CN111220257A - 一种声粒子速度反应器及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微纳制造技术领域,具体公开了一种声粒子速度反应器,其中,包括:衬底,所述衬底上形成凹槽,所述凹槽形成声学腔;所述衬底上设置第一传感导线和第二传感导线,所述第一传感导线和所述第二传感导线的投影均位于所述凹槽的底壁上;所述第一传感导线和所述第二传感导线均包括从下到上依次设置的支撑层、热敏材料层和加热电阻层,所述热敏材料层的电阻温度系数大于1.5*10‑2‑2*10‑2K‑1。本发明还公开了一种声粒子速度反应器的制作方法。本发明提供的声粒子速度反应器采用电阻温度系数大于1.5*10‑2‑2*10‑2K‑1的热敏材料层,能够有效提高声粒子速度反应器的响应度。
Description
技术领域
本发明涉及微纳制造技术领域,尤其涉及一种声粒子速度反应器及声粒子速度反应器的制作方法。
背景技术
声粒子速度反应器能够准确地测量原位声粒子速度,从而提供了一种强大的工具来识别从声源到环境的噪声流。已被证明能够应对恶劣的环境测试条件,同时提高测量精度,因而为更好的解决各种不同场所降低噪音水平铺平了道路。已有声粒子速度反应器一般采用铂(Pt)的温度相关电阻率,将中心线加热到约600K,在垂直于导线的流动存在的情况下,温度分布将不对称地变化,从而导致两条传感导线之间的温度差。由于Pt的电阻温度系数(TCR)一般在3.1*10-3-4.3*10-3K-1左右,导致反应器的灵敏度较低。
发明内容
本发明提供了一种声粒子速度反应器及声粒子速度反应器的制作方法,解决相关技术中存在的反应器的灵敏度低的问题。
作为本发明的第一个方面,提供一种声粒子速度反应器,其中,包括:衬底,所述衬底上形成凹槽,所述凹槽形成声学腔;
所述衬底上设置第一传感导线和第二传感导线,所述第一传感导线和所述第二传感导线的投影均位于所述凹槽的底壁上;
所述第一传感导线和所述第二传感导线均包括从下到上依次设置的支撑层、热敏材料层和加热电阻层,所述热敏材料层的电阻温度系数大于1.5*10-2-2*10-2K-1。
进一步地,所述第一传感导线和所述第二传感导线交叉设置。
进一步地,所述第一传感导线和所述第二传感导线十字交叉设置,且所述第一传感导线和所述第二传感导线的交叉点的投影位于凹槽底壁的中心位置。
进一步地,所述第一传感导线和所述第二传感导线平行设置。
进一步地,所述衬底包括硅衬底。
进一步地,所述凹槽的截面为梯形。
进一步地,所述第一传感导线和所述第二传感导线的两端均通过加热电阻层和支撑层与所述衬底接触。
进一步地,所述加热电阻层在所述热敏材料层上成锯齿状设置。
作为本发明的另一个方面,提供一种声粒子速度反应器的制作方法,其中,包括:
提供衬底;
在所述衬底上淀积支撑层;
在所述支撑层上淀积热敏材料层,所述热敏材料层的电阻温度系数大于1.5*10-2-2*10-2K-1;
对所述热敏材料层进行光刻和图形化;
在所述热敏材料层上淀积加热金属;
对所述加热金属进行光刻和图形化;
对所述支撑层进行光刻和图形化,形成第一传感导线和第二传感导线;
对所述衬底进行腐蚀,形成凹槽,所述凹槽位于所述第一传感导线和所述第二传感导线下。
通过上述声粒子速度反应器,采用电阻温度系数大于1.5*10-2-2*10-2K-1的热敏材料层,能够有效提高声粒子速度反应器的响应度。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明,但并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1为本发明提供的声粒子速度反应器的一种实施方式的平面图。
图2为本发明提供的声粒子速度反应器的另一种实施方式的平面图。
图3为图2所示的声粒子速度反应器的截面图。
图4为本发明提供的衬底的截面示意图。
图5为本发明提供的淀积支撑层的截面示意图。
图6为本发明提供的淀积热敏材料层的截面示意图。
图7为本发明提供的热敏材料层进行光刻和图形化后的截面示意图。
图8为本发明提供的淀积加热金属后的截面示意图。
图9为本发明提供的形成加热电阻层的截面示意图。
图10为本发明提供的支撑层进行光刻和图形化的截面示意图。
图11为本发明提供的热敏材料层与加热电阻层的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包括,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本实施例中提供了一种声粒子速度反应器,图1和图2是根据本发明实施例提供的声粒子速度反应器的平面图,如图1和图2所示,包括:
衬底10,所述衬底10上形成凹槽11,所述凹槽11形成声学腔;
所述衬底10上设置第一传感导线20和第二传感导线30,所述第一传感导线20和所述第二传感导线30的投影均位于所述凹槽11的底壁上;
所述第一传感导线20和所述第二传感导线30均包括从下到上依次设置的支撑层40、热敏材料层50和加热电阻层60,所述热敏材料层的电阻温度系数大于1.5*10-2-2*10-2K-1。
通过上述声粒子速度反应器,采用电阻温度系数大于1.5*10-2-2*10-2K-1的热敏材料层,能够有效提高声粒子速度反应器的响应度。
应当理解的是,本发明实施例提供的声粒子速度反应器通过采用第一传感导线和第二传感导线这样的结构,可以将导电电极的分布在直的、平行的、不连续的条中,从而使热敏材料的有用总电阻发生改变,解决了现有技术中采用的方阻很大的热敏材料导致的总的输出电压过大而无法应用于实际电路的问题。
