具有低响应时间和高灵敏度的热流量传感器集成电路

摘要

一种用于基于温度测量感测流体通道内的流动的热流量传感器集成电路，所述集成电路包括在所述集成电路的前侧被布置成面向所述通道的温度感测元件(30)；以及被电连接到温度感测元件的接合焊盘(60，200)，用于与集成电路形成电接触，所述接合焊盘被布置成背离所述通道朝向。通过使接合焊盘背离所述通道朝向，用于接合焊盘和到接合焊盘的任何连接所需要的空间不需要延伸到温度感测件之外以及妨碍流体通道。因此温度感测元件可以位于更接近于通道或在通道内，使得能够以更好的响应时间和灵敏度来测量。

权利要求

1.一种用于基于温度测量感测流体通道内的流动的热流量传感器装置，所述装置包括：

具有前侧和背侧的衬底（20）；

在所述热流量传感器装置的前侧被布置成面向所述通道的电驱动热元件（30），所述电驱动热元件（30）位于所述衬底（20）的前侧，所述衬底（20）被图案化使得在所述电驱动热元件（30）后面的所述衬底被去除；以及被电连接到所述电驱动热元件的接合焊盘（60,200），用于与所述热流量传感器装置形成电接触，所述接合焊盘被布置成背离所述前侧朝向，从而从所述热流量传感器装置的背侧可接近以便接触。

2.如权利要求1所述的热流量传感器装置，其特征在于，其特征在于，包括在所述热流量传感器装置的所述前侧的传导层（60），用于所述电驱动热元件与所述接合焊盘之间的电连接，所述接合焊盘位于所述传导层的背侧，所述传导层的背侧背离所述热流量传感器装置的前侧朝向。

3.如权利要求1所述的热流量传感器装置，其特征在于，包括用于使所述热流量传感器装置与所述通道中的流体电绝缘的绝缘层（90）。

4.如权利要求1所述的热流量传感器装置，其特征在于，所述衬底进一步被图案化以提供开口（130）以使所述接合焊盘露出来，从而通过所述开口能够与所述接合焊盘接触。

5.如权利要求1所述的热流量传感器装置，其特征在于，所述衬底进一步被图案化以在它的背侧形成一个或多个柱子（240），所述接合焊盘（200）位于所述衬底的背侧的一个柱子上。

6.如权利要求5所述的热流量传感器装置，其特征在于，所述一个或多个柱子（240）被设置有耐电材料的涂层（250）。

7.如权利要求1所述的热流量传感器装置，其特征在于，所述电驱动热元件（30）包括位于所述热流量传感器装置的前侧以面向所述通道的加热元件或温度感测元件。

8.一种组件，包括印刷电路板（290）和如权利要求1所述的热流量传感器装置，所述热流量传感器装置被安装在所述印刷电路板上，所述接合焊盘被联接到所述印刷电路板上的相应触点。

9.一种具有通道的系统，所述通道具有壁（340），所述壁具有凹部（350），如权利要求1所述的热流量传感器装置或如权利要求8所述的组件被安装在所述凹部中，并且所述电驱动热元件面向所述通道。

10.一种喷雾器系统，包括如权利要求1-7中任何一个所述的热流量传感器装置。

11.一种用于基于温度测量感测流体通道内的流动的热流量传感器装置的制造方法，所述制造方法具有如下步骤：形成在所述热流量传感器装置的前侧被布置成面向所述通道的电驱动热元件（30），所述热流量传感器装置有衬底（20），所述电驱动热元件（30）位于所述衬底（20）的前侧；

