[发明专利]一种渗B半导体加热温度可调环境参数集成传感器

说明书

技术领域

本发明涉及环境参数传感器及其结构的领域。 

背景技术

随着社会的迅速发展，各行各业的企业先后在我们的身边安家落户，导致了无论在中国还是在国际社会中，社会环境问题非常普遍而且日益严重，近年来，由于自然灾害的逐渐增多，气象检测在人们中的地位也越来越高，环境中温湿度的测量技术已经相对成熟，因此对环境参数的测量成为人们关注的焦点，因而对环境参数传感器的要求也就越来越高。传统的环境参数测量方法主要用风杯来测量风速，用风标来测量风向，这些机械装置不仅体积较大而且需要经常检查维护，需要耗费大量的人力物力，随着MEMS技术的发展，现在又研制出硅薄膜式传感器和硅悬梁式传感器，这两种传感器体积减小，价格降低，但是这两种传感器的工作环境随外界环境变化而变化，误差较大、精度较低。传统的气体参数传感器集成度低，传感器工作温度随环境温度而变，现在又研制出使用镍铬丝对传感器单元进行加热，但是这种加热方式不均匀，加热面积小，且易造成热量的浪费，传感器精度低，误差大。 

本发明的一种渗B半导体加热温度可调的环境参数集成传感器解决了现有传感器的问题，采用MEMS技术，将环境参数参数的测量和环境气体参数的测量有效集成在一个传感器中，整个传感器结构体积小、重量轻、价格低。本传感器结构内部具有渗B半导体加热体，可为各传感器单元提供最适的工作温度，同时本传感器的悬臂梁式结构可大大减小热量的散失、降低功耗、提高能量利用率。对于实现环境参数的实时检测具有重大的研究意义和应用价值。 

发明内容

本发明是为了解决现有的环境参数传感器测量参数单一、受环境温、湿度影响较大、工作温度随环境变化、精度低、体积大、成本高等问题，而提出的一种渗B半导体加热温度可调环境参数集成传感器。 

一种渗B半导体加热温度可调的环境参数集成传感器，其特征在于：它是由硅基底（1）、二氧化硅绝缘层（2）、渗B半导体加热体（3）、渗B半导体加热体焊盘（4）、环境参数传感器单元焊盘（5）、半导体加热电极（6）、氧化铝绝缘层（7）、环境参数传感器单元（8）、环境温湿度传感器（9）、加热体温度传感器单元（10）、连接线（11）和凹槽（12）组成；其结构特征为：先在硅基底（1）上表面氧化生成一层二氧化硅绝缘层（2），通过光刻、离子注入技术在硅基底（1）内生成一个正八边形的渗B半导体加热体（3-1），再通过“退火”氧化技术，形成渗B半导体加热体氧化层（3-2），在渗B半导体加热体（3）、二氧化硅绝缘层（2）上通过磁控溅射技术生成渗B半导体加热体焊盘（4）、环境参数传感器单元焊盘（5）和半导体加热电极（6），再次使用磁控溅射技术，在二氧化硅绝缘层（2）、渗B半导体加热体（3）和半导体加热电极（6）上生成氧化铝绝缘层（7），并露出渗B半导体加热体焊盘（4）和环境参数传感器单元焊盘（5），使用磁控溅射技术，在渗B半导体加热体焊盘（4）和环境参数传感器单元焊盘（5）上对应形成一定厚度的焊盘，使焊盘上表面和氧化铝绝缘层（7）上表面平齐，然后在渗B半导体加热体焊盘（4）、环境参数传感器单元焊盘（5）氧化铝绝缘层（7）上，使用磁控溅射技术形成渗B半导体加热体焊盘（4）、环境参数传感器单元焊盘（5）、环境参数传感器单元（8）、环境温、湿度传感器（9）、加热体温度传感器单元（10）和连接线（11），最后进行镂空处理，先对氧化铝绝缘层进行镂空形成凹槽（12-1）、（12-2）、（12-3）、（12-4），再对二氧化硅绝缘层进行镂空形成凹槽（12-5）、（12-6）、（12-7）、（12-8），然后对硅基底进行镂空形成凹槽（12-9）、（12-10）、（12-11）、（12-12），最后对硅的下表面进行镂空，形成凹槽（12-13），至此，一种渗B半导体加热温度可调的环境参数集成传感器就形成了。 

本传感器的结构通过一下步骤形成。 

步骤一：准备晶向为（100），规格为 8000×8000×（200~300）（μm³）的硅片作为基底，清洁基底的表面。 

步骤二：用氢氟酸清洗掉硅上表面已被氧化生成的二氧化硅，在硅的上表面通过干氧-湿氧-干氧交替氧化的方法，生长一层二氧化硅绝缘层，尺寸为8000×8000×（2~5）（μm³）。 

步骤三：在二氧化硅绝缘层上通过光刻和等离子体技术，形成边长为2000（μm）的正八边形渗B半导体加热体并通过“退火”氧化技术，形成一层氧化层。