具有改进的热稳定性的传感器制造技术

本发明专利技术涉及具有改进的热稳定性的传感器。公开了包括加热器电阻器(112)和/或一个或多个传感器电阻器(114)的改进的传感器。在一些情况下，该加热器电阻器(112)可以被配置为具有零或者接近零的电阻温度系数(TCR)，而一个或多个传感器电阻器(114)可以被配置为具有非零的更高的TCR。在一些情况下，加热器电阻器(112)可以包括掺杂有第一浓度的掺杂剂(306)的多晶硅材料，并且该一个或多个感测元件可以包括掺杂有第二更高浓度的掺杂剂(306)的多晶硅材料。在一些情况下，该第一浓度的掺杂剂(306)可以被配置为提供具有零或接近零的电阻温度系数(TCR)的加热器电阻器(112)。

【技术实现步骤摘要】
具有改进的热稳定性的传感器
本公开大体涉及传感器，且更具体地，涉及包括加热器电阻器和/或一个或多个传感器电阻器的传感器。
技术介绍
传感器被用于多种应用中。有些传感器包括加热器电阻器和/或一个或多个传感器电阻器。这样的传感器可能包括一些流量传感器、一些热传导传感器、一些化学传感器、和/或其它类型传感器。在一些环境下，这样的传感器可能变得热不稳定，这可能影响它们的准确度和/或可靠性。例如，当传感器包括具有正电阻温度系数(TCR)的加热器电阻器，并且由恒流电源驱动时，加热器电阻器的温度会升高，这随后可能导致该加热器电阻器的电阻进一步增大，这可使该加热器电阻器的温度进一步升高，等等。这种循环通常可导致该加热器电阻器和/或该传感器的损坏。
技术实现思路
本公开大体涉及传感器，且更具体地，涉及包括加热器电阻器和/或一个或多个传感器电阻器的传感器。在一示例性实施例中，传感器可以包括加热器电阻器、第一感测电阻器、和第二感测电阻器(由衬底支承)。在一些情况下，该加热器电阻器可以被配置为具有零或者接近零的电阻温度系数(TCR)，在一些情况下，这可有助于增强传感器的热稳定性和/或可靠性。在一些实施例中，该加热器电阻器可能包括掺杂有第一浓度掺杂剂的多晶硅材料以实现该零或接近零的电阻温度系数(TCR)。第一和/或第二感测电阻器可以被配置为比该加热器电阻器具有更高的电阻温度系数(TCR)。在一些情况下，具有第二更高浓度的掺杂剂和/或不同掺杂材料的多晶硅材料可被用于第一和第二感测电阻器以实现更高电阻温度系数，但这不被要求。其它的材料也可用于第一和第二感测电阻器。提供前述的
技术实现思路
以帮助理解本公开的一些特征，并不意图作为完整描述。通过整体理解整个说明书、权利要求书、附图和摘要可以得到本公开的完整理解。附图说明结合附图参考本公开各种示例性实施例的以下详细描述可以更完整理解本公开，其中：图1是示例性的流量感测管芯(flowsensingdie)的示意性的顶视图；图2是图1中示例性的流量感测管芯沿着线2-2取的示意性的剖视图；图3是另一个示例性的流量传感器管芯的示意性的顶视图；图4是图3中示例性的流量传感器管芯沿着线4-4取的示意性的剖视图；图5A-B是示出制造图1所示的流量感测管芯的示例性方法的剖视图；以及图6A-C是示出制造图1所示的流量感测管芯的另一个示例性方法的剖视图。具体实施方式以下描述应该参考附图进行阅读，其中在几个示图中相同的附图标记指示相同的元件。描述和附图示出了几个实施例，其意指对本公开的例示，而不是限制。图1和图2是用于测量沿流向经过流体通道的流体的流体流量的流量感测管芯100的示例性实施例的示意性顶视图和剖视图，所述流体通道可以穿过空隙(void)110设置在流量感测管芯100的底部或者设置在流量感测管芯100的顶部。虽然流量传感器用作示例，设想的是，本公开可以用于任何合适的传感器(其包括例如加热器电阻器和/或一个或多个传感器电阻器)中。这样的传感器视需要可以包括，例如，一些流量传感器，一些热传导传感器，一些化学传感器，和/或其它类型的传感器。同样，取决于应用，这里所用的术语“流体”可以指气体或液体。在图1的示例性实施例中，流量感测管芯100可以暴露于和/或布置在流体通道内以测量流体流的一个或多个属性。例如，该流量感测管芯100可以是用于测量流体流的质量流量和/或速度的流量传感器。在图1-2的示例性实施例中，流量感测管芯100包括具有一个或多个薄膜层104的衬底102。一个或多个薄膜层104可以由任何合适的材料、采用任何合适的制造工艺(多种工艺)例如薄膜沉积方法而制成。合适的薄膜材料可以包括硅，二氧化硅，氮化硅，氮氧化硅，和/或任何其它的合适的材料或者材料组合。在一些情况下，该(多个)薄膜层104可以形成膜106或者膜片，其被认为是衬底102的一部分或由衬底102支承。如图所示，膜边界108可以区分形成膜的薄膜层104的区域。流量感测管芯100可以具有形成在衬底102内的空隙110(参见图2)。空隙110可以任何合适的方式形成，诸如，例如，通过湿法刻蚀衬底102的背侧。