專利名稱：：熱質(zhì)量氣體流量傳感器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明的實(shí)施例主要涉及流量傳感器，且具體而言，本發(fā)明的實(shí)施例主要涉及熱質(zhì)量氣體流量傳感器，如熱空氣流量傳感器，和制造這種熱氣體流量傳感器的方法。此外，本發(fā)明的實(shí)施例涉及以微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件的形式存在的熱氣體流量傳感器.
背景技術(shù)：
：以MEMS器件的形式存在的熱質(zhì)量氣體流量傳感器被構(gòu)造用以測量與該傳感器接觸的氣體，如空氣，的性質(zhì)并且提供表示氣體流速的輸出信號。熱質(zhì)量氣體流量傳感器被構(gòu)造用以對氣體進(jìn)行加熱并且測量該氣體的由此產(chǎn)生的熱性質(zhì)以便確定流速。這種熱流量傳感器通常包括微型傳感器模具(die)，所述微傳感器模具包括基板和被設(shè)置在所述基板上的用來對氣體進(jìn)行加熱并感測氣體熱性質(zhì)的一個(gè)或多個(gè)元件。微橋氣體流量傳感器，如授權(quán)給Johnson等的美國專利4,651,564中詳細(xì)描述的裝置，是熱質(zhì)量氣體流量傳感器的一個(gè)實(shí)例。微橋傳感器包括流量傳感器芯片，所述流量傳感器芯片具有與芯片基板熱絕緣的薄膜橋結(jié)構(gòu)。一對溫度感測電阻元件被布置在處于加熱器元件的任一側(cè)上的該橋的上表面上，從而使得當(dāng)該橋被浸沒在氣體流中時(shí)，氣體流對上游側(cè)的溫度感測元件進(jìn)行冷卻且促進(jìn)了從加熱器元件進(jìn)行的導(dǎo)熱從而由此對下游側(cè)的溫度感測元件進(jìn)行加熱。上游感測元件與下游感測元件之間的溫差隨著流速的增加而變大，通過將該感測元件包括在惠斯登電橋電路中而將所述溫差轉(zhuǎn)化為輸出電壓，從而使得可通過將輸出電壓與流速相關(guān)聯(lián)而檢測到氣體的流速.在沒有氣體流動(dòng)時(shí)，由于上游感測元件與下游感測元件處于相似的溫度下，因此沒有溫差。令人遺憾的是，熱質(zhì)量氣體流量計(jì)，特別是熱質(zhì)量空氣流量傳感器，容易由于反復(fù)或長期暴露于液體中而受損，這種反復(fù)或長期暴露于液體中的情況是由于液體冷凝或液體浸沒而導(dǎo)致出現(xiàn)的。如果液體是導(dǎo)電的，例如液體為不純的水，則這種損傷尤其嚴(yán)重且迅速。上面提到的問題表明，需要提供一種在感測環(huán)境中不那么易于失效的經(jīng)過改進(jìn)的熱氣體流量傳感器。
發(fā)明內(nèi)容下面對本發(fā)明進(jìn)行概要說明以便促進(jìn)對本發(fā)明所特有的創(chuàng)新特征中的一些創(chuàng)新特征的理解且所述概要說明并不旨在被視作充分的^L明。可通過將整個(gè)說明書、權(quán)利要求書、附圖和摘要作為一個(gè)整體來獲得對本發(fā)明的各個(gè)方面的充分理解。因此，一個(gè)方面是提供一種經(jīng)過改進(jìn)的熱質(zhì)量氣體流量傳感器。另一方面是提供一種更可靠的熱質(zhì)量氣體流量傳感器。現(xiàn)在，可正如本文所述地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的前述方面以及其它目的和優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)一個(gè)方面，一種熱質(zhì)量氣體流量傳感器可包括基板和被設(shè)置在所述基板上的至少一對熱感測元件。加熱器也被設(shè)置在所述基板上且位于所述熱感測元件之間。所述熱質(zhì)量氣體流量傳感器可具有不同構(gòu)型如微橋構(gòu)型或微塊(microbrick)構(gòu)型。