CN1093636C - “准球面型”微型气敏传感器及其制备方法 - Google Patents
“准球面型”微型气敏传感器及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1093636C CN1093636C CN98101622.7A CN98101622A CN1093636C CN 1093636 C CN1093636 C CN 1093636C CN 98101622 A CN98101622 A CN 98101622A CN 1093636 C CN1093636 C CN 1093636C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- quasi
- layer
- preparation
- miniature gas
- sensitive sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 20
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 11
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 10
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 10
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 13
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 12
- 239000012528 membrane Substances 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 description 4
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 2
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 240000004859 Gamochaeta purpurea Species 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Micromachines (AREA)
Abstract
“准球面型”微型气敏传感器及其制备方法,包括硅片1,在硅片1上部有一基础层2,在基础层2与隔离层4之间的加热测温电极3叉指电极5制作在隔离层4上,敏感薄膜6覆盖住叉指电极5,在硅片1与基础层2之间为一准球面型的空间7,在隔离层4上有小孔8与准球面型的空间7相通。本发明采用牺牲层技术制备“准球面型”膜片,该片的机械强度比平面型的要大,不易产生应力,制作工艺简单。
Description
本发明属于气敏传感器,特别是具有“准球面型”膜片结构的微型气敏传感器。
电导型金属氧化物气敏传感器由于其结构简单、制作方便、寿命长等特点而得到广泛的应用。但是这类传统结构的气敏传感器也有功耗大、手工制作一致性差等不可避免的弱点。随着微电子、微机械加工和薄膜厚膜等技术的发展,出现了加热单元、温度传感器、测量电极和敏感薄膜集成一体的微型气敏传感器,功耗从传统器件的0.7-1瓦降低到几十毫瓦,而且工作温度可以精确测定和控制,不受环境影响。此外这类器件还具有批量生产成本低、一致性可靠性好、容易阵列化和智能化等独特优点。就金属氧化物半导体类微型气敏传感器而言,一般以硅片为基础,以降低功耗为目标,设计传感器结构。因此它具有多种结构形式,其中常见的一类是膜片(membrane)型结构。见图1。在膜片型器件的制备过程中,首先将加热测温电极,叉指电极等集成在硅片上,然后用各向异性腐蚀技术去掉背面的硅而形成膜片结构。膜片通常是氧化硅、氮化硅或氮氧化硅等材料和金属电极形成的多层结构,厚度一般为2-5微米。由于微型气敏传感器的制备工艺极为复杂,就膜片型结构来说,要有效降低功耗,要求膜片尽可能薄而且不能留有硅,因硅是良好的热导体,从而机械强度有限。同时在工作过程中,应力的存在也往往易使之破碎。而且制备这种传感器必须采用各向异性腐蚀技术从而对工艺提出了很高的要求。首先是要求双面对准光刻,然后是各向异性腐蚀过程中的正面保护。目前大多数采用KOH溶液作为腐蚀液,腐蚀时间常在10小时以上。因此正面的电极和敏感薄膜的保护是个重要的问题。
本发明的目的是提出一种用牺牲层技术制备“准球面型”结构,简化制作微型气敏传感器的工艺。
本发明的主要特点是包括硅片1,在硅片1上部有一基础层2,在基础层2与隔离层4之间的加热测温电极3,叉指电极5制作在隔离层4上,敏感薄膜6覆盖住叉指电极6,在硅片1与基础层2之间为一空隙7,在隔离层4上有小孔8与空隙7相通。
本发明采用牺牲层技术制备“准球面型”膜片,膜片的机械强度比平面型的要大,而且不易产生应力。新工艺对工艺条件的要求也大大降低,只需常规的微电子平面工艺;无需各向异性腐蚀因而不需要双面光刻机和复杂的正面保护。
附图1是现有技术气敏传感器结构示意图。
图中1—硅片 2-膜片基础层 3—加热测温电极
4—隔离层 5—叉指电极 6—敏感薄膜
附图2是本发明气敏传感器结构示意图。
图中7—空隙, 8—小孔,其它图号与附图1相同。
图3是本发明的工艺流程图。
下面结合附图叙述本发明。由图2可知,本发明利用牺牲层技术,在硅片1上形成“准球面”膜片基础层,在硅片1与基础层2之间有一空隙7。空隙7高度为2-3微米。在隔离层4至牺牲层之间有小孔8,当气敏传感器制作完成后,通过小孔8将牺牲层腐蚀掉。小孔8至少为二个,根据工艺需要也可以是多个。最终获得的“球面型”膜片的机械强度比平面型的大,而且不易产生应力。
由图3可知,本发明工艺技术的主要步骤如下:
(1)首先在硅片上制备牺牲层。牺牲层材料依后序工艺的要求来选择。一般选易腐蚀的金属,如铜等。如果后序工艺是低温过程,也可以采用光刻胶。厚度一般取2-3微米。金属膜可以采用物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)方法制备。每个单元的尺寸为传感器的工作区大小的两倍左右。
(2)制备膜片基础层。选用抗腐蚀的介质材料,如氧化硅、氮化硅或氮氧化硅等,厚度1-2微米左右,可以用PVD或CVD方法沉积。
(3)刻腐蚀孔,在膜片层的每个单元刻出两个小孔,孔应尽量小依能否腐蚀掉牺牲层为准则。一般采用等离子体干法刻蚀,由于膜片基础层厚度大,刻孔困难,膜层基础层可以分两次沉积。刻完腐蚀孔后再加厚到所需厚度。
到此为止,“准球面”型膜片已经形成。以下制备加热电极,测温度电极,隔离层,叉指电极和敏感薄膜的各步工艺与现有的工艺类似。但是不需要各向异性腐蚀。
(4)在膜片基础层上制备加热和测温电极。一般采用剥离技术(lift-off)制备Pt电极。
(5)制备隔离层。用PVD或CVD方法制备氧化硅、氮化硅或是氮氧化硅膜,厚度0.5-1微米。
(6)制备叉指电极。采用Pt或金材料。
(7)腐蚀牺牲层。
(8)制备敏感薄膜。可以是各种金属氧化物半导体。
Claims (7)
