一种双模式MEMS流量传感器及其制备方法

一种双模式mems流量传感器及其制备方法
技术领域
1.本发明提出了一种双模式mems流量传感器及其制备方法，属于微电子机械系统(mems)的技术领域。


背景技术：

2.流量的测量与工业生产、城市环境监测、医疗设备制造等领域有着密切关系，能够精准测量流量的传感器对于科学研究、工业发展、生态建设的发展都具有重要意义。由于使用场景与使用目的日益复杂多样，基于不同工作原理的流量传感器现被广泛研究并不断改良。目前，常见的流量传感器包括：(1)容积式、涡轮式和热损失式等原理简单的流量传感器；(2)超声波式、热电式和压差式等原理新颖的流量传感器。基于不同原理的流量传感器测量精度、测量范围不同，对流体流速的要求不一。例如热电式流量传感器在测量小流速流体时精度较高，但在测量大流速流体时效果较差。而压阻式流量传感器更适合测量大流速流体流量：在测量小流速流体时，由于流道上下游压力差较小，压敏电阻因应力产生的阻值变化较小，通过惠斯通电桥输出的电压变化不明显，测量效果不佳。目前，市面上对于兼顾量程与测量精度的流量传感器缺少研究。因此市场需要一款新的流量传感器，在保证测量精度的同时拓宽量程。本发明集成了热电式流量传感器与压阻式流量传感器，使用热电式流量传感器测量小流速流体，使用压阻式流量传感器测量大流速流体，并且具有线性度高、体积小、易与环境集成等优点。


技术实现要素：

3.技术问题：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种双模式mems流量传感器及其制备方法。通过在衬底内部做贯穿衬底的流道，该流道与衬底上下表面平行。流道下方是由两个热电堆与一个加热电阻构成的热电式流量传感器，热电堆、加热电阻的摆放方向与流道方向垂直。流道上方是一个膜结构，膜结构的两端分别有一个压敏电阻用于测量流道两端的压差。流道下方的热电式流量传感器工作时，加热电阻加热产生了一个稳定且对称分布的热场，关于加热电阻对称分布的两个热电堆输出电压相等。当流体流过时，流体将上游的热量带到下游，上游的热电堆温度降低，输出电压减小，下游的热电堆温度升高，输出电压增大。流道上方的压阻式流量传感器工作时，流体的流速越大，流道进口与出口的压差越大，利用惠斯通电桥测量位于膜结构上的与进出口位置对应的压敏电阻的阻值变化，可以计算出流道进出口的压差，进而得到流体的流量。膜结构上的压敏电阻是惠斯通电桥的一臂，其余三臂的压敏电阻不在膜结构上。此外，利用惠斯通电桥测量阻值可以减小温度对测量的干扰，排除了流道下方加热电阻对压敏电阻的影响。
4.技术方案：一种双模式mems流量传感器，采用绝缘体上硅作为第一衬底与第二衬底，所述第一衬底与所述第二衬底键合：
5.所述第一衬底包括：流道、第一空腔、第一硅衬底层、第一中间层、第一顶层、膜结构、多个压敏电阻、第一惠斯通电桥、第二惠斯通电桥、第一压焊块、第二压焊块、第三压焊
块、第四压焊块、第五压焊块、第六压焊块、第七压焊块、第一连接线；
6.所述第二衬底包括：第二硅衬底层、第二中间层、第二顶层、加热电阻、第一热电堆、第二热电堆、第二空腔、第八压焊块、第二连接线；
7.所述第一衬底从上表面至下表面依次为所述第一顶层、所述第一中间层、所述第一硅衬底层；所述第二衬底从上表面至下表面依次为所述第二顶层、所述第二中间层、所述第二硅衬底层；所述第一衬底的第一顶层与所述第二衬底的第二顶层为键合界面；所述流道位于第一顶层用于流体的通过；
