[發明專利]一種加熱式濕度傳感器及其制作方法

有效

• 申請號: 201310610529.0
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN103698367A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 邊旭明;張偉;彭文武;黃曉杰;鄧娟
• 申請（專利權）人: 北京長峰微電科技有限公司
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22;G01W1/11
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 岳潔菱;姜中英

1.一種加熱式濕度傳感器，包括：襯底（1），其特征在于還包括：濕度敏感電容和加熱電路，其中濕度敏感電容包括：電容下電極金屬基底層（6）、電容下電極（7）、電容感濕介質層（12）、電容上電極（13）、電容下電極焊盤（10）、電容下電極焊盤金屬基底層（8）、電容上電極焊盤（11）和電容上電極焊盤金屬基底層（9），加熱電路包括：加熱電阻（3）、加熱電阻金屬基底層（2）、加熱電阻焊盤（5）和加熱電阻焊盤金屬基底層（4）；襯底（1）為方形薄片，作為支撐結構置于最低層；電容下電極金屬基底層（6）、電容下電極焊盤金屬基底層（8）、電容上電極焊盤金屬基底層（9）位于襯底（1）上，電容下電極（7）、電容下電極焊盤（10）和電容上電極焊盤（11）分別位于相同形狀尺寸的電容下電極金屬基底層（6）、電容下電極焊盤金屬基底層（8）、電容上電極焊盤金屬基底層（9）上；電容下電極金屬基底層（6）和電容下電極焊盤金屬基底層（8）連接，電容下電極金屬基底層（6）和電容上電極焊盤金屬基底層（9）之間有間隙，電容下電極焊盤金屬基底層（8）和電容上電極焊盤金屬基底層（9）置于電容下電極金屬基底層（6）的兩側；電容感濕介質層（12）覆蓋在電容下電極（7）上，未覆蓋電容下電極焊盤（10）和上電極焊盤；電容上電極（13）位于覆蓋有電容感濕介質層（12）的電容下電極（7）上方，電容上電極（13）尾部引線與電容上電極焊盤（11）接觸；加熱電路環繞于濕度敏感電容的周圍，加熱電阻金屬基底層（2）和加熱電阻焊盤金屬基底層（4）位于襯底（1）上，加熱電阻（3）和加熱電阻焊盤（5）分別位于相同形狀尺寸的加熱電阻金屬基底層（2）和加熱電阻焊盤金屬基底層（4）上；加熱電阻金屬基底層（2）和加熱電阻焊盤金屬基底層（4）連接，兩個加熱電阻焊盤金屬基底層（4）置于加熱電阻金屬基底層（2）的兩側；電容感濕介質層（12）覆蓋在加熱電阻（3）上未覆蓋加熱電阻焊盤（5），電容感濕介質層（12）起到表面鈍化的作用。

2.根據權利要求1所述的加熱式濕度傳感器，其特征在于：加熱式濕度傳感器的襯底（1）選用石英、玻璃、陶瓷或表面氧化后的硅片中的一種，襯底（1）的至少一面為拋光面且表面絕緣，襯底（1）的厚度為0.2mm～0.5mm。

3.根據權利要求1所述的加熱式濕度傳感器，其特征在于：加熱電阻金屬基底層（2）和加熱電阻焊盤金屬基底層（4）為相同材質，采用NiCr、Cr、TiWu或者Ta中的任何一種，厚度為30nm～250nm。

4.根據權利要求1所述的加熱式濕度傳感器，其特征在于：加熱電阻（3）和加熱電阻焊盤（5）為相同材質，采用NiCr或者Pt中的任何一種，厚度為100nm～400nm，電阻值為30Ω～150Ω。

5.根據權利要求1所述的加熱式濕度傳感器，其特征在于：電容下電極金屬基底層（6）、電容下電極焊盤金屬基底層（8）和電容上電極焊盤金屬基底層（9）為相同材質，采用NiCr、Cr、TiWu或者Ta中的任何一種，厚度為30nm～250nm。

6.根據權利要求1所述的加熱式濕度傳感器，其特征在于：電容下電極（7）、電容下電極焊盤（10）和電容上電極焊盤（11）為相同材質，采用Au、Cu、Al或者Pt中的任何一種材料，厚度為100nm～400nm。

7.根據權利要求1所述的加熱式濕度傳感器，其特征在于：電容感濕介質層（12）的厚度為300nm～1000nm。

8.根據權利要求1所述的加熱式濕度傳感器，其特征在于：電容上電極（13）采用Au、Cu、Al或者Pt中的任何一種，厚度為5nm～100nm，電容上電極（13）采用網格型開孔結構，開孔均為5μm～50μm的正方形孔洞，均勻分布；未開孔部位呈島鏈狀透氣結構。

9.一種加熱式濕度傳感器的制作方法，其特征在于具體步驟為：?

第一步??選擇襯底（1）

選擇至少一面拋光且表面絕緣的襯底（1）；

第二步??制作加熱電路

采用蒸發法或濺射法直接在襯底（1）表面先沉積金屬基底層，然后沉積加熱電阻金屬層，采用刻蝕或剝離的方法將金屬基底層和加熱電阻金屬層制作為加熱電阻金屬基底層（2）、加熱電阻焊盤金屬基底層（4）、加熱電阻（3）和加熱電阻焊盤（5）；

第三步??制作電容下電極（7）及電極焊盤

采用蒸發法或濺射法直接在襯底（1）表面先沉積金屬基底層，然后沉積電容下電極金屬層，采用刻蝕或剝離的方法將金屬基底層和電容下電極金屬層制作為電容下電極金屬基底層（6）、電容下電極焊盤金屬基底層（8）、電容上電極焊盤金屬基底層（9）、電容下電極（7）、電容下電極焊盤（10）和電容上電極焊盤（11）；

第四步??制作電容感濕介質層（12）

在襯底（1）上方旋涂高分子預聚物，并進行預烘烤；

然后對高分子預聚物進行光刻、刻蝕，在電容下電極（7）和加熱電阻（3）上形成電容介質薄膜層；?

最后將光刻處理后的高分子預聚物薄膜連同襯底（1）經過升溫得到最終的電容感濕介質層（12）；

第五步??制作電容上電極（13）

采用蒸發法或濺射法直接在電容感濕介質層（12）表面沉積金屬層，采用刻蝕或剝離的方法將金屬層制作為電容上電極（13）。