[实用新型]平膜式气体流量传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及流量传感器领域。

背景技术

现有流量传感器主要以旋转翼片式(叶片式)、卡门涡旋式、热线式为主，现有流量传感器同利用硅微机械加工技术制造的平膜式气体流量传感器相比结构尺寸较大、功耗较高，且不易于批量生产，成本较高。

实用新型内容

本实用新型是为了解决现有平膜式气体流量传感器结构尺寸较大、功耗较高，且不易于批量生产，成本较高的缺点，而提出了一种平膜式气体流量传感器。

本实用新型的平膜式气体流量传感器由单晶硅片、绝缘层、过渡层、敏感金属层、钝化保护层和电极组成；单晶硅片的上下表面分别生成有绝缘层，所述绝缘层内向外分别由二氧化硅层和氮化硅层组成，在上部的绝缘层上生成有过渡层，过渡层的上部为敏感金属层，沿垂直或平行于单晶硅片上表面的晶向方向刻蚀过渡层和敏感金属层为加热电阻Rh、测温热敏电阻Ra和控制电阻Rb，加热电阻Rh、测温热敏电阻Ra和控制电阻Rb相互平行；单晶硅片上表面的绝缘层、过渡层和敏感金属层外部覆盖有钝化保护层，电极透过钝化保护层与敏感金属层连接，电极由电极过渡层和电极层组成，电极过渡层位于电极层和敏感金属层之间；单晶硅片的底部开有一个平行于电阻刻蚀方向截面为杯形的沉槽，所述截面为杯形的沉槽的上底面为上部绝缘层的下底面，单晶硅片的底部还开有一个垂直于电阻刻蚀方向的矩形导流槽，截面为杯形的沉槽通过矩形导流槽与外界连通。

利用硅微机械加工(MEMS)技术和集成电路工艺制造的平膜式气体流量传感器。在以单晶硅片为衬底的材料上，用半导体工艺——氧化和LPCVD的方法生成绝缘支撑层，采用电子束蒸发金属铬作为过渡层，再蒸发金属铂形成敏感金属层作为发热体和热敏元件，通过双面光刻和等离子刻蚀的方法将金属铂制作出金属薄膜加热电阻Rh和测温热敏电阻Ra，并将加热电阻Rh和测温热敏电阻制作在传感器的中央，再通过半导体各向异性腐蚀技术将发热体和热敏元件与硅衬底之间形成高效的热隔离区，在平膜式气体流量传感器的背面采用硅微机械加工(MEMS)技术制作成截面为杯形的沉槽和矩形导流槽，其中截面为杯形的沉槽和加热电阻Rh、测温热敏电阻Ra，及其位于他们之间的绝缘层和其上部的钝化保护层构成敏感薄膜，可以最大限度的减小热量散失，使传感器具有响应速度高、灵敏度高和功耗低的特点。矩形导流槽为一个单侧导流槽，且位于气流的下端，可使传感器芯片在封装过程中表面不产生机械应力，确保敏感薄膜的上下压力平衡，减少了敏感薄膜形变的发生，提高了产品的可靠性。同时，使传感器可以直接粘接在陶瓷片或线路板上，并通过引线键合将传感器与外电路连接。该结构的传感器扩展了流量传感器的封装使用范围。为防止各种气体对敏感元件表面的腐蚀，我们采用PECVD方法生长二氧化硅作为钝化保护层，使其具有高效隔离保护作用。采用金作为金属电极，具有稳定性高、耐腐蚀、易于压焊的优点。该平膜式流量传感器适用于工业、化工、农业和汽车行业上对气体流量的测量，它具有结构尺寸小、成本低适于标准集成电路线的批量生产的优点。

附图说明

图1是本实用新型的制造方法中步骤一的结构示意图；图2是本实用新型的制造方法中步骤二的结构示意图；图3是本本实用新型的制造方法中步骤三的结构示意图；图4是本实用新型的制造方法中步骤四的结构示意图；图5是本实用新型的制造方法中步骤五的结构示意图；图6是本实用新型的制造方法中步骤六的结构示意图；图7是本实用新型的制造方法中步骤七的结构示意图；图8和图9是本实用新型的制造方法中步骤八的结构示意图；图10是本发明装置的仰视图。

具体实施方式