保護(hù)層至少被設(shè)置在所述加熱器和/或所述熱感測元件上。所述保護(hù)層包括耐高溫絕緣或介電層，例如基于耐高溫聚合物的層，如含氟聚合物薄膜.所述保護(hù)層使由于所述傳感器暴露于液體而導(dǎo)致出現(xiàn)的腐蝕和樹枝狀生長最小化，由此使所述熱氣體流量傳感器的可靠性最大化，所述液體尤其為水或其它導(dǎo)電液體。如果有必要，則介電或絕緣鈍化層可被設(shè)置在所述感測元件和所述加熱器上，從而使得所述鈍化層介于所述保護(hù)層與所述基板之間。所述保護(hù)層優(yōu)選是基于高溫聚合物的層，如含氟聚合物。例如，所述保護(hù)層可以是聚四氟乙烯(PTFE)或氟化聚對二甲苯(fluorinatedparylene)薄膜。通過將含氟聚合物保護(hù)層設(shè)置在所述感測和加熱器元件上，使得抑制了在所述元件與水之間進(jìn)行的電化學(xué)反應(yīng)，從而將由于水造成的所述元件的劣化降至最低程度.因此，提供了一種大體上防水的熱質(zhì)量氣體流量計(jì)。此外，如果所述保護(hù)層還是疏水性的，正如所述聚四氟乙烯層的情況那樣，則將會增強(qiáng)保護(hù)并加快從暴露于水的狀態(tài)恢復(fù)到正常狀態(tài)的恢復(fù)過程。根據(jù)另一方面，一種熱氣體微流量傳感器具有基板和被設(shè)置在所述基板上的加熱器。至少一對熱感測元件被設(shè)置在所述基板上且位于所述加熱器的任一側(cè)。保護(hù)層至少被設(shè)置在所述加熱器和/或所述熱感測元件上.所述保護(hù)層包括基于耐高溫聚合物的層。所述傳感器可包括被設(shè)置在所述基板上的電互連裝置，所述電互連裝置被電連接到所述熱感測元件和所述加熱器上。所述保護(hù)層還可被設(shè)置在所述電互連裝置上。導(dǎo)電線路或引線可被電連接到所'述互連裝置上以便將所述溫度感測元件和所述加熱器連接至外部電路。所述保護(hù)層還可被設(shè)置在這些引線連接裝置上。適宜地，可在位于所述基板上的包括所述引線連接裝置在內(nèi)的所有電元件上形成所述保護(hù)層，由此對所述傳感器進(jìn)行完全密封。所述傳感器可包括在所述熱感測元件和加熱器上，且可選地在所述互連裝置上，形成的鈍化層，如氮化硅層(SiNx),所述鈍化層被布置成介于所述基板與所述保護(hù)層之間。所述基板可具有在其上形成的微橋結(jié)構(gòu)且所述熱感測元件和加熱器可被設(shè)置在所述微橋結(jié)構(gòu)上，由此形成微橋流量傳感器。另一種可選方式是，所述基板可被制成微塊結(jié)構(gòu)的形式，從而提供位于所述溫度和加熱元件下方的大體上固體的結(jié)構(gòu)。所述保護(hù)層可以是選自包括聚四氟乙烯和氟化聚對二甲苯的組群中的至少一種含氟聚合物。根據(jù)又一實(shí)施例，一種制造熱質(zhì)量氣體流量傳感器的方法包括提供基板、在所述基板上形成至少一對溫度感測元件、在所述基板上在所述至少一對溫度感測元件之間形成加熱元件、并且至少在所述溫度感測元件和/或所述加熱元件上形成保護(hù)層，其中所述保護(hù)層包括基于耐高溫聚合物的層。形成所述保護(hù)層的方法可包括以蒸汽沉積方式將含氟聚合物薄膜沉積在所迷感測和加熱元件上。該方法可進(jìn)一步包括在所述基板上形成用于使信號在所述傳感器述保護(hù)層。該方法可進(jìn)一步包括在準(zhǔn)備形成所述保護(hù)層之前將鈍化層沉積在所述感測和加熱元件上并且可選地沉積在所述電互連裝置上。以下附圖進(jìn)一步示出了本發(fā)明且與對本發(fā)明做出的詳細(xì)描述一起用來說明本發(fā)明的原理，其中相似的附圖標(biāo)記在各幅視圖中表示相同或功能相似的元件且所迷附圖被包括在說明書中并構(gòu)成了該說明書的一部分。