶硅层；

2-3)刻蚀所述掺杂多晶硅层以定义出所述旁式加热元件的形状；

2-4)在保留的所述掺杂多晶硅层表面形成第二绝缘层，并在所述第二绝缘层内形成开口，所述开口暴露出所述掺杂多晶硅层；

2-5)在步骤2-4)得到的结构表面形成金属层，刻蚀所述金属层以形成引出金属层、所述敏感电极及所述焊盘，所述引出金属层填满所述开口并覆盖于所述第二绝缘层表面。

作为本发明的旁热式微传感器的制造方法的一种优选方案，步骤2)包括如下步骤：

2-1)在所述衬底表面形成金属层；

2-2)刻蚀所述金属层以形成引出金属层、所述敏感电极及所述焊盘。

作为本发明的旁热式微传感器的制造方法的一种优选方案，在步骤2)与步骤3)之间还包括在所述旁式加热元件表面形成第一绝缘层的步骤。

作为本发明的旁热式微传感器的制造方法的一种优选方案，步骤3)与步骤4)之间还包括在所述旁式加热元件表面形成第一绝缘层的步骤。

作为本发明的旁热式微传感器的制造方法的一种优选方案，步骤6)之后还包括如下步骤：

7)制备液体敏感材料；

8)将所述液体敏感材料自对准上载于所述敏感电极表面；

9)去除所述疏水疏油层。

作为本发明的旁热式微传感器的制造方法的一种优选方案，步骤8)包括如下步骤：

8-1)将所述液体敏感材料滴涂于所述旁热式微传感器主体表面，所述液体敏感材料自对准式保留于所述敏感电极表面；

8-2)将所述液体敏感材料进行低温干燥。

作为本发明的旁热式微传感器的制造方法的一种优选方案，在步骤8-2)中，所述低温干燥的温度为50℃～120℃，低温干燥的时间为30分钟～120分钟。

作为本发明的旁热式微传感器的制造方法的一种优选方案，在步骤8-2)之后，还包括将所述液体敏感材料进行高温固化的步骤。

作为本发明的旁热式微传感器的制造方法的一种优选方案，所述高温固化的温度为150℃～400℃，高温固化的时间为30分钟～300分钟。

作为本发明的旁热式微传感器的制造方法的一种优选方案，在步骤9)中，采用氧等离子体刻蚀法、紫外臭氧清洗法、加热法或者湿法腐蚀去除所述疏水疏油层。

如上所述，本发明的旁热式微传感器及其制造方法，具有以下有益效果：本发明的旁热式微传感器采用旁热式结构，减少了敏感材料所在区域绝缘层漏电对于敏感测试信号造成的干扰；在悬空的传感器结构表面的敏感电极区域形成了图案化的疏水疏油层，从而实现在敏感电极区域实现简易的自对准式液态敏感材料上载。本发明的旁热式微传感器的敏感材料上载可以在悬空的微结构表面进行，不损伤微结构，工艺兼容性强，金属保护层去除容易。上载过程样品需求量小，操作简单非敏感区材料易于去除。本发明的旁热式微传感器具有工艺兼容性好、实用性强、制造工艺简单、成本低，适合在可动或悬空微结构表面材料上载等优势。相比于现有技术，本发明技术方案解决了现有技术难以在悬空或可动结构表面指定微小区域进行材料附载的困难，同时旁热式结构避免了常见直热式结构由于绝缘层缺陷导致的漏电。

附图说明

图1显示为本发明实施例一中提供的旁热式微传感器的俯视结构图。

图2显示为图1沿AA’方向的截面结构示意图。

图3显示为本发明实施例二中提供的旁热式微传感器的俯视结构示意图。

图4显示为图3沿AA’方向的截面结构示意图。

图5显示为本发明实施例三中提供的旁热式微传感器的制造方法的步骤流程示意图。

图6至图14显示为本发明实施例三中提供的旁热式微传感器的制造方法各步骤对应的截面结构示意图。

元件标号说明

10 衬底

101 凹槽

102 衬底主体

103 绝缘支撑层

11 焊盘

12 旁热式微传感器主体

121 主体支撑层

122 旁式加热元件

1221 掺杂多晶硅层

1222 第二绝缘层

1223 引出金属层

123 第一绝缘层

124 敏感电极

13 支撑梁

14 疏水疏油层

15 敏感材料层

16 金属保护层

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员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与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1～图14。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