对所述衬底（20）图案化以去除在所述电驱动热元件（30）后面的所述衬底（20）；以及形成被电连接到所述电驱动热元件的接合焊盘（60,200），用于与所述热流量传感器装置形成电接触，所述接合焊盘被布置成背离所述前侧朝向，从而从所述热流量传感器装置的背侧可接近以便接触。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，包括形成传导层（60）的步骤，所述传导层用于所述电驱动热元件与所述接合焊盘之间的电连接，所述接合焊盘位于所述传导层的背侧，所述传导层的背侧背离所述热流量传感器装置的前侧朝向。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，包括形成绝缘层（90）的步骤，所述绝缘层（90）用于使所述热流量传感器装置与所述通道内的流体电绝缘。

14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法具有使所述衬底图案化的步骤，以提供开口（130）以使所述接合焊盘露出来，从而通过所述开口能够与所述接合焊盘接触。

15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述热流量传感器装置有衬底（20），所述电驱动热元件（30）位于所述衬底的前侧，所述方法具有使所述衬底图案化的步骤以在所述衬底的背侧形成柱子，所述方法还包括在柱子上形成接合焊盘（200）的步骤。

说明书

具有低响应时间和高灵敏度的热流量传感器集成电路

技术领域

[0001] 本发明涉及用于感测流动速率的传感器集成电路、包括这种集成电路的系统、以及制造和操作这种集成电路和这种系统的方法。

背景技术

[0002] US-A20070251292显示了片状集成电路流量传感器，所述的片状集成电路流量传感器在衬底的顶部具有温度传感器和加热器，并在衬底的底部具有适合于流体的通道，以将流体带到靠近传感器。从US6746932也得知在衬底里提供多孔硅区域来给衬底上的温度传感器提供更好的热绝缘，使得传感器对衬底上方的温度更加敏感。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供用于感测流动速率的替代传感器和传感器集成电路、包括这种传感器或传感器集成电路的系统、以及制造和操作这种传感器或传感器集成电路以及这种系统的方法。根据第一方面，本发明提供热流量传感器装置。该装置包括热流量传感器集成电路或集成电路(IC)热流量传感器，其包括用于基于温度测量感测流体通道内的流动的集成电路，所述集成电路具有电驱动热元件，例如在集成电路前侧的面向流体通道的温度感测元件，以及被电联接到诸如温度感测元件的电驱动热元件的接合焊盘，用于与集成电路形成电接触，接合焊盘被布置成背离前侧，从而从集成电路的背侧可接近，以便接触。

[0004] 通过使接合焊盘从集成电路的背侧可接近，并且背离流体通道朝向，用于接合焊盘和到接合焊盘的任何连接所需要的空间不需要延伸到诸如温度感测元件的电驱动热元件之外并且妨碍流体通道。因此诸如温度感测元件的电驱动热元件可以位于更接近于流体通道或在流体通道内，使得能够更好的测量。

[0005] 在很多应用中需要准确的流动速率感测。一个这种应用是检测和控制静脉内的药物传输。另一个这种应用是在喷雾器系统中。喷雾器系统用于以气雾剂的形式传输药物给有呼吸道疾病的病人。为了使得药物或气雾剂准确输送，用于药物或气雾剂释放的准确时间段是基于流量传感器数据确定的。这种流量传感器应该快速并且灵敏以解决速度波动，例如大约在吸入到呼出的转折点，反之亦然。

[0006] 例如喷雾器的医疗装置可能需要在高压灭菌器中，或者使用机械的或化学的方法灭菌。穿过流体通道的壁测量流动的能力使得可以在与无菌环境分离的装置的密封部分内安装流量传感器和电子装置。然而，为了在灵敏度和响应时间方面好的传感器性能，传感器应该被安装成靠近流体。

[0007] 使用集成电路加工技术，在硅衬底的上面或上层中制造热流量传感器集成电路。从而，传感器区域和与传感器接触的接合焊盘都位于硅堆的前侧。由于传感器区域和接合焊盘位于同一平面上，有必要在传感器和流体之间施加厚层来保护并引导到印刷电路板或引线框的连接线。随着流动与流体之间的距离传感器在灵敏度和响应时间方面的性能下降。

