具有改進的熱穩定性的傳感器制造技術

本發明專利技術涉及具有改進的熱穩定性的傳感器。公開了包括加熱器電阻器(112)和/或一個或多個傳感器電阻器(114)的改進的傳感器。在一些情況下，該加熱器電阻器(112)可以被配置為具有零或者接近零的電阻溫度系數(TCR)，而一個或多個傳感器電阻器(114)可以被配置為具有非零的更高的TCR。在一些情況下，加熱器電阻器(112)可以包括摻雜有第一濃度的摻雜劑(306)的多晶硅材料，并且該一個或多個感測元件可以包括摻雜有第二更高濃度的摻雜劑(306)的多晶硅材料。在一些情況下，該第一濃度的摻雜劑(306)可以被配置為提供具有零或接近零的電阻溫度系數（TCR）的加熱器電阻器(112)。

Sensor with improved thermal stability

The present invention relates to a sensor having improved thermal stability. An improved sensor including a heater resistor (112) and / or one or more sensor resistors (114) is disclosed. In some cases, the heater resistor (112) can be configured to have zero or near zero temperature coefficient of resistance (TCR), and one or more sensor resistor (114) can be configured to have a non-zero higher TCR. In some cases, the heater resistor (112) may include a first dopant concentration of the doped polysilicon material (306), and the one or more sensing elements may include doped with a dopant of a second higher concentration (306) of the polycrystalline silicon material. In some cases, the first concentration of dopant (306) may be configured to provide a heater resistor (112) having a zero or near zero resistance temperature coefficient (TCR).

