[發明專利]熱堆式氣體質量流量傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 201910542657.3
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110146136B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 王家疇;王珊珊;李昕欣
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G01F1/688
• 分類號: G01F1/688
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 宋纓

1.一種熱堆式氣體質量流量傳感器，其特征在于，所述傳感器至少包括：

襯底，具有凹槽，所述凹槽開設于所述襯底的上表面；

帶類“非”字狀槽的介質膜，覆蓋于所述凹槽上方，且與所述襯底相連接，所述介質膜與所述襯底共同圍成一個隔熱腔體；

加熱元件，位于所述介質膜下表面；

至少兩個感測元件，位于所述介質膜上，且設置于所述加熱元件的兩側呈對稱分布，所述感測元件包括至少一組單晶硅-金屬熱偶對組，所述單晶硅-金屬熱偶對組包括若干個單晶硅-金屬熱偶對，其中，所述單晶硅-金屬熱偶對由懸掛于所述介質膜下表面的單晶硅熱偶臂和位于所述介質膜上表面的金屬熱偶臂通過位于所述介質膜上的連接孔連接組成；

所述單晶硅熱偶臂的冷端與所述襯底之間呈“三明治”狀熱沉結構，即，從上往下，所述單晶硅熱偶臂的冷端與所述襯底之間的結構為襯底-中間介質層-襯底，從左往右，所述單晶硅熱偶臂的冷端與所述襯底之間的結構為襯底-中間介質層-襯底，通過所述熱沉結構實現所述單晶硅熱偶臂的冷端的三側面及底面通過中間介質層與單晶硅襯底實現面與面接觸；

所述單晶硅熱偶臂的熱端位于所述加熱元件的側邊，且所述單晶硅熱偶臂的熱端與所述加熱元件之間通過所述介質膜上的第一隔離槽隔離，相鄰兩所述單晶硅-金屬熱偶對之間通過所述介質膜上的第二隔離槽隔離。

2.根據權利要求1所述的熱堆式氣體質量流量傳感器，其特征在于：還包括環境電阻元件，設置于所述介質膜下表面且位于所述隔熱腔體一側的所述襯底上。

3.根據權利要求2所述的熱堆式氣體質量流量傳感器，其特征在于：還包括若干個引線焊盤，位于所述襯底上，且設置于所述環境電阻元件、所述加熱元件及所述感測元件的兩端。

4.根據權利要求2所述的熱堆式氣體質量流量傳感器，其特征在于：所述環境電阻元件、所述加熱元件及所述單晶硅熱偶臂均為P型摻雜的單晶硅。

5.根據權利要求4所述的熱堆式氣體質量流量傳感器，其特征在于：所述加熱元件沿110晶向延伸，所述環境電阻元件沿110晶向延伸，所述單晶硅-金屬熱偶對沿211晶向延伸。

6.根據權利要求5所述的熱堆式氣體質量流量傳感器，其特征在于：所述金屬熱偶臂位于所述單晶硅熱偶臂的正上方，所述金屬熱偶臂與所述單晶硅熱偶臂之間通過所述介質膜實現電學隔離。

7.根據權利要求1所述的熱堆式氣體質量流量傳感器，其特征在于：所述襯底為(111)單晶硅襯底。

8.根據權利要求1所述的熱堆式氣體質量流量傳感器，其特征在于：所述介質膜為氮化硅介質膜，所述第一隔離槽沿110晶向延伸，所述第二隔離槽沿211晶向延伸。

9.根據權利要求1所述的熱堆式氣體質量流量傳感器，其特征在于：所述中間介質層包括從外到內依次疊置的氮化硅層、TEOS層及低應力多晶硅層。