需要说明的是,根据声粒子速度反应器响应率的计算公式可以得知,电阻温度系数越大,则声粒子速度反应器的响应度越高,因此,本发明实施例通过改变现有技术中的声粒子速度反应器的结构,且使用电阻温度系数大于1.5*10-2-2*10-2K-1的热敏材料层可以有效提高声粒子速度反应器的响应度。
优选地,所述热敏材料具体可以包括非晶硅或者SixGeyC(1-x-y)。
如图1所示,所述第一传感导线20和所述第二传感导线30交叉设置。
进一步具体地,所述第一传感导线20和所述第二传感导线30十字交叉设置,且所述第一传感导线20和所述第二传感导线30的交叉点的投影位于凹槽11底壁的中心位置。
如图2所示,所述第一传感导线20和所述第二传感导线30平行设置。
应当理解的是,所述第一传感导线20和所述第二传感导线30的设置方式可以根据需要进行选择,并不限定在本发明实施例中示例出的两种。
优选地,所述衬底10包括硅衬底。
如图3所示,所述凹槽10的截面为梯形。
可以理解的是,所述凹槽10的口径越往上越大,即口径由下往上逐渐增大,从截面图上可以看出其为梯形结构。
具体地,所述第一传感导线20和所述第二传感导线30的两端均通过加热电阻层60和支撑层40与所述衬底10接触。
需要说明的是,第一传感导线20和第二传感导线30的两端均与衬底连接,且所述衬底10上依次设置支撑层40和加热电阻层60,所述第一传感导线20和第二传感导线30的两端分别通过所述加热电阻层60和支撑层40与所述衬底接触。
还需要说明的是,如图11所示,所述加热电阻层60在所述热敏材料层50上成锯齿状设置。这样将导电电极分布在直的、平行的且不连续的热敏材料层上,可以使得热敏材料的有用总电阻发生改变,避免热敏材料层的方阻过大导致总的输出电压过大的问题出现。
作为本发明的另一实施例,提供一种声粒子速度反应器的制作方法,其中,包括:
如图4所示,提供衬底10;
如图5所示,在所述衬底10上淀积支撑层40;
如图6所示,在所述支撑层40上淀积热敏材料层50,所述热敏材料层50的电阻温度系数大于1.5*10-2-2*10-2K-1;
如图7所示,对所述热敏材料层进行光刻和图形化;
如图8所示,在所述热敏材料层50上淀积加热金属;
如图9所示,对所述加热金属进行光刻和图形化,形成加热电阻层60;
如图10所示,对所述支撑层进行光刻和图形化,形成第一传感导线和第二传感导线;
如图3所示,对所述衬底10进行腐蚀,形成凹槽11,所述凹槽11位于所述第一传感导线和所述第二传感导线下。
本发明实施例提供的声粒子速度反应器的制作方法制作得到的声粒子速度反应器,能够有效提高声粒子速度反应器的响应度,且制作工艺简单,易于实现。
需要说明的是,所述支撑层的制作材料具体可以包括低应力的SiN或者SiO2。所述加热电阻具体可以为Pt。
可以理解的是,以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式,然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言,在不脱离本发明的精神和实质的情况下,可以做出各种变型和改进,这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种声粒子速度反应器,其特征在于,包括:衬底,所述衬底上形成凹槽,所述凹槽形成声学腔;
所述衬底上设置第一传感导线和第二传感导线,所述第一传感导线和所述第二传感导线的投影均位于所述凹槽的底壁上;
所述第一传感导线和所述第二传感导线均包括从下到上依次设置的支撑层、热敏材料层和加热电阻层,所述热敏材料层的电阻温度系数大于1.5*10-2-2*10-2K-1。
2.根据权利要求1所述的声粒子速度反应器,其特征在于,所述第一传感导线和所述第二传感导线交叉设置。
3.根据权利要求2所述的声粒子速度反应器,其特征在于,所述第一传感导线和所述第二传感导线十字交叉设置,且所述第一传感导线和所述第二传感导线的交叉点的投影位于凹槽底壁的中心位置。
4.根据权利要求1所述的声粒子速度反应器,其特征在于,所述第一传感导线和所述第二传感导线平行设置。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的声粒子速度反应器,其特征在于,所述衬底包括硅衬底。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的声粒子速度反应器,其特征在于,所述凹槽的截面为梯形。
7.根据权利要求1至4中任意一项所述的声粒子速度反应器,其特征在于,所述第一传感导线和所述第二传感导线的两端均通过加热电阻层和支撑层与所述衬底接触。
8.根据权利要求1至4中任意一项所述的声粒子速度反应器,其特征在于,所述加热电阻层在所述热敏材料层上成锯齿状设置。
9.一种声粒子速度反应器的制作方法,其特征在于,包括:
提供衬底;
在所述衬底上淀积支撑层;
在所述支撑层上淀积热敏材料层,所述热敏材料层的电阻温度系数大于1.5*10-2-2*10-2K-1;
对所述热敏材料层进行光刻和图形化;
在所述热敏材料层上淀积加热金属;
对所述加热金属进行光刻和图形化;
对所述支撑层进行光刻和图形化,形成第一传感导线和第二传感导线;
对所述衬底进行腐蚀,形成凹槽,所述凹槽位于所述第一传感导线和所述第二传感导线下。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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