专利名称：微小型热电堆元件及其形成热隔离的方法
技术领域：
本发明关于一种微小型热电堆(thermopile)元件，特别是关于其形成热隔离(thermal isolation)的方法及其构造。
微小型热电堆元件形成热隔离的方法可大致分为正面蚀刻制造过程(Frontside Etching Process)以及背面蚀刻制造过程(BacksideEtching Process)，其中前者制作的微小型热电堆元件如
图1所示，在图2中并提供其俯视图。微小型热电堆元件10的制作过程是在一硅衬底12表面形成一层或多层结构的薄膜层(membrane)14，并在此薄膜层14制作黑体13及热电堆15；接着在薄膜层14开设多个蚀刻窗(etchingwindow)16，经由蚀刻窗16对于硅衬底12进行非等向性蚀刻(anisotropicetching)，使硅衬底12与薄膜层14之间形成一坑穴(pit)，以致在薄膜层14成为浮板18(floating membrane)，其与硅衬底12之间形成热隔离。
然而，这种多个蚀刻窗16的设计方式所形成的浮板18面积小，这是因为各个蚀刻窗16对硅衬底12所产生的非等向性蚀刻后面积要重叠，以致于无法使浮板18面积变大，且欲将浮板18中心下的硅衬底12蚀刻掉需花费相当的时间，造成浮板18易破裂。
本发明的主要目的是提供一种微小型热电堆元件及其形成热隔离的方法，其能够增加其浮板面积，同时降低浮板所受的应力。
本发明的微小型热电堆元件是这样实现的其包括一衬底；一浮板形成于该衬底的表面；一蚀刻窗分割该浮板；多个微连结构造跨越该蚀刻窗而连接该蚀刻窗两侧的该浮板的边缘；以及一坑穴介于该衬底与该浮板之间。
其中该衬底为硅。
其中该浮板包括一个或多个单悬臂构造。
其中该蚀刻窗为狭沟。
其中该蚀刻窗为交错的狭沟。
其中该蚀刻窗为为弯折的狭沟。
其中该微连结构造为交错的狭条。
本发明的微小型热电堆元件形成热隔离的方法是这样实现的该热电堆元件包括一硅衬底，其表面形成一层或多层结构的薄膜层，其特征在于该形成热隔离的方法包括在该薄膜层开设狭长的蚀刻窗，并且形成微连结构造跨越该蚀刻窗而对该硅衬底进行蚀刻，使该硅衬底与该薄膜层之间形成坑穴，导致该薄膜层成为浮板，且与该硅衬底之间形成热隔离。
其中该开设蚀刻窗的步骤包括下列步骤在该薄膜层定义出交错的狭长图案；以及根据该图案除去部分薄膜层。
其中该开设蚀刻窗的步骤包括下列步骤在该薄膜层定义出弯折的狭长图案；以及根据该图案除去部分薄膜层。
本发明是一种微小型热电堆元件，其形成热隔离的方法，包括在一衬底表面的薄膜层开设狭长的蚀刻窗，同时形成微连结构造跨越蚀刻窗而连接蚀刻窗两侧薄膜层的边缘；然后经由蚀刻窗对衬底进行蚀刻，使衬底与薄膜层之间形成坑穴，薄膜层因而成为浮板，其与衬底之间则形成热隔离。
下面配合附图详细说明本发明的特征及内容。
图1为传统微小型热电堆元件的外观图。
图2为图1所示装置的俯视图。
图3、图4分别为本发明一实施例的俯视图及剖视图。
图5为本发明的另一实施例的俯视图。
参见图3、图4，图3及图4分别提供本发明一实施例的俯视图及剖视图，一微小型热电堆元件20包括一浮板24在一衬底22表面，二者之间存在一坑穴29，浮板24制作有黑体23与热电堆25。一蚀刻窗26为交错的狭沟分割浮板24成为多个单悬臂242，并且多个微连结构造28跨越蚀刻窗26连接蚀刻窗26两侧的单悬臂242，微连结构造28为交错的狭条，连接两个相邻单悬臂242，提供一支撑作用。
