CN110333272A - 湿度感测器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种湿度感测器及其制造方法。湿度感测器包含一基板、一电极层、一半导体层及一湿度感测层。电极层设置于基板上。半导体层位于电极层上。湿度感测层位于半导体层上，其中湿度感测层系由式(I)结构所组成：其中R为C1～C20的直链或支链烷基，X为一单股脱氧核醣核酸。本发明的湿度感测器具有更高的灵敏度，所能量测的阻抗值变化可达到4个数量级以上。
Description
技术领域
本发明系关于一种湿度感测器及其制造方法。
背景技术
在移动通话装置的贴合或点胶的制程中，制程车间的环境湿度影响对产品良率的影响相当大。因此若能够在上述制程中随时监控车间的环境湿度，制程人员就能据以调整环境湿度，以使得制程顺利进行。然而传统湿度感测器所能量测的阻抗值变化通常仅为2至3个数量级，并不足以提供上述需求。因此目前需要一种灵敏度更高的湿度感测器。
发明内容
本发明的一态样系提供一种湿度感测器。湿度感测器包含一基板、一电极层、一半导体层及一湿度感测层。电极层设置于基板上。半导体层位于电极层上。湿度感测层位于半导体层上，其中湿度感测层系由式(I)结构所组成：
其中R为C1～C20的直链或支链烷基，X为一单股脱氧核醣核酸。
在一或多个实施方式中，单股脱氧核醣核酸包含腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤、胞嘧啶及其一组合。
在一或多个实施方式中，半导体层包含二氧化锡。
在一或多个实施方式中，电极层具有一指叉式结构。
本发明的另一态样系提供一种制造湿度感测器的方法。方法包含以下步骤：提供一基板及一电极层，其中电极层位于基板上；形成一半导体层于电极层上；以及形成一湿度感测层于半导体层上，湿度感测层系由式(I)结构所组成：
其中R为C1～C20的直链或支链烷基，X为一单股脱氧核醣核酸。
在一或多个实施方式中，其中形成半导体层于电极层上的步骤包含沉积一电浆于电极层上，其中电浆为四甲基锡及氧气的一混合物。
在一或多个实施方式中，形成湿度感测层于电极层上的步骤包含以下子步骤：形成一胺基结构于半导体层上；连接一直链或支链烷基醛结构至胺基结构上；以及连接一单股脱氧核醣核酸于直链或支链烷基醛结构上。
在一或多个实施方式中，形成胺基结构于半导体层上的子步骤包含一光聚合反应。
在一或多个实施方式中，在执行光聚合反应后，形成胺基结构于半导体层上的子步骤更包含将半导体层浸渍于一聚乙烯亚胺溶液中。
在一或多个实施方式中，单股脱氧核醣核酸包含腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤、胞嘧啶及其一组合。
附图说明
为让本发明之上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式之详细说明如下：
图1系根据本发明一实施方式之湿度感测器的制造方法的流程图。
图2至图4系根据本发明一实施方式之湿度感测器的制造方法中各阶段的侧视示意图。
附图标记：
10 方法 S01～S03 步骤
20 湿度感测器 100 基板
200 电极层 300 半导体层
400 湿度感测层
具体实施方式
为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对了本发明的实施态样与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。
以下叙述之成份和排列方式的特定实施例是为了简化本揭示内容。当然，此等仅仅为实施例，并不旨在限制本揭示内容。举例而言，在随后描述中的在第二特征之上或在第二特征上形成第一特征可包括形成直接接触的第一特征和第二特征之实施例，还可以包括在第一特征和第二特征之间形成额外特征，从而使第一特征和第二特征不直接接触之实施例。另外，本揭示内容的各实施例中可重复元件符号及/或字母。此重复系出于简化及清楚之目的，且本身不指示所论述各实施例及/或构造之间的关系。
此外，本文中可使用空间性相对用词，例如「下方(beneath)」、「低于(below)」、「下(lower)」、「之上(above)」、「上(upper)」及其类似用语，系利于叙述图式中一个元件或特征与另一个元件或特征的关系。这些空间性相对用词本意上涵盖除了图中所绘示的位向之外，也涵盖使用或操作中之装置的不同位向。设备也可被转换成其他位向(旋转90度或其他位向)，因此本文中使用的空间性相对描述以应做类似的解释。