圖1示出了根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的熱質(zhì)量氣體流量傳感器的透視圖2示出了在引線被結(jié)合到傳感器上的情況下沿圖1中的線A-A截取的剖面圖3示出了根據(jù)另一實(shí)施例的熱質(zhì)量氣體流量傳感器的透視圖；和圖4示出了在引線被結(jié)合到傳感器上的情況下沿圖3中的線A-A截取的剖面圖。具體實(shí)施例方式這些非限制性實(shí)例中討論的特定值和構(gòu)型可產(chǎn)生變化且僅被用來對本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行說明而并不旨在限制本發(fā)明的范圍.參見附圖，圖1示出了從根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的熱質(zhì)量氣體流量傳感器上方觀察到的透視圖且圖2示出了在引線被結(jié)合到傳感器上的情況下沿圖1中的線A-A截取的剖面圖。作為整體性概述，熱質(zhì)量氣體流量傳感器1具有基板2和被設(shè)置在該基板2上而位于一對熱感測元件3、4之間的加熱器5，所述一對熱感測元件也被設(shè)置在該基板上。保護(hù)層8被設(shè)置在加熱器5和熱感測元件3、4上。該保護(hù)層8由耐高溫絕緣或介電層制成，所述耐高溫絕緣或介電層優(yōu)選是有機(jī)層，如基于聚合物的層。該保護(hù)層使由于該傳感器暴露于液體而導(dǎo)致出現(xiàn)的腐蝕和樹枝狀生長最小化，由此使該熱氣體流量傳感器1的可靠性最大化，所述液體尤其為水或其它導(dǎo)電液體，下面會對帶來這種效應(yīng)的原因做更詳細(xì)地說明。在圖l和圖2所示的熱質(zhì)量氣體流量傳感器的圖示實(shí)施例中，流量傳感器1被構(gòu)造成微橋空氣流量傳感器芯片1，例如正如于1991年9月24日授權(quán)給Nishimoto等的題目為"微橋流量傳感器(Microbridgeflowsensor)"的美國專利5,050,429中所披露地那樣。該傳感器有許多有利特征，例如極高的響應(yīng)速度、高敏感性、低功率消耗以及良好的質(zhì)量生產(chǎn)率。該微橋傳感器1包括具有極小熱容量的薄膜橋結(jié)構(gòu)50，所迷薄膜被成形于基板2上的。盡管基板2通常由硅制成；然而，該基板也可由其它半導(dǎo)體或其它適當(dāng)材料，如陶瓷材料，制成。通過各向異性蝕刻在基板2的中心部分中形成了通孔40以便與左開口41和右開口42連通.橋部分50可被一體成形于通孔40上方以便在空間上與以橋的形式存在的基板2隔離開來。結(jié)果使得橋部分50與基板2熱絕緣。熱感測元件3、4和位于其間的加熱器5被形成為布置于橋部分50的上表面上的薄膜元件。熱感測和加熱元件3、4、5以電阻格柵結(jié)構(gòu)的形式存在，所迷電阻格柵結(jié)構(gòu)由適當(dāng)金屬如鉑或坡莫合金制成。另一種可選方式是，可使用鉻硅(CrSi)或摻雜硅薄膜電阻器或其它類型的硅基電阻器代替金屬而作為感測和加熱元件3、4、5,電互連裝置ll被布置在基板上表面12的周部區(qū)域上而與感測和加熱元件電接觸，所述電互連裝置包括導(dǎo)電接觸焊盤(conductivecontactpads)。引線13或?qū)щ娋€路可借助于導(dǎo)電引線結(jié)合件14，例如通過所屬領(lǐng)域已公知的釬焊，而被電連接到導(dǎo)電焊盤ll上，從而形成使得電信號能夠在感測/加熱元件3、4、5與外部電路(參見圖2)之間通過的電互連裝置。另一種可選方式是，可形成通過基板的導(dǎo)電通路以使加熱器和/或元件3、4、5與位于基板的相對側(cè)上的其它部件進(jìn)行電互連，保護(hù)層8被形成于橋部分50的上表面上以便覆蓋感測和加熱元件3、4、5。保護(hù)層8具有相當(dāng)高的電阻以便抑制電化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)又盡可能薄以便大體上使增加的熱質(zhì)量最小化，所述增加的熱質(zhì)量將會降低傳感器敏感性。