MEMS热损失型流量传感器及其制备方法技术

本公开的实施例公开了一种MEMS热损失型流量传感器及其制备方法。包括：第一衬底和第二衬底，所述第二衬底的第一表面设置有变横截面面积的凹槽，所述第二衬底的第一表面与所述第一衬底的第一表面键合形成变横截面面积的流道；绝缘层，设置在所述第一衬底的第一表面；第一引线、第二引线以及并排间隔设置的多个热源电阻，均设置在所述绝缘层朝向所述第二衬底的一侧，所述第一引线与所述热源电阻的输入端电连接，所述第二引线与所述热源电阻的输出端电连接；磁性薄膜，设置在所述第二衬底的凹槽中，且与所述热源电阻相对应。本公开实施例的MEMS热损失型流量传感器，能有效抑制温漂现象，有效增大流量传感器的灵敏度。有效增大流量传感器的灵敏度。有效增大流量传感器的灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
MEMS热损失型流量传感器及其制备方法


[0001]本公开的实施例属于流量传感器
，具体涉及一种MEMS热损失型流量传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]MEMS热损失型流量传感器通常由热源和温敏元件组成，流体流经传感器表面时带动热量的变化，流体流速的大小由温敏元件检测到的温度变化反应出来，从而实现流体流速的测量。MEMS热损失型流量传感器因其结构简单、工艺成熟、灵敏度高、量程大以及良好的可集成性等优点而被广泛应用于生活、医疗、工业、军工等各种领域。
[0003]但是，MEMS热损失型流量传感器通常温敏元件为热敏电阻，将热量流动带来的温度变化转化为热敏电阻的阻值变化，其热敏电阻本身受外界温度影响较为显著，给热损失型流量传感器带来较大的温漂，严重影响了传感器的精度，MEMS热损失型流量传感器的温漂问题亟须解决。