8.所述第一空腔位于所述第一硅衬底层，所述第一空腔与所述流道之间形成所述膜结构；所述膜结构的两端各有一个所述压敏电阻，分别是所述第一惠斯通电桥与所述第二惠斯通电桥的一个臂，所述第一惠斯通电桥与所述第二惠斯通电桥的其他三个臂均是相同的压敏电阻，且三个所述压敏电阻围绕所述膜结构的外围、所述第一连接线上；没有流体通过时，由于所述压敏电阻的初始值相同，因此所述第一惠斯通电桥与所述第二惠斯通电桥的输出电压都为0；所述压敏电阻间通过所述第一连接线连接，第一惠斯通电桥与所述第二惠斯通电桥的输入与输出均通过所述第一连接线连接到所述第一压焊块至所述第七压焊块；所述第一热电堆与所述第二热电堆关于所述加热电阻呈对称分布，且摆放方向与所述流道方向垂直；
9.所述第二空腔的范围包括了所述加热电阻、所述第一热电堆的热端、所述第二热电堆的热端；所述第一热电堆和所述第二热电堆均由热电偶由串联而成，所述热电偶包括半导体臂与金属臂，且所述半导体臂与所述金属臂间由成分为氮化硅的热电材料绝缘层进行隔离；所述第一热电堆、所述第二热电堆与所述加热电阻通过第二连接线连接到所述第八压焊块。
10.工作时，流道上下方的结构同时工作：(1)流道下方的加热电阻产生稳定的对称热场，关于加热电阻对称分布的第一热电堆与第二热电堆输出电压相等。当流体经过流道时，流体将上游的热量带到下游，引起上游热电堆输出电压降低，下游热电堆输出电压升高。该结构测量精度高，但当大流速流体经过时，测量易发生饱和且响应会产生延迟，因而更适用于小流速流体测量。(2)流道上方的由压敏电阻构成的第一惠斯通电桥与第二惠斯通电桥由于电阻初始阻值相等，因此输出电压都为0。当流体经过流道时，上游压力大于下游压力，上游压敏电阻阻值的变化值与下游压敏电阻阻值的变化值之差的绝对值随流速的增加而变大。该结构线性度好，但当小流速流体经过时，流道两端压力差较小，压敏电阻阻值变化不明显，因而更适用于大流速流体测量。当流体的流速较小时，采用流道下方的热电结构的测量结果计算流体流量；当流体的流速较大时，采用流道上方压敏电阻的测量结果计算流体流量。
11.本发明的双模式mems流量传感器的制备工艺流程分为两部分：第一部分完成第二衬底及第二衬底上的加热电阻、第一热电堆、第二热电堆、第二空腔、压焊块、第二连接线结构。第二部分完成第一衬底及第一衬底上的流道、第一空腔、压敏电阻、第一惠斯通电桥、第二惠斯通电桥、膜结构、压焊块、第一连接线结构、第一衬底与第二衬底的键合。
12.第一部分工艺流程如下：
13.(1)选用单晶硅片作为绝缘体上硅的第二硅衬底层；
14.(2)在第二硅衬底层的上表面沉积一层sio2，涂覆光刻胶，去除预留制作第二空腔
处的光刻胶，刻蚀出凹槽，初步形成第二空腔；
15.(3)制备第二衬底、第二空腔：选用p型硅片，通过热氧化在p型硅片的上表面形成一层sio2作为第二中间层，未热氧化部分作为第二顶层。第二硅衬底层的上表面与第二中间层进行硅-二氧化硅键合，利用化学机械抛光工艺(cmp)
16.对第二顶层进行减薄，形成了完整的绝缘体上硅结构。第二衬底制备完成，从上表面至下表面依次为第二顶层、第二中间层、第二硅衬底层，并形成了第二空腔结构；
17.(4)在第二顶层的上表面通过化学气相沉积方式淀积一层多晶硅，光刻多晶硅，进行n型离子注入后形成加热电阻、第一热电堆与第二热电堆的半导体臂；
18.(5)沉积一层氮化硅作为热电材料绝缘层，对其进行图形化处理，使两个热电材料隔离；
19.(6)沉积一层al并图形化，形成第一热电堆与第二热电堆的金属臂；