[0008] 在本发明中传导层可以被提供在热流量传感器装置的前侧，用于电驱动热元件和接合焊盘之间的电连接，其中接合焊盘位于传导层的背侧，背离热流量传感器装置的前侧朝向。这具有的另外优点是，当在背侧提供接触，提供了有关热流量传感器装置的导热系数的额外自由度。例如，传导层或包括在传导层中的材料的厚度可以被用来作为设计变量。

[0009] 热流量传感器装置可以包括绝缘层，用于使它与通道内的流体电绝缘。优选地，绝缘层包括聚酰亚胺。聚酰亚胺有大约为0.15W/(mk)的导热系数并允许以大约10微米的厚度沉积。因此，热分流减少了。这有利地增加了热流量传感器装置的灵敏度。而且较小的厚度积极地影响与热流量传感器装置有关的响应时间。除此之外，通过旋涂法聚酰亚胺很容易被涂敷，所述旋涂法有利地避免了胶合的需要。

[0010] 装置可以包括衬底，例如半导体衬底。衬底被图案化以提供一个开口使接合焊盘暴露，从而使得通过开口能够与接合焊盘接触。这允许接近接合焊盘同时保持衬底一定的厚度以用于机械强度和稳定性。

[0011] 衬底也可以被图案化以形成一个或多个柱子，并且接合焊盘可以位于衬底背侧的一个柱子上。

[0012] 为了增加柱子的机械支承，柱子可以具有耐电材料的涂层。因此，柱子的横截面尺寸可以被减小同时实现足够的机械强度。柱子横截面尺寸的减小降低了集成电路的尺寸，并因此有利地降低了集成电路的成本。优选地，耐电材料包括聚对二甲苯，因为后者的材料有非常好的阶梯覆盖特性。由于所说的极好的阶梯覆盖特性，聚对二甲苯将以和衬底水平面几乎相同的速率覆盖柱子的侧壁。适合的聚对二甲苯的实例是聚二甲苯。

[0013] 电驱动热元件可以包括在热流量传感器装置前侧以朝向通道的加热元件或温度感测元件。位于前侧可以使得温度传感器更加敏感。

[0014] 装置可以形成为集成电路。这使得成为可以很容易被包括在其他设备中的紧凑装置。集成电路可以是绝缘硅集成电路。

[0015] 本发明也提供一种组件，所述组件包括印刷电路板和安装在印刷电路板上的上述热流量传感器装置，接合焊盘被联接到印刷电路板上的相应触点。

[0016] 本发明也提供具有通道的系统，通道具有壁，壁具有凹部，热流量传感器装置或上述组件被安装在凹部中，电驱动热元件朝向通道。

[0017] 本发明也提供一种用于基于温度测量感测流体通道内的流动的热流量传感器装置的制造方法，所述制造方法具有如下步骤：

[0018] 形成在所述热流量传感器装置的前侧被布置成面向所述通道的电驱动热元件；以及

[0019] 形成被电连接到所述电驱动热元件的接合焊盘，用于与所述热流量传感器装置形成电接触，所述接合焊盘被布置成背离所述前侧朝向，从而从所述热流量传感器装置的背侧可接近以便接触。传导层的背侧背离热流量传感器装置的前侧朝向。这些方法步骤与标准CMOS工艺流程相兼容，所述的标准CMOS工艺流程允许经济的制造。

[0020] 可以提供传导层用于电驱动热元件和接合焊盘之间的电连接，由此接合焊盘包括金属层的背侧。当这层位于装置的前侧时，有助于沿着与流体通道主方向平行的方向改进热响应时间。

[0021] 热流量传感器装置可以具有衬底例如半导体衬底，并且所述的方法可以具有使衬底图案化的步骤，以提供一个开口使接合焊盘暴露，使得通过开口能够与接合焊盘接触。

