【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种cmos-mems流量温度传感器，涉及微电子加工领域。
技术介绍
1、cmos技术是当前最为成熟的微电子加工技术，具有高成品率，高产率和低成本的优势，当前cmos技术逐步朝着1nm尺寸的方向发展，finfet与gaa的应用使得cmos技术朝着高集成度和更小尺寸发展。目前，cmos集成工艺除了应用在超大规模集成电路上，还可以与mems系统相搭配构成微致动器或者微传感器，这样就实现了逻辑电路和传感器的深层连接，进而拓展出更多功能的智能传感器。未来传感器的方向会朝着高度集成化，微型化的方向发展；具备低功耗和高寿命，低成本和高稳定性；并且逐步朝着多功能融合集成发展。cmos技术和mems技术的融合正是顺应着这个潮流而生的。目前，大多数的传感器集成功能产品往往是分立式的混合集成，在统一衬底上实现同片集成和检测的占比较小。智能传感器核心之处就是可以实现单片集成，而mems技术应用于单片集成也是现在的一个热门研究方向，实现mems技术和cmos技术的片上系统架构和工艺集成对传感器和单片集成技术来说至关重要。
2、单片集成mems技术根据mems器件部分与cmos电路部分加工顺序不同可以分为前cmos(pre-cmos)、混合cmos(intermediate-cmos)及后cmos(post-cmos)集成方法。相比而言，由于pre-cmos工艺复杂度高，成本昂贵，良品率低等因素，现在仍旧停留在研究领域，大规模商用任重道远；intermediate-cmos发展最为成熟，目前已知m-cubic公司已有大规模的商用
3、mems流量传感器中最常用的热式气体流量传感器是基于流体传热学原理的一类传感器，利用mems热式原理对管路气体介质进行流量监测。
4、流量芯片由两个热偶堆和一个加热电阻组成，热偶堆对称分布在加热电阻的上、下游，加热电阻和热偶堆的热结处于一个隔热底座上。加热电阻对热偶堆的热结进行加热，热偶堆热结和冷结之间的温度梯度导致输出电压。当流体静止时，加热电阻两侧对称位置的温度是相同的；当流体从右向左流动时等温线向左侧倾斜，加热电阻两侧对称位置的温度不再相同，温差可由置于加热电阻两侧的热偶堆测定。由于流体的传热只与流体质量和流体的热容有关，因此传感器可以直接测出流体质量流量。
5、目前存在cmos-mems集成化的流量压力传感器，这是一种集成化的传感器方案。现有技术中，利用在常规mems流量传感器上集成制造了温度敏感单元和压力敏感单元,以便在不增设温度和压力传感器的前提下对流量的测量结果进行补偿,提高器件的检测精度。但是这种方式是利用的温度敏感单元，而不是片上cmos温度电路实现的，其精度有限。
6、还有一种，将mems温度传感器，mems流量传感器与cmos控制电路实现mems-cmos同片集成方案，这种方案的mems温度传感器为外置结构，是单独制作的mems结构的传感器，利用红外热电堆原理进行温度检测，与cmos控制电路实现的温度检测与补偿从原理上就有明显不同，这种方案通常情况下先分别制备mems温度传感器，mems流量传感器与cmos电路，再将三者通过cmos-mems技术集成。由于控制和接收信号是通过键合点和引线相连，在高频时控制信号衰减严重，信号传输质量差，并且在实际生产过程中将会采用多套生产线生产不同功能产品，大大增加了成本、降低了产品的生产速度。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种集成化的cmos-mems流量温度传感器，应用于呼吸检测领域的高灵敏度流量和温度传感器。
2、本专利技术采取的技术方案是，一种cmos-mems流量温度传感器，包括mems流量传感器单元和cmos芯片单元；所述mems流量传感器单元位于cmos芯片单元的上方；
3、所述mems流量传感器单元包括衬底，衬底上部具有感温测流元件；
4、所述衬底的内部构建有若干隔热空腔；衬底上构建有若干电连接通孔；
