CN101382522A - 用于气体检测的声表面波传感器芯片的制备方法 - Google Patents
用于气体检测的声表面波传感器芯片的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于气体检测的声表面波传感器芯片的制备方法，首先在基板的表面蒸镀铝牺牲层，经过匀胶、曝光、显影、去铝后，将需要镀金的图形部分裸露出来，其余部分被铝和胶双层掩盖，沉积金膜(溅射或蒸镀)后，再将胶和铝双层去除形成声表面波传感器延迟线芯片。利用铝牺牲层可良好地创造适合金膜剥离的倒“八”字窗口，工艺过程简单、宽容度大、重复性好，同时解决了芯片一致性差、叉指图形易污染等问题，并有效提高了器件的合格率和性能指标，降低了批量生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种声表面波传感器的制作技术，尤其涉及一种用于气体检测的声表面波传感器芯片的制备方法。
背景技术
声表面波(SAW)气体传感器的基本原理是通过声表面波器件表面所覆盖的敏感膜对待测气体的吸附引起声表面波传播速度的变化，从而改变声表面波振荡器的振荡频率，以此来实现对气体的监控和测量。与其他类型的传感器相比，声表面波气体传感器具有精度高、灵敏度高、响应时间短、抗干扰能力强、有效检测范围线性好、体积小、重量轻、功耗低等特点，易采用平面制作工艺智能化和大批量生产，并易于与计算机组成实时微处理系统。
制造一个性能良好的声表面波器件，是一件很精细的工作。尤其是双通道或多通道声表面波传感器对芯片的精度、完整性、一致性等要求极高。由于金的稳定性和耐腐蚀性，声表面波传感器芯片通常采用金膜制作。
现有技术中，通过腐蚀工艺及剥离工艺等制作声表面波器件。
上述现有技术至少存在以下缺点：
存在工艺难度大、图形复制精度低、金属叉指条边缘毛刺严重、芯图缺陷多等弊端，造成芯片合格率较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种制作简单、芯图缺陷少、芯片合格率高的用于气体检测的声表面波传感器芯片的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的用于气体检测的声表面波传感器芯片的制备方法，包括步骤：
A、在基板的表面蒸镀铝牺牲层，并将所述铝牺牲层刻成需要的图形；
B、在镀有铝牺牲层的基板表面依次蒸镀Ti过渡层和Au功能膜层；
C、将铝牺牲层上方的Ti过渡层和Au功能膜层去掉；
D、利用湿法腐蚀或等离子刻蚀将铝牺牲层去掉。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的用于气体检测的声表面波传感器芯片的制备方法，由于采用铝牺牲层剥离工艺，首先在基板的表面蒸镀铝牺牲层，并将铝牺牲层刻成需要的图形；再蒸镀Ti过渡层和Au功能膜层；最后将铝牺牲层去掉。制作简单、制做出的声表面波传感器芯片芯图缺陷少、芯片合格率高。
附图说明
图1为本发明中铝牺牲层光刻、刻蚀后的剖面示意图；
图2为本发明中镀过渡层和镀金膜后的剖面示意图；
图3为本发明中超声剥离后芯片的剖面示意图；
图4为本发明中去除铝牺牲层后芯片的剖面示意图；
图5为本发明中SAW传感器芯片的制备方法流程图；
图6为本发明中SAW传感器芯片的表面结构示意图。
具体实施方式
本发明的用于气体检测的声表面波传感器芯片的制备方法，其较佳的具体实施方式如图5所示，包括：
步骤A、在清洗好的基板的表面蒸镀铝牺牲层，并将铝牺牲层刻成需要的图形。在将铝牺牲层刻成需要的图形时，首先在铝牺牲层的表面均匀覆盖光刻胶层；然后使用声表面波SAW掩模版掩模曝光；之后将曝光部分的光刻胶显影去除，则在铝牺牲层表面形成与SAW掩模版相同的光刻胶图形；最后利用湿法腐蚀或等离子刻蚀将基板表面无光刻胶保护的铝牺牲层去掉。
其中，铝牺牲层的厚度可以为200～300纳米，如250纳米等，也可以根据需要选择其它的厚度。铝牺牲层也可以根据工艺的不同选用其它的金属或非金属材料的牺牲层。
光刻胶层的厚度可以为7000～9000埃，曝光剂量为12～16毫焦。可以将曝光后的圆片置入5～7‰的NaOH溶液中显影8～12秒，将曝光部分的光刻胶显影去除。
步骤B、在镀有铝牺牲层的基板表面依次蒸镀Ti过渡层和Au功能膜层，可以利用电子束或溅射镀膜机完成，也可以采用其它的工艺完成。
步骤C、将铝牺牲层上方的Ti过渡层和Au功能膜层去掉，可以使用超声剥离技术或其它的技术将铝牺牲层上方的无用的Ti过渡层和Au功能膜层去掉。