实施例一

请参阅图1及图2，本发明提供一种旁热式微传感器，所述旁热式微传感器包括：衬底10，所述衬底10内形成有凹槽101；焊盘11，所述焊盘11位于所述凹槽101外围的所述衬底10表面；旁热式微传感器主体12，所述旁热式微传感器主体12位于所述凹槽101的上方，且与所述凹槽101的底部相隔一定间距；所述旁热式微传感器主体12包括：主体支撑层121、旁式加热元件122、第一绝缘层123及敏感电极124，所述旁式加热元件122及所述敏感电极124位于所述主体支撑层121表面，且所述旁式加热元件122位于所述敏感电极124的外侧，优选地，所述旁式加热元件122位于所述敏感电极124的外围，即所述旁式加热元件122位于所述敏感电极124的旁侧，所述第一绝缘层123位于所述旁式加热元件124表面；支撑梁13，所述支撑梁13位于所述衬底10及所述旁热式微传感器主体12之间，适于将所述旁热式微传感器主体12固支于所述衬底10上；敏感材料层15，所述敏感材料层15位于所述敏感电极124表面。

作为示例，所述衬底10包括衬底主体102及绝缘支撑层103，所述绝缘支撑层103位于所述凹槽101外围的所述衬底主体102表面，所述焊盘11位于所述绝缘支撑层103表面。

作为示例，所述衬底主体102可以为但不仅限于单晶硅片，优选地，所述衬底主体102为(100)晶向的单晶硅片。

作为示例，所述绝缘支撑层103可以为氮化硅，也可以为氧化硅，还可以为氮化硅与氧化硅的组合。所述绝缘支撑层103的厚度可以为但不仅限于500nm～1300nm。

作为示例，所述主体支撑层121、所述支撑梁13及所述绝缘支撑层103为一体化结构，即所述主体支撑层121、所述支撑梁13及所述绝缘支撑层103为通过刻蚀位于所述衬底主体102表面的同一材料层形成的结构。

在一示例中，所述旁式加热元件122可以为金属加热元件，所述金属加热元件的材料可以为Pt、Au、Ti、Cr、TiW其中的一种或多种，所述旁式加热元件122的厚度可以为但不仅限于250nm～1000nm。

在另一示例中，所述旁式加热元件122为多晶硅加热元件，包括：掺杂多晶硅层1221，所述掺杂多晶硅层1221位于所述主体支撑层121表面；第二绝缘层1222，所述第二绝缘层1222覆盖于所述掺杂多晶硅层1221表面，所述第二绝缘层1222内形成有开口，所述开口暴露出所述掺杂多晶硅层1221；引出金属层1223，所述引出电极1223填充于所述开口内并覆盖于所述第二绝缘层1222表面。

作为示例，所述掺杂多晶硅层1221的厚度可以为但不仅限于300nm～1000nm，所述掺杂多晶硅层1221的薄膜方块电阻为40欧姆/方块～100欧姆/方块；所述第二绝缘层1222的材料可以为氮化硅，也可以为氧化硅，还可以为氮化硅与氧化硅的组合，所述第二绝缘层1222的厚度可以为但不仅限于100nm～600nm；所述引出金属层1223的材料以为Pt、Au、Ti、Cr、TiW其中的一种或多种。

作为示例，第一绝缘层123的材料可以为氮化硅，也可以为氧化硅，还可以为氮化硅与氧化硅的组合，所述第一绝缘层123的厚度可以为但不仅限于100nm～600nm。

作为示例，所述敏感电极124的材料可以为但不仅限于Pt或Au，所述敏感电极124通过粘附层固定于所述主体支撑层121表面；所述粘附层的材料可以为Ti、TiW、Cr中的一种或多种，所述敏感电极124的厚度可以为但不仅限于250nm～500nm。

