一种降气体流速的MEMS缓冲器结构制造技术

本发明专利技术公开了一种降气体流速的MEMS缓冲器结构。本发明专利技术为键合到MEMS传感器基底上的薄壳；所述的薄壳带有网孔，由硅片进行各向异性刻蚀形成，且薄壳已氧化；所述的网孔在薄壳上均匀排列，且薄壳外部为长方体结构。当外部气体流经传感器薄膜前经过网孔薄壳会产生减速效果，并在气体流进薄壳后由于薄壳内壁的阻挡，使得气体在薄壳内部运动速度保持在低水平，从而减小气体流动带走薄膜表面过多的热量，减小薄膜表面温度的降低，使加热器的稳定性提高，减小能耗。

A MEMS buffer structure for reducing gas flow rate

The invention discloses a MEMS buffer structure for reducing gas flow rate. The invention is a thin shell bonded to the substrate of a MEMS sensor; the thin shell is formed by anisotropic etching of silicon wafer, and the thin shell has been oxidized; the mesh holes are uniformly arranged on the thin shell, and the outside of the thin shell is a cuboid structure. When the outer gas passes through the reticulated thin shell before passing through the sensor film, the deceleration effect will be produced. After the gas enters the thin shell, the velocity of the gas in the thin shell is kept at a low level because of the obstruction of the inner wall of the thin shell. Thus, the excessive heat of the film surface is removed by the gas flow, and the temperature of the film surface is reduced. The stability of heater is improved and energy consumption is reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种降气体流速的MEMS缓冲器结构
本专利技术涉及一种MEMS缓冲器结构，是气体传感器检测气体浓度时对来流气体进行缓冲降速作用的结构。
技术介绍
微机电系统（MEMS）是在微电子技术的基础上结合机械、化学、物理、生物等技术发展而来的一种具有微型结构的机械电子系统。微传感器，即MEMS传感器，是在MEMS技术的基础上产生的新型传感器，相对于传统的传感器，它的优势之处在于尺寸结构小、生产成本低，并且在消费电子、智能化汽车、医疗服务等方面都有这广泛的开发应用。MEMS气体传感器是一种用来测量气体浓度的微传感器。它具有响应时间短、灵敏度高、稳定性好等优点。从而被广泛应用于空气质量检测、天然气等可燃性气体的浓度检测等等。MEMS制造工艺很多，包括氧化、光刻剥离、沉积、刻蚀、键合等。其中刻蚀工艺主要分为干法刻蚀和湿法刻蚀。湿法刻蚀主要通过腐蚀液进行化学腐蚀，其特点是实验操作简单、所需器件要求低、对腐蚀目标有较好的选择性，但各向异性较差，对微米级别的结构有一定的影响；而干法刻蚀主要通过气相腐蚀、等离子体腐蚀等，其特点是：选择比高，可控性、灵活性、重复性好，细线条操作安全，易实现自动化，且各向异性好。为了保证结构的精度，本专利技术采用干法刻蚀工艺来制备该缓冲器结构。另外，在本专利技术中，键合工艺起着很大的作用。在MEMS键合工艺中，键合工艺主要包括直接键合、共晶键合、阳极键合和粘结剂键合。不同的键合工艺对键合材料的要求不同，对设备要求也不同，粘结剂键合工艺以其键合所需温度低,键合的强度大,成本低,工艺简单等优点很好的满足本专利技术所需的键合工艺。目前，大部分MEMS气体传感器都需要通过电阻丝持续加热来确保其稳定工作。在静态下，即无风或气体对流运动很小的情况下，该传感器可以显示出较高的灵敏度，但当附近有风时，或者说管道中气体泄露时，环境中气体对流强度增大，运动速度较快，这时，气体运动到传感器内部会使传感器薄膜表面的温度降低，从而破坏了传感器的稳定性，导致传感器灵敏度下降。这对于有毒有害气体及可燃气体的泄露报警有一定的影响。在市场上，许多传感器通过添加温度补偿电路来提高传感器的稳定性，这使得传感器工作时的能耗大大的增加，因此优化传感器结构，提高传感器的稳定性，降低能耗是亟需解决的问题。
技术实现思路
为了克服上述
技术介绍
所存在的不足,本专利技术提供一种降气体流速的MEMS缓冲器结构。该缓冲器能够降低外部气体流过传感器薄膜时的速度，减小气体的流动对传感器薄膜的温度变化，从而提高传感器的稳定性并减小能耗。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术为带有网孔的薄壳。将一定尺寸的硅片进行各向异性刻蚀，刻蚀出带有多个网孔的薄壳，对网孔薄壳进行氧化，并通过粘结剂键合工艺将薄壳键合到传感器基底上。网孔在薄壳上均匀排列，且薄壳外部为长方体结构（气体在围绕该结构绕流阻力较大，易于更多的气体进入薄壳内部）。气体向传感器扩散时，先通过长方体薄壳网孔，再扩散到传感器薄膜上。在气体向薄壳外壁扩散的过程中，由于薄壳外壁的阻挡，气体速度逐渐降低，直至气体到达薄壳表面，然后气体形成绕流运动，从网孔扩散到薄壳内部并与传感器薄膜接触，由于气体在薄壳内部流动的同时受到薄壳周围内壁的阻挡，使得气体在薄壳内部流速维持在较低的量级，最后通过网孔流出薄壳。本专利技术的有益效果是：外部气体流经传感器薄膜前经过网孔薄壳会产生减速效果，并在气体流进薄壳后由于薄壳内壁的阻挡，使得气体在薄壳内部运动速度保持在低水平，从而减小气体流动带走薄膜表面过多的热量，减小薄膜表面温度的降低，使加热器的稳定性提高，减小能耗。附图说明图1是本专利技术和示例传感器的结构立体剖视图。图中1：传感器基底，2：网孔薄壳，3：传感器薄膜，4：悬臂梁，5：加热器，6：叉指电极，7.1、7.2：外部电极。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。在图1中，示例传感器的组成中，悬臂梁4、外部电极7.1、7.2分别位于传感器基底1上，加热器5和叉指电极6并排在悬臂梁4上，在叉指电极6上覆盖一层传感器薄膜3。本专利技术，即一种对温度不敏感的网孔薄壳2，通过刻蚀硅片并进行氧化处理得到，然后通过粘结键合工艺将其键合到传感器基底1上，并将加热器5、叉指电极6包围在其中。其中，网孔薄壳2上的网孔均匀排列，且薄壳2外部为长方体形状。本专利技术工作过程：图1中，气体在扩散时遇到长方体外形的薄壳，速度逐渐减小，由于气体对长方体的绕流阻力较大，大量的气体通过薄壳的网孔扩散到薄壳内部。气体进入网孔薄壳后，继续扩散时遇到网孔薄壳四周内壁的阻挡，气体的流速降低并维持在较低水平，以低流速接触传感器薄膜，最后又通过薄壳的网孔流出薄壳。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降气体流速的MEMS缓冲器结构，其特征在于：为键合到MEMS传感器基底上的薄壳；所述的薄壳带有网孔，由硅片进行各向异性刻蚀形成，且薄壳已氧化；所述的网孔在薄壳上均匀排列，且薄壳外部为长方体结构。

【技术特征摘要】
1.一种降气体流速的MEMS缓冲器结构，其特征在于：为键合到MEMS传感器基底上的薄壳；所述的薄壳带...

【专利技术属性】
技术研发人员：董林玺，徐忠仁，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33