嵌入式单晶硅腔体的六边形硅膜压阻式压力传感器及方法

    公开(公告)号:CN101881676A

    公开(公告)日:2010-11-10

    申请号:CN201010205614.5

    申请日:2010-06-22

    Inventor: 王家畴 李昕欣

    Abstract: 本发明涉及一种嵌入式单晶硅腔体的六边形硅膜片压阻式压力传感器及方法。其特征是所述微机械压力传感器由(111)单晶硅片单片单面体硅微机械加工而成,采用单晶硅薄膜作为压力传感器的感压膜片,膜片设计成规则六边形且相邻两边夹角均为120°,压力腔体位于膜片正下方且直接嵌入硅片内部,腔体加工分别采用长条和栅格两种结构方式通过横向刻蚀掏空以及缝合而成。根据膜片区域应力分布,利用压阻的纵向效应和横向效应分别设计两种不同类型的压阻排布方式。采用单一硅片单面的体硅微机械加工技术,实现了该传感器的结构加工,并发明了压阻元件集成的方法,可以制作量程从1kPa-50MPa灵敏度高、量程大、尺寸小等特点的压力传感器,具有广阔的应用前景。

    单片集成多功能复合传感器及其制备方法

    公开(公告)号:CN119290068A

    公开(公告)日:2025-01-10

    申请号:CN202411416286.1

    申请日:2024-10-11

    Abstract: 本发明提供了一种单片集成多功能复合传感器及其制备方法,采用单硅片单面体硅微制造技术,预定义并覆盖气体流量感知单元的第一微槽,先形成压力参考腔体及压力敏感膜片,再通过第一微槽和侧壁保护,预定义单晶硅热偶臂和加热电阻图案,后通过隔热介质层保护压力感知单元,再形成隔热腔体和温度感知单元,最终实现在同块单片上集成气体流量感知单元、压力感知单元及温度感知单元,实现了隔热腔体及压力参考腔体在同块单晶硅衬底内部的结构。此方法取代了传统的双面加工技术,既解决了传统复合芯片难实现小尺寸的难题,又避免了传统硅‑硅或硅‑玻璃键合结构带来的复杂工艺,大大降低工艺难度和成本,同时提升了复合芯片的良率,提高传感器的可靠性。

    一种压力传感器及其制作方法

    公开(公告)号:CN111076851B

    公开(公告)日:2022-03-29

    申请号:CN201911252515.X

    申请日:2019-12-09

    Inventor: 王家畴 李昕欣

    Abstract: 本发明涉及一种压力传感器及其制作方法。所述压力传感器包括SOI单晶硅片,沉积在SOI单晶硅片的埋氧化层上方的终级钝化层,设置在终级钝化层与SOI单晶硅片的埋氧化层之间的多个压敏电阻,用于实现压敏电阻相互之间的连接的金属引线,设置在SOI单晶硅片的埋氧化层的下方的压力敏感薄膜以及设置在所述SOI单晶硅片的内部,且位于所述压力敏感薄膜的下方的真空压力腔体。本发明巧妙地采用(111)SOI单晶硅片,结合体硅微机械加工技术实现了在SOI单晶硅片中的底层硅内埋入式真空压力腔体结构,凭借(111)硅片特殊晶面排布确保了压力敏感薄膜厚度的可控性和均匀度,进而大大提高了传感器的输出特性,缩小了芯片尺寸,降低了制造成本。

    一种压力传感器及其制作方法

    公开(公告)号:CN111076851A

    公开(公告)日:2020-04-28

    申请号:CN201911252515.X

    申请日:2019-12-09

    Inventor: 王家畴 李昕欣

    Abstract: 本发明涉及一种压力传感器及其制作方法。所述压力传感器包括SOI单晶硅片,沉积在SOI单晶硅片的埋氧化层上方的终级钝化层,设置在终级钝化层与SOI单晶硅片的埋氧化层之间的多个压敏电阻,用于实现压敏电阻相互之间的连接的金属引线,设置在SOI单晶硅片的埋氧化层的下方的压力敏感薄膜以及设置在所述SOI单晶硅片的内部,且位于所述压力敏感薄膜的下方的真空压力腔体。本发明巧妙地采用(111)SOI单晶硅片,结合体硅微机械加工技术实现了在SOI单晶硅片中的底层硅内埋入式真空压力腔体结构,凭借(111)硅片特殊晶面排布确保了压力敏感薄膜厚度的可控性和均匀度,进而大大提高了传感器的输出特性,缩小了芯片尺寸,降低了制造成本。