作为示例，所述敏感电极124可以为但不仅限叉指状电极。

作为示例，所述疏水疏油层14的材料为含氟材料、氯硅烷或硅氧烷，具体的，所述疏水疏油层14的材料可以为氟硅烷、氯硅烷、硅氧烷等，所述疏水疏油层14的厚度可以为但不仅限于1nm～20nm。

实施例二

请参阅图3及图4，本实施例还提供一种旁热式微传感器，所述旁热式微传感器包括：衬底10，所述衬底10内形成有凹槽101；焊盘11，所述焊盘11位于所述凹槽101外围的所述衬底10表面；旁热式微传感器主体12，所述旁热式微传感器主体12位于所述凹槽101的上方，且与所述凹槽101的底部相隔一定间距；所述旁热式微传感器主体12包括：主体支撑层121、旁式加热元件122、第一绝缘层123及敏感电极124，所述旁式加热元件122及所述敏感电极124位于所述主体支撑层121表面，且所述旁式加热元件122位于所述敏感电极124的外侧，优选地，所述旁式加热元件122位于所述敏感电极124的外围，即所述旁式加热元件122位于所述敏感电极124的旁侧，所述第一绝缘层123位于所述旁式加热元件124表面；支撑梁13，所述支撑梁13位于所述衬底10及所述旁热式微传感器主体12之间，适于将所述旁热式微传感器主体12固支于所述衬底10上；疏水疏油层14，所述疏水疏油层14位于所述第一绝缘层123表面、裸露的所述主体支撑层121表面、裸露的所述衬底10表面及所述支撑梁13表面，在一示例中，所述疏水疏油层14为图形化的疏水疏油层。本发明的所述旁热式微传感器采用旁热式结构，减少了敏感材料所在区域绝缘层漏电对于敏感测试信号造成的干扰；在悬空的传感器结构表面的所述敏感电极124的区域形成了图案化的所述疏水疏油层14，从而实现在所述敏感电极124上实现简易的自对准式液态敏感材料上载。

作为示例，所述衬底10包括衬底主体102及绝缘支撑层103，所述绝缘支撑层103位于所述凹槽101外围的所述衬底主体102表面，所述焊盘11位于所述绝缘支撑层103表面。

作为示例，所述衬底主体102可以为但不仅限于单晶硅片，优选地，所述衬底主体102为(100)晶向的单晶硅片。

作为示例，所述绝缘支撑层103可以为氮化硅，也可以为氧化硅，还可以为氮化硅与氧化硅的组合。所述绝缘支撑层103的厚度可以为但不仅限于500nm～1300nm。

作为示例，所述主体支撑层121、所述支撑梁13及所述绝缘支撑层103为一体化结构，即所述主体支撑层121、所述支撑梁13及所述绝缘支撑层103为通过刻蚀位于所述衬底主体102表面的同一材料层形成的结构。

在一示例中，所述旁式加热元件122可以为金属加热元件，所述金属加热元件的材料可以为Pt、Au、Ti、Cr、TiW其中的一种或多种，所述旁式加热元件122的厚度可以为但不仅限于250nm～1000nm。

在另一示例中，所述旁式加热元件122为多晶硅加热元件，包括：掺杂多晶硅层1221，所述掺杂多晶硅层1221位于所述主体支撑层121表面；第二绝缘层1222，所述第二绝缘层1222覆盖于所述掺杂多晶硅层1221表面，所述第二绝缘层1222内形成有开口，所述开口暴露出所述掺杂多晶硅层1221；引出金属层1223，所述引出电极1223填充于所述开口内并覆盖于所述第二绝缘层1222表面。

作为示例，所述掺杂多晶硅层1221的厚度可以为但不仅限于300nm～1000nm，所述掺杂多晶硅层1221的薄膜方块电阻为40欧姆/方块～100欧姆/方块；所述第二绝缘层1222的材料可以为氮化硅，也可以为氧化硅，还可以为氮化硅与氧化硅的组合，所述第二绝缘层1222的厚度可以为但不仅限于100nm～600nm；所述引出金属层1223的材料以为Pt、Au、Ti、Cr、TiW其中的一种或多种。