步骤D、利用湿法腐蚀或等离子刻蚀将铝牺牲层去掉。在基板的表面便形成声表面波传感器芯片的金膜叉指图形和成膜区；之后，在成膜区生长敏感膜层；最后，进行封装处理，制成本发明的用于气体检测的声表面波传感器芯片。
其中，叉指图形的叉指线宽可以为0.8～1.4微米，叉指图形和成膜区上的Au功能膜层的厚度可以为40～60纳米。根据需要也可以选用其它的叉指线宽度和Au功能膜层的厚度。
具体实施例，包括：
步骤1、如图1所示，首先，按传统工艺清洗石英基片1，并在石英基片1的正面蒸镀厚度为250纳米左右的铝牺牲层4；
然后，利用匀胶机在铝牺牲层4表面覆盖均匀光刻胶层5，可以采用BP212型光刻胶，黏度7厘波，厚度为7000～9000埃左右。完成匀胶并经前烘后的圆片使用SAW掩模版掩模曝光，曝光剂量12～16毫焦；
之后，将曝光后的圆片置入5～7‰的NaOH溶液中显影8～12秒钟左右，将曝光部分的光刻胶显影去除干净，在铝牺牲层4表面复制形成与SAW掩模版相同的光刻胶图形；
最后，利用湿法腐蚀(或等离子刻蚀)将基片表面无光刻胶层5保护的铝牺牲层4腐蚀(或刻蚀)掉；
步骤2、如图2所示，利用电子束(或溅射)镀膜机完成基片表面Ti过渡层2和Au功能膜3的蒸镀；
步骤3、如图3所示，使用超声剥离技术，将图2中不需要的Au功能膜3去除；
步骤4、将剥离后裸露的铝牺牲层用湿法腐蚀(或等离子刻蚀)去除，形成如图6所示的金膜叉指图形6和成膜区7，完成延迟线芯片的制作。
步骤5、将步骤4得到的芯片处理干净后匀上一层光刻胶，使用套刻曝光、显影、镀膜、剥离的方法形成敏感膜长膜掩蔽层；然后，采用分子自组装方式，将圆片放入敏感膜溶液中8小时，在成膜区7形成敏感膜层；最后，划片、压焊、测试筛选、封装，制成用于气体检测的SAW传感器延迟线芯片。其中的长膜掩蔽层可以为SiO2，厚度可以为10～30纳米左右。
本发明中，所用的SAW掩模版为根据需要选择的具有特定成膜区的延迟线结构图形的SAW掩模版。在成膜区7生长的敏感膜层为根据需要选择的对特定气体具有吸附和解吸附性质的聚合物膜。
本发明通过预先在基片上沉积(电子束或溅射)一层金属铝，经过匀胶、曝光、显影、去铝后，将需要镀金的图形部分裸露出来，其余部分被铝和胶双层掩盖，沉积金膜(溅射或蒸镀)后，再将胶和铝双层去除形成声表面波传感器延迟线芯片。利用铝牺牲层可良好地创造适合金膜剥离的倒“八”字窗口，工艺过程简单、宽容度大、重复性好，同时解决了芯片一致性差、叉指图形易污染等问题，并有效提高了器件的合格率和性能指标，降低了批量生产成本。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1、一种用于气体检测的声表面波传感器芯片的制备方法，其特征在于，包括步骤：
A、在基板的表面蒸镀铝牺牲层，并将所述铝牺牲层刻成需要的图形；
B、在镀有铝牺牲层的基板表面依次蒸镀Ti过渡层和Au功能膜层；
C、将铝牺牲层上方的Ti过渡层和Au功能膜层去掉；
D、利用湿法腐蚀或等离子刻蚀将铝牺牲层去掉。
2、根据权利要求1所述的用于气体检测的声表面波传感器芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤A中，将所述铝牺牲层刻成需要的图形包括：
首先，在铝牺牲层的表面均匀覆盖光刻胶层；
然后，使用声表面波SAW掩模版掩模曝光；
之后，将曝光部分的光刻胶显影去除，则在铝牺牲层表面形成与SAW掩模版相同的光刻胶图形；
最后，利用湿法腐蚀或等离子刻蚀将基板表面无光刻胶保护的铝牺牲层去掉。
3、根据权利要求1或2所述的用于气体检测的声表面波传感器芯片的制备方法，其特征在于，所述铝牺牲层的厚度为200～300纳米。
4、根据权利要求2所述的用于气体检测的声表面波传感器芯片的制备方法，其特征在于，所述光刻胶层的厚度为7000～9000埃，曝光剂量为12～16毫焦。
5、根据权利要求2所述的用于气体检测的声表面波传感器芯片的制备方法，其特征在于，所述将曝光部分的光刻胶显影去除包括，将曝光后的圆片置入5～7‰的NaOH溶液中显影8～12秒。
6、根据权利要求1所述的用于气体检测的声表面波传感器芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤B中，所述蒸镀Ti过渡层和Au功能膜利用电子束或溅射镀膜机完成。
7、根据权利要求1所述的用于气体检测的声表面波传感器芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤C中，将铝牺牲层上方的Ti过渡层和Au功能膜去掉时，使用超声剥离技术。