    热堆式气体质量流量传感器及其制备方法

    公开(公告)号:CN110146136A

    公开(公告)日:2019-08-20

    申请号:CN201910542657.3

    申请日:2019-06-21

    Abstract: 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。

    加速度计内嵌压力传感器的单硅片复合传感器结构及方法

    公开(公告)号:CN104793015B

    公开(公告)日:2018-04-27

    申请号:CN201510056072.2

    申请日:2015-02-03

    Inventor: 王家畴 李昕欣

    Abstract: 本发明涉及一种加速度计内嵌压力传感器的单硅片复合传感器结构及方法,所述复合传感器结构包括一块单晶硅基片和均集成在单晶硅基片上的加速度传感器及压力传感器;加速度传感器与压力传感器集成于单晶硅基片的同一表面,且压力传感器悬浮在加速度传感器的质量块的中心位置,压力参考腔体直接埋在质量块内部。本发明的加速度和压力复合传感器大大降低了芯片尺寸,减少了制作成本,且与IC工艺兼容可实现大批量制作;同时,将所述压力传感器直接悬浮在质量块的中心位置,即最大程度地缩小了芯片尺寸,又有效地消除了加速度传感器与压力传感器之间检测信号的相互串扰,大大提高了复合传感器的检测精度。

    一种热式气体流量传感器及其制备方法

    公开(公告)号:CN107345826A

    公开(公告)日:2017-11-14

    申请号:CN201710548164.1

    申请日:2017-07-06

    CPC classification number: G01F1/69

    Abstract: 本发明提供一种热式气体流量传感器及其制备方法,结构包括:衬底,包括凹槽,开设于衬底上表面;第一介质膜,位于凹槽上方,包括若干个第一介质膜单元及槽型结构,第一介质膜单元与衬底相连接,槽型结构贯穿第一介质膜且位于相邻第一介质膜单元之间,第一介质膜与衬底围成一个隔热腔体;电阻组件,包括至少一个加热单元和至少两个热敏单元,每个加热单元与每个热敏单元位于不同的第一介质膜单元上,热敏单元位于加热单元的两侧。通过上述技术方案,本发明的热式气体流量传感器的加热电阻的热量与衬底彻底隔离,降低了加热电阻热损耗,提高了气体流量的检测灵敏度和响应时间;采用单硅片单面体硅微机械工艺制作,结构尺寸小,成本低、工艺简单。

    基于(111)单晶硅片的高谐振频率高冲击加速度计及制作方法

    公开(公告)号:CN104316725B

    公开(公告)日:2017-04-19

    申请号:CN201410638056.X

    申请日:2014-11-13

    Abstract: 本发明提供一种基于(111)单晶硅片的高谐振频率高冲击加速度计及制作方法,所述加速度计包括(111)单晶硅基底和集成于单晶硅基底一面的固支板、微梁与力敏电阻。该单晶硅基底上所有功能部件均位于所述单晶硅基底的一面,所述单晶硅基底的另一面不参与工艺制作,加工后的芯片具有尺寸小、工艺简单、成本低的特点,适合大批量生产。同时,所述加速度计实现了高g值、高频响、高带宽的测量要求,大大改善了加速度计的动态测量特性。

    单晶硅压力敏感膜片结构及其制作方法

    公开(公告)号:CN106477513A

    公开(公告)日:2017-03-08

    申请号:CN201510539992.X

    申请日:2015-08-28

    Inventor: 李昕欣 王家畴

    Abstract: 本发明提供一种单晶硅压力敏感膜片结构及其制作方法,所述的压力敏感膜片主要包括单晶硅敏感薄膜、单晶硅梁-岛和微型柱。其中,微型柱位于微型释放孔正上方且由一单晶硅环形柱包裹一多晶硅实心柱组成,多晶硅实心柱下半部分紧密嵌入在微型释放孔内部,上半部分竖直悬在单晶硅敏感薄膜上方。所述微型柱既满足了单晶硅敏感膜片微型释放孔的气密性缝合要求,又避免了微型释放孔侧壁残留钝化层内应力及热不匹配所导致的残余应力对单晶硅敏感膜片力学性能影响,提高了敏感膜片在不同温度环境下力学性能稳定性。本发明的敏感膜片可广泛应用于高精度、高稳定性MEMS力学传感器研发,且制作工艺简单,成本低,适于大批量生产要求。

    适于表面贴装封装的单硅片微流量传感器及其制作方法

    公开(公告)号:CN103185613A

    公开(公告)日:2013-07-03

    申请号:CN201110445804.9

    申请日:2011-12-27

    Abstract: 本发明提供一种适于表面贴装封装的单硅片微流量传感器及其制作方法,所述单硅片微流量传感器包括一单晶硅基片、二压力传感器和具有出/入通口的微流体沟道,本发明采用单硅片单面体硅微机械加工方法,在单晶硅基片内部制作所述微流体沟道和压力传感器的参考压力腔体,并将所述二压力传感器和微流体沟道出/入通口巧妙地集成在同一单晶硅基片的同一面上,结构简单。本发明既避免了不同键合材料间热匹配失调所导致的残余应力和压力传感器的压力敏感薄膜厚度不均的问题,又适于利用表面贴装封装技术实现单硅片微流量传感器裸片与微流体系统的集成,具有制作成本低、封装方便、灵敏度高、稳定性好等特点,适合大批量生产。

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