作为示例，第一绝缘层123的材料可以为氮化硅，也可以为氧化硅，还可以为氮化硅与氧化硅的组合，所述第一绝缘层123的厚度可以为但不仅限于100nm～600nm。

作为示例，所述敏感电极124的材料可以为但不仅限于Pt或Au，所述敏感电极124通过粘附层固定于所述主体支撑层121表面；所述粘附层的材料可以为Ti、TiW、Cr中的一种或多种，所述敏感电极124的厚度可以为但不仅限于250nm～500nm。

作为示例，所述敏感电极124可以为但不仅限叉指状电极。

作为示例，所述的敏感材料层15的材料包括各类敏感材料；优选地，所述敏感材料层15的材料为金属氧化物半导体材料，其材质为ZnO、SnO₂、TiO₂、In₂O₃、WO₃或Cu；所述敏感材料层15的形貌可以为实心、空心或者多孔结构，还可以为一维、二维、三维或几种维度材料的组合体；所述敏感材料层15的尺寸在1nm-2000nm之间。

实施例三

请参阅图5，本实施例提供一种旁热式微传感器的制造方法，所述旁热式微传感器的制造方法包括以下步骤：

1)提供衬底；

2)在所述衬底表面制作旁式加热元件、敏感电极及焊盘，所述旁式加热元件位于所述敏感电极外侧，所述焊盘位于所述旁式加热元件外侧，与所述旁式加热元件相隔一定间距，且所述焊盘分别与所述敏感电极及所述加热元件相连；

3)在所述敏感电极及所述焊盘表面形成金属保护层；

4)刻蚀所述衬底以释放旁热式微传感器主体，所述旁热式微传感器主体包括所述旁式加热元件、所述敏感电极及位于所述旁式加热元件、所述敏感电极下方的所述衬底；

5)在步骤4)得到的结构表面形成疏水疏油层；

6)去除位于所述金属保护层表面的疏水疏油层及所述金属保护层。

在步骤1)中，请参阅图5中的S1步骤及图6，提供衬底10。

作为示例，步骤1)包括如下步骤：

1-1)提供衬底主体102；所述衬底主体102可以为但不仅限于单晶硅片，优选地，所述衬底主体102为(100)晶向的单晶硅片；

1-2)在所述衬底主体102表面形成绝缘支撑层103，优选地，采用物理气相沉积法、化学气相沉积法或热氧化法在所述衬底主体102表面形成所述绝缘支撑层103。

作为示例，所述绝缘支撑层103可以为氮化硅，也可以为氧化硅，还可以为氮化硅与氧化硅的组合。所述绝缘支撑层103的厚度可以为但不仅限于500nm～1300nm。

在步骤2)中，请参阅图5中的S2步骤及图7至图10，在所述衬底10表面制作旁式加热元件122、敏感电极124及焊盘11，所述旁式加热元件122位于所述敏感电极124外侧，所述焊盘11位于所述旁式加热元件122外侧，与所述旁式加热元件122相隔一定间距，且所述焊盘11分别与所述敏感电极124及所述加热元件122相连。

在一示例中，所述旁式加热元件122为多晶硅加热元件，此时，步骤2)包括如下步骤：

2-1)在所述衬底10表面形成低应力多晶硅层；

2-2)对所述低应力多晶硅层进行离子注入、扩散，以形成满足欧姆接触的掺杂多晶硅层1221；所述掺杂多晶硅层1221的厚度可以为但不仅限于300nm～1000nm，所述掺杂多晶硅层1221的薄膜方块电阻为40欧姆/方块～100欧姆/方块

2-3)刻蚀所述掺杂多晶硅层1221以定义出所述旁式加热元件的形状，如图7所示；

2-4)在保留的所述掺杂多晶硅层1221表面形成第二绝缘层1222，如图8所示，并通过光刻刻蚀工艺在所述第二绝缘层1222内形成开口，所述开口暴露出所述掺杂多晶硅层1221；