技术实现思路

[0004]本公开的实施例旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，公开了一种MEMS热损失型流量传感器及其制备方法。
[0005]第一方面，本公开的实施例提供一种MEMS热损失型流量传感器，所述MEMS热损失型流量传感器包括：
[0006]第一衬底和第二衬底，所述第二衬底的第一表面设置有变横截面面积的凹槽，所述第二衬底的第一表面与所述第一衬底的第一表面键合形成变横截面面积的流道；
[0007]绝缘层，设置在所述第一衬底的第一表面；
[0008]第一引线、第二引线以及并排间隔设置的多个热源电阻，均设置在所述绝缘层朝向所述第二衬底的一侧，所述第一引线与所述热源电阻的输入端电连接，所述第二引线与所述热源电阻的输出端电连接；
[0009]磁性薄膜，设置在所述第二衬底的凹槽中，且与所述热源电阻相对应。
[0010]在一些实施例中，所述第二引线与所述多个热源电阻的输出端串联。
[0011]在一些实施例中，所述第一引线对称设置在所述多个热源电阻短边方向的两侧。
[0012]在一些实施例中，所述第二引线对称设置在所述多个热源电阻长边中间的两侧。
[0013]在一些实施例中，所述磁性薄膜在所述多个热源电阻上的正投影完全覆盖所述多个热源电阻。
[0014]在一些实施例中，所述流道的横截面面积沿流动方向递增或递减。
[0015]在一些实施例中，所述磁性薄膜的厚度范围为2μm～10μm。
[0016]在一些实施例中，所述磁性薄膜为磁性材料经物理气相沉积形成。
[0017]在一些实施例中，所述第一引线和所述第二引线的厚度与所述热源电阻的厚度相同。
[0018]第二方面，本公开的实施例提供一种如前文记载的所述的MEMS热损失型流量传感器的制备方法，所述方法包括：
[0019]提供SOI片；其中，所述SOI片包括依次层叠设置的体硅层、埋氧层和顶硅层，所述体硅层作为第一衬底，所述埋氧层作为绝缘层；
[0020]在所述SOI片的顶硅层的表面分别掺杂形成热源电阻、第一引线和第二引线；
[0021]将所述SOI片其余的顶硅层去除；
[0022]提供第二衬底，并在所述第二衬底的第一表面形成变横截面面积的凹槽；
[0023]在所述第二衬底的凹槽中形成磁性薄膜；
[0024]将所述SOI片倒置并与带有凹槽的所述第二衬底进行阳极键合，形成变横截面面积的流道，制备得到MEMS热损失型流量传感器。
[0025]本公开实施例的MEMS热损失型流量传感器及其制备方法，与传统地MEMS热损失型流量传感器相比，具有以下优点：
[0026]1、本公开实施例的MEMS热损失型流量传感器，采用热源电阻、磁性薄膜与流道共同作为热损失型流量传感器的热源
‑
温敏元件结构，同时利用能斯脱效应，当无流体流过流道时，即使外界温度变化，在热源电阻上不会产生温度梯度，进而不会产生输出电动势，从而有效抑制温漂现象；
[0027]2、本公开实施例的MEMS热损失型流量传感器，通过设置多个热源电阻，利用第二引线将基于能斯脱效应产生的电动势串联输出，增大了流量传感器的灵敏度；
[0028]3、本公开实施例的MEMS热损失型流量传感器，采用MEMS技术制备，传感器具有精度高、一致性好、易于批量制造以及成本低的优点。
附图说明
[0029]结合附图并参考以下具体实施方式，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，元件和元素不一定按照比例绘制。
[0030]图1为本公开实施例的MEMS热损失型流量传感器的俯视图；
[0031]图2为本公开实施例的MEMS热损失型流量传感器沿图1中A
‑
A
’
方向的剖面图；
[0032]图3至图8为本公开实施例的MEMS热损失型流量传感器的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
[0033]为使本领域技术人员更好地理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开作进一步详细描述。
[0034]下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。
[0035]另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关本公开相关的部分。在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0036]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
[0037]如图1和图2所示，一种MEMS热损失型流量传感器，所述MEMS热损失型流量传感器包括：第一衬底1、绝缘层2、多个热源电阻3、第一引线4、第二引线5、第二衬底6、磁性薄膜7和流道8。
[0038]示例性的，如图1和图2所示，在一些实施例中，第一衬底1的材料为单晶硅或玻璃，厚度范围为200μm～1000μm。第一衬底1的下表面设置有绝缘层2，在一些实施例中，绝缘层2的材料为二氧化硅或氮化硅，厚度范围为0.2μm～2μm。
[0039]继续参考图1和图2，热源电阻3设置在绝缘层2的下表面中央区域，在一些实施例中，MEMS热损失型流量传感器包括三个热源电阻3，分别为R1、R2和R3，热源电阻3的材料为轻掺杂硅，长度范围为50μm～500μm，宽度范围为5μm～50μm，高度范围为5μm～20μm。所述第一引线4对称设置在绝缘层2的下表面，且位于所述多个热源电阻3的短边的两侧，在一些实施例中，第一引线4的材料为重掺杂硅，厚度与所述热源电阻3相同。所述第一引线4给热源电阻3接入电源，实现热源电阻3的恒定功率发热。第二引线5对称设置在绝缘层2的下表面，且位于所述热源电阻3的长边中间的两侧，在一些实施例中，第二引线5的材料及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MEMS热损失型流量传感器，其特征在于，所述MEMS热损失型流量传感器包括：第一衬底和第二衬底，所述第二衬底的第一表面设置有变横截面面积的凹槽，所述第二衬底的第一表面与所述第一衬底的第一表面键合形成变横截面面积的流道；绝缘层，设置在所述第一衬底的第一表面；第一引线、第二引线以及并排间隔设置的多个热源电阻，均设置在所述绝缘层朝向所述第二衬底的一侧，所述第一引线与所述热源电阻的输入端电连接，所述第二引线与所述热源电阻的输出端电连接；磁性薄膜，设置在所述第二衬底的凹槽中，且与所述热源电阻相对应。2.根据权利要求1所述的MEMS热损失型流量传感器，其特征在于，所述第二引线与所述多个热源电阻的输出端串联。3.根据权利要求1所述的MEMS热损失型流量传感器，其特征在于，所述第一引线对称设置在所述多个热源电阻短边方向的两侧。4.根据权利要求1所述的MEMS热损失型流量传感器，其特征在于，所述第二引线对称设置在所述多个热源电阻长边中间的两侧。5.根据权利要求1至4任一项所述的MEMS热损失型流量传感器，其特征在于，所述磁性薄膜在所述多个热源电阻上的正投影完全覆盖所述多个热源电阻。6.根据权利要求1至4任...

【专利技术属性】
技术研发人员：李维平，兰之康，管武干，侯鸿道，
申请(专利权)人：南京高华科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：