[發(fā)明專利]測(cè)量熱流密度以及壓力的復(fù)合式薄膜傳感器及制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111482103.2
• 申請(qǐng)日: 2021-12-06
• 公開（公告）號(hào): CN114199306A
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方續(xù)東;梁鵬程;方子艷;趙立波;田邊;吳晨;孫昊;鄧武彬;高博楠;吳俊俠;王淞立;朱楠;孫林;蔣莊德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01D21/02
• 分類號(hào): G01D21/02;G01L1/14;G01K7/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

1.一種測(cè)量熱流密度以及壓力的復(fù)合式薄膜傳感器，其特征在于，包括電容式薄膜壓力傳感部分和位于電容式薄膜壓力傳感部分上的熱流密度傳感部分；

所述電容式薄膜壓力傳感部分包括摻雜硅基底(4)，所述摻雜硅基底(4)下方自上至下依次設(shè)置有介質(zhì)絕緣層(5)、多晶硅層(6)和壓感基底(7)，壓感基底(7)與摻雜硅基底(4)之間具有真空密封腔(9)，壓感基底(7)上設(shè)置有電容下極板(8)，電容下極板(8)位于真空密封腔(9)中，真空密封腔(9)正上方的摻雜硅基底(4)為電容上極板；所述熱流密度傳感部分包括自下至上依次設(shè)置有熱電堆層基底(3)、熱電堆層(2)和熱阻層(1)；

所述熱電阻層(1)包括熱電阻冷端(12)和熱電阻層熱端(13)，所述熱電阻層冷端(12)的厚度大于熱電阻層熱端(13)的厚度；所述熱電堆層(2)包括依次連接且間隔設(shè)置的第一熱電偶(10)和第二熱電偶(11)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量熱流密度以及壓力的復(fù)合式薄膜傳感器，其特征在于，所述電容上極板厚度為8.5μm～15μm，直徑為5mm～7.5mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量熱流密度以及壓力的復(fù)合式薄膜傳感器，其特征在于，所述熱電堆層基底(3)為聚酰亞胺薄膜。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量熱流密度以及壓力的復(fù)合式薄膜傳感器，其特征在于，所述熱阻層(1)的材料為氧化鋁。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量熱流密度以及壓力的復(fù)合式薄膜傳感器，其特征在于，所述第一熱電偶(10)的材料為Cu，第二熱電偶(11)的材料為康銅。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量熱流密度以及壓力的復(fù)合式薄膜傳感器，其特征在于，所述電容下極板(8)為鉻金薄膜層。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量熱流密度以及壓力的復(fù)合式薄膜傳感器，其特征在于，所述第一熱電偶(10)和第二熱電偶(11)線寬小于150μm，線長(zhǎng)為7mm～15mm。

8.權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量熱流密度以及壓力的復(fù)合式薄膜傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、在單晶硅片(14)上淀積氧化層并刻蝕形成凹坑(15)，對(duì)刻蝕后的單晶硅片進(jìn)行深度硼擴(kuò)散形成摻雜硅基底(4)；

步驟2、在摻雜基底(4)表面淀積一層氧化硅構(gòu)造介質(zhì)絕緣層(5)；

步驟3、在介質(zhì)絕緣層(5)上淀積一層導(dǎo)電多晶硅，在多晶硅層(6)上進(jìn)行擴(kuò)散摻雜，形成導(dǎo)電硅層(6)；

步驟4、在壓感基底(7)上濺射金屬，形成電容下極板(8)；

步驟5、步驟3得到的結(jié)構(gòu)與步驟4得到的結(jié)構(gòu)鍵合在一起，形成真空密封腔(9)；

步驟6、采用減薄工藝，將摻雜基底(4)減薄；

步驟7、在摻雜基底(4)表面沉積一層聚酰亞胺層，作為熱電堆層基底(3)以及摻雜硅的絕緣層；

步驟8、在熱電堆層基底(3)上濺射熱電堆層(2)；

步驟9、在熱電堆層(2)上沉積熱阻層(1)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述步驟6中，減薄工藝采用KOH溶液腐蝕結(jié)合化學(xué)機(jī)械拋光減薄硅片形成電容上極板。