[0022] 所述的方法也可以具有使衬底图案化以形成柱子的步骤，形成接合焊盘的步骤包括在柱子上形成接合焊盘。

[0023] 所述的方法可以包括将热流量传感器装置组装到印刷电路板上、以及将接合焊盘联接到印刷电路板上的相应触点的步骤。

[0024] 热流量传感器装置可以方便地被安装到流体流动通道的壁内的凹部中。

[0025] 本发明的其他方面包括具有这种集成电路的传感器和传感器系统，以及制造这种集成电路或这种系统的方法，和操作具有这种集成电路的这种传感器和传感器系统的方法。

[0026] 本发明也提供例如用于基于温度测量感测流体通道内的流动的诸如热流量传感器集成电路的热流量传感器装置的制造方法，该方法包括步骤：

[0027] 形成在集成电路前侧被布置成面向流体通道的电驱动热元件，例如温度感测元件；以及

[0028] 形成被电联接到电驱动热元件或温度感测元件的接合焊盘，用于与集成电路形成电连接，接合焊盘被布置成背离流体通道朝向。

[0029] 该方法可以包括在金属层的背侧形成接合焊盘或对衬底图案化以形成开口的步骤，以及在开口中形成接合焊盘或对衬底图案化以形成柱子并且在柱子上形成接合焊盘的步骤。

[0030] 任何另外的特征可以被加入，一些在下面更详细地被描述。另外的特征中任何一个可以被结合在一起并可以和任何方面结合，这对于本领域的技术人员来说是显而易见的。其他的优势对于本领域的技术人员来说将是显而易见的，尤其是相对于其它现有技术。不脱离本发明的权利要求可以做出许多变化和修正。因此，可以清楚地知道的是本发明的形式只是说明性的并且不希望用于限制本发明的范围。

附图说明

[0031] 本发明如何实施将会通过举例的方式结合附加的图被描述，在图中：

[0032] 图1至13显示了制造根据第一实施例的集成电路的方法中的步骤，所述集成电路具有可通过衬底中的开口接近的接合焊盘；

[0033] 图14至21显示了制造根据另一个实施例的集成电路的另一种方法中的步骤，所述集成电路具有在衬底背侧柱子上的接合焊盘；

[0034] 图22显示了通过在印刷电路板上安装集成电路形成组件；

[0035] 图23显示了在组件上施加密封剂；以及

[0036] 图24和25显示了根据替代实施例安装在通道壁内的组件。

[0037] 本发明将结合一些特定实施例并且参照某些图来描述，但本发明并不局限于此而仅仅由权利要求书所限定。所描述的图只是示意性的和非限制性的。在某些图中，一些部件的尺寸可能被夸大了以及用于说明性的目的没有按照比例画出。如果在当前的说明书和权利要求书中使用用语“包括”，它不排除其他的部件或步骤。如果提及单名词例如“一个”使用不确定的或确定的冠词，它包括多个那种名词除非别的东西被特别地说明。

[0038] 在权利要求书中使用的用语“包括”不应该被解释为限制于其后所列的装置；它不排除其他的部件或步骤。因而，“设备包括装置A和B”表述的范围不应该被限制于设备只包括部件A和B。它意味着相对于本发明，本设备的相关部件只有A和B。

[0039] 而且，在说明书和权利要求书中用语第一、第二、第三以及同类的表述用于在相似的元件之间区分并且没有必定地用于描述连续的或按时间的顺序。众所周知如此使用的用语在合适的情况下是可互换的并且在这里描述的本发明的实施例能以不是这里描述或说明的其他的顺序操作。

[0040] 而且，在说明书和权利要求书中用语顶部、底部、上面、下面以及同类的表述是用来描述性的目的并且没有必定地用于描述相对位置。众所周知如此使用的用语在合适的情况下是可互换的并且在这里描述的本发明的实施例能以不是这里描述或说明的其他的方位操作。