2-5)在步骤2-4)得到的结构表面形成金属层，通过光刻刻蚀工艺(或剥离技术)去除部分所述金属层以形成引出金属层1223、所述敏感电极124及所述焊盘11，所述引出金属层1223填满所述开口并覆盖于所述第二绝缘层1222表面，如图9所示。

在另一示例中，所述旁式加热元件122为金属加热元件，此时，步骤2)包括如下步骤：

2-1)在所述衬底10表面形成金属层；

2-2)通过光刻刻蚀工艺(或剥离技术)去除部分所述金属层以形成引出金属层1223、所述敏感电极124及所述焊盘11。

作为示例，所述敏感电极124可以为但不仅限于叉指状电极。

作为示例，请参阅图10，步骤2-5)之后还包括通过物理气相沉积法、化学气相沉积法或热氧化法在所述旁式加热元件122表面形成第一绝缘层123的步骤。

需要说明的是，在所述旁式加热元件122表面形成第一绝缘层123的步骤也可以在执行完步骤3)之后再执行。

在步骤3)中，请参阅图5中的S3步骤及图11，在所述敏感电极124及所述焊盘11表面形成金属保护层16。

作为示例，所述金属保护层16的材料可以为但不仅限于Cr或Ti；所述金属保护层16的厚度可以为但不仅限于30nm～300nm。

在步骤4)中，请参阅图5中的S4步骤及图12，刻蚀所述衬底10以释放旁热式微传感器主体12，所述旁热式微传感器主体12包括所述旁式加热元件121、所述敏感电极124及位于所述旁式加热元件122、所述敏感电极124下方的所述衬底10(即实施例一及实施例二中所述的主体支撑层121)。

作为示例，可以采用干法刻蚀工艺、湿法刻蚀工艺或干法刻蚀工艺与湿法刻蚀工艺相结合的方法刻蚀所述衬底10以释放旁热式所述微传感器主体12。优选地，使用RIE(反应等离子体刻蚀)干法刻蚀所述绝缘支撑层103直至所述衬底主体102的表面，然后采用质量分数为25％的TMAH(四甲基氢氧化铵)在80℃腐蚀所述旁热式所述微传感器主体12下方的所述衬底主体102直至所述旁热式所述微传感器主体12悬空释放。

需要说明的是，步骤4)中释放所述旁热式所述微传感器主体12的同时，所述支撑梁13同时被形成释放。

作为示例，所述旁热式所述微传感器主体12释放后还包括将步骤4)得到的结构进行清洗的步骤。

在步骤5)中，请参阅图5中的S5步骤，在步骤4)得到的结构表面形成疏水疏油层14。

作为示例，可以使用分子气相沉积法或自组装等方法在步骤4)得到的结构表面形成所述疏水疏油层14。

作为示例，所述疏水疏油层14的材料为含氟材料、氯硅烷或硅氧烷，具体的，所述疏水疏油层14的材料可以为氟硅烷、氯硅烷、硅氧烷等，所述疏水疏油层14的厚度可以为但不仅限于1nm～20nm。

在步骤6)中，请参阅图5中的S6步骤及图13，去除位于所述金属保护层16表面的疏水疏油层14及所述金属保护层16。

作为示例，可使用选择对金属电极没有影响的腐蚀液如Cr或者Ni的腐蚀液去除所述金属保护层16。此过程中，沉积于所述金属保护层16表面的所述疏水疏油层14同时剥离。至此，在所述衬底10表面的不同区域形成了不同功能化表面：在所述敏感电极124表面(即敏感材料上载区)，表面为亲水亲油；在所述焊盘11表面，表面亲水亲油；在所述衬底10的其他区域为疏水疏油。

作为示例，步骤6)之后还包括如下步骤：

7)制备液体敏感材料，所述的敏感材料包括各类敏感材料；优选地，所述敏感材料为金属氧化物半导体材料，其材质为ZnO、SnO₂、TiO₂、In₂O₃、WO₃或Cu；所述液体敏感材料的溶剂为水或乙醇；

