專利名稱：具有微米網(wǎng)格狀多孔電極的電容式高分子濕度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電容式高分子濕度傳感器，特別涉及一種具有微米網(wǎng)格狀多孔電極的電容式高分子濕度傳感器。
背景技術(shù)：
電容式高分子濕度傳感器是在一種絕緣襯底I上制作出以高分子敏感材料為電介質(zhì)的電容，高分子電介質(zhì)層的介電常數(shù)隨其所吸附的水分含量而變化。該電容的上下極板由金屬薄膜構(gòu)成，電容信號(hào)從兩個(gè)電極引出，這要求兩個(gè)電極都具有一定的厚度并且可焊。為保證對(duì)濕度敏感，敏感層上的電極需要多孔透氣，保證水汽可以進(jìn)出敏感層。金屬薄膜導(dǎo)電可焊要求薄膜具有一定厚度并且致密，與基底材料附著良好，同時(shí)作為水汽的進(jìn)出通道，又要求金屬薄膜有約I微米孔徑的密布通氣孔洞，保證濕氣的進(jìn)出敏感薄膜，這兩個(gè)要求是相互矛盾的，為解決這對(duì)矛盾，常規(guī)的解決方法有兩種，一是將信號(hào)引出的焊盤制作在基底材料上，多孔電極制作在高分子濕敏薄膜上，形成串聯(lián)的兩個(gè)電容，這樣一是增大了元件的尺寸，另一方面同一尺寸下減小了容值，降低了靈敏度；后期改型設(shè)計(jì)是采用兩次金屬成膜的方法，在多孔透氣的金屬薄膜和與下電極4同時(shí)制作的焊盤間再沉積上一層較厚的金屬薄膜層將透氣金屬薄膜與焊盤連接，這樣保證元件的尺寸不增加的情況下靈敏度提高，但是該方法的補(bǔ)點(diǎn)的本身附著性，及制作補(bǔ)點(diǎn)工藝可操控性都有可能影響元件的后期使用，敏感材料上的透氣金屬層厚度只能在幾十納米，工藝可控制性不好，而且該層不能對(duì)敏感材料層有效保護(hù)，容易劃傷，后續(xù)應(yīng)用較為不方便。所以目前這種電容式高分子濕度傳感器可靠性差。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了解決目前尺寸不增加的電容式高分子濕度傳感器可靠性差問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種具有微米網(wǎng)格狀多孔電極的電容式高分子濕度傳感器。本實(shí)用新型的具有微米網(wǎng)格狀多孔電極的電容式高分子濕度傳感器，它包括襯底和濕敏電容薄膜，濕敏電容薄膜包括下電極、電介質(zhì)層和上電極；其特征在于，所述上電極為微米網(wǎng)格狀多孔電極，所述多孔為陣列式排布的通透孔，下電極包括過(guò)渡的金屬薄層和金薄膜。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，本實(shí)用新型用在電介質(zhì)層上面制作一層上電極，該上電極既要保證濕敏電容獨(dú)特的多孔透氣要求，又要能夠作為電容的一個(gè)極板連續(xù)導(dǎo)電，最為重要的是，該上電極同時(shí)要形成一個(gè)可以作為信號(hào)導(dǎo)出的可焊焊盤。傳統(tǒng)的傳感器的上電極只能在幾十納米厚度，稍厚一點(diǎn)就過(guò)于致密而不能讓水分子通過(guò)，稍薄一點(diǎn)則金屬層不連續(xù)不能作為電容極板，與這樣的薄膜極板相比，本實(shí)用新型的微米網(wǎng)格狀多孔的上電極厚度可達(dá)微米級(jí)，所以電極層的厚度冗余度大大增加；雖然納米級(jí)的薄膜是無(wú)法進(jìn)行引線焊接的，通過(guò)增加過(guò)渡補(bǔ)點(diǎn)的方法也會(huì)帶來(lái)后續(xù)元件應(yīng)用中的不可靠因素，若是換做其他多孔導(dǎo)電材料，電極可焊性降低，信號(hào)引出方式減少，元件可靠性降低。本實(shí)用新型同時(shí)解決需要多孔透氣、導(dǎo)電連續(xù)并且致密可焊的金屬薄膜，解決了濕敏電容上電極6極板制作和信號(hào)引出的難題，該方法工藝可實(shí)現(xiàn)性強(qiáng)，便于批量生產(chǎn)應(yīng)用。本實(shí)用新型容易實(shí)現(xiàn)，工藝一致性好，對(duì)元件的性能和可靠性提高都有很好的效果，并且擴(kuò)大了上電極6導(dǎo)電透氣薄膜材料的可選范圍 。

圖1是本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
二制作的具有微米網(wǎng)格狀多孔電極的電容式高分子濕度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式所述的具有微米網(wǎng)格狀多孔電極的電容式高分子濕度傳感器，它包括襯底I和濕敏電容薄膜，濕敏電容薄膜包括下電極4、電介質(zhì)層5和上電極6 ;其特征在于，所述上電極6為微米網(wǎng)格狀多孔電極，所述多孔為陣列式排布的通透孔，下電極4包括過(guò)渡的金屬薄層和金薄膜。
具體實(shí)施方式
二 結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
一所述的具有微米網(wǎng)格狀多孔電極的電容式高分子濕度傳感器的進(jìn)一步限定，它還包括絕緣層，襯底I為單晶硅。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
一所述的具有微米網(wǎng)格狀多孔電極的電容式高分子濕度傳感器的進(jìn)一步限定，襯底I為無(wú)堿玻璃基片。無(wú)堿玻璃基片為襯底時(shí)，不需要絕緣層。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
二所述的具有微米網(wǎng)格狀多孔電極的電容式高分子濕度傳感器的進(jìn)一步限定，所述絕緣層包括二氧化硅層2和氮化硅層3。同時(shí)使用二氧化硅層2或氮化硅層3來(lái)使單晶硅和濕敏電容薄膜絕緣，絕緣性能更好。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
四所述的具有微米網(wǎng)格狀多孔電極的電容式高分子濕度傳感器的進(jìn)一步限定，所述二氧化硅層2的厚度為2000A1000A，所述氮化硅層3的厚度為1000A 1500A。采用半導(dǎo)體工藝中的高溫?zé)嵫趸纬啥趸鑼?，厚度為2000A 3000A ；采用LPCVD法形成氮化硅層3，厚度為1000A 1500A。LPCVD 為(low-pressure chemical vapor deposition)低壓化學(xué)汽相淀積。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
一所述的具有微米網(wǎng)格狀多孔電極的電容式高分子濕度傳感器的進(jìn)一步限定，所述的過(guò)渡的金屬薄層為鉻薄層或鈦薄層。鉻薄層或鈦薄層的作用是為了增加下電極4金屬與襯底I的附著強(qiáng)度。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
一所述的具有微米網(wǎng)格狀多孔電極的電容式高分子濕度傳感器的進(jìn)一步限定，所述金薄膜的厚度為I 1. 5 μ m。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
一所述的具有微米網(wǎng)格狀多孔電極的電容式高分子濕度傳感器的進(jìn)一步限定，電介質(zhì)層5為高分子濕敏材料。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
一所述的具有微米網(wǎng)格狀多孔電極的電容式高分子濕度傳感器的進(jìn)一步限定，所述上電極6為整體厚度為O. 5 I μ m的金屬薄膜，所述網(wǎng)格狀多孔的孔隙的直徑和線條寬度在微米數(shù)量級(jí)，所述孔隙的直徑的范圍為I μ m 4 μ m,所述線條寬度的范圍為I μ m 4μ m。上電極6的功能有三個(gè),一是要連續(xù)導(dǎo)電可以作為電容的另一極板，而使電容功能實(shí)現(xiàn)，二是作為濕敏電容的一個(gè)水分子的進(jìn)出通道，保證水分子可以進(jìn)入到敏感材料中，三是要致密有一定的厚度，可以用同一層材料形成上電極6信號(hào)引出的焊盤，為了同時(shí)滿足上面三方面的要求，提出一種微米網(wǎng)格狀多孔的金屬薄膜，在濕敏材料的電介質(zhì)層5上方，金屬薄膜是網(wǎng)格形狀，網(wǎng)格的孔隙和線條寬度在微米數(shù)量級(jí)，所述網(wǎng)格的孔隙的直徑的范圍為Iym 4μ ，所述網(wǎng)格的線條寬度的范圍為Ιμ 4μ ，在 需要引線焊接處采用完整薄膜，整體上電極6薄膜厚度在O. 5 I μ m，采用金屬薄膜剝離工藝形成。
權(quán)利要求1.具有微米網(wǎng)格狀多孔電極的電容式高分子濕度傳感器，它包括襯底(I)和濕敏電容薄膜，濕敏電容薄膜包括下電極(4)、電介質(zhì)層(5)和電介上電極(6);其特征在于，所述電介上電極(6)為微米網(wǎng)格狀多孔電極，所述多孔為陣列式排布的通透孔，下電極(4)包括過(guò)渡的金屬薄層和金薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有微米網(wǎng)格狀多孔電極的電容式高分子濕度傳感器，其特征在于，它還包括絕緣層，襯底(I)為單晶硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有微米網(wǎng)格狀多孔電極的電容式高分子濕度傳感器，其特征在于，襯底(I)為無(wú)堿玻璃基片。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有微米網(wǎng)格狀多孔電極的電容式高分子濕度傳感器的，其特征在于，所述絕緣層包括二氧化硅層(2)和氮化硅層3。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有微米網(wǎng)格狀多孔電極的電容式高分子濕度傳感器的，其特征在于，所述二氧化硅層(2)的厚度為2000A 3000A，所述氮化硅層3的厚度為 1000A 1500A。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有微米網(wǎng)格狀多孔電極的電容式高分子濕度傳感器，其特征在于，所述的過(guò)渡的金屬薄層為鉻薄層或鈦薄層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有微米網(wǎng)格狀多孔電極的電容式高分子濕度傳感器，其特征在于，所述金薄膜的厚度為I 1. 5 μ m。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有微米網(wǎng)格狀多孔電極的電容式高分子濕度傳感器，其特征在于，電介質(zhì)層(5)為高分子濕敏材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有微米網(wǎng)格狀多孔電極的電容式高分子濕度傳感器，其特征在于，所述電介上電極(6)為整體厚度為O. 5 I μ m的金屬薄膜，所述網(wǎng)格狀多孔的孔隙的直徑和線條寬度在微米數(shù)量級(jí)，所述孔隙的直徑的范圍為I μ m 4 μ m，所述線條寬度的范圍為I μ m 4 μ m。
專利摘要具有微米網(wǎng)格狀多孔電極的電容式高分子濕度傳感器，涉及一種電容式高分子濕度傳感器。為了解決目前尺寸不增加的電容式高分子濕度傳感器可靠性差的問(wèn)題。所述它包括襯底和濕敏電容薄膜，濕敏電容薄膜包括下電極、電介質(zhì)層和上電極；所述上電極為微米網(wǎng)格狀多孔電極，所述多孔為陣列式排布的通透孔，下電極4包括過(guò)渡的金屬薄層和金薄膜。它用于檢測(cè)濕度的傳感器。
文檔編號(hào)G01N27/22GK202837224SQ201220568170
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者金建東, 鄭麗, 齊虹, 李玉玲, 王平, 王明偉, 田雷, 司良有, 王成楊 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十九研究所