[0041] 本发明将会参照用于基于温度测量感测通道内的流动的热流量传感器集成电路被描述，该集成电路具有：

[0042] 在集成电路的前侧以面对流体通道的温度感测元件；以及

[0043] 被电联接到温度感测元件的接合焊盘，用于与集成电路形成电连接，接合焊盘被布置成背离前侧朝向，以便从集成电路的背侧可接近以便接触。

具体实施方式

[0044] 在一些实施例中，显示了集成电路处理的热流量传感器，接合焊盘被制造在传感器的背侧使得安装简单、以及快速并且灵敏的传感器响应。由于接合焊盘在后处理步骤中被制造，所述的步骤可以与例如CMOS(互补金属氧化物半导体)处理，尤其是标准CMOS处理的主流集成电路处理相兼容，从而使集成电路上的驱动电子器件能够集成。在另一个实施例中，传感器可以在拾取和放置程序中被安装在印刷电路板上，使得能够大量生产低成本的产品。

[0045] 在一些实施例中，在集成电路的前侧有金属层，用于在感测元件和接合焊盘之间电连接，并且接合焊盘包括金属层的背侧。这使得接合焊盘相对地接近于感测元件以保持结构简单并且紧凑。一个实例被显示在下面描述的第一实施例中。

[0046] 在一些实施例中，集成电路包括衬底并且衬底被图案化以形成一个开口使接合焊盘暴露，使得通过开口能够与接合焊盘接触。这可以帮助保护接触并提供紧凑的结构。

[0047] 在一些实施例中，集成电路包括衬底并且衬底被图案化以形成一个或多个柱子，并且接合焊盘位于衬底背侧的一个柱子上。柱子可以为接合焊盘提供支撑，并且维持和其他电路的隔离。一个实例被显示在下面描述的第二实施例中。

[0048] 在一些实施例中，集成电路包括在集成电路前侧以朝向流体通道的加热元件。这使得成为更加集成的解决方案，虽然在其他的实施例中，可以通过集成电路外部的加热器提供加热。外部的加热器应该被提供，使得流体充分接近于温度传感器地被加热。

[0049] 在一些实施例中，集成电路包括绝缘硅集成电路。这帮助使得其他电路元件被集成。下面描述的第三实施例公开了这种布置。

[0050] 在一些实施例中，具有包括印刷电路板和安装在印刷电路板上的任何实施例中的集成电路的组件，接合焊盘被联接到印刷电路板上的相应触点。这使得其他电路元件能够被安装在板上，作为替代让他们集成在同一个集成电路上，这可以更便宜或易于制造。它也允许另外的部件包括在集成电路里。个实例被显示在下面描述的第四实施例中。

[0051] 在一些实施例中，存在具有用于流体流动的流体通道的系统，通道具有带凹部的壁，集成电路或所述的组件位于凹部中，且感测元件面向通道。

[0052] 本发明也提供了一种用于基于温度测量感测流体通道内的流动的热流量传感器集成电路的制造方法，所述制造方法具有如下步骤：

[0053] 形成在所述集成电路的前侧被布置成面向所述流体通道的电驱动热元件，诸如温度感测元件；以及

[0054] 形成被电连接到诸如温度感测元件的所述电驱动热元件的接合焊盘，用于与所述集成电路形成电接触，所述接合焊盘被布置成背离所述流体通道朝向。

[0055] 所述方法可以包括在金属层的背侧形成接合焊盘或对衬底图案化以形成开口的步骤，以及在开口中形成接合焊盘或对衬底图案化以形成柱子并且在柱子上形成接合焊盘的步骤。

[0056] 总之，所述的实施例包括集成电路处理的热流量传感器，且接合焊盘被制造在传感器的背侧。由于接合焊盘可以在后处理步骤中被制造，至少一些实施例与例如CMOS(互补金属氧化物半导体)处理，尤其是标准CMOS处理的主流集成电路处理相兼容，从而使得例如集成电路上的驱动电子器件能够集成。在另一个实施例中，显示了在拾取和放置程序中在印刷电路板上安装传感器的方法，使得能够大量低成本生产。