【技術實現步驟摘要】
具有改進的熱穩定性的傳感器本申請是申請號為2012100619671、專利技術名稱為“具有改進的熱穩定性的傳感器”的專利申請的分案申請。
本公開大體涉及傳感器，且更具體地，涉及包括加熱器電阻器和/或一個或多個傳感器電阻器的傳感器。
技術介紹
傳感器被用于多種應用中。有些傳感器包括加熱器電阻器和/或一個或多個傳感器電阻器。這樣的傳感器可能包括一些流量傳感器、一些熱傳導傳感器、一些化學傳感器、和/或其它類型傳感器。在一些環境下，這樣的傳感器可能變得熱不穩定，這可能影響它們的準確度和/或可靠性。例如，當傳感器包括具有正電阻溫度系數(TCR)的加熱器電阻器，并且由恒流電源驅動時，加熱器電阻器的溫度會升高，這隨后可能導致該加熱器電阻器的電阻進一步增大，這可使該加熱器電阻器的溫度進一步升高，等等。這種循環通常可導致該加熱器電阻器和/或該傳感器的損壞。
技術實現思路
本公開大體涉及傳感器，且更具體地，涉及包括加熱器電阻器和/或一個或多個傳感器電阻器的傳感器。在一示例性實施例中，傳感器可以包括加熱器電阻器、第一感測電阻器、和第二感測電阻器（由襯底支承）。在一些情況下，該加熱器電阻器可以被配置為具有零或者接近零的電阻溫度系數(TCR)，在一些情況下，這可有助于增強傳感器的熱穩定性和/或可靠性。在一些實施例中，該加熱器電阻器可能包括摻雜有第一濃度摻雜劑的多晶硅材料以實現該零或接近零的電阻溫度系數（TCR）。第一和/或第二感測電阻器可以被配置為比該加熱器電阻器具有更高的電阻溫度系數(TCR)。在一些情況下，具有第二更高濃度的摻雜劑和/或不同摻雜材料的多晶硅材料可被用于第一和第二感測電阻器以實現更高電阻溫度系數，但這不被要求。其它的材料也可用于第一和第二感測電阻器。提供前述的
技術實現思路
以幫助理解本公開的一些特征，并不意圖作為完整描述。通過整體理解整個說明書、權利要求書、附圖和摘要可以得到本公開的完整理解。附圖說明結合附圖參考本公開各種示例性實施例的以下詳細描述可以更完整理解本公開，其中：圖1是示例性的流量感測管芯（flowsensingdie）的示意性的頂視圖；圖2是圖1中示例性的流量感測管芯沿著線2-2取的示意性的剖視圖；圖3是另一個示例性的流量傳感器管芯的示意性的頂視圖；圖4是圖3中示例性的流量傳感器管芯沿著線4-4取的示意性的剖視圖；圖5A-B是示出制造圖1所示的流量感測管芯的示例性方法的剖視圖；以及圖6A-C是示出制造圖1所示的流量感測管芯的另一個示例性方法的剖視圖。具體實施方式以下描述應該參考附圖進行閱讀，其中在幾個示圖中相同的附圖標記指示相同的元件。描述和附圖示出了幾個實施例，其意指對本公開的例示，而不是限制。圖1和圖2是用于測量沿流向經過流體通道的流體的流體流量的流量感測管芯100的示例性實施例的示意性頂視圖和剖視圖，所述流體通道可以穿過空隙（void）110設置在流量感測管芯100的底部或者設置在流量感測管芯100的頂部。雖然流量傳感器用作示例，設想的是，本公開可以用于任何合適的傳感器（其包括例如加熱器電阻器和/或一個或多個傳感器電阻器）中。這樣的傳感器視需要可以包括，例如，一些流量傳感器，一些熱傳導傳感器，一些化學傳感器，和/或其它類型的傳感器。同樣，取決于應用，這里所用的術語“流體”可以指氣體或液體。在圖1的示例性實施例中，流量感測管芯100可以暴露于和/或布置在流體通道內以測量流體流的一個或多個屬性。例如，該流量感測管芯100可以是用于測量流體流的質量流量和/或速度的流量傳感器。在圖1-2的示例性實施例中，流量感測管芯100包括具有一個或多個薄膜層104的襯底102。一個或多個薄膜層104可以由任何合適的材料、采用任何合適的制造工藝（多種工藝）例如薄膜沉積方法而制成。合適的薄膜材料可以包括硅，二氧化硅，氮化硅，氮氧化硅，和/或任何其它的合適的材料或者材料組合。在一些情況下，該（多個）薄膜層104可以形成膜106或者膜片，其被認為是襯底102的一部分或由襯底102支承。如圖所示，膜邊界108可以區分形成膜的薄膜層104的區域。流量感測管芯100可以具有形成在襯底102內的空隙110(參見圖2)。空隙110可以任何合適的方式形成，諸如，例如，通過濕法刻蝕襯底102的背側。在一些情況下，薄膜層（多個）104的最底層可以是刻蝕停止（etch-stop）層以有助于襯底102的濕法刻蝕，但這不被要求。例如，刻蝕停止層可以是單獨層，諸如氧化層或可以有助于制造明確限定厚度的膜的其它層。在一些情況下，該流量感測管芯100可以開始作為絕緣體上硅結構（Silicon-On-Insulator，SOI）管芯，其中絕緣體層可以形成刻蝕停止層。在該示例性實施例中，該一個或多個薄膜層104還可以限定一個或多個加熱器元件，諸如加熱器電阻器112，和一個或多個傳感器元件，諸如傳感器電阻器114和116。第一傳感器電阻器114可以位于該加熱器電阻器112相對于流體流120的方向的上游，而第二傳感器電阻器116可以位于該加熱器電阻器112相對于流體流120的方向的下游。然而，這并不意指限制性的并且設想的是，在一些實施例中，流體通道可以是雙向流體通道以致于，在一些情況下，該第一傳感器電阻器114位于該加熱器電阻器112的下游而第二傳感器電阻器116位于該加熱器電阻器112的上游。在一些情況下，可以僅提供一個傳感器元件，而在其它實施例中，可以提供三個或更多傳感器元件，依應用而定。在一些情況下，如果需要，兩個傳感器電阻器114和116都可以位于該加熱器電阻器112的上游（或下游）。在一些情況下，該第一傳感器電阻器114和該第二傳感器電阻器116可以是具有較大的正或負的電阻溫度系數的熱敏電阻器，以致于電阻隨著溫度改變。在一些情況下，該第一和第二感測電阻器114和116可以是熱敏電阻器。在一些情況下，該第一傳感器電阻器114，該第二傳感器電阻器116，和任何的額外的傳感器電阻，可以布置成惠斯通電橋結構，但這不被要求。在該示例性實施例中，流體可以被導向為沿著方向箭頭120所示出的流向流經流量感測管芯100。在所示的示例中，當不存在流體流時并且加熱器電阻器122被加熱到比流體流中的流體的周圍溫度更高的溫度時，或者換句話說，加熱器電阻器112可以消耗電能為熱，加熱它附近的流體。這種情況下，溫度分布可在流體中形成并且關于加熱器電阻器112大體上呈對稱分布地傳到上游傳感器電阻器114和下游傳感器電阻器116。在該示例中，上游傳感器電阻器114和下游傳感器電阻器116可以感測相同或相似的溫度（例如在25%、10%、5%、1%、0.001%之內，等等）。在一些情況下，這可在第一傳感器電阻器114和第二傳感器電阻器116中產生相同或相似的輸出電壓。當流體流存在于該流體通道內，并且加熱器電阻器112已啟動并被加熱到比流體流中的流體的周圍溫度高的溫度時，對稱的溫度分布會被擾亂并且擾亂的量可以與流體通道內的流體流的流速有關。在該示例中，流體流的流速可使上游傳感器電阻器114感測到比下游傳感器電阻器116相對更低的溫度。換句話說，流體流的流速可使上游傳感器電阻器114和下游傳感器電阻器116之間產生溫度差，其與流體通道內的流體流的流速有關。在一些情況下，該上游傳感器電阻本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于感測沿著流向的流體的流量的流量感測管芯（100），所述流量感測管芯（100）包括：襯底（102），所述襯底（102）限定膜（106）；由所述膜（106）支承的加熱器電阻器（112），其中所述加熱器電阻器（112）包括摻雜有第一濃度的摻雜劑（306）的多晶硅材料；由所述膜（106）支承的一個或多個感測元件；其中所述一個或多個感測元件是包括所述多晶硅材料的感測電阻器，所述感測電阻器摻雜有第二濃度的摻雜劑（306）或不同的摻雜劑成分中的至少一種；其中所述加熱器電阻器（112）具有在?1000?ppm/℃至1000?ppm/℃范圍內的電阻溫度系數；其中所述一個或多個感測元件具有>?1000?ppm/℃的電阻溫度系數。

【技術特征摘要】
2011.01.13 US 13/0063971.一種用于感測沿著流向的流體的流量的流量感測管芯（100），所述流量感測管芯（100）包括：襯底（102），所述襯底（102）限定膜（106）；由所述膜（106）支承的加熱器電阻器（112），其中所述加熱器電阻器（112）包括摻雜有第一濃度的摻雜劑（306）的多晶硅材料；由所述膜（106）支承的一個或多個感測元件；其中所述一個或多個感測元件是包括所述多晶硅材料的感測電阻器，所述感測電阻器摻雜有第二濃度的摻雜劑（306）或不同的摻雜劑成分中的至少一種；其中所述加熱器電阻器（112）具有在-1000ppm/℃至1000ppm/℃范圍內的電阻溫度系數；其中所述一個或多個感測元件具有>1000ppm/℃的電阻溫度系數。2.根據權利要求1所述的流量感測管芯（100），其中一個或多個感測元件是用第二濃度的摻雜劑（306）摻雜的感測電阻器，并且其中摻雜劑的第二濃度大于摻雜劑的第一濃度。3.根據權利要求2所述的流量感測管芯（100），其中所述第一濃度的摻雜劑（306）被配置為向所述加熱器電阻器（112）提供在-500ppm/℃至500ppm/℃范圍內的電阻溫度系數。4.根據權利要求1至3所述的流量感測管芯（100），其中所述摻雜劑（306）包括磷，砷，硼，銻，鋁或鎵。5.根據權利要求1至4所述的流量感測管芯（100），其中，當所述加熱器電阻器（112）被激活時，所述一個或多個感測元件被配置為感測沿著所述流向的流體的流量中的溫度差。6.根據權利要求1至5所述的流量感測管芯（100），其中所述加熱器電阻器（112）和所述一個或多個感測元件是薄膜電阻元件。7.根據權利要求1至6所述的流量感測管芯（100），其中所述一個...

【專利技術屬性】
技術研發人員：YF王，SE貝克，
申請(專利權)人：霍尼韋爾國際公司，
類型：發明
國別省市：美國,US