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单芯片单面硅微机械加工的压差式微型流量传感器的研究

作　者: 刘洁丹
导　师: 李昕欣
学　校: 上海交通大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 单面硅微机械加工工艺微型流量传感器 (111)硅片压阻
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

流量一直是生产和科研领域重要的测量参数,它的测量对流体系统的控制有着重要的意义。随着微机械加工工艺的进步,微型流量传感器的发展也受到越来越多的关注。它们尺寸小、功耗低,并且可以精确测得非常微小的流速(微升/分钟)。流量传感器的工作原理几乎涉及到了物理学的各个领域,大体可分为热学原理和非热学原理两类。对于基于热学原理工作的微型流量传感器,器件自身的加热会引起很严重的问题。尤其在生物或化学这两个微型流量传感器最常应用的领域,很多试剂对温度非常敏感,这极大地限制了它们的应用。在非热学原理的流量传感器中,压差检测原理是应用最广泛的一种,尤其是对于流体流量的检测。压差式流量传感器拥有制作简单、线性度好和信号处理容易等优点,因此本课题重点研究压差式微型流量传感器。传统的压差式微型流量传感器均为双层结构,通过将一片表面已经刻蚀出凹槽的硅片与另一片硅片或玻璃键合形成完整的沟道和压力传感器腔体。键合工艺复杂且容易产生偏差,使得产品良率降低、成本增加。传统的表面硅微机械加工工艺能够实现单面集成的微型流量传感器的制作,但其沟道通过腐蚀牺牲层形成,尺寸受沉积工艺的限制,高度最多只能达到几个微米,因此适合检测气体但是不适合检测液体。本课题提出了一种单芯片单面硅微机械加工的压差式微型流量传感器。该传感器只对单片硅片的正面进行加工,并利用表面贴装技术进行封装,既在简化工艺的同时降低了成本,又使其能很好地与处理电路或其它检测系统集成,因此有着广阔的应用前景。文章详细介绍了该单面硅微机械加工的流量传感器的工作原理、结构设计和工艺设计,并细致地描述了其制作工艺,给出了其性能参数。最后,文章对本课题的成绩和不足进行了客观的总结,对压差式微型流量传感器的发展做出了展望。

单芯片单面硅微机械加工的压差式微型流量传感器的研究

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