[0057] 热流量传感器通常包括一个或多个加热元件和/或一个或多个温度感测元件，例如电阻、晶体管或热电偶。加热元件(在集成电路上或在别处)加热位于靠近传感器的流体部分。流体流动导致加热器温度降低和集成电路的温度分布变化，所述温度分布变化可以用温度感测元件测量。加热器温度和温度分布变化都可以被用作测量流动速率。温度分布测量的额外好处是能够确定流动方向。

[0058] 在本发明的实施例中，术语“衬底”可以包括装置、电路或外延层可以形成在其上的任何在下面的材料或可能被使用的材料。在其他的实施例中，这个“衬底”可能包括半导体衬底，例如硅、掺杂硅、砷化镓(GaAs)、磷砷化镓(GaAsP)、磷化铟(InP)、锗(Ge)、或者锗化硅(SiGe)衬底。除了半导体衬底部分之外，“衬底”可以包括例如诸如SiO2或Si3N4层的绝缘层。因此，术语衬底也包括硅基玻璃、硅基蓝宝石衬底。术语“衬底”因此被用作广泛地定义位于所关心的层或部分以下的层的元件。

[0059] 本发明的第一实施例是按照图1至13所示制造的集成电路，具有通过衬底中的开口可接近的接合焊盘。

[0060] 图1显示了起始材料，在这种情况下半导体衬底例如半导体晶圆是一个实例，所述的半导体晶圆是300微米厚的硅衬底20和在衬底20上面的绝缘层例如氧化层，例如上面的0.5微米的热氧化层10。其他的绝缘层厚度或绝缘层材料例如氮化硅可以被使用。加热元件和温度感测元件可以使用标准的沉积术和平版印刷术(如图2至图7所示)被处理。

[0061] 图2显示了例如热敏电阻的电驱动热元件的形成，例如使用第一掩模：MASK1：PS沉积0.3微米的原位掺杂(n++)多晶硅层30并使其图案化。多晶硅层30可以形成一个或多个加热元件和/或一个或多个温度感测元件，例如电阻、晶体管或热电偶。加热元件可以被分离地布置并且多晶硅层只被用作温度感测元件。如果提供加热元件，这会加热位于传感器附近的那部分流体。流体流动导致加热器温度降低，这可以用温度感测元件测量。加热器温度和温度传感器的温度变动都可以用作测量流动速率。

[0062] 图3显示了前金属电介质层例如在诸如多晶硅层30的热元件上的0.2微米TEOS层40以及第一接触孔42，44的开口的形成。这使用第二掩模：MASK2：CO。图4显示了对于接合焊盘到达衬底的第二接触孔50的开口。这可以使用第三掩模：MASK 3：CB。图5显示了传导层的形成，所述传导层可以是金属化层例如金属叠层，诸如20纳米钛+0.5铝金属化层60，以便在元件尤其是触点62，64和由多晶硅30制成的热敏元件之间通过第一接触孔42，44形成电接触、以及在触点66与接合焊盘孔或第二接触孔50之间形成电接触。这可以使用第四掩模：MASK4：IN。触点62，64，66允许电连接以驱动热敏元件并操作传感器。

[0063] 图6显示了在整个装置上的钝化层以及防刮擦层的形成，例如形成0.5微米PECVD氮化物和0.5微米的氧化物层70用于钝化和防刮擦。离流体通道最近的传感器部分位于多晶硅层30上方，使得另外的层可以被沉积以提供热传导并且改进粘附力，例如图7显示了金属层和绝缘层的形成，所述金属层例如是0.05-1微米的铝层75以调整导热系数以及所述绝缘层例如是0.5微米氧化物层80以便用于粘附。为了取得最佳的响应时间和灵敏度，通过调整另外的(未图案化)金属化层的厚度，叠板的平均热传导可以被调整。

[0064] 图8显示了接合处理，以获得抗化学腐蚀的光滑和平坦表面层。例如，胶粘物100被施加，紧接着是绝缘衬底90。绝缘衬底90可以由导热系数大约为1W/(mk)的玻璃制成。当由玻璃制成时，绝缘衬底典型地将有大约400微米的厚度。这可以将通过将半导体晶圆顶朝下地放置在绝缘衬底90上而实现。然后绝缘衬底90被有选择地变薄，例如通过(DISCO-)磨削至50-100微米的厚度，紧接着是可选的抛光步骤以确保如图9所示的光滑传感器表面。可替地，绝缘衬底90由导热系数大约为0.15W/(mk)并且厚度大约10微米的聚酰亚胺制成。结果，传感器所在的区域的热分流被减少。这有利地增加了传感器的灵敏度。而且较小的厚度前侧地影响传感器的响应时间。除此之外，聚酰亚胺很容易被施加在半导体晶圆上，例如，通过旋涂法，所述旋涂法有利地避免了给绝缘衬底90上胶的需要。

[0065] 图10显示了利用第五掩模：MASK5：CAV形成用于各向异性刻蚀(诸如深层反应离子刻蚀)的背侧掩模120，例如阻挡层。

[0066] 图11显示了通过局部地去除例如硅的半导体材料在半导体衬底中形成开口130以同向接合焊盘。这可以包括各向异性刻蚀例如深层反应离子刻蚀(博世工艺)，其在例如氧化层10的绝缘层和例如铝制接合焊盘的传导层60上停止。注意，铝制接合焊盘直接地位于硅衬底上以至于去除衬底通向接合焊盘。可选择地，感测区域下面的硅可以被去除来增加传感器的灵敏度。剩余的硅提供机械强度和实现散热片的功能。现在传感器可以例如使用引线接合法被接触。

[0067] 图12显示了去除背侧掩模，例如阻挡层120。图13显示了切割以及提供引线接合160到例如印刷电路板或弯曲箔片的外部电路的最终步骤。

[0068] 第二实施例涉及制造电气绝缘半导体，例如硅‘柱子’来将传感器的电连接移动到叠板的背侧。起始材料是例如半导体晶圆，诸如高掺杂低阻值的衬底，其在上面具有绝缘层，例如在上面的热氧化物层。加热元件和/或温度感测元件使用标准的沉积术和平版印刷术被加工并如涉及第一实施例所述的图2至7所示，即从多晶硅层30起。为了取得最佳的响应时间和灵敏度，通过调整另外的如图7所示的金属化层的厚度，叠层的平均热传导可以被调整。

[0069] 半导体晶圆例如通过顶朝下胶合至玻璃衬底被接合如图8所示，并且通过(DISCO-)磨削至50-100微米的厚度，紧接着是抛光步骤以确保如图9所示的光滑传感器表面，玻璃衬底被有选择地变薄。代替参照第一实施例的图10至13所描述的方法步骤，第二实施例具有如图14至19所示的步骤。

[0070] 图14显示了例如通过溅射法在半导体晶圆的背侧沉积诸如0.5微米铝层180的金属层。图15显示了用于例如深层反应离子刻蚀的各向异性刻蚀的背侧掩模：MASK5：CAV。这可以是阻挡层190。这被用来使诸如铝层180的金属层图案化，以限定图16所示的接合焊盘200。

[0071] 图17显示了各向异性刻蚀，例如，深层反应离子刻蚀(博世工艺)，其在氧化层10(以及任何铝层60)上停止。这使得感测区域下面的硅220能够被去除以增加传感器的灵敏度，并且接合焊盘周围的硅被去除来形成电气绝缘的硅‘柱子’240，在传感器和接合焊盘之间提供电连接。剩余的硅提供机械强度和为传感器起散热片的作用。现在传感器可以例如使用引线接合法被接触。