保護(hù)層8可被選擇性地設(shè)置在感測和加熱元件3、4、5上且優(yōu)選還被設(shè)置在互連裝置11和引線結(jié)合件14上，從而通過保護(hù)層8保護(hù)傳感器上的所有電元件和電連接裝置。另一種可選方式是，在保況下，該層8可被施加在傳感器的整個(gè)上表面上。如果有必要的話，則可在準(zhǔn)備通過引線結(jié)合方式將電引線14結(jié)合到導(dǎo)電焊盤11上之前，將保護(hù)層8選擇性地沉積在傳感器上。保護(hù)層8優(yōu)選被設(shè)置在包封著加熱/感測元件3、4、5的氮化硅(SiNx)鈍化層6上，從而使氮化硅層6介于保護(hù)層8與基板2之間(參見圖2).本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解鈍化層6可由除SiNx以外的絕緣或介電材料，如陶瓷，制成。在鈍化層6的覆蓋導(dǎo)電焊盤11的部分中形成開口或窗16以便將引線13結(jié)合到焊盤11的上表面上，保護(hù)層8優(yōu)選被沉積在窗16上以便對窗進(jìn)行密封。如果使用穿過基板形成的導(dǎo)電通路將互連裝置11電連接到位于基板的相對側(cè)上的部件上，則這種開口16并不是必需的。另一種可選方式是，包封層6可被省略且保護(hù)層8可被直接設(shè)置在加熱/感測元件3、4、5上且如果必要的話則被設(shè)置在互連裝置11上。在圖l和圖2所示的熱氣體流量傳感器1的圖示實(shí)施例中，保護(hù)層8是基于含氟聚合物的薄膜。這種基于含氟聚合物的保護(hù)層的有益之處在于它們通常具有優(yōu)良的介電性質(zhì)、對溶液、酸和堿具有高化學(xué)耐受性、且甚至在遠(yuǎn)高于100。C的溫度下仍具有優(yōu)良性能。例如，保護(hù)層8可以是基于聚四氟乙烯(PTFE)的薄膜。聚四氟乙烯也被稱為特氟隆(Teflon)，Teflon是E.I.DuPontDeNemoursandCompanyCorporationDelaware1007MarketStreetWilmingtonDelaware19898的注冊商標(biāo)?？赏ㄟ^所屬領(lǐng)域已公知的工藝來沉積聚四氟乙烯和其它含氟聚合物薄膜，所述已公知的工藝?yán)鐬樵谟?002年12月5日公開的且題目為"化學(xué)氣相沉積的含氟聚合物間層的介電性"的Mocella等的公開號為US2002/0182321Al的美國專利申請中披露的含氟聚合物薄膜氣相沉積，且所述專利申請?jiān)诖俗鳛閰⒖急灰?。沉積優(yōu)選在低溫基板上進(jìn)行。用于進(jìn)行低溫基板沉積的適當(dāng)涂覆設(shè)備的實(shí)例包括由9BlackstoneStreet,Suite1,Cambridge,MA02139的GVDCorporation供應(yīng)的涂覆系統(tǒng)。聚四氟乙烯膜可被沉積達(dá)到小于約150jim(0.006英寸)且優(yōu)選小于約25(0.001英寸)的厚度。該薄膜被制成盡可能地薄，同時(shí)實(shí)現(xiàn)大體上連續(xù)的覆蓋率和大體上為零的孔隙率?？赏ㄟ^適當(dāng)?shù)难谀沓练e聚四氟乙烯膜8以便將該膜選擇性地沉積在感測和加熱元件3、4、5和互連裝置ll上。聚四氟乙烯還是疏水層，這大大有助于將活性元件3、4、5電隔離開來。此外，疏水性加快了傳感器在暴露于液體之后的干燥過程?？墒褂闷渌透邷亟^緣或介電層代替聚四氣乙烯膜8作為保護(hù)層8。例如，保護(hù)層可以是氟化聚對二甲苯化合物.可通過所屬領(lǐng)域已公知的聚對二甲苯蒸汽沉積工藝來沉積氟化聚對二曱苯，所述工藝?yán)鐬樵陬}目為"連續(xù)蒸汽沉積(Continuousvapordeposition)"且于1999年6月1日授權(quán)給Olson等的美國專利5,908,506中披露的這種工藝，且所述美國專利在此作為參考被引用。