[發明專利]一種MEMS流量傳感芯片及其制造方法和流量傳感器

有效

• 申請號: 202010747126.0
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111964742B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 黃立基
• 申請（專利權）人: 矽翔微機電系統（上海）有限公司
• 主分類號: G01F1/86
• 分類號: G01F1/86
• 代理公司: 北京薈英捷創知識產權代理事務所(普通合伙) 11726
• 代理人: 王獻茹

1.一種MEMS流量傳感芯片，其特征在于，包括基體(100)和設置于所述基體(100)的多個傳感元件，多個傳感元件包括量熱元件(210)、飛行時間感測元件和風速感測元件(240)，所述飛行時間感測元件設置在所述風速感測元件(240)與所述量熱元件(210)之間的流體流動路徑上，所述基體(100)設置有加熱元件(230)，所述加熱元件(230)用于為所述飛行時間感測元件、所述量熱元件(210)和所述風速感測元件(240)提供熱量，其中，所述飛行時間感測元件被配置為計量流體的體積流量和流體的熱物性值，所述量熱元件(210)和所述風速感測元件(240)被配置為計量流體的質量流量和流速。

2.根據權利要求1所述的MEMS流量傳感芯片，其特征在于，多個所述傳感元件中，還包括感溫元件(250)，所述感溫元件(250)設置于所述風速感測元件(240)的上游，所述感溫元件(250)用于感測流體的環境溫度。

3.根據權利要求1所述的MEMS流量傳感芯片，其特征在于，所述飛行時間感測元件的數量為兩個，兩個所述飛行時間感測元件分別位于所述加熱元件(230)的上游和下游，或者，兩個所述飛行時間感測元件均位于所述加熱元件(230)的下游。

4.根據權利要求1-3任一項所述的MEMS流量傳感芯片，其特征在于，所述基體(100)包括依次層疊設置的芯片層(130)、絕緣層(120)和硅器件層(110)，多個所述傳感元件均設置于所述硅器件層(110)。

5.根據權利要求1-3任一項所述的MEMS流量傳感芯片，其特征在于，所述基體(100)具有相背設置的第一面(111)和第二面(131)，其中，所述第一面(111)設置有第一氮化硅層(112)，所述第二面(131)設置有第二氮化硅層(132)，多個所述傳感元件設置于所述第一氮化硅層(112)。

6.根據權利要求1-3任一項所述的MEMS流量傳感芯片，其特征在于，所述基體(100)設置有隔熱腔，所述隔熱腔被配置為阻止所述加熱元件(230)產生的熱量向所述基體(100)傳導。

7.根據權利要求1-3任一項所述的MEMS流量傳感芯片，其特征在于，所述加熱元件(230)包括微加熱器，所述微加熱器同時為所述飛行時間感測元件和所述風速感測元件(240)提供熱量。

8.根據權利要求1-3任一項所述的MEMS流量傳感芯片，其特征在于，所述基體(100)開設有通孔(140)，所述通孔(140)填充有導電材料，以形成導電路徑(141)，多個所述傳感元件均電連接至所述導電路徑(141)。

9.一種制造方法，其特征在于，用于制造權利要求1-8任一項所述的MEMS流量傳感芯片，包括如下步驟：

在基體(100)的第一面(111)和第二面(131)沉積氮化硅；

在基體(100)開設通孔(140)，并向通孔(140)填充導電材料，以形成導電路徑(141)；

將加熱元件(230)和多個傳感元件沉積至基體(100)的第一面(111)，并與導電路徑(141)連接；

在基體(100)的與加熱元件(230)相對的一面挖槽，以形成隔熱腔。

10.根據權利要求9所述的制造方法，其特征在于，還包括步驟：

在基體(100)開設第一沉臺(150)和第二沉臺(160)，使基體(100)具有位于第一沉臺(150)和第二沉臺(160)之間的基座(170)，其中，第一沉臺(150)用于安裝感溫元件(250)，第二沉臺(160)用于形成導電路徑(141)的接入點，基座(170)用于安裝量熱元件(210)、飛行時間感測元件和風速感測元件(240)。