[0072] 图18显示了去除阻挡层。

[0073] 图19显示了在叠板的背侧提供耐电材料的涂层250。在这里柱子240之间的沟槽以涂层250填充。给剩余的硅衬底也提供耐电材料的涂层250。优选地，涂层250包括聚对二甲苯。涂层250的厚度使得柱子之间的沟槽被完全填充，也就是说，涂层250的厚度大约等于柱子240之间的沟槽的宽度的一半。

[0074] 图20显示了通过给涂层施加氧等离子体直至从氧化物层10和柱子的顶面去除所有涂层250来去除涂层250。沉积在柱子240之间的沟槽中的涂层250只有一小部分将要被去除，这部分的厚度或多或少等于涂层250的原始厚度。

[0075] 图21显示了晶圆规模处理以形成钉头形凸点270。这可以紧接着是对晶圆切割以提供独立的集成电路。

[0076] 除了起始材料是在绝缘层上的具有单晶上层的SOI(绝缘硅)晶圆，第三实施例包括使用上述相同的步骤制造实施例1和2的传感器。在这个实施例中，诸如模拟/数字转换器等的驱动电子元件可以在绝缘硅的单晶硅层中被加工。温度感测元件也可以在绝缘硅的单晶硅层中被加工而不是使用单独的多晶硅层30。

[0077] 在第四实施例中提出了一种方法来安装如任何一个实施例中所述的传感器叠板。例如，像第二实施例中的传感器装置被直接地安装在印刷电路板上，如图22和23所示。钉头形凸点被施加在接合焊盘上以提供与印刷电路板290的良好电接触。另外，钉头形凸点被施加在硅散热片下面以提供与印刷电路板的良好热接触。导电粘合剂280被涂抹在印刷电路板上。粘合剂应该被选择成减少硅和印刷电路板的热膨胀系数的不匹配。由于硅和印刷电路板的热膨胀系数的不匹配，优选地使用常温下固化的导电性环氧树脂来防止在传感器中引入应力。为了避免水(蒸汽)和灰尘渗透到传感器和印刷电路板之间的缝隙中，粘合剂330被施加以密封传感器。散热片300可以被安装在印刷电路板的背侧并通过穿过印刷电路板的热传导通道310与硅散热片相连。显示了电连接320用于将传感器的接合焊盘联结到印刷电路板上的其他部件。这些连接可以包括传统的通道和印刷铜线。

[0078] 图24显示了具有根据本发明任一实施例的流量传感器的组件安装在流动通道壁340内呈预制窗口形式的凹部中。在这个图中，流动通道在传感器的上方。图25显示了流量传感器安装在呈流动通道壁的局部变薄部分350形式的替代类型的凹部后面。这个变薄的部分可以提供挡板，以减少流体泄露或污染的风险，并避免了绕着传感器集成电路的边缘提供良好密封的必要。

[0079] 传感器、组件和制造方法不局限于应用在喷雾器系统中。它们可以被应用在诸如静脉输注药物传输的其他需要无菌状态的医疗应用中。它们也可以被应用在不同于医疗领域的应用，例如用于在有腐蚀性流体的环境中。

[0080] 在热流量传感器的实施例中，传感器位于硅衬底的上面或顶层中。按照惯例，感测区域和以例如驱动电路与传感器连接的接合焊盘都位于衬底叠板的前侧。在这种传统的装置中传感器区域和接合焊盘位于同一平面上，使得当将热流量传感器嵌入管道的壁中时，需要在传感器和穿过管道流动的流体之间施加厚层来提供空间和保护并引导到印刷电路板或引线框的连接线。本发明所述的实施例可以解决影响传感器的灵敏度和响应时间方面性能的问题。通过上述实施例，减小包括在热传感器中的温度感测部件与穿过流体通道流动的流体之间的距离可以改进传感器的响应时间和灵敏度。

[0081] 在权利要求的范围内也可以想象其他的变化和应用。