氟化聚對二甲苯的實(shí)例包括由7645WoodlandDriveIndianapolis,IN46278的SpecialtyCoatingsSystems(SCS)提供的HT型聚對二甲苯。HT型聚對二甲苯可在高達(dá)350°C的溫度下連續(xù)運(yùn)行且提供了優(yōu)良的溶劑和介電保護(hù)以及最小化的機(jī)械應(yīng)力。HT型聚對二甲苯可借助于由SCS提供的涂覆設(shè)備以蒸汽沉積方式被沉積在傳感器上。已經(jīng)確定的是，現(xiàn)有的質(zhì)量流氣體傳感器之所以會由于重復(fù)或長期暴露于水和其它導(dǎo)電液體而產(chǎn)生失效，主要是感測和加熱元件的電偶腐蝕導(dǎo)致電斷路或者在傳感器表面上出現(xiàn)了樹枝狀生長而造成的。短期失效也是由于通過導(dǎo)電液體出現(xiàn)的短路造成的。保護(hù)層8是耐高溫層，所述耐高溫層在本文中被定義為可耐受遠(yuǎn)高于水的沸點(diǎn)的溫度的層，從而使得大體上消除了由于暴露于熱的或沸騰的水或其它液體而形成的熱點(diǎn)。因此，大體上使電偶腐蝕和樹枝狀生長最小化，從而使得與現(xiàn)有質(zhì)量氣體流量傳感器相比，流量傳感器1更為穩(wěn)定且更不易于產(chǎn)生失效.通過將保護(hù)層8設(shè)置在感測和加熱器元件上，使得抑制了元件與水之間的電化學(xué)反應(yīng)，從而將由于水導(dǎo)致的元件劣化降至最低程度。因此提供了一種大體上防水的熱質(zhì)量氣體流量計(jì).此外，如果保護(hù)層還是疏水性的，例如正如圖示實(shí)施例的聚四氟乙烯層8的情況那樣，則將增強(qiáng)保護(hù)并加快從暴露于水的狀態(tài)恢復(fù)正常狀態(tài)的恢復(fù)過程.可借助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員易于理解的半導(dǎo)體和集成電路制造技術(shù)來制造其上沒有保護(hù)層的流量傳感器。優(yōu)選借助于晶片級加工技術(shù)批量生產(chǎn)傳感器，隨后將保護(hù)層沉積在流量傳感器上，隨后采用已公知的晶片切割方法對所述流量傳感器進(jìn)行單切處理(singulated)，即使其與相鄰封裝件隔開。隨后采用標(biāo)準(zhǔn)表面安裝印刷電路板(SurfaceMountingPCB)或混合微電路(Hybridmicrocircuit)凈支術(shù)對傳感器芯片進(jìn)行組裝和封裝。現(xiàn)在將結(jié)合圖l和圖2所示的典型流量傳感器對根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的制造熱質(zhì)量氣體流量傳感器的方法進(jìn)行描述。作為整體性概述，正如所屬領(lǐng)域已公知地那樣，起初提供硅基板2，并且將該成對的溫度感測元件3、4、加熱元件5、和互連裝置11沉積在基板上。其后，在溫度和加熱元件上且優(yōu)選在互連裝置上形成包括耐高溫介電層的保護(hù)層8,保護(hù)層8優(yōu)選包括上面結(jié)合圖1所示的傳感器描述的含氟聚合物層.可在準(zhǔn)備將引線13結(jié)合到互連裝置11上之前或者在將該引線結(jié)合到互連裝置上之后形成保護(hù)層8。保護(hù)層8可被直接沉積而與感測和加熱元件3、4、5以及互連裝置ll接觸。然而，優(yōu)選首先將SiNx或其它適當(dāng)?shù)慕^緣或介電鈍化層6沉積在基板2上以便包封住感測和加熱元件3、4、5(參見圖2),SiNx層6的有益之處在于，其使?jié)駳庀蚋袦y和加熱元件3、4、5的擴(kuò)散最小化?？赏ㄟ^化學(xué)氣相沉積(CV)、低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD);等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)、濺射或其它已公知的技術(shù)來沉積SiNx層6。