20.(7)生长并光刻sio2，进行n型重掺杂离子注入，形成半导体连接线；
21.(8)在第二衬底上表面进行光刻、溅射au、剥离，形成压焊块；
22.(9)沉积一层氮化硅，对其进行图形化处理，去除第一热电堆、第二热电堆、加热电阻以外区域的氮化硅作为保护层。
23.第二部分工艺流程如下：
24.(1)选用单晶硅片，通过热氧化在上表面形成一层sio2作为第一中间层，未热氧化部分作为第一硅衬底层；
25.(2)光刻第一中间层，刻蚀出凹槽，初步形成第一空腔；
26.(3)选用未热氧化的n型硅片作为第一顶层，在第一顶层的上表面生长一层sio2并光刻，进行p型离子注入，形成8个阻值相同的压敏电阻，其中2个压敏电阻位于预备制作的膜结构的两端。第一硅衬底层的长小于第一顶层的长，且第一顶层的长小于第二衬底的长；
27.(4)剥离剩余sio2，生长并光刻sio2，进行p型重掺杂离子注入，形成第一连接线，连接4个压敏电阻构成第一惠斯通电桥，连接4个压敏电阻构成第二惠斯通电桥；
28.(5)在第一顶层的上表面光刻、溅射au、剥离，形成压焊块结构。第一顶层上的压焊块分别用于惠斯通电桥的偏置电压输入与信号输出；
29.(6)将第一中间层与第一顶层的上表面进行硅-二氧化硅键合，利用cmp工艺将第一顶层减薄，形成了完整的绝缘体上硅结构。第一衬底制备完成，从上表面至下表面依次为第一顶层、第一中间层、第一硅衬底层，并形成了第一空腔结构；
30.(7)在第一顶层上刻蚀横贯衬底的凹槽，初步形成流道；
31.(8)将第一衬底的第一顶层与第二衬底的第二顶层硅-硅键合，形成了最终的流道。流道与第一空腔中间的部分形成了最终的膜结构；
32.有益效果：
33.(1)该流量传感器集成了热电式流量传感器与压阻式流量传感器，实现了双模式测量。
34.(2)该流量传感器的热电模式适用于测量小流速流体，压阻模式适用于测量大流速流体，在保证测量精度的同时拓宽了测量量程。
35.(3)该流量传感器流道制作在衬底内部，实现了微型化，易与环境集成。
附图说明
36.下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其有益效果显而易见。
37.图1所示为本发明双模式mems流量传感器的俯视示意图；
38.图2所示为本发明双模式mems流量传感器a-a剖面图；
39.图3所示为本发明双模式mems流量传感器的第二衬底的俯视图；
40.图4所示为本发明双模式mems流量传感器的第二衬底的b-b剖面图；
41.图5所示为本发明双模式的mems流量传感器的键合前第一顶层的俯视图；
42.图中部件编号如下：
43.第一衬底1、第二衬底2、流道3、第一空腔4、第一硅衬底层5、第一中间层6、第一顶层7、压敏电阻8、第一惠斯通电桥9、第二惠斯通电桥10、第二空腔11、第二硅衬底层12、第二中间层13、第二顶层14、加热电阻15、第一热电堆16、第二热电堆17、热电偶18、半导体臂19、金属臂20、热电材料绝缘层21、膜结构22、压焊块230、压焊块231、压焊块232、压焊块233、压焊块234、压焊块235、压焊块236、压焊块237、第一连接线241、第二连接线242、氮化硅保护层25。
具体实施方案
44.本发明的双模式mems流量传感器的具体实施方案如下：
