一种多层架构式MEMS传感器及其制备方法

本发明涉及半导体器件与集成系统，尤其涉及一种多层架构式mems传感器及其制备方法。

背景技术：

1、在当前研究和应用中，生物化学量的智能感知和鉴别多采用传感器单元的阵列化布局和集成，构建多通道生物化学信息检测系统，通过传感器单元的阵列化集成，实现生物化学量的检测。

2、多通道生物化学信息检测系统中的传感器单元多为to封装型生化传感器和陶瓷基板式生化传感器。该传感器单元一般需对其施加一定的电压进行加热，进而正常运行。但是多单元集成式的传感器单元设计增加了检测系统的体积不利于小型化、便携化设计，而且另一方面，多个传感器单元的加热电压的施加增加了系统的功耗。此外，现有mems传感器的设计中，多采用刻蚀工艺构造悬浮式敏感单元，在一定程度上解决了器件散热问题，但是敏感单元的稳定性和可靠性难以长时间保证，而悬浮式敏感单元及其表面敏感薄膜的应力特性是影响mems生化传感器性能的重要因素。

技术实现思路

1、为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种多层架构式mems传感器及其制备方法。

2、本发明提出的一种多层架构式mems传感器，包括：上模块和下模块；

3、其中，下模块包括支撑层、第二绝缘层和加热电极层，第二绝缘层设置于支撑层的上表面，加热电极层设置于第二绝缘层的上表面；

4、其中，上模块包括第一绝缘层、叉指电极层和封装层，第一绝缘层的上表面为平面，叉指电极层设置于第一绝缘层的上表面，封装层设置于叉指电极层的上表面上，且封装层上设有用于将叉指电极暴露出的通孔；

5、第一绝缘层设置于加热电极层的上表面。

6、优选地，叉指电极层的叉指电极为m×n的叉指电极阵列，其中，m、n均为正整数。

7、优选地，叉指电极上设有气体敏感薄膜。

8、优选地，支撑层的下表面形成有一个或多个减薄凹槽。

9、优选地，减薄凹槽的槽深度小于或等于支撑层的厚度。

10、本发明还提出了一种多层架构式mems传感器的制备方法，包括：

11、分别制备上模块和下模块；其中，上下模块包括支撑层、第二绝缘层和加热电极层，第二绝缘层设置于支撑层的上表面，加热电极层设置于第二绝缘层的上表面；上模块包括第一绝缘层、叉指电极层和封装层，第一绝缘层的上表面为平面，叉指电极层设置于第一绝缘层的上表面；封装层设置于叉指电极层的上表面上，且封装层上设有用于将叉指电极暴露出的通孔；

12、将第一绝缘层设置于加热电极层的上表面，以使上模块设置于下模块的上表面，形成多层架构式mems传感器。

13、优选地，制备下模块，具体包括：

14、提供一支撑层；

15、在支撑层的上表面形成第二绝缘层；

16、在第二绝缘层的上表面形成加热电极层。

17、优选地，制备上模块，具体包括：

18、提供一第一绝缘层；

19、在第一绝缘层的上表面形成叉指电极层；

20、在叉指电极层上形成封装层，并在封装层上形成通孔，以暴露出叉指电极层的叉指电极。

21、优选地，在将第一绝缘层设置于加热电极层的上表面，以使上模块设置于下模块的上表面，形成多层架构式mems传感器之后，还包括：

22、对支撑层进行减薄处理，使得支撑层的表面形成一个或多个减薄凹槽。

23、优选地，在对支撑层进行减薄处理，使得支撑层的表面形成一个或多个减薄凹槽之后，还包括：

24、在叉指电极层的每个叉指电极的上表面均形成气体敏感薄膜。

25、本发明中，所提出的多层架构式mems传感器及其制备方法，在叉指电极层底部设置第一绝缘层，由于第一绝缘层的上表面为平面，第一绝缘层一方面能够起到绝缘的作用，另一方面可提升叉指电极层的应力分布一致性，提升气体敏感薄膜在加热状态下的结构和性能稳定性。而且，相对于大部分mems传感器仅包含单个敏感区域、仅具备单通道检测能力，本发明提出的mems传感器引入了多通道的叉指电极，在叉指电极表面可引入不同的气体敏感薄膜，即可通过单片mems传感器实现多通道生物量或化学量的检测。

1.一种多层架构式mems传感器，其特征在于，包括：上模块和下模块；

2.根据权利要求1所述的多层架构式mems传感器，其特征在于，叉指电极层的叉指电极为m×n的叉指电极阵列；其中，m、n均为正整数。

3.根据权利要求2所述的多层架构式mems传感器，其特征在于，叉指电极上设有气体敏感薄膜。

4.根据权利要求1所述的多层架构式mems传感器，其特征在于，支撑层的下表面形成有一个或多个减薄凹槽。

5.根据权利要求4所述的多层架构式mems传感器，其特征在于，减薄凹槽的槽深度小于或等于支撑层的厚度。

6.一种多层架构式mems传感器的制备方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的多层架构式mems传感器的制备方法，其特征在于，制备下模块，具体包括：

8.根据权利要求6所述的多层架构式mems传感器的制备方法，其特征在于，制备上模块，具体包括：

9.根据权利要求6所述的多层架构式mems传感器的制备方法，其特征在于，在将第一绝缘层设置于加热电极层的上表面，以使上模块设置于下模块的上表面，形成多层架构式mems传感器之后，还包括：

10.根据权利要求9所述的多层架构式mems传感器的制备方法，其特征在于，在对支撑层进行减薄处理，使得支撑层的表面形成一个或多个减薄凹槽之后，还包括：