所需的SiNx層的厚度大小通常為8000A.其后，對SiNx層6的覆蓋互連的互連焊盤11的多個(gè)部分再次進(jìn)行蝕刻以便在焊盤上方形成開口或窗16?？赏ㄟ^將被施加到基板上的光致抗蝕劑制成一定圖案且隨后向著結(jié)合焊盤ll對暴露出的SiNx進(jìn)行等離子體蝕刻而再次對SiNx實(shí)施蝕刻，正如所屬領(lǐng)域已公知地那樣。隨后可借助于等離子體和潤濕的正性光致抗蝕條來去除光致抗蝕劑。用于將加熱和感測元件電連接到外部電路上的引線13或線路隨后通過引線結(jié)合件14被電連接到互連焊盤11上，如果在基板中形成穿過晶片的導(dǎo)電通路而不是形成導(dǎo)電焊盤11以便將感測和加熱元件3、4、5連接到位于基板下側(cè)上的部件上，則不必對SiNx層6再次進(jìn)行蝕刻(etchingback)。隨后以蒸汽沉積方式將保護(hù)層8沉積在位于感測和加熱元件3、4、5以及互連裝置11上方的鈍化層6上并且沉積在窗16上而與引線結(jié)合件12和互連焊盤的暴露出的部分直接接觸。如果在基板中形成穿過晶片的導(dǎo)電通路而不是形成導(dǎo)電焊盤11以便將感測和加熱元件3、4、5連接到位于基板下側(cè)上的部件上，則不必對SiNx層6再次進(jìn)行蝕刻。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解圖l和圖2僅示出了實(shí)施例的一個(gè)實(shí)例，且應(yīng)該理解實(shí)施例并不限于此。盡管圖l和圖2示出的圖示實(shí)施例的熱質(zhì)量氣體流量傳感器包括微橋流量傳感器，但所述傳感器可具有除微橋結(jié)構(gòu)以外的其它結(jié)構(gòu)。例如，氣體流量傳感器可具有更適于在苛刻的環(huán)境條件下測量氣體流性質(zhì)的微塊⑧或微填充結(jié)構(gòu)。應(yīng)該注意到術(shù)語微塊⑧(Microbrick⑧)是Morristown，N.J的Honeywel1Inc.的注冊商標(biāo)。微結(jié)構(gòu)流量傳感器構(gòu)。在于2004年9月21日授權(quán)的題目為"可集成的流體流量和性質(zhì)微傳感器組件(Integratable-fluidflowandpropertymicrosensorassembly)"的美國專利6,794,981中披露了這種微塊熱流量傳感器的實(shí)例，所述美國專利在此作為參考被引用。圖3示出了微塊氣體流量傳感器的一個(gè)實(shí)例，圖中示出了從根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的微塊氣體流量傳感器的上方觀察到的透視圖。圖4示出了在引線被附接到傳感器上的情況下沿圖3中的線A-A截取的剖面圖.根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的氣體流量傳感器100通常包括微結(jié)構(gòu)傳感器模具110，所述微結(jié)構(gòu)傳感器模具具有基板102、被形成于基板102上的一對溫度感測電阻元件103、104以及也^C形成于該基板上而介于所述溫度感測元件之間的加熱電阻元件105。與圖1所示的第一實(shí)施例的氣體流量傳感器1的保護(hù)層8相同的保護(hù)層108被選擇性地沉積以便覆蓋感測和加熱元件103、104、105且優(yōu)選覆蓋互連裝置焊盤111和引線結(jié)合件114。微傳感器模具110被制成微塊⑧或微填充結(jié)構(gòu)的形式，所述微塊⑧或微填充結(jié)構(gòu)例如為美國專利6,794,981中詳細(xì)描述的結(jié)構(gòu)。該微塊結(jié)構(gòu)包括材料塊體，所述材料優(yōu)選是低導(dǎo)熱性材料，例如熔凝硅石、熔凝石英、硼硅酸鹽玻璃或其它玻璃狀材料，這使得提供了位于加熱/感測元件103、104、105下方的大體上固體的材料。電阻元件103、104、105具有由適當(dāng)金屬如銷或坡莫合金制成的格柵結(jié)構(gòu)，所迷格柵結(jié)構(gòu)與結(jié)合接觸焊盤111相互連接，所述結(jié)合接觸焊盤位于基板102的周部區(qū)域上，引線113可被結(jié)合到所述結(jié)合接觸焊盤上以使信號在元件與外部電路之間通過。另一種可選方式是，可形成通過基板的導(dǎo)電通路以使元件103、104、105與位于基板的相對側(cè)上的其它部件進(jìn)行電互連?？墒褂勉t硅(CrSi)或摻雜硅薄膜電阻器或其它類型的硅基電阻器代替鉑而作為元件103、104、105'在如圖1所示的圖示實(shí)施例中，基板102由玻璃狀材料制成以便提供結(jié)構(gòu)上更堅(jiān)固的氣體流量傳感器。為了感測高質(zhì)量通量流速，提供具有低導(dǎo)熱性的基板材料也是適宜的。如果導(dǎo)熱性太低，則輸出信號在中等通量(lg/cm<2>s)下就飽和了；但如果導(dǎo)熱性太高，則輸出信號就會變得很小。某些玻璃材料提供了更好的隔熱特性(與硅相比)，因此增強(qiáng)了上述微加工流量和性質(zhì)傳感器的感測性能.使用玻璃還使得可提供更堅(jiān)固的物理結(jié)構(gòu)來備用。這些各種特性導(dǎo)致產(chǎn)生了可用于多種應(yīng)用場合中的更通用的傳感器。可借助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員易于理解的半導(dǎo)體和集成電路制造技術(shù)來制造微傳感器模具110.優(yōu)選借助于晶片級加工技術(shù)批量生產(chǎn)傳感器，且隨后采用已公知的晶片切割技術(shù)對所述流量傳感器進(jìn)行單切處理，即，使其與相鄰封裝件隔開。正如圖1所示的微流量傳感器的情況那樣，保護(hù)層108優(yōu)選被設(shè)置在包封著加熱/感測元件103、104、105的絕緣或介電鈍化層106，例如氮化硅鈍化層上，從而使氮化硅層106介于保護(hù)層108與基板102之間(參見圖4)。然而，圖3和圖4所示的包封層106可被省略且保護(hù)層108可被直接設(shè)置在加熱/感測元件103、104、105上'保護(hù)層108可由與圖l所示第一實(shí)施例的傳感器的保護(hù)層8相同的材料制成，保護(hù)層108的優(yōu)點(diǎn)與保護(hù)層8的優(yōu)點(diǎn)相同。本文所述的實(shí)施例和實(shí)例旨在對本發(fā)明及其實(shí)際應(yīng)用場合進(jìn)行最佳說明且旨在由此使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠制造和利用本發(fā)明，然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將易于認(rèn)識到前面的描述和實(shí)例僅旨在實(shí)現(xiàn)說明和示例的目的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將易于理解本發(fā)明的其它變型和變化，且所附權(quán)利要求書旨在覆蓋這種變型和變化。例如，在圖示實(shí)施例中，熱氣體流量傳感器具有成對溫度感測元件和加熱器，然而，該熱質(zhì)量氣體流量傳感器可具有任何數(shù)量的溫度感測元件和/或加熱器。所做出的說明并不旨在是窮舉性的或者限制本發(fā)明的范圍.可能在變型。應(yīng)該預(yù)想到本發(fā)明的應(yīng)用可涉及具有不同特性的部件.在充分認(rèn)識到所有方面中的等效方式的情況下，本發(fā)明的范圍旨在由本發(fā)明所附的權(quán)利要求書限定。