[发明专利]一种基于MEMS技术的三维风速风向传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于MEMS技术的三维风速风向传感器，其特征在于：在方形芯片的正面设置有四个电阻加热元件(6)和四个热传感测温元件(17)，在方形芯片的中部形成由四个悬臂梁(19)支撑的方形薄膜结构(18)，四个电阻加热元件(6)、四个热传感测温元件(17)和四个悬臂梁(19)均以方形芯片的中心为中心均匀设置；电阻加热元件(6)、热传感测温元件(17)和悬臂梁(19)一一对应，电阻加热元件(6)和热传感测温元件(17)的位置平行于方形芯片的边，悬臂梁(19)的位置垂直于方形芯片的边，由方形芯片的中心向方形芯片的边依次为悬臂梁(19)、电阻加热元件(6)和热传感测温元件(17)；四个悬臂梁(19)的根部均设置有压敏电阻(4)；方形芯片的背面中部为方形空腔，方形空腔顶面的边在电阻加热元件(6)和热传感测温元件(17)之间，方形芯片的中部设计有四个两臂尺寸相同的直角L型镂空(16)，四个L型镂空(16)围合成方形薄膜结构(18)，相邻两个L型镂空(16)端部之间的部分即为悬臂梁(19)。

2.一种权利要求1所述的基于MEMS技术的三维风速风向传感器的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

第一步：压敏电阻元件的制备

步骤11：在SOI圆片(1)的上表面生长一层二氧化硅层(2)；

步骤12：在二氧化硅层(2)上表面旋涂第一光刻胶层(3)并曝光进行图形化，露出制备压敏电阻(4)的扩散区；

步骤13：刻蚀掉制备压敏电阻(4)的扩散区位置的二氧化硅层(2)；

步骤14：使用扩散方法，形成压敏电阻(4)；

步骤15：刻蚀掉第一光刻胶层(3)和二氧化硅层(2)；

第二步：加热元件和测温元件的制备

步骤21：在SOI圆片(1)上表面生长一层基层栅氧化层(5)；

步骤22：在基层栅氧化层(5)上表面淀积多晶硅，并注入硼离子；等离子刻蚀多晶硅，形成电阻加热元件(6)和热传感测温元件(17)的一端；

步骤23：在基层栅氧化层(5)上表面化学气相淀积栅氧化物形成栅氧化层(8)，栅氧化层(8)包覆电阻加热元件(6)和热传感测温元件(17)的一端；

步骤24：利用干法刻蚀工艺在栅氧化层(8)上制备热传感测温元件(17)上的第一通孔(9)、电阻加热元件(6)上的第二通孔(10)和压敏电阻(4)上的第三通孔(11)；

步骤25：利用溅射工艺制备传感器的电引出焊盘(12)、热传感测温元件(17)的另一端(13)、电阻加热元件(6)的电引出焊盘(14)和压敏电阻(4)的电引出焊盘(15)；

第三步：中心薄膜结构的制备

步骤31：在栅氧化层(8)上表面旋涂第二光刻胶层并曝光进行图形化，露出制备L型镂空(16)的刻蚀区域；

步骤32：刻蚀掉制备L型镂空(16)的刻蚀区域位置的栅氧化层(8)，直至裸露出SOI圆片(1)的二氧化硅层；

步骤33：刻蚀掉第二光刻胶层；

步骤34：在SOI圆片(1)下表面利用各向异性腐蚀，形成方形空腔；

步骤35：利用DRIE各向异性刻蚀，去除方形空腔区域内的二氧化硅层；

第四步：划片，完成三维风速风向传感器的制备。