1、一种微型气敏传感器,包括硅片(1),在硅片(1)上部有一基础层(2),在基础层(2)与隔离层(4)之间的加热测温电极(3),叉指电极(5)制作在隔离层(4)上,敏感薄膜(6)覆盖住叉指电极(5),硅片(1)与基础层(2)之间为一空隙(7),在隔离层(4)上有小孔(8)与空隙(7)相通,其特征在于形成的膜片是准球面型。。
2、按权利要求1所述的微型气敏传感器,其特征是硅片(1)与基础层(2)之间的空隙高度为2-3微米。
3、按权利要求1所述的微型气敏传感器,其特征是所说的小孔(8)为1个或2个。
4、一种微型气敏传感器制备方法,其特征是所说的制备方法是:
(a)在硅片上制备准球面型的牺牲层;
(b)在牺牲层的上面制备膜片基础层;
(c)在基础层上刻腐蚀孔后形成准球面型膜片;
(d)制备加热电极、测温度电极、隔离层、叉指电极和敏感薄膜;
(e)通过腐蚀孔将牺牲层腐蚀掉;
5、按权利要求4所述的微型气敏传感器制备方法,其特征是牺牲层的材料是易腐蚀金属或光刻胶。
6、按权利要求5所述的微型气敏传感器制备方法,其特征是所说的易腐蚀金属是铜。
7、按权利要求4所述的微型气敏传感器制备方法,其特征是腐蚀孔为1个或2个。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN98101622.7A CN1093636C (zh) | 1998-04-22 | 1998-04-22 | “准球面型”微型气敏传感器及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN98101622.7A CN1093636C (zh) | 1998-04-22 | 1998-04-22 | “准球面型”微型气敏传感器及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1232966A CN1232966A (zh) | 1999-10-27 |
CN1093636C true CN1093636C (zh) | 2002-10-30 |
Family
ID=5216823
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN98101622.7A Expired - Fee Related CN1093636C (zh) | 1998-04-22 | 1998-04-22 | “准球面型”微型气敏传感器及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN1093636C (zh) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101430300B (zh) * | 2008-12-19 | 2012-05-16 | 清华大学 | 一种用于生物医学电化学检测的三维微电极及其制作方法 |
CN103175866A (zh) * | 2011-12-26 | 2013-06-26 | 中国第一汽车股份有限公司 | 集成平面式气体传感器衬底 |
CN103207227B (zh) * | 2013-03-21 | 2015-02-04 | 无锡隆盛科技股份有限公司 | 氧传感器芯片的制作方法 |
CN104034763A (zh) * | 2014-05-28 | 2014-09-10 | 南京工业大学 | 一种混杂贵金属掺粒子和金属氧化物薄膜的集成气体传感器及其制备方法 |
CN104034758A (zh) * | 2014-05-28 | 2014-09-10 | 南京益得冠电子科技有限公司 | 一种混杂石墨烯膜、贵金属粒子和金属氧化物材料的集成氢气传感器及其制备方法 |
CN109100398B (zh) * | 2018-07-23 | 2021-01-22 | 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 | 一种酒精浓度检测系统封装结构及其制造方法 |
-
1998
- 1998-04-22 CN CN98101622.7A patent/CN1093636C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN1232966A (zh) | 1999-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5108193A (en) | Thermal flow sensor | |
KR100809674B1 (ko) | 박막 센서를 제조하는 방법 | |
CN102070118A (zh) | 金属氧化物半导体纳米薄膜气体传感器用微加热板 | |
US6450039B1 (en) | Pressure sensor and method of manufacturing the same | |
JP5412682B2 (ja) | 抵抗式ひずみゲージを有する圧力センサ | |
CN101329291A (zh) | 一种气敏传感器 | |
US20090151429A1 (en) | Micro gas sensor and manufacturing method thereof | |
CN1960581B (zh) | 一种电容式硅传声器 | |
JPH11211592A (ja) | 高圧センサー及びその製造方法 | |
JP3604243B2 (ja) | 静電容量型トランスデューサ | |
CN103604538A (zh) | 基于soi技术的mems压力传感器芯片及其制造方法 | |
CN109828012A (zh) | 一种三电极共面集成的叉指电极的制备方法及应用 | |
CN106101975B (zh) | 在mems组件的层结构中制造麦克风和压力传感器结构的方法 | |
CN1093636C (zh) | “准球面型”微型气敏传感器及其制备方法 | |
CN101472212B (zh) | 一种Post-CMOS电容式硅基微传声器及其制备方法 | |
US20020092356A1 (en) | Pressure sensor and manufacturing method thereof | |
CN115266848A (zh) | 一种多通道气体传感器及其制备方法 | |
CN210626385U (zh) | 一种具有四支撑悬梁结构的电阻式半导体气体传感器 | |
CN110047772A (zh) | 一种探针卡、制备方法和芯片测试方法 | |
CN109613085A (zh) | 一种基于[111]单晶硅的气体敏感芯片阵列及其制作方法 | |
CN111397776B (zh) | 一种温压复合传感器 | |
CN112479151A (zh) | 多传感器层的制作方法、多传感器芯片及其制作方法 | |
JP2012247413A (ja) | センサ上での腐食を防止するための方法およびデバイス | |
CN1379228A (zh) | 静电键合密封电容腔体的压力传感器及制作工艺 | |
CN114877917B (zh) | 基于晶圆级封装的薄膜型传感器及其制造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |