专利名称：采用多晶硅温度二极管的集成风速计及其制造方法
技术领域：
本发明是一种测量风速的集成风速计，尤其是一种采用多晶硅温度二极管测量热损失的风速计。
背景技术：
风速计在气象、交通和户外工作领域有广泛的应用。传统的风速测量采用机械的方法实现，体积大，成本高、信号采样困难。后来发展的热丝式风速计克服了体积大、信号采集困难的缺点，但风向的测量需要额外的设备来实现。最近国外已有采用硅上的二维双线式流量传感器同时测量风速和风向的报道。但我们发现，该方法测量风向时需要对被测信号进行复杂的数学处理。必须用单片机等微处理器才能实现。因此，信号处理不是很方便。
发明内容
(1)发明目的本发明的目的是提供一种成本低，适于大批量生产、稳定性好、使用简单的多晶硅温度二极管的集成风速计及其制造方法。
(2)技术方案本发明采用多晶硅温度二极管的集成风速计及其制造方法，在结构上由多晶硅温度二极管和圆环形加热器所组成，圆环形加热器位于中央，在圆环形加热器的圆周外对称、均匀地设有多晶硅温度二极管，圆环形加热器和多晶硅温度二极管均集成在一块硅片上。其制造方法为a)在氧化的硅片上先淀积一层一定厚度的多晶硅薄膜，低掺杂硼(或磷)以形成P-(或N-)区；b)通过光刻形成加热器和其周围均匀分布的多晶硅二极管的有源区；c)淀积二氧化硅覆盖多晶硅部分；d)光刻加热器和二极管高注入区上的二氧化硅以形成扩散窗口，进行高浓度磷(或硼)扩散以形成N+(或P+)区；e)第二次进行二氧化硅淀积并开引线接触窗口，蒸铝并光刻形成引出电极；f)表面覆盖一层钝化膜以保护加热器和温度传感器部分。
其工作原理是中间一个圆环为加热器，它将产生一稳定的热量并均匀地向四周扩散。在该加热器周围对称位置放置了许多多晶硅温度二极管作为测量元件，当无风时，加热圆环产生的温度在每个二极管上产生的温度是一样的；当从某个方向吹过一定风速的风时，每个二极管测得的温度将不一样，此时与风向一致(或较为一致)的一对二极管上的温度差最大。该温度差与所经过的风速有一一对应的关系，该值符号反映了吹过加热器的风向。如果需要提高测量风速和风向的精度，可以通过增加分布在加热器周围的二极管的数目实现。该测量装置可以制作在普通硅片上。
(3)技术效果本发明采用多晶硅二极管作温度测量传感器，具有工艺加工简单、稳定性好、使用简单与标准IC工艺兼容、且占用芯片面积小等优点，使得加热器周围分布较多温度测试点成为可能，从而实现风向测量的功能。另外，其成本低、适合于大批量生产。
四
图1是本发明的结构示意图。其中有多晶硅温度二极管1、圆环形加热器2。
五具体实施例方式
在结构上风速计由多晶硅温度二极管1和圆环形加热器2所组成，圆环形加热器2位于中央，在圆环形加热器2的圆周外对称、均匀地设有多晶硅温度二极管1，圆环形加热器2和多晶硅温度二极管1均集成在一块硅片上。
(一)可检测八个风向的风速传感器芯片先在氧化的硅片上淀积一层500nm厚的多晶硅薄膜，然后磷或硼掺杂形成有较高电阻率的导电层。通过光刻形成加热器和周围均匀分布的多晶硅二极管的有源区；再淀积二氧化硅覆盖在多晶硅上；光刻二极管有源区上的二氧化硅形成浓硼或磷的注入或扩散窗口。该区进行浓掺杂硼(或磷)扩散以形成PN结二极管，同时形成加热电阻。第二次进行二氧化硅淀积并开引线接触窗口，蒸铝并光刻形成引出电极。根据需要，可以在正面或背面进行腐蚀以隔开加热器和多晶硅二极管，提高风速计的灵敏度。
(二)由加热电阻和测温多晶硅二极管对组成的风速计芯片先在氧化的硅片上先淀积一层300nm厚的多晶硅薄膜；然后磷或硼掺杂粮形成有较高电阻率的导电层和加热电阻部分。通过光刻形成加热器和周围均匀分布的多晶硅二极管的有源区；再淀积二氧化硅覆盖在多晶硅上；光刻二极管有源区上的二氧化硅形成浓硼或磷的注入或扩散窗口。该区进行浓掺杂硼(或磷)及散以形成PN结二极管。第二次进行二氧化硅淀积并开引线接触窗口，蒸铝并光刻形成引出电极。根据需要，可以在正面或背面进行腐蚀以隔开加热器和多晶硅二极管，提高风速计的灵敏度。
权利要求
1.一种采用多晶硅温度二极管的集成风速计，其特征在于该风速计由多晶硅温度二极管(1)和圆环形加热器(2)所组成，圆环形加热器(2)位于中央，在圆环形加热器(2)的圆周外对称、均匀地设有多晶硅温度二极管(1)，圆环形加热器(2)和多晶硅温度二极管(1)均集成在一块硅片上。
2.一种采用多晶硅温度二极管的集成风速计的制造方法，其特征在于制造方法为a)在氧化的硅片上先淀积一层一定厚度的多晶硅薄膜，低掺杂硼(或磷)以形成P-(或N-)区；b)通过光刻形成加热器和其周围均匀分布的多晶硅二极管的有源区；c)淀积二氧化硅覆盖多晶硅部分；d)光刻二极管高注入区上的二氧化硅以形成扩散窗口，进行高浓度磷(或硼)扩散以形成N+(或P+)区；e)第二次进行二氧化硅淀积并开引线接触窗口，蒸铝并光刻形成引出电极；f)表面覆盖一层钝化膜以保护加热器和温度传感器部分。
全文摘要
多晶硅温度二极管的集成风速计及其制造方法,是一种采用多晶硅温度二极管测量热损失的风速计,在结构上由多晶硅温度二极管和圆环形加热器所组成,圆环形加热器位于中央,在圆环形加热器的圆周外对称、均匀地设有多晶硅温度二极管,圆环形加热器和多晶硅温度二极管均集成在一块硅片上。其制造方法为:a)在氧化的硅片上先淀积一层一定厚度的多晶硅薄膜;b)通过光刻形成加热器和多晶硅二极管的有源区;c)淀积二氧化硅覆盖多晶硅部分;d)光刻加热器和二极管高注入区上的二氧化硅;e)第二次进行二氧化硅淀积并开引线接触窗口,蒸铝并光刻形成引出电极;f)表面覆盖一层钝化膜以保护加热器和温度传感器部分。
文档编号G01P5/10GK1356555SQ0211252
公开日2002年7月3日 申请日期2002年1月11日 优先权日2002年1月11日
发明者秦明, 黄庆安, 张中平 申请人:东南大学