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[发明专利]一种谐振式压力传感器及其制造方法-CN202211429039.6在审
发明人： 王家畴;李昕欣 -专利权人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所
申请日： 2022-11-15 - 公布日： 2023-03-07 - 主分类号： G01L1/16 文献下载
摘要：本发明提供一种谐振式压力传感器及其制造方法，至少包括单晶硅片、腔体及通气孔、多晶硅敏感薄膜和扭转梁、摆动板、硅岛及H型谐振梁。采用多晶硅薄膜作为感压薄膜，厚度均匀可控至3μm以下，能够提高传感器的敏感度和性能的一致性；硅岛集中薄膜应力，扭转梁及摆动板放大应力后传递给H型谐振梁，增强H型谐振梁对外部应力的感知度，提升器件的灵敏度；硅岛对应于通气孔设置且尺寸大于通气孔尺寸，避免形成通气孔过程中对多晶硅敏感薄膜造成损伤，保证器件性能稳定性，提高产品良率。本发明的敏感结构采用单片单面体硅一体加工形成，无需键合，保证器件在宽温环境中性能稳定，具有尺寸小、低成本、工艺简单和可与集成电路工艺混线生产的优势。
一种谐振压力传感器及其制造方法

[发明专利]一种单芯片复合传感器结构及其制备方法-CN202210959385.9在审
发明人： 王家畴;张鹏;李昕欣 -专利权人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所
申请日： 2022-08-10 - 公布日： 2022-11-01 - 主分类号： G01D21/02 文献下载
摘要：本发明提供一种单芯片复合传感器结构及其制备方法，所述单芯片复合传感器结构包括：单晶硅衬底、单晶硅衬底上的绝缘层及集成在所述单晶硅衬底同一面上的角速度传感器、加速度传感器及压力传感器；其中，所述单晶硅衬底上插设有多个绝缘锚点，所述角速度传感器通过所述绝缘锚点集成在所述单晶硅衬底上；所述加速度传感器及所述压力传感器与所述角速度传感器之间绝缘。本发明的单芯片复合传感器结构中的角速度传感器采用面外(Z轴)静电梳齿驱动面内差分电容检测方式，实现对X轴(或Y轴)角速度检测；以外层绝缘的单晶硅柱子作为锚点分别支撑移动电极和固定电极悬浮在单晶硅衬底上，解决传感器单面加工中不同电极间的电学绝缘难题。
一种芯片复合传感器结构及其制备方法

[发明专利]热堆式气体质量流量传感器及其制造方法-CN202011332943.6有效
发明人： 王家畴;李昕欣 -专利权人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所
申请日： 2020-11-24 - 公布日： 2022-08-30 - 主分类号： G01F1/86 文献下载
摘要：本发明提供一种热堆式气体质量流量传感器及其制造方法，包括：(111)单晶硅衬底；与衬底相连接的隔热薄膜，且共同围成隔热腔体；加热元件；一对呈“”状且对称分布于加热元件两侧的热电堆，每个热电堆尖端处两条轮廓线的夹角为120°，热电堆由至少一对悬挂于隔热薄膜下表面的单晶硅热偶臂和位于隔热薄膜上表面的多晶硅热偶臂组成的单晶硅‑多晶硅热偶对构成，两个热偶臂及热电堆与加热元件之间通过隔离槽隔离。本发明选择塞贝克系数较大的单晶硅及多晶硅，且可在有限的尺寸下将热偶臂的等效长度做的更长，提高传感器的灵敏度；另外还可增大单晶硅‑多晶硅热偶对热端与单晶硅加热元件之间的间距，调整传感器量程和测量精度，满足不同应用需求。
热堆式气体质量流量传感器及其制造方法

[发明专利]气液两用热式流量传感器及其制备方法-CN202110573330.X有效
发明人： 王家畴;李昕欣 -专利权人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所
申请日： 2021-05-25 - 公布日： 2022-07-22 - 主分类号： G01F1/692 文献下载
摘要：本发明提供一种气液两用热式流量传感器及其制备方法。传感器包括单晶衬底、隔热介质膜、支撑柱、加热电阻、热敏电阻和环境测温电阻，单晶衬底内形成有隔热腔体，隔热介质膜覆盖隔热腔体，隔热介质膜包括氮化硅层；支撑柱位于隔热腔体内，且一端与单晶衬底相连接，另一端向上延伸至与隔热介质膜相连接；加热电阻和热敏电阻位于隔热介质膜的上表面，环境测温电阻位于隔热介质膜外侧的单晶衬底上。本发明经改善的结构和流程设计，利用具有低应力和高强度的氮化硅层作为隔热介质膜，在隔热腔体内部形成若干支撑柱，支撑柱一端固定在隔热腔体下表面的衬底内，另一端与隔热介质膜下表面相连接，提升了隔热介质膜的机械强度，使其能够抗液体流量冲击。
两用流量传感器及其制备方法

[发明专利]一种压力传感器及其制作方法-CN201911252515.X有效
发明人： 王家畴;李昕欣 -专利权人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所
申请日： 2019-12-09 - 公布日： 2022-03-29 - 主分类号： G01L1/22 文献下载
摘要：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

[发明专利]热堆式气体质量流量传感器及其制备方法-CN202011332941.7有效
发明人： 王家畴;黄涛;李昕欣 -专利权人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所
申请日： 2020-11-24 - 公布日： 2022-02-22 - 主分类号： G01F1/86 文献下载
摘要：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：(111)单晶硅衬底；与衬底相连接的隔热薄膜，且共同围成一个隔热腔体；加热元件；一对呈“”状的热电堆，位于隔热薄膜下表面且对称分布于加热元件两侧，每个热电堆尖端处两条轮廓线的夹角为120°，热电堆由至少一对悬挂于隔热薄膜下表面的沿110晶向的P+单晶硅热偶臂和N+单晶硅热偶臂组成的P+单晶硅‑N+单晶硅热偶对构成，两个热偶臂及热电堆与加热元件之间通过隔离槽隔离。本发明的结构选择塞贝克系数最大的单晶硅，且可在有限的尺寸下将热偶臂的等效长度做的更长，提高传感器的灵敏度；另外还可增大P+单晶硅‑N+单晶硅热偶对热端与单晶硅加热元件之间的间距，调整量程和测量精度。
热堆式气体质量流量传感器及其制备方法

[发明专利]高灵敏度加速度传感器结构的制作方法-CN201910317690.6有效
发明人：李昕欣;王家畴 -专利权人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所
申请日： 2019-04-19 - 公布日： 2021-11-16 - 主分类号： B81C1/00 文献下载
摘要：本发明提供一种高灵敏度加速度传感器结构的制作方法,包括：提供衬底；于衬底的正面及背面形成钝化层；于衬底的正面形成释放窗口；形成深槽；形成内部刻蚀缓冲腔体；去除钝化层；于释放窗口的侧壁、内部刻蚀缓冲腔体的侧壁及内部刻蚀缓冲腔体的上下表面形成低应力多晶硅层；于低应力多晶硅层表面形成氧化硅钝化层；于衬底正面进行硼离子注入；于衬底的背面形成沟槽；去除位于内部刻蚀缓冲腔体底部的氧化硅钝化层，并将进行高温退火形成压敏电阻；于衬底的正面制作引线孔、金属引线及焊盘；提供键合衬底，将键合衬底键合于所述衬底的背面；释放悬臂梁及质量块。本发明可以避免对悬臂梁过刻蚀，从而可以确保任意尺寸悬臂梁的厚度的可控性及均匀性。
灵敏度加速度传感器结构制作方法

[发明专利]高灵敏度加速度传感器结构的制备方法-CN201910318111.X有效
发明人： 王家畴;李昕欣 -专利权人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所
申请日： 2019-04-19 - 公布日： 2021-06-18 - 主分类号： B81C1/00 文献下载
摘要：本发明提供一种高灵敏度加速度传感器结构的制备方法,包括：提供衬底；于衬底正面进行硼离子注入；于衬底的正面及背面依次形成第一氧化硅层及低应力氮化硅层；于衬底的正面形成释放窗口；形成深槽；形成内部刻蚀缓冲腔体；于释放窗口的侧壁、内部刻蚀缓冲腔体的侧壁及内部刻蚀缓冲腔体的上下表面形成低应力多晶硅层；于低应力多晶硅层表面形成氧化硅钝化层；于衬底的背面形成沟槽；去除位于内部刻蚀缓冲腔体底部的氧化硅钝化层；于衬底的正面制备引线孔、金属引线及焊盘；提供键合衬底，将键合衬底键合于所述衬底的背面；释放悬臂梁及质量块。本发明可以避免对悬臂梁过刻蚀，从而可以确保任意尺寸悬臂梁的厚度的可控性及均匀性。
灵敏度加速度传感器结构制备方法

[发明专利]一种热式气体流量传感器及其制备方法-CN201710548164.1有效
发明人： 王家畴;薛丹;李昕欣 -专利权人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所
申请日： 2017-07-06 - 公布日： 2020-12-18 - 主分类号： G01F1/69 文献下载
摘要：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。
一种气体流量传感器及其制备方法

[发明专利]热堆式气体质量流量传感器及其制备方法-CN201910542657.3有效
发明人： 王家畴;王珊珊;李昕欣 -专利权人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所
申请日： 2019-06-21 - 公布日： 2020-08-28 - 主分类号： G01F1/688 文献下载
摘要：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。
热堆式气体质量流量传感器及其制备方法

[发明专利]力敏薄膜厚度精确可控的差压传感结构及其制备方法-CN201610023873.3有效
发明人：李昕欣;邹宏硕;王家畴 -专利权人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所
申请日： 2016-01-14 - 公布日： 2019-09-13 - 主分类号： G01L13/00 文献下载
摘要：本发明提供一种力敏薄膜厚度精确可控的差压传感结构及其制备方法，包括：单晶硅基片；压力参考腔体；位于压力参考腔体上的多晶硅力敏感薄膜、位于多晶硅力敏感薄膜上表面的单晶硅应力集中结构、位于单晶硅应力集中结构上表面的压敏电阻；过孔，穿过单晶硅基片的背面与压力参考腔体相通。本发明采用体硅下薄膜工艺制作，多晶硅力敏感薄膜被沉积在体硅加工后的单晶硅层下表面且薄膜厚度精确可控，单晶硅层与多晶硅力敏感薄膜之间夹着一层氧化硅层；通过干法自停止刻蚀单晶硅层形成单晶硅应力集中结构，最后去除氧化硅层暴露出多晶硅力敏感薄膜。本发明大大提高了高灵敏度压力传感器敏感薄膜结构加工的一致性和高成品率，适合大批量生产。
薄膜厚度精确可控传感结构及其制备方法

[发明专利]一种热电堆式气体流量传感器及其制备方法-CN201710548160.3有效
发明人： 王家畴;薛丹;李昕欣 -专利权人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所
申请日： 2017-07-06 - 公布日： 2019-08-30 - 主分类号： G01F1/688 文献下载
摘要：本发明提供一种热电堆式气体流量传感器及其制备方法，结构包括：衬底，具有一凹槽，开设于衬底上表面；第一介质膜，覆盖于凹槽上方，与衬底相连接，且与衬底共同围成一个隔热腔体；加热元件，位于第一介质膜表面；至少两个感测元件，位于第一介质膜上，且设置于加热元件两侧，包括至少一组单晶硅‑金属热偶对组，单晶硅‑金属热偶对组包括若干个单晶硅‑金属热偶对。通过上述方案结合本发明的单硅片单面制作技术，在普通单晶硅片上加工出赛贝克系数最高的P型单晶硅‑金热偶对，并将热偶对以及加热元件通过隔热腔体与衬底隔离，最大程度降低了加热电阻的热耗散，提高了传感器的检测灵敏度。此外，本发明传感器尺寸小、成本低、适于大批量生产。
一种热电气体流量传感器及其制备方法

[发明专利]单芯片硅集成三轴高频宽高冲击加速度计及其制作方法-CN201610703474.1有效
发明人：李昕欣;邹宏硕;王家畴 -专利权人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所
申请日： 2016-08-22 - 公布日： 2019-03-01 - 主分类号： G01P15/08 文献下载
摘要：本发明提供一种单芯片硅集成三轴高频宽高冲击加速度计及其制作方法。通过使用一对质量块、第一直拉直压梁、第二直拉直压梁、第一连接板及第二连接板的组合作为Z轴微机械敏感结构单元，将垂直表面Z轴加速度引起的结构形变转化为易于检测的表面内直拉直压梁的拉压，解决了目前垂直表面Z轴加速计不能同时获得高灵敏度及高谐振频率这一问题。综合考虑晶向对各向异性腐蚀、压阻系数等影响，优化结构布局，实现了小芯片上三轴高频宽高冲击加速度计的集成。提供了一套可靠的制作方法，使加速度计同时具备工艺简单、制造成本低廉、芯片尺寸小、结构强度高、适于批量生产等优势。
芯片集成三轴高频宽冲击加速度计及其制作方法

[发明专利]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-CN201510056072.2有效
发明人： 王家畴;李昕欣 -专利权人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所
申请日： 2015-02-03 - 公布日： 2018-04-27 - 主分类号： G01P15/12 文献下载
摘要：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。
加速度计压力传感器硅片复合传感器结构方法

[发明专利]一种微悬臂谐振结构传感器及其制造方法-CN201510443118.6有效
发明人：于海涛;李昕欣;许鹏程;王家畴;包宇洋 -专利权人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所
申请日： 2015-07-24 - 公布日： 2017-12-29 - 主分类号： G01N5/00 文献下载
摘要：本发明提供一种微悬臂谐振结构传感器的制造方法，包括如下步骤提供一衬底，所述衬底中形成有微悬臂结构；所述微悬臂结构的微悬臂梁表面形成有亲水层；在所述微悬臂梁的敏感区域表面形成一保护层；在所述衬底表面形成疏水分子层；去除所述保护层，露出其下的亲水层；在去除所述保护层的过程中，所述保护层表面的疏水分子层也被去除，其余部分的疏水分子层不受影响；在所述衬底表面涂覆敏感材料，由于所述疏水分子层的存在，所述敏感材料集中于所述敏感区域。本发明通过疏水或双疏的分子层将器件表面封闭，仅悬臂谐振结构敏感区域露出下方的亲水表面，从而使敏感材料固定在悬臂谐振结构的该区域上，使敏感材料的固定实现批量化。
一种悬臂谐振结构传感器及其制造方法

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