[發(fā)明專利]熱堆式氣體質(zhì)量流量傳感器及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011332941.7
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112484800B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王家疇;黃濤;李昕欣
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號: G01F1/86
• 分類號: G01F1/86;G01K7/01;G01K7/02;B81C1/00
• 代理公司: 上海泰博知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31451
• 代理人: 錢文斌

1.一種熱堆式氣體質(zhì)量流量傳感器，其特征在于，所述傳感器包括：

(111)單晶硅襯底，具有凹槽，所述凹槽開設(shè)于所述襯底的上表面；

隔熱薄膜，覆蓋于所述凹槽上方，且與所述襯底相連接，所述隔熱薄膜與所述襯底共同圍成一個(gè)隔熱腔體；

單晶硅加熱元件，位于所述隔熱薄膜下表面，所述單晶硅加熱元件沿111晶向；

一對呈“”狀的熱電堆，位于所述隔熱薄膜下表面且對稱分布于所述單晶硅加熱元件的兩側(cè)，每個(gè)所述熱電堆的尖端處兩條輪廓線的夾角為120°，每個(gè)所述熱電堆由至少一對懸掛于所述隔熱薄膜下表面的P⁺單晶硅熱偶臂和N⁺單晶硅熱偶臂組成的P⁺單晶硅-N⁺單晶硅熱偶對構(gòu)成，相鄰兩所述P⁺單晶硅-N⁺單晶硅熱偶對冷端由位于所述隔熱薄膜上的金屬層通過所述隔熱薄膜上的通孔實(shí)現(xiàn)互連，每個(gè)所述P⁺單晶硅-N⁺單晶硅熱偶對熱端由位于所述隔熱薄膜上的所述金屬層通過所述隔熱薄膜上的通孔實(shí)現(xiàn)互連，其中，所述P⁺單晶硅熱偶臂和所述N⁺單晶硅熱偶臂沿110晶向；

所述P⁺單晶硅熱偶臂和所述N⁺單晶硅熱偶臂之間通過所述隔熱薄膜上的第一隔離槽隔離，所述熱電堆與所述單晶硅加熱元件之間通過所述隔熱薄膜上的第二隔離槽隔離。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱堆式氣體質(zhì)量流量傳感器，其特征在于：位于所述P⁺單晶硅-N⁺單晶硅熱偶對冷端的所述金屬層延伸至所述襯底上，以使所述P⁺單晶硅-N⁺單晶硅熱偶對冷端與所述襯底充分接觸。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱堆式氣體質(zhì)量流量傳感器，其特征在于：還包括單晶硅環(huán)境測溫電阻，設(shè)置于其中一個(gè)所述熱電堆冷端的外側(cè)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱堆式氣體質(zhì)量流量傳感器，其特征在于：還包括若干個(gè)引線焊盤，位于所述襯底上，且設(shè)置于所述單晶硅加熱元件、所述單晶硅環(huán)境測溫電阻及所述熱電堆的兩端，并與其電連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱堆式氣體質(zhì)量流量傳感器，其特征在于：所述單晶硅環(huán)境測溫電阻為P⁺單晶硅環(huán)境測溫電阻。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱堆式氣體質(zhì)量流量傳感器，其特征在于：所述P⁺單晶硅熱偶臂、所述單晶硅加熱元件及所述P⁺單晶硅環(huán)境測溫電阻為硼摻雜的單晶硅，所述N⁺單晶硅熱偶臂為磷摻雜的單晶硅。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱堆式氣體質(zhì)量流量傳感器，其特征在于：所述P⁺單晶硅熱偶臂和所述N⁺單晶硅熱偶臂的摻雜濃度介于1.8*10¹⁹/cm³～2.2*10¹⁹/cm³之間。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱堆式氣體質(zhì)量流量傳感器，其特征在于：所述隔熱薄膜的材料為氮化硅薄膜或氮化硅層和氧化硅層的復(fù)合薄膜，所述金屬層為Ti/Pt/Au的復(fù)合金屬層或Cr/Pt/Au的復(fù)合金屬層。