在汽车,航空航天等领域里,为了提高发动机的工作效率,需要监控发动机的进气量来控制空气与燃油的比例。热膜式气体流量传感器是实现精确测量的方法之一,相比传统流量传感器,热膜式气体流量传感器在器件尺寸,可靠性以及测量精度上有着巨大的优势。本论文主要开展了较大量程(0m/s-15m/s)的热膜式气流量传感器的仿真与制备研究。设计的热膜式气体流量传感器采用衬底镂空结构,由绝缘层,金属薄膜电阻、保护层构成。详细的讨论了关于热膜式气体流量传感器的仿真和制备工艺,并对其进行测试。为了设计出满足较大测量范围和较高灵敏度的热膜式气体流量传感器,通过使用ANSYS元件的FLUENT模块对热膜式气体流量传感器进行仿真,首先对静态时加热电阻的热量向衬底传导过程进行仿真,确定了硅衬底的镂空尺寸为2400μm×520μm。对不同气体流速下传感器表面热场分布进行仿真,分析传感器表面温度与温差,得到测温电阻位于加热电阻两侧测167μm时温差最大,测量效果最好,满足设计量程,当环境温度电阻布置于加热电阻上游700μm处时,受到加热电阻的影响最小。保护层厚度为300nm。金属薄膜电阻的材料选用铂,确定了金属薄膜电阻的阻值与尺寸。为了得到成膜质量较好的金属薄膜电阻,采用了直流磁控溅射法在氮化硅表面生长金属薄膜电阻层,主要研究了溅射功率、气压等工艺对电阻率和沉积速率的影响。得到Pt和Ti的沉积速率随着溅射功率的提升而升高,随着气压的增大而降低。Pt薄膜的电阻率先随着气压的增大而降低,然后增大。Pt薄膜的优化工艺参数为:溅射气压为0.4Pa,功率为100W,溅射速率为34nm/min,薄膜厚度为250nm,电阻温度系数(TCR)为1.78×103 ppm/℃。并分别在硅衬底与PI衬底上制备热膜式气体流量传感器。对基于硅衬底不同绝缘层厚度的传感器和基于PI衬底的传感器进行测试。研究不同绝缘层厚度和衬底材料对传感器灵敏度的影响,测试结果表明绝缘层的厚度对热膜式气体流量传感器的灵敏度影响不大,基于PI衬底的传感器衬底绝热性能较好,变化量较大。测试曲线的变化量随着加热电压的增大而增大,最终加热电压选取13V。