下面對其中主張了排他性質(zhì)或權(quán)利的本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。在對本發(fā)明進(jìn)行了描述的情況下，所主張的權(quán)利如下文所述。權(quán)利要求1、一種熱質(zhì)量氣體流量傳感器，所述熱質(zhì)量氣體流量傳感器包括基板和被設(shè)置在所述基板上的至少一對熱感測元件；被設(shè)置在所述基板上且位于所述熱感測元件之間的加熱器；和至少被設(shè)置在所述加熱器和/或所述熱感測元件上的保護(hù)層，其中所述保護(hù)層包括耐高溫絕緣或介電層。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，進(jìn)一步包括被設(shè)置在所述感測元件和所迷加熱器上的介電或絕緣鈍化層，所述鈍化層介于所述保護(hù)層與所述感測元件和所述加熱器之間。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中所述保護(hù)層進(jìn)一步包括基于聚合物的層.4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳感器，其中所述傳感器被構(gòu)造成微橋或微塊氣體流量傳感器。5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳感器，其中所述聚合物包括含氟聚合物。6、一種熱氣體微流量傳感器，所迷熱氣體微流量傳感器包括基板；被設(shè)置在所述基板上的加熱器；被設(shè)置在所述基板上且位于所述加熱器的任一側(cè)的至少一對熱感測元件；和至少被設(shè)置在所述加熱器和/或所述熱感測元件上的保護(hù)層，其中所述保護(hù)層包括基于耐高溫聚合物的層。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的傳感器，進(jìn)一步包括被設(shè)置在所述基板上的互連裝置，所述互連裝置被電連接到所述熱感測元件和所述加熱器上，所述保護(hù)層還^L設(shè)置在所述電互連裝置上。8、一種制造熱質(zhì)量氣體流量傳感器的方法，所述方法包括提供基板；在所迷基板上形成至少一對溫度感測元件；在所迷基板上在所述至少一對溫度感測元件之間形成加熱元件，并且至少在所述溫度感測元件和/或所迷加熱元件上形成保護(hù)層，其中所述保護(hù)層包括基于耐高溫聚合物的層。9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中形成所述保護(hù)層的步驟包括以蒸汽沉積方式將含氟聚合物薄膜沉積在所述感測和加熱元件上。10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括在所述基板上形成用于使信號在所述傳感器與外部電路之間通過的電互連裝置；和還在所迷電互連裝置上形成所述保護(hù)層。全文摘要一種熱氣體流量傳感器和形成這種傳感器的方法。所述傳感器具有基板和被設(shè)置在所述基板上的加熱器。至少一對熱感測元件被設(shè)置在所述基板上且位于所述加熱器的任一側(cè)。保護(hù)層至少被設(shè)置在所述加熱器和/或所述熱感測元件上。所述保護(hù)層包括基于耐高溫聚合物的層，所述基于耐高溫聚合物的層優(yōu)選是基于含氟聚合物的層。所述保護(hù)層還可覆蓋同樣被形成于所述基板上的互連裝置和電連接裝置以便對傳感器進(jìn)行完全密封。鈍化層，如氮化硅層，可被設(shè)置在所述感測和/或加熱元件上且可選地被設(shè)置在所述互連裝置上且被布置成介于所述保護(hù)層與所述基板之間。文檔編號G01F1/692GK101443635SQ200780016945公開日2009年5月27日申請日期2007年3月7日優(yōu)先權(quán)日2006年3月10日發(fā)明者A·M·德米特里夫,C·M·布倫霍夫,R·W·格曼申請人:霍尼韋爾國際公司