关于热电堆元件20的制作过程是先提供一衬底22，例如硅，在其表面形成一层或多层结构的薄膜层，并在此薄膜层制作黑体23及热电堆25；接着在此薄膜层开设蚀刻窗26使衬底22露出，开设蚀刻窗26的步骤包括在薄膜层定义出交错的狭长图案，并根据该图案除去部分薄膜层，以致在薄膜层被分割成为多个部分，同时形成微连结构造28跨越蚀刻窗26而连接蚀刻窗26两侧薄膜层的边缘。然后经由蚀刻窗26对衬底22进行蚀刻，使衬底22与薄膜层之间形成坑穴29，薄膜层因而成为浮板24，其包括多个单悬臂242，浮板24与衬底22之间则形成热隔离，即坑穴29。
由于交错的狭长蚀刻窗26的配置及形状，因此能够获得较大面积的浮板。另一方面，蚀刻窗26的蚀刻面积相当容易重叠，能够增加衬底22的蚀刻速率，因此不会因长时间蚀刻造成浮板破裂。
蚀刻窗可以有不同的配置及形状，例如图5提供的另一实施例，一热电堆元件30包括一浮板32，其开设的蚀刻窗34为弯折的狭沟分割浮板32形成一单悬臂38，单悬臂38制作有黑体33与热电堆35，藉由微连结构造36跨越蚀刻窗34连接蚀刻窗34两侧的浮板32的边缘，以提供一支撑作用。
权利要求
1.一种微小型热电堆元件，其特征在于包括一衬底；一浮板形成于该衬底的表面；一蚀刻窗分割该浮板；多个微连结构造跨越该蚀刻窗而连接该蚀刻窗两侧的该浮板的边缘；以及一坑穴介于该衬底与该浮板之间。
2.如权利要求1所述的微小型热电堆元件，其特征在于其中该衬底为硅。
3.如权利要求1所述的微小型热电堆元件，其特征在于其中该浮板包括一个或多个单悬臂构造。
4.如权利要求1所述的微小型热电堆元件，其特征在于其中该蚀刻窗为狭沟。
5.如权利要求1或4所述的微小型热电堆元件，其特征在于其中该蚀刻窗为交错的狭沟。
6.如权利要求1或4所述的微小型热电堆元件，其特征在于其中该蚀刻窗为弯折的狭沟。
7.如权利要求1所述的微小型热电堆元件，其特征在于其中该微连结构造为交错的狭条。
8.一种微小型热电堆元件形成热隔离的方法，该热电堆元件包括一硅衬底，其表面形成一层或多层结构的薄膜层，其特征在于该形成热隔离的方法包括在该薄膜层开设狭长的蚀刻窗，并且形成微连结构造跨越该蚀刻窗而连接该蚀刻窗两侧薄膜层的边缘；以及经由该蚀刻窗对该硅衬底进行蚀刻，使该硅衬底与该薄膜层之间形成坑穴，导致该薄膜层成为浮板，且与该硅衬底之间形成热隔离。
9.如权利要求8所述的微小型热电堆元件形成热隔离的方法，其特征在于其中该开设蚀刻窗的步骤包括下列步骤在该薄膜层定义出交错的狭长图案；以及根据该图案除去部分薄膜层。
10.如权利要求8所述的微小型热电堆元件形成热隔离的方法，其特征在于其中该开设蚀刻窗的步骤包括下列步骤在该薄膜层定义出弯折的狭长图案；以及根据该图案除去部分薄膜层。
全文摘要
一种微小型热电堆元件及其形成热隔离的方法,其形成热隔离的方法包括在衬底表面的薄膜层开设狭长蚀刻窗,同时形成微连结构造跨越蚀刻窗而连接蚀刻窗两侧薄膜层的边缘,然后经由蚀刻窗对硅衬底进行蚀刻,使衬底与薄膜层之间形成坑穴,导致薄膜层成为浮板,且浮板与衬底之间形成热隔离。以上述方法制作的热电堆元件,其浮板具有较大的面积,且浮板较不易破裂,可靠度较佳。
文档编号H01L35/00GK1295351SQ9912222
公开日2001年5月16日 申请日期1999年11月3日 优先权日1999年11月3日
发明者沈志雄, 陈忠男, 林三宝 申请人:光磊科技股份有限公司