本发明的一态样系提供一种制造湿度感测器的方法。图1系根据本发明一实施方式之湿度感测器的制造方法10的流程图。如图1所示，方法10包含步骤S01至步骤S03。
执行步骤S01，提供一基板100及一电极层200，如图2所示。电极层200位于基板100上。在一实施方式中，基板100的材料包含聚酰亚胺(polyimide)、聚酯、玻璃等，但不限于此。在一实施方式中，电极层200的材料包含银-钯(Ag-Pd)电极。在一实施方式中，电极结构200可包含第一电极及第二电极(图未示)。在一实施方式中，电极层200具有一指叉式结构(图未示)。
执行步骤S02，形成一半导体层于电极层上。如图3所示，半导体层300位于电极层200上。在一实施方式中，半导体层300包含但不限于掺杂第III-V族元素的无机半导体材料，例如二氧化锡。在一或多个实施方式中，形成半导体层300于电极层200上的步骤包含沉积一电浆于电极层上。电浆可例如为四甲基锡(tetramethyltin,TMT)及氧气的一混合物。
执行步骤S03，形成一湿度感测层于半导体层上。如图4所示，湿度感测层400位于半导体层300上。湿度感测层400系由式(I)结构所组成：
其中R为C1～C20的直链或支链烷基，X为一单股脱氧核醣核酸。在一或多个实施方式中，单股脱氧核醣核酸包含腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤、胞嘧啶及其一组合。
值得注意的是，湿度感测层400中的单股脱氧核醣核酸能提供特定的技术效果。具体来说，单股脱氧核醣核酸中的腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤、胞嘧啶分别具有一定的吸水能力，且具有高灵敏度。因此湿度感测层400中的单股脱氧核醣核酸可作为用以侦测周围环境水气的探针，且其能够更精细地量测环境湿度，所能量测的阻抗值变化可达到4个数量级以上。因此相较于传统湿度感测器所能量测的阻抗值变化通常仅为2至3个数量级，本发明的湿度感测器能够在制程中更精细地监控车间的环境湿度。此外由于本发明的湿度感测器具有更高的灵敏度，因此也能提供行动通话装置的未来应用开发所需，从而具有更佳的应用前景。
以下简述根据本发明一或多个实施方式中形成湿度感测层400于半导体层300上的方式。首先，形成胺基结构于半导体层300上。形成胺基结构于半导体层300上的方式包括但不限于将半导体层300浸渍于酰胺溶液中，并接着以500～1000W的UV光使酰胺溶液进行光聚合反应，从而形成一胺基结构于半导体层300的表面上。酰胺溶液可例如为乙烯酰胺溶液、丙烯酰胺(acrylamide,AAm)溶液或丁烯酰胺溶液，但不限于此。只要可藉由光聚合反应形成一胺基结构于半导体层300表面上的酰胺溶液，均包含在本发明的范围内。
在本发明的另一些实施方式中，方法10亦包括在将半导体层300浸渍于酰胺溶液后，进一步将半导体层300浸渍于胺溶液中，以使得胺基结构中具有更多数目的胺基。上述胺溶液可例如为聚乙烯亚胺(poly-ethyleneimine,PEI)溶液，但不限于此。只要可藉由浸渍方式在半导体层300表面上形成更多胺基的胺溶液，均包含在本发明的范围内。
接下来，连接一直链或支链烷基醛结构至胺基结构上。连接一直链或支链烷基醛结构至胺基结构上的方式包括但不限于将具有胺基结构的半导体层300浸渍于二元醛溶液中，以使得上述二元醛与胺基结构中的胺基进行反应，从而形成一接枝结构(graftstructure)。上述二元醛的结构中具有直链或支链烷基。上述二元醛包括但不限于具有碳数为C1～C20之直链或支链烷基的二元醛，例如为丙二醛(malondialdehyde)、丁二醛(succinaldehyde)、戊二醛(glutaraldehyde,GA)或己二醛(adipaldehyde)。
接着，连接一单股脱氧核醣核酸于直链或支链烷基醛结构上。在一些实施方式中，将上述半导体层300接着浸渍于含有单股脱氧核醣核酸的溶液中，并在室温下静置隔夜，以使得单股脱氧核醣核酸中的NH2官能基与跟直链或支链烷基醛结构的-CHO官能基进行反应以形成-CH＝N化学键结，从而使得单股脱氧核醣核酸以化学键的方式连接至直链或支链烷基结构上。
本发明的另一态样系提供一种湿度感测器。如图4所示，湿度感测器20包含一基板100以及依序设置于其上的一电极层200、一半导体层300及一湿度感测层400。在一实施方式中，电极层200具有一指叉式结构(图未示)。基板100、电极层200及半导体层300的材料已叙述如上，在此不再赘述。