45.本发明的双模式mems流量传感器采用绝缘体上硅(soi)作为第一衬底1与第二衬底2，第一衬底1与第二衬底2上的结构完成后进行键合形成完整结构。在第一衬底1的表面与体内设有：流道3、第一空腔4、第一硅衬底层5、第一中间层6、第一顶层7、膜结构22、压敏电阻8、第一惠斯通电桥9、第二惠斯通电桥10、压焊块231、压焊块232、压焊块233、压焊块234、压焊块235、压焊块236、压焊块237、第一连接线241。在第二衬底2的表面与体内设有：第二硅衬底层12、第二中间层13、第二顶层14、加热电阻15、第一热电堆16、第二热电堆17、第二空腔11、压焊块230、第二连接线242。
46.第一衬底1从上表面至下表面依次为第一顶层7、第一中间层6、第一硅衬底层5。第二衬底2从上表面至下表面依次为第二顶层14、第二中间层13、第二硅衬底层12。第一衬底1的第一顶层7与第二衬底2的第二顶层14为键合界面。流道3位于第一顶层7用于流体的通过。第一空腔4位于第一硅衬底层5，第一空腔4与流道3之间形成了膜结构22。在膜结构22上与流道3进出口对应的两端各有一个压敏电阻8，分别是第一惠斯通电桥9与第二惠斯通电桥10的一臂。惠斯通电桥的其他三臂是相同的压敏电阻8，围绕膜结构22的边缘，但不位于膜结构22上，不受应力作用。没有流体通过时，由于压敏电阻8的初始值相同，因此第一惠斯通电桥9与第二惠斯通电桥10的输出电压都为0。压敏电阻8间通过第一连接线241连接为惠斯通电桥，输入与输出通过第一连接线241连接到压焊块231至压焊块237。
47.第一热电堆16与第二热电堆17关于加热电阻15呈对称分布，且摆放方向与流道3方向垂直。第二空腔11的范围包括了加热电阻15、第一热电堆16的热端、第二热电堆17的热端。所述热电堆皆由半导体臂19与金属臂20构成的热电偶18串联而成，半导体臂19与金属臂20间由成分为氮化硅的热电材料绝缘层21进行隔离。第一热电堆16、第二热电堆17与加热电阻15通过第二连接线242连接到压焊块230。
48.工作时，流道3上下方结构同时工作：(1)流道3下方的加热电阻15产生稳定的对称热场，关于加热电阻15对称分布的第一热电堆16与第二热电堆17输出电压相等。当流体经过流道3时，流体将上游的热量带到下游，引起上游热电堆输出电压降低，下游热电堆输出电压升高。该结构测量精度高，但当大流速流体经过时，测量易发生饱和且响应会产生延迟，因而更适用于小流速流体测量。(2)流道3上方的由压敏电阻8构成的第一惠斯通电桥9与第二惠斯通电桥10由于电阻初始阻值相等，因此当压焊块235输入电压vin，压焊块232与压焊块236接地时，第一惠斯通电桥9与第二惠斯通电桥10的输出为0。当流体经过流道3时，上游压力大于下游压力，上游压敏电阻8阻值的变化值与下游压敏电阻8阻值的变化值之差的绝对值随流速的增加而变大。第一惠斯通电桥9通过压焊块233与压焊块237输出电压，第二惠斯通电桥10通过压焊块231与压焊块234输出电压。该结构线性度好，但当小流速流体经过时，流道3两端压力差较小，压敏电阻8阻值变化不明显，因而更适用于大流速流体测量。当流体的流速较小时，采用流道3下方的热电结构的测量结果计算流体流量；当流体的流速较大时，采用流道3上方压敏电阻8的测量结果计算流体流量。
49.本发明的双模式mems流量传感器的制备工艺流程分为两部分：第一部分完成第二衬底2及第二衬底2上的加热电阻15、第一热电堆16、第二热电堆17、第二空腔11、压焊块230、第二连接线242结构。第二部分完成第一衬底1及第一衬底1上的流道3、第一空腔4、压敏电阻8、第一惠斯通电桥9、第二惠斯通电桥10、膜结构22、压焊块231至压焊块237、第一连接线241结构、第一衬底1与第二衬底2的键合。
50.第一部分工艺流程如下：
51.(1)选用单晶硅片作为绝缘体上硅的第二硅衬底层12；
52.(2)在第二硅衬底层12的上表面沉积一层sio2，涂覆光刻胶，去除预留制作第二空腔11处的光刻胶，刻蚀出凹槽，初步形成第二空腔11；
53.(3)制备第二衬底2、第二空腔11：选用p型硅片，通过热氧化在p型硅片的上表面形成一层sio2作为第二中间层13，未热氧化部分作为第二顶层14。第二硅衬底层12的上表面与第二中间层13进行硅-二氧化硅键合，利用化学机械抛光工艺(cmp)对第二顶层14进行减薄，形成了完整的绝缘体上硅结构。第二衬底2制备完成，从上表面至下表面依次为第二顶层14、第二中间层13、第二硅衬底层12，并形成了第二空腔11结构；
54.(4)在第二顶层14的上表面通过化学气相沉积方式淀积一层多晶硅，光刻多晶硅，进行n型离子注入后形成加热电阻15、第一热电堆16与第二热电堆17的半导体臂19；
55.(5)沉积一层氮化硅作为热电材料绝缘层21，对其进行图形化处理，使两个热电材料隔离；
56.(6)沉积一层al并图形化，形成第一热电堆16与第二热电堆17的金属臂20；
57.(7)生长并光刻sio2，进行n型重掺杂离子注入，形成半导体连接线242；
58.(8)在第二衬底2上表面进行光刻、溅射au、剥离，形成压焊块230；
59.(9)沉积一层氮化硅，对其进行图形化处理，去除第一热电堆16、第二热电堆17、加热电阻15以外区域的氮化硅作为保护层25。
60.第二部分工艺流程如下：
61.(1)选用单晶硅片，通过热氧化在上表面形成一层sio2作为第一中间层6，未热氧化部分作为第一硅衬底层5；
62.(2)光刻第一中间层6，刻蚀出凹槽，初步形成第一空腔4；
63.(3)选用未热氧化的n型硅片作为第一顶层7，在第一顶层7的上表面生长一层sio2并光刻，进行p型离子注入，形成8个阻值相同的压敏电阻8，其中2个压敏电阻8位于预备制作的膜结构22的两端。第一硅衬底层5的长小于第一顶层7的长，且第一顶层7的长小于第二衬底2的长；
64.(4)剥离剩余sio2，生长并光刻sio2，进行p型重掺杂离子注入，形成第一连接线241，连接4个压敏电阻8构成第一惠斯通电桥9，连接4个压敏电阻8构成第二惠斯通电桥10；
65.(5)在第一顶层7的上表面光刻、溅射au、剥离，形成压焊块231至压焊块237；
66.(6)将第一中间层6与第一顶层7的上表面进行硅-二氧化硅键合，利用cmp工艺将第一顶层7减薄，形成了完整的绝缘体上硅结构。第一衬底1制备完成，从上表面至下表面依次为第一顶层7、第一中间层6、第一硅衬底层5，并形成了第一空腔4结构；
67.(7)在第一顶层7上刻蚀横贯衬底的凹槽，初步形成流道3；
68.将第一衬底1的第一顶层7与第二衬底2的第二顶层14硅-硅键合，形成了最终的流道3。流道3与第一空腔4中间的部分形成了最终的膜结构22；