8)将所述液体敏感材料自对准上载于所述敏感电极124表面；

9)去除所述疏水疏油层14，形成的最终结构如图14所示。

作为示例，步骤8)包括如下步骤：

8-1)将所述液体敏感材料采用移液枪或毛细管滴涂于所述旁热式微传感器主体12表面，然后等待溶剂挥发，或使用氮气枪或洗耳球吹扫，所述液体敏感材料不会在所述疏水疏油层14表面停留，会自对准式保留于所述敏感电极124表面；

8-2)将所述液体敏感材料进行低温干燥，以在所述敏感电极124表面形成敏感材料层15。所述敏感材料层15的形貌可以为实心、空心或者多孔结构，还可以为一维、二维、三维或几种维度材料的组合体；所述敏感材料层15的尺寸在1nm-2000nm之间。

需要说明的是，可以重复多次步骤8-1)的操作，以在所述敏感电极124表面上载适量的所述敏感材料。

作为示例，在步骤8-2)中，所述低温干燥的温度为50℃～120℃，低温干燥的时间为30分钟～120分钟。

需要说明的是，根据一些材料特性的不同，有些材料在低温干燥之后并不能直接形成所述敏感材料层15，此时需要在步骤8-2)之后，再执行将所述液体敏感材料进行高温固化的步骤，以在所述敏感电极124表面形成敏感材料层15所述敏感材料层15的形貌可以为实心、空心或者多孔结构，还可以为一维、二维、三维或几种维度材料的组合体；所述敏感材料层15的尺寸在1nm-2000nm之间。

作为示例，所述高温固化的温度为150℃～400℃，高温固化的时间为30分钟～300分钟。

作为示例，在步骤9)中，可以采用氧等离子体刻蚀法、紫外臭氧清洗法、加热法或者湿法腐蚀去除所述疏水疏油层14。

作为示例，采用氧等离子体刻蚀去除所述疏水疏油层14的条件可以为：功率7-30W，氧气流量40-80ml/min；腔体真空度：100Pa，去除时间1min-3min。

作为示例，采用紫外臭氧清洗去除所述疏水疏油层14的条件可以为：100℃紫外辐照3min，紫外光波段在185-250nm之间。

作为示例，采用加热法去除所述疏水疏油层14的条件可以为：加热温度为300℃，加热时间为4小时。

作为示例，可以采用浓硫酸和双氧水(二者体积比为7:3)湿法腐蚀去除所述疏水疏油层14，时间为3min～10min。

为了便于理解本实施例中的所述旁热式微传感器的制造方法，下面以具体的示例予以展示：

示例1

1)使用(100)晶向的单晶硅片作为衬底主体，清洗所述单晶硅片的表面；

2)使用低压化学气相沉积在所述衬底主体表面沉积1000nm的氮化硅作为绝缘支撑层；

3)使用低压化学气相沉积在硅片表面沉积600nm的低应力多晶硅，继续通过离子注入、扩散形成满足欧姆接触的薄膜加热电阻(即掺杂多晶硅层)，注入能量60KeV，注入剂量5.5e15/cm²，扩散条件：氮气氛围下主扩1000℃，30分钟；