湿度感测层400位于半导体层300上。湿度感测层400系由式(I)结构所组成：
其中R为C1～C20的直链或支链烷基，X为一单股脱氧核醣核酸。在一或多个实施方式中，单股脱氧核醣核酸包含腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤、胞嘧啶及其一组合。在一或多个实施方式中，本发明的湿度感测器20能够量测的相对湿度值(relative humidity)范围为0～100％，较佳为10～98％，更佳为35～95％。
值得注意的是，湿度感测层400中的单股脱氧核醣核酸能提供特定的技术效果。具体来说，单股脱氧核醣核酸中的腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤、胞嘧啶分别具有一定的吸水能力，且具有高灵敏度。因此，湿度感测层400中的单股脱氧核醣核酸可作为用以侦测周围环境水气的探针，且其能够更精细地量测环境湿度，所能量测的阻抗值变化可达到4个数量级以上。因此相较于传统湿度感测器所能量测的阻抗值变化通常仅为2至3个数量级，本发明的湿度感测器20能够在制程中更精细地监控车间的环境湿度。此外由于本发明的湿度感测器具有更高的灵敏度，因此也能提供行动通话装置的未来应用开发所需，从而具有更佳的应用前景。
综合以上，本发明提供一种湿度感测器及其制造方法。本发明的方法包含在湿度感测器中加入单股脱氧核醣核酸。由于单股脱氧核醣核酸中的腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤、胞嘧啶分别具有一定的吸水能力，因此可作为用以侦测周围环境水气的探针。值得注意的是，本发明的湿度感测器通过以单股脱氧核醣核酸作为侦测周围环境水气的探针，因此能够更精细地量测环境湿度，并具有更高的灵敏度，所能量测的阻抗值变化可达到4个数量级以上。相较于传统湿度感测器所能量测的阻抗值变化通常仅为2至3个数量级，本发明的湿度感测器能够在制程中更精细地监控车间的环境湿度。此外由于本发明的湿度感测器具有更高的灵敏度，因此也能提供行动通话装置的未来应用开发所需，从而具有更佳的应用前景。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作各种之更动与润饰，因此本发明之保护范围当视后附之权利要求所界定者为准。
Claims (10)
1.一种湿度感测器，其特征在于，包含：
一基板；
一电极层，设置于该基板上；
一半导体层，位于该电极层上；以及
一湿度感测层，位于该半导体层上，其中该湿度感测层系由式(I)结构所组成：
其中R为C1～C20的直链或支链烷基，X为一单股脱氧核醣核酸。
2.如权利要求1所述的湿度感测器，其中该单股脱氧核醣核酸包含腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤、胞嘧啶及其一组合。
3.如权利要求1所述的湿度感测器，其中该半导体层包含二氧化锡。
4.如权利要求1所述的湿度感测器，其中该电极层具有一指叉式结构。
5.一种制造湿度感测器的方法，其特征在于，包含以下步骤：
提供一基板及一电极层，其中该电极层位于该基板上；
形成一半导体层于该电极层上；以及
形成一湿度感测层于该半导体层上，该湿度感测层系由式(I)结构所组成：
其中R为C1～C20的直链或支链烷基，X为一单股脱氧核醣核酸。
6.如权利要求5所述的方法，其中形成该半导体层于该电极层上的步骤包含：
沉积一电浆于该电极层上，其中该电浆为四甲基锡及氧气的一混合物。
7.如权利要求5所述的方法，其中形成该湿度感测层于该电极层上的步骤包含以下子步骤：
形成一胺基结构于该半导体层上；
连接一直链或支链烷基醛结构至该胺基结构上；以及
连接一单股脱氧核醣核酸于该直链或支链烷基醛结构上。
8.如权利要求7所述的方法，其中形成该胺基结构于该半导体层上的子步骤包含一光聚合反应。
9.如权利要求8所述的方法，其中在执行该光聚合反应后，形成该胺基结构于该半导体层上的子步骤更包含将该半导体层浸渍于一聚乙烯亚胺溶液中。
10.如权利要求5所述的方法，其中该单股脱氧核醣核酸包含腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤、胞嘧啶及其一组合。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191015 |