在一些情况下，薄膜层(多个)104的最底层可以是刻蚀停止(etch-stop)层以有助于衬底102的湿法刻蚀，但这不被要求。例如，刻蚀停止层可以是单独层，诸如氧化层或可以有助于制造明确限定厚度的膜的其它层。在一些情况下，该流量感测管芯100可以开始作为绝缘体上硅结构(Silicon-On-Insulator，SOI)管芯，其中绝缘体层可以形成刻蚀停止层。在该示例性实施例中，该一个或多个薄膜层104还可以限定一个或多个加热器元件，诸如加热器电阻器112，和一个或多个传感器元件，诸如传感器电阻器114和116。第一传感器电阻器114可以位于该加热器电阻器112相对于流体流120的方向的上游，而第二传感器电阻器116可以位于该加热器电阻器112相对于流体流120的方向的下游。然而，这并不意指限制性的并且设想的是，在一些实施例中，流体通道可以是双向流体通道以致于，在一些情况下，该第一传感器电阻器114位于该加热器电阻器112的下游而第二传感器电阻器116位于该加热器电阻器112的上游。在一些情况下，可以仅提供一个传感器元件，而在其它实施例中，可以提供三个或更多传感器元件，依应用而定。在一些情况下，如果需要，两个传感器电阻器114和116都可以位于该加热器电阻器112的上游(或下游)。在一些情况下，该第一传感器电阻器114和该第二传感器电阻器116可以是具有较大的正或负的电阻温度系数的热敏电阻器，以致于电阻随着温度改变。在一些情况下，该第一和第二感测电阻器114和116可以是热敏电阻器。在一些情况下，该第一传感器电阻器114，该第二传感器电阻器116，和任何的额外的传感器电阻，可以布置成惠斯通电桥结构，但这不被要求。在该示例性实施例中，流体可以被导向为沿着方向箭头120所示出的流向流经流量感测管芯100。在所示的示例中，当不存在流体流时并且加热器电阻器122被加热到比流体流中的流体的周围温度更高的温度时，或者换句话说，加热器电阻器112可以消耗电能为热，加热它附近的流体。这种情况下，温度分布可在流体中形成并且关于加热器电阻器112大体上呈对称分布地传到上游传感器电阻器114和下游传感器电阻器116。在该示例中，上游传感器电阻器114和下游传感器电阻器116可以感测相同或相似的温度(例如在25％、10％、5％、1％、0.001％之内，等等)。在一些情况下，这可在第一传感器电阻器114和第二传感器电阻器116中产生相同或相似的输出电压。当流体流存在于该流体通道内，并且加热器电阻器112已启动并被加热到比流体流中的流体的周围温度高的温度时，对称的温度分布会被扰乱并且扰乱的量可以与流体通道内的流体流的流速有关。在该示例中，流体流的流速可使上游传感器电阻器114感测到比下游传感器电阻器116相对更低的温度。换句话说，流体流的流速可使上游传感器电阻器114和下游传感器电阻器116之间产生温度差，其与流体通道内的流体流的流速有关。在一些情况下，该上游传感器电阻器114和该下游传感器电阻器116之间的温度差会导致该上游传感器电阻器114和该下游传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.01.13 US 13/0063971.一种用于感测沿着流向的流体的流量的流量感测管芯(100)，该流量感测管芯(100)包括：衬底(102)，该衬底(102)限定膜(106)；由该膜(106)支承的加热器电阻器(112)，其中该加热器电阻器(112)包括掺杂有第一浓度的掺杂剂(306)的多晶硅材料；第一感测电阻器，由该膜(106)支承，位于该加热器电阻器(112)的相对于流向的上游位置；第二感测电阻器，由该膜(106)支承，位于该加热器电阻器(112)的相对于流向的下游位置；以及其中所述第一感测电阻器和第二感测电阻器包括掺杂有第二浓度的掺杂剂(306)的多晶硅材料，其中所述第二浓度大于所述第一浓度。2.根据权利要求1所述的流量感测管芯(100)，其中该第一浓度的掺杂剂(306)被配置为提供具有在零加或减大约500ppm/℃的范围内的电阻温度系数（TCR）的加热器电阻器(112)。3.根据权利要求1或2所述的流量感测管芯(100)，其中该第二浓度的掺杂剂(306)被配置为在该第一感测电阻器和该第二感测电阻器内提供相对于该加热器电阻器(112)更大的电阻温度系数。4.根据权利要求1或2所述的流量感测管芯(100)，其中该掺杂剂(306)包括磷，砷，硼，锑，铝，或者镓。5.根据权利要求1或2所述的流量感测管芯(100)，其中，当该加热器电阻器(112)被启动时，该第一感测电阻器和该第二感测电阻器被配置为感测沿着流向的流体的流量中的温...

【专利技术属性】
技术研发人员：YF·王，S·E·贝克，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：