一种多模温压超声传感器制造技术

本申请提供一种多模温压超声传感器，涉及传感器技术领域，包括衬底，所述衬底具有空腔，所述衬底上覆盖所述空腔位置还依次层叠有弹性叠层和压电叠层，所述弹性叠层具有PN结区，所述PN结区内形成压阻传感器，所述PN结区之外还形成超声传感器和温度传感器。通过微纳加工技术将超声传感器、温度传感器和压阻传感器集成一体，同时具有测量温度和压力、收发超声波的功能，能够同时无干扰的检测当前环境温度和压力两种信号，实现超声波的收发；实现精确测量到超声传感器工作介质的温度和压力，提升超声波流量计的精度。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及传感器，具体涉及一种多模温压超声传感器。

技术介绍

1、超声波流量计在计量时候，工作介质的温度会影响到声速，进而影响到流量测量结果的计算，因此传统的超声波流量计中都会额外配置一个温度传感器，用来实时监测当前工作环境的温度；此外，超声波流量计的工作介质的压力会改变超声传感器的谐振频率，进而影响到超声传感器的频率校准，因此还会额外配置一个压力传感器，用来实时监测当前工作环境的压力。

2、由于一些硬件安装问题，温度传感器与超声传感器无法放置于相同位置，因此温度传感器无法准确监测到超声波传播的工作介质的温度，进而导致测量误差；而压力传感器无法准确测量超声传感器受到的压力，因此会导致超声传感器的频率校准结果不准确，进而影响到超声传感器的工作效率。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提供一种多模温压超声传感器，能够将温度传感器、压阻传感器和超声传感器集成一体，以精确监测超声传感器工作介质的温度和压力。

2、本申请实施例的一方面，提供了一种多模温压超声传感器，包括：衬底，所述衬底具有空腔，所述衬底上覆盖所述空腔位置还依次层叠有弹性叠层和压电叠层，所述弹性叠层具有pn结区，所述pn结区内形成压阻传感器，所述pn结区之外还形成超声传感器和温度传感器。

3、可选地，所述pn结区的投影位于所述空腔内，所述空腔上方的层级结构形成所述超声传感器，所述温度传感器位于所述空腔之外。

4、可选地，所述压电叠层的区域占所述空腔区域的70％～80％。p>

5、可选地，所述压阻传感器位于距所述衬底的边缘15μm～20μm处。

6、可选地，还包括压阻传感器引脚、超声传感器引脚和温度传感器引脚，所述压阻传感器引脚与所述压阻传感器连接，所述超声传感器引脚和所述超声传感器连接，所述温度传感器引脚和所述温度传感器连接。

7、可选地，所述弹性叠层包括依次层叠的埋氧层、弹性层和阻挡层。

8、可选地，所述压电叠层包括依次层叠在所述阻挡层上的种子层、底电极、介电层和顶电。

9、可选地，所述底电极、所述顶电极的厚度均小于200nm；所述种子层和所述介电层的材料包括掺钪氧化铝，所述底电极和所述顶电极的材料包括钼。

10、可选地，所述压阻传感器通过向所述pn结掺杂硅形成。

11、可选地，所述温度传感器包括金迹线。

12、本申请实施例提供的多模温压超声传感器，通过微纳加工技术将超声传感器、温度传感器和压阻传感器集成一体；超声传感器位于正中间，压阻传感器布局在超声传感器四周，两者共用一个振膜；该多模温压超声传感器融合成为一个同时具有测量温度和压力、收发超声波功能的传感器，能够同时、无干扰的检测当前环境温度和压力两种信号，并且可以实现超声波的收发；可实现精确测量到超声传感器工作介质的温度和压力，大大提升超声波流量计的精度。

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【技术保护点】

1.一种多模温压超声传感器，其特征在于，包括衬底，所述衬底具有空腔，所述衬底上覆盖所述空腔位置还依次层叠有弹性叠层和压电叠层，所述弹性叠层具有PN结区，所述PN结区内形成压阻传感器，所述PN结区之外还形成超声传感器和温度传感器。

2.根据权利要求1所述的多模温压超声传感器，其特征在于，所述PN结区的投影位于所述空腔内，所述空腔上方的层级结构形成所述超声传感器，所述温度传感器位于所述空腔之外。

3.根据权利要求1所述的多模温压超声传感器，其特征在于，所述压电叠层的区域占所述空腔区域的70％～80％。

4.根据权利要求1所述的多模温压超声传感器，其特征在于，所述压阻传感器位于距所述衬底的边缘15μm～20μm处。

5.根据权利要求1至4任一项所述的多模温压超声传感器，其特征在于，还包括压阻传感器引脚、超声传感器引脚和温度传感器引脚，所述压阻传感器引脚与所述压阻传感器连接，所述超声传感器引脚和所述超声传感器连接，所述温度传感器引脚和所述温度传感器连接。

6.根据权利要求2至4任一项所述的多模温压超声传感器，其特征在于，所述弹性叠层包括依次层叠的埋氧层、弹性层和阻挡层。

7.根据权利要求6所述的多模温压超声传感器，其特征在于，所述压电叠层包括依次层叠在所述阻挡层上的种子层、底电极、介电层和顶电极。

8.根据权利要求7所述的多模温压超声传感器，其特征在于，所述底电极、所述顶电极的厚度均小于200nm；所述种子层和所述介电层的材料包括掺钪氧化铝，所述底电极和所述顶电极的材料包括钼。

9.根据权利要求1至4任一项所述的多模温压超声传感器，其特征在于，所述压阻传感器通过向所述PN结区掺杂硅形成。

10.根据权利要求1至4任一项所述的多模温压超声传感器，其特征在于，所述温度传感器包括金迹线。

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【技术特征摘要】

1.一种多模温压超声传感器，其特征在于，包括衬底，所述衬底具有空腔，所述衬底上覆盖所述空腔位置还依次层叠有弹性叠层和压电叠层，所述弹性叠层具有pn结区，所述pn结区内形成压阻传感器，所述pn结区之外还形成超声传感器和温度传感器。

2.根据权利要求1所述的多模温压超声传感器，其特征在于，所述pn结区的投影位于所述空腔内，所述空腔上方的层级结构形成所述超声传感器，所述温度传感器位于所述空腔之外。

3.根据权利要求1所述的多模温压超声传感器，其特征在于，所述压电叠层的区域占所述空腔区域的70％～80％。

4.根据权利要求1所述的多模温压超声传感器，其特征在于，所述压阻传感器位于距所述衬底的边缘15μm～20μm处。

5.根据权利要求1至4任一项所述的多模温压超声传感器，其特征在于，还包括压阻传感器引脚、超声传感器引脚和温度传感器引脚，所述压阻传感器引脚...

【专利技术属性】
技术研发人员：古元冬，张嵩松，杨昊霖，吕昊宸，
申请(专利权)人：上海劢珑科技有限公司，
类型：新型
国别省市：