69.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种双模式mems流量传感器，其特征在于：采用绝缘体上硅作为第一衬底(1)与第二衬底(2)，所述第一衬底(1)与所述第二衬底(2)键合：所述第一衬底(1)包括：流道(3)、第一空腔(4)、第一硅衬底层(5)、第一中间层(6)、第一顶层(7)、膜结构(22)、多个压敏电阻(8)、第一惠斯通电桥(9)、第二惠斯通电桥(10)、第一压焊块(231)、第二压焊块(232)、第三压焊块(233)、第四压焊块(234)、第五压焊块(235)、第六压焊块(236)、第七压焊块(237)、第一连接线(241)；所述第二衬底(2)包括：第二硅衬底层(12)、第二中间层(13)、第二顶层(14)、加热电阻(15)、第一热电堆(16)、第二热电堆(17)、第二空腔(11)、第八压焊块(230)、第二连接线(242)；所述第一衬底(1)从上表面至下表面依次为所述第一顶层(7)、所述第一中间层(6)、所述第一硅衬底层(5)；所述第二衬底(2)从上表面至下表面依次为所述第二顶层(14)、所述第二中间层(13)、所述第二硅衬底层(12)；所述第一衬底(1)的第一顶层(7)与所述第二衬底(2)的第二顶层(14)为键合界面；所述流道(3)位于第一顶层(7)用于流体的通过；所述第一空腔(4)位于所述第一硅衬底层(5)，所述第一空腔(4)与所述流道(3)之间形成所述膜结构(22)；所述膜结构(22)的两端各有一个所述压敏电阻(8)，分别是所述第一惠斯通电桥(9)与所述第二惠斯通电桥(10)的一个臂，所述第一惠斯通电桥(9)与所述第二惠斯通电桥(10)的其他三个臂均是相同的压敏电阻(8)，且三个所述压敏电阻(8)围绕所述膜结构(22)的外围并连接于所述第一连接线(241)上；没有流体通过时，由于所述压敏电阻(8)的初始值相同，因此所述第一惠斯通电桥(9)与所述第二惠斯通电桥(10)的输出电压都为0；所述压敏电阻(8)间通过所述第一连接线(241)连接，第一惠斯通电桥(9)与所述第二惠斯通电桥(10)的输入与输出均通过所述第一连接线(241)连接到所述第一压焊块(231)至所述第七压焊块(237)；所述第一热电堆(16)与所述第二热电堆(17)关于所述加热电阻(15)呈对称分布，且摆放方向与所述流道(3)方向垂直；所述第二空腔(11)的范围包括了所述加热电阻(15)、所述第一热电堆(16)的热端、所述第二热电堆(17)的热端；所述第一热电堆(16)和所述第二热电堆(17)均由热电偶(18)由串联而成，所述热电偶(18)包括半导体臂(19)与金属臂(20)，且所述半导体臂(19)与所述金属臂(20)间由成分为氮化硅的热电材料绝缘层(21)进行隔离；所述第一热电堆(16)、所述第二热电堆(17)与所述加热电阻(15)通过第二连接线(242)连接到所述第八压焊块(230)。2.一种双模式mems流量传感器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1)：获取第二衬底(2)及第二衬底(2)上的加热电阻(15)、第一热电堆(16)、第二热电堆(17)、第二空腔(11)、第八压焊块(230)、第二连接线(242)；步骤2)：获取第一衬底(1)及第一衬底(1)上的流道(3)、第一空腔(4)、压敏电阻(8)、第一惠斯通电桥(9)、第二惠斯通电桥(10)、膜结构(22)、第一压焊块(231)至第七压焊块(237)、第一连接线(241)；步骤3)：将第一衬底(1)与第二衬底(2)进行键合；步骤1)的具体实现过程为：步骤1.1)：选用单晶硅片作为第二硅衬底层(12)；步骤1.2)：在第二硅衬底层(12)的上表面沉积一层sio2，涂覆光刻胶，去除预留制作第
