[发明专利]热堆式气体质量流量传感器及其制备方法

摘要

本发明提供一种热堆式气体质量流量传感器及其制备方法，包括：衬底；与衬底相连接的带类“非”字状槽的介质膜，且介质膜与衬底共同围成一个隔热腔体；加热元件；至少两个感测元件；单晶硅热偶臂的冷端与衬底之间呈“三明治”状热沉结构。通过引入类“非”字状介质膜以及其下表面的单晶硅热偶臂的结构，即单晶硅热偶臂的热端悬空于隔热腔体上，单晶硅热偶臂的冷端与中间介质层及衬底面面接触的热沉结构，实现了单晶硅‑金属热偶对与衬底的物理隔离，减少了本发明的衬底散热，提高了传感器的灵敏度；热沉结构，增大了单晶硅热偶臂冷端的散热性能，增大了单晶硅‑金属热偶对冷端和热端温度差，从而缩短传感器的响应时间、提高传感器的量程范围。

主权项

1.一种热堆式气体质量流量传感器，其特征在于，所述传感器至少包括：衬底，具有凹槽，所述凹槽开设于所述衬底的上表面；带类“非”字状槽的介质膜，覆盖于所述凹槽上方，且与所述衬底相连接，所述介质膜与所述衬底共同围成一个隔热腔体；加热元件，位于所述介质膜下表面；至少两个感测元件，位于所述介质膜上，且设置于所述加热元件的两侧呈对称分布，所述感测元件包括至少一组单晶硅‑金属热偶对组，所述单晶硅‑金属热偶对组包括若干个单晶硅‑金属热偶对，其中，所述单晶硅‑金属热偶对由悬挂于所述介质膜下表面的单晶硅热偶臂和位于所述介质膜上表面的金属热偶臂通过位于所述介质膜上的连接孔连接组成；所述单晶硅热偶臂的冷端与所述衬底之间呈“三明治”状热沉结构，即，从上往下，所述单晶硅热偶臂的冷端与所述衬底之间的结构为衬底‑中间介质层‑衬底，从左往右，所述单晶硅热偶臂的冷端与所述衬底之间的结构为衬底‑中间介质层‑衬底，通过所述热沉结构实现所述单晶硅热偶臂的冷端的三侧面及底面通过中间介质层与单晶硅衬底实现面与面接触。所述单晶硅热偶臂的热端位于所述加热元件的侧边，且所述单晶硅热偶臂的热端与所述加热元件之间通过所述介质膜上的第一隔离槽隔离，相邻两所述单晶硅‑金属热偶对之间通过所述介质膜上的第二隔离槽隔离。