8、根据权利要求1所述的用于气体检测的声表面波传感器芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤D之后，形成所述声表面波传感器芯片的金膜叉指图形和成膜区；
之后，在所述成膜区生长敏感膜层；最后，进行封装处理。
9、根据权利要求8所述的用于气体检测的声表面波传感器芯片的制备方法，其特征在于，所述叉指图形的叉指线宽为0.8～1.4微米。
10、根据权利要求1所述的用于气体检测的声表面波传感器芯片的制备方法，其特征在于，所述Au功能膜层的厚度为40～60纳米。
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20141120 Granted publication date: 20110126 Pledgee: Zhongguancun Beijing technology financing Company limited by guarantee Pledgor: BEIJING ZHONGKE FEIHONG SCIENCE & TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: 2011990000283 |
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| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| PM01 | Change of the registration of the contract for pledge of patent right |
Change date: 20141120 Registration number: 2011990000283 Pledgee after: Zhongguancun Beijing technology financing Company limited by guarantee Pledgee before: Zhongguancun Beijing science and technology Company limited by guarantee |
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| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Yang Sichuan Inventor before: Li Jiliang Inventor before: Huang Xin Inventor before: Yang Sichuan Inventor before: Chen Zhipeng Inventor before: Huang Wei |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: Room 101-1, floor 5, building 7, yard 60, Yinhua Road, Haidian District, Beijing 100082 Patentee after: Beijing Zhongke Feihong Technology Co.,Ltd. Address before: 100095 box 52, box 100095, Beijing Patentee before: BEIJING ZHONGKE FEIHONG SCIENCE & TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Preparation method of SAW sensor chip for gas detection Effective date of registration: 20221230 Granted publication date: 20110126 Pledgee: Xiamen International Bank Co.,Ltd. Beijing Branch Pledgor: Beijing Zhongke Feihong Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2022990000836 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |