(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书 | ||
(10)申请公布号 CN 102520012 A (43)申请公布日 2012.06.27 | ||
(21)申请号 CN201110401838.8
(22)申请日 2011.12.06
(71)申请人 西安交通大学
地址 710049 陕西省西安市咸宁路28号
(72)发明人 周睿 蒋庄德 李支康 赵玉龙 王晓坡 刘志刚
(74)专利代理机构 西安通大专利代理有限责任公司
代理人 徐文权
(51)Int.CI
G01N25/20
B81C1/00
权利要求说明书 说明书 幅图 |
(54)发明名称
一种基于MEMS技术的热扩散率传感器芯片及其制备方法 | |
(57)摘要
本发明提供了一种基于MEMS技术的热扩散率传感器芯片及其制备方法,传感器芯片包括沉积在SOI晶片上表面的二氧化硅隔离层、淀积在二氧化硅隔离层上表面并经刻蚀后形成的加热器以及温度传感器、以及淀积在二氧化硅隔离层上表面、加热器上表面以及温度传感器上表面的氮化硅保护层,其中,所述SOI晶片的下表面自下表面向上刻蚀有绝热腔,所述加热器位于二氧化硅隔离层上表面的中心位置,所述温度传感器均匀分布在以加热器为中心的径向上。本发明传感器芯片仅需几微升的样品液体即可在几十秒内完成测量流体导热系数的测量,并且可在很大温度范围内实现测量。 | |
法律状态
法律状态公告日 | 法律状态信息 | 法律状态 |
权 利 要 求 说 明 书
1.一种基于MEMS技术的热扩散率传感器芯片,其特征在于:包括沉积在 SOI晶片上表面的二氧化硅隔离层(3)、淀积在二氧化硅隔离层上表面并经 刻蚀后形成的加热器(8)以及温度传感器(4)、以及淀积在二氧化硅隔离 层上表面、加热器上表面以及温度传感器上表面的氮化硅保护层(2),其中, 所述SOI晶片的下表面自下表面向上刻蚀有绝热腔(12),所述加热器(8) 位于二氧化硅隔离层上表面的中心位置,所述温度传感器均匀分布在以加热 器为中心的径向上。
2.如权利要求1所述的基于MEMS技术的热扩散率传感器芯片,其特征在 于:所述加热器和温度传感器由多晶硅形成。
3.如权利要求1所述的基于MEMS技术的热扩散率传感器芯片,其特征在 于:所述温度传感器以加热器为中心围成同心圆结构。
4.如权利要求1所述的基于MEMS技术的热扩散率传感器芯片,其特征在 于:所述二氧化硅隔离层上表面设置有由引线层经刻蚀后形成的金属引线, 该金属引线采用Ti/Cu双层结构。
5.根据权利要求4所述的基于MEMS技术的热扩散率传感器芯片,其特征 在于:所述Ti层厚度为50~100nm。
6.一种基于MEMS技术的热扩散率传感器芯片的制备方法,其特征在于: 包括以下步骤:
(1)将SOI晶片的正面在管式炉内在850~1150℃温度下进行干法热氧 化,在SOI晶片的上表面形成厚度0.1μm~0.3μm的二氧化硅隔 离层;
(2)采用低压化学气相淀积技术在步骤(1)得到的器件正面淀积0.2 μm~0.3μm厚的多晶硅,通过光刻和刻蚀后形成加热器与温度 传感器;
(3)在步骤(2)得到的器件正面刻蚀引线孔并采用溅射工艺在硅片正 面淀积0.1μm~0.3μm厚的Ti/Cu双层结构引线层,经过光刻和 刻蚀后形成内引线;
(4)用低压气相淀积技术在步骤(3)得到的器件正面淀积0.2μm~0.5 μm厚的氮化硅保护层; 目前到西安需要隔离吗
(5)采用湿法刻蚀技术在步骤4)得到的器件背面进行背腔腐蚀,形成 热隔离腔;
(6)采用光刻和刻蚀工艺,将芯片焊盘区域的氮化硅去除,留出焊盘, 以便于后续的信号连接;
(7)采用金丝球焊或铝丝楔焊等引线键合技术将金丝或铝丝与硅芯片 焊盘以及PCB转接板的焊盘连接起来。
说 明 书
<p>技术领域
本发明涉及基于MEMS(微型电子系统)技术的热扩散率传感器芯片,特别是 一种基于MEMS技术的热扩散率传感器芯片及其制备方法,用于测量流体热扩 散率。
背景技术
测量流体热扩散率的方法很多,热扩散率是流体重要的传递性质,要确定 流体的热扩散率一般可通过理论计算和实验测定两种途径。由于流体分子的堆 积结构还没有完整的理论,这些估算所假设的公式和模型比较理想化、简单化, 为复杂的实际情况不完全符合,往往产生较大的误差,并且这些方程一般只适 用于特定的物系和范围,许多流体依然需要试验测定。因此,实验测量是确定 流体热扩散率的重要途径,典型的测量方法有水平平板法、同心圆筒法、热线 法、热窄带法、热丝法等。常规的瞬态热线法、热带法测量流体热扩散率的仪 器及数据处理过程复杂,而且需要大量样品,测量时间长。从精度上讲,目前 认为较好的是热丝法,该方法不但速度快、精度高,而且能有效减少对流的影 响,但该方法的设备较复杂,而且适用范围也较窄,不能用于导电液体和粘度 大的流体热扩散率的测定,比如不能测定原油和油水混合物的热扩散率等。
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