4)光刻并使用DRIE(深反应离子刻蚀)或ICP(感应耦合等离子体)干法刻蚀600nm多晶硅层，形成加热元件图形，去胶；

5)沉积300nm氮化硅，光刻，RIE刻蚀氮化硅300nm，去除暴露窗口区域的多晶硅层，形成引线孔，去胶；

6)溅射金属TiW/Pt，厚度为30/300nm，然后光刻，使用离子束刻蚀(IonBeam)方法刻蚀金属330nm，形成叉指状敏感电极，去胶；

7)蒸发Cr，厚度为250nm，光刻并腐蚀，在敏感电极和焊盘表面形成保护图案，去胶；

8)采用等离子增强化学气相沉积法沉积低应力氧化硅400nm，光刻并使用BOE湿法刻蚀敏感电极区域以及压焊盘区域的氧化硅，去胶；

9)光刻，使用RIE干法刻蚀氮化硅1300nm直至硅表面，形成加热器图形，去胶；

10)使用质量分数为25％的TMAH在80℃腐蚀微加热器主体结构下的硅，直至主体结构悬空，清洗；

11)使用分子气相沉积设备沉积3nm十七氟癸基三甲氧基硅烷；

12)使用Cr腐蚀液去除保护金属Cr，清洗，烘干；

13)将氧化锌粉末溶于去离子水中，超声5分钟，分散，得到稳定而均匀的敏感材料；

14)自对准上载，将敏感材料采用移液枪滴至传感器表面，然后用吸耳球吹扫传感器表面，敏感材料自对准式地保留在敏感电极区域，重复数次，直至敏感区域留下适量的敏感材料，然后在80℃的烘箱中干燥1小时；

15)使用等离子体清洗机去除双疏层，功率为25W，氧气流量50ml/min，腔体真空度:100Pa,清洗时间3min。制备完成的传感器如图6所示。

示例2：

1)使用n型(100)硅片作为衬底主体，清洗所述硅片表面；

2)使用低压化学气相沉积在硅片表面沉积800nm的氮化硅作为绝缘支撑层；

3)溅射金属TiW/Au，厚度为30/300nm，然后光刻，使用离子束刻蚀(IonBeam)方法刻蚀金属330nm，形成叉指状敏感电极以及加热元件，去胶；

4)蒸发Ti，厚度为300nm，光刻并腐蚀，在敏感电极区和焊盘表面形成保护图案，去胶；

5)采用等离子增强化学气相沉积法沉积低应力氧化硅300nm，光刻并使用BOE湿法刻蚀敏感电极区域以及压焊盘区域的氧化硅，去胶；

6)光刻，使用RIE干法刻蚀氮化硅1100nm直至硅表面，形成加热器图形，去胶；

7)使用各项同性干法腐蚀微加热器主体结构下的硅，直至主体结构悬空，去胶；

8)使用分子气相沉积设备沉积5nm十七氟癸基三甲氧基硅烷；

9)使用分析纯双氧水在50℃去除保护金属Ti，清洗，烘干。完成传感器制备。

如上所述，本发明的旁热式微传感器及其制造方法，所述旁热式微传感器包括：衬底，所述衬底内形成有凹槽；焊盘，位于所述凹槽外围的所述衬底表面；旁热式微传感器主体，位于所述凹槽的上方，且与所述凹槽的底部相隔一定间距；所述旁热式微传感器主体包括：主体支撑层、旁式加热元件、第一绝缘层及敏感电极，所述旁式加热元件及所述敏感电极位于所述主体支撑层表面，且所述旁式加热元件位于所述敏感电极的外侧，所述第一绝缘层位于所述旁式加热元件表面；支撑梁，位于所述衬底及所述旁热式微传感器主体之间，适于将所述旁热式微传感器主体固支于所述衬底上；疏水疏油层，位于所述第一绝缘层表面、裸露的所述主体支撑层表面、裸露的所述衬底表面及所述支撑梁表面。本发明的旁热式微传感器采用旁热式结构，减少了敏感材料所在区域绝缘层漏电对于敏感测试信号造成的干扰；在悬空的传感器结构表面的敏感电极区域形成了图案化的疏水疏油层，从而实现在敏感电极区域实现简易的自对准式液态敏感材料上载。本发明的旁热式微传感器的敏感材料上载可以在悬空的微结构表面进行，不损伤微结构，工艺兼容性强，金属保护层去除容易。上载过程样品需求量小，操作简单非敏感区材料易于去除。本发明的旁热式微传感器具有工艺兼容性好、实用性强、制造工艺简单、成本低，适合在可动或悬空微结构表面材料上载等优势。相比于现有技术，本发明技术方案解决了现有技术难以在悬空或可动结构表面指定微小区域进行材料附载的困难，同时旁热式结构避免了常见直热式结构由于绝缘层缺陷导致的漏电。

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。