二空腔(11)处的光刻胶，刻蚀出凹槽，初步形成第二空腔(11)；步骤1.3)：选用p型硅片，通过热氧化在p型硅片的上表面形成一层sio2作为第二中间层(13)，未热氧化部分作为第二顶层(14)；第二硅衬底层(12)的上表面与第二中间层(13)进行硅-二氧化硅键合，利用化学机械抛光工艺cmp对第二顶层(14)进行减薄，得到第二衬底(2)，完全形成第二空腔(11)；步骤1.4)：在第二顶层(14)的上表面通过化学气相沉积方式淀积一层多晶硅，光刻多晶硅，进行n型离子注入后形成加热电阻(15)、第一热电堆(16)与第二热电堆(17)的半导体臂(19)；步骤1.5)：沉积一层氮化硅作为热电材料绝缘层(21)，对热电材料绝缘层(21)进行图形化处理；步骤1.6)：沉积一层al并图形化，形成第一热电堆(16)与第二热电堆(17)的金属臂(20)；步骤1.7)：生长并光刻sio2，进行n型重掺杂离子注入，形成半导体第二连接线(242)；步骤1.8)：在第二衬底(2)上表面进行光刻、溅射au、剥离，形成第八压焊块(230)；步骤1.9)：沉积一层氮化硅，对氮化硅进行图形化处理，去除第一热电堆(16)、第二热电堆(17)、加热电阻(15)以外区域的氮化硅作为保护层(25)；步骤2)的具体实现过程为：步骤2.1)：选用单晶硅片，通过热氧化在上表面形成一层sio2作为第一中间层(6)，未热氧化部分作为第一硅衬底层(5)；步骤2.2)：光刻第一中间层(6)，刻蚀出凹槽，初步形成第一空腔(4)；步骤2.3)：选用未热氧化的n型硅片作为第一顶层(7)，在第一顶层(7)的上表面生长一层sio2并光刻，进行p型离子注入，形成8个阻值相同的压敏电阻(8)，其中2个压敏电阻(8)位于预备制作的膜结构(22)的两端；第一硅衬底层(5)的长小于第一顶层(7)的长，且第一顶层7的长小于第二衬底(2)的长；步骤2.4)：剥离剩余sio2，生长并光刻sio2，进行p型重掺杂离子注入，形成第一连接线(241)，连接4个压敏电阻(8)构成第一惠斯通电桥(9)，连接4个压敏电阻(8)构成第二惠斯通电桥(10)；步骤2.5)：在第一顶层(7)的上表面光刻、溅射au、剥离，形成第一压焊块(231)至第七压焊块(237)；步骤2.6)：将第一中间层(6)与第一顶层(7)的上表面进行硅-二氧化硅键合，利用cmp工艺将第一顶层(7)减薄，得到第一衬底(1)，完全形成第一空腔(4)；步骤2.7)：在第一顶层(7)上刻蚀横贯第一衬底(1)的凹槽，初步形成流道(3)；步骤2.6)：将第一衬底(1)的第一顶层(7)与第二衬底(2)的第二顶层(14)硅-硅键合，形成了最终的流道(3)，流道(3)与第一空腔(4)中间的部分形成了最终的膜结构(22)。

技术总结
本发明提供了一种双模式MEMS流量传感器，第一衬底与第二衬底，两者硅硅键合；在第一衬底的表面与体内设有：流道、第一空腔、第一硅衬底层、第一中间层、第一顶层、膜结构、压敏电阻、第一惠斯通电桥、第二惠斯通电桥、压焊块、第一连接线。在第二衬底的表面与体内设有：第二硅衬底层、第二中间层、第二顶层、第二空腔、加热电阻、第一热电堆、第二热电堆、压焊块、第二连接线。该流量传感器集成了热电式流量传感器与压阻式流量传感器，实现了双模式测量。该流量传感器的热电模式适用于测量小流速流体，压阻模式适用于测量大流速流体，在保证测量精度的同时拓宽了测量量程。该流量传感器流道制作在衬底内部，实现了微型化，易与环境集成。易与环境集成。易与环境集成。


技术研发人员：张志强 顾闰淇
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2023.04.21
技术公布日：2023/7/25