5、cmos芯片单元具有衬底二，衬底二上具有片上cmos控制电路；
6、所述mems流量传感器单元的感温测流元件通过电连接通孔与cmos控制电路电连接。
7、优化的，上述cmos-mems流量温度传感器，感温测流元件包括热偶堆和若干加热电阻；
8、cmos控制电路包含片上cmos温度检测电路。
9、优化的，上述cmos-mems流量温度传感器，mems流量传感器单元采用标准mems制造工艺制造，mems流量传感器单元的制造工艺由生长薄膜、n型多晶硅层、绝缘层、p型多晶硅层、保护层、刻蚀接触孔、形成pad、释放形成隔热腔体等步骤构成。
10、优化的，上述cmos-mems流量温度传感器，在cmos芯片单元上，采用标准cmos工艺制备cmos控制电路；所述标准cmos工艺smic、tsmc、嵌入式otp/mtp工艺。
11、优化的，上述cmos-mems流量温度传感器，电连接通孔为tsv通孔或者tgv通孔。
12、优化的，上述cmos-mems流量温度传感器，mems流量传感器单元的电连接通孔下端具有连接凸点；
13、cmos控制电路的电连接点具有焊盘；
14、电连接通孔的连接凸点与cmos控制电路的焊盘通过工艺整合手段连接；
15、工艺整合手段包括键合、倒装焊。
16、本申请的有益效果在于：
17、前端通过cmos技术制备片上温度传感电路，完成带有温度检测模块的cmos逻辑与控制电路，该电路内置于cmos电路中，后端则通过mems技术制备气体流量传感器，两者之间预留接口，随后，通过键合等cmos-mems工艺整合手段，将内置片上温度传感电路的cmos控制芯片与mems气体流量传感器采用cmos-mems工艺封装起来，共同构成片上cmos-mems集成的温度流量传感器。通过cmos逻辑电路与mems传感器的工艺集成，可以实现两者之间的优势互补，优化信噪比、减小器件尺寸、降低成本。内置的温度传感电路主要能提供芯片内部的温度参考，实现温度流量传感器的内部温度监控，主要用于智能家电、生物医疗和消费类电子等市场大方向的应用需求，具备高集成、低成本的面向未来的智能传感器制造优势。
18、本申请的方案集成了cmos-mems技术的优点，通过cmos逻辑电路与mems传感器的工艺集成，可以实现两者之间的优势互补，优化信噪比、减小器件尺寸、降低成本。
19、同时将片上本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种CMOS-MEMS流量温度传感器，包括MEMS流量传感器单元(1)和CMOS芯片单元(2)；其特征在于：
2.根据权利要求1所述的CMOS-MEMS流量温度传感器，其特征在于：所述感温测流元件包括热偶堆(102)和若干加热电阻(103)；
3.根据权利要求1所述的CMOS-MEMS流量温度传感器，其特征在于：在CMOS芯片单元(2)上，采用标准CMOS工艺制备CMOS控制电路(202)；所述标准CMOS工艺SMIC、TSMC、嵌入式OTP/MTP工艺。
4.根据权利要求1所述的CMOS-MEMS流量温度传感器，其特征在于：所述电连接通孔(105)为TSV通孔或者TGV通孔。
5.根据权利要求1所述的CMOS-MEMS流量温度传感器，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种cmos-mems流量温度传感器，包括mems流量传感器单元(1)和cmos芯片单元(2)；其特征在于：
2.根据权利要求1所述的cmos-mems流量温度传感器，其特征在于：所述感温测流元件包括热偶堆(102)和若干加热电阻(103)；
3.根据权利要求1所述的cmos-mems流量温度传感器，其特征在于：在cmos芯...
【专利技术属性】
技术研发人员：温良恭，孙统，白中扬，李昭颖，
申请(专利权)人：深圳北航新兴产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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