[发明专利]一种加热式湿度传感器及其制作方法

权利要求书

1.一种加热式湿度传感器，包括：衬底（1），其特征在于还包括：湿度敏感电容和加热电路，其中湿度敏感电容包括：电容下电极金属基底层（6）、电容下电极（7）、电容感湿介质层（12）、电容上电极（13）、电容下电极焊盘（10）、电容下电极焊盘金属基底层（8）、电容上电极焊盘（11）和电容上电极焊盘金属基底层（9），加热电路包括：加热电阻（3）、加热电阻金属基底层（2）、加热电阻焊盘（5）和加热电阻焊盘金属基底层（4）；衬底（1）为方形薄片，作为支撑结构置于最低层；电容下电极金属基底层（6）、电容下电极焊盘金属基底层（8）、电容上电极焊盘金属基底层（9）位于衬底（1）上，电容下电极（7）、电容下电极焊盘（10）和电容上电极焊盘（11）分别位于相同形状尺寸的电容下电极金属基底层（6）、电容下电极焊盘金属基底层（8）、电容上电极焊盘金属基底层（9）上；电容下电极金属基底层（6）和电容下电极焊盘金属基底层（8）连接，电容下电极金属基底层（6）和电容上电极焊盘金属基底层（9）之间有间隙，电容下电极焊盘金属基底层（8）和电容上电极焊盘金属基底层（9）置于电容下电极金属基底层（6）的两侧；电容感湿介质层（12）覆盖在电容下电极（7）上，未覆盖电容下电极焊盘（10）和上电极焊盘；电容上电极（13）位于覆盖有电容感湿介质层（12）的电容下电极（7）上方，电容上电极（13）尾部引线与电容上电极焊盘（11）接触；加热电路环绕于湿度敏感电容的周围，加热电阻金属基底层（2）和加热电阻焊盘金属基底层（4）位于衬底（1）上，加热电阻（3）和加热电阻焊盘（5）分别位于相同形状尺寸的加热电阻金属基底层（2）和加热电阻焊盘金属基底层（4）上；加热电阻金属基底层（2）和加热电阻焊盘金属基底层（4）连接，两个加热电阻焊盘金属基底层（4）置于加热电阻金属基底层（2）的两侧；电容感湿介质层（12）覆盖在加热电阻（3）上未覆盖加热电阻焊盘（5），电容感湿介质层（12）起到表面钝化的作用。

2.根据权利要求1所述的加热式湿度传感器，其特征在于：加热式湿度传感器的衬底（1）选用石英、玻璃、陶瓷或表面氧化后的硅片中的一种，衬底（1）的至少一面为抛光面且表面绝缘，衬底（1）的厚度为0.2mm～0.5mm。

3.根据权利要求1所述的加热式湿度传感器，其特征在于：加热电阻金属基底层（2）和加热电阻焊盘金属基底层（4）为相同材质，采用NiCr、Cr、TiWu或者Ta中的任何一种，厚度为30nm～250nm。

4.根据权利要求1所述的加热式湿度传感器，其特征在于：加热电阻（3）和加热电阻焊盘（5）为相同材质，采用NiCr或者Pt中的任何一种，厚度为100nm～400nm，电阻值为30Ω～150Ω。

5.根据权利要求1所述的加热式湿度传感器，其特征在于：电容下电极金属基底层（6）、电容下电极焊盘金属基底层（8）和电容上电极焊盘金属基底层（9）为相同材质，采用NiCr、Cr、TiWu或者Ta中的任何一种，厚度为30nm～250nm。

6.根据权利要求1所述的加热式湿度传感器，其特征在于：电容下电极（7）、电容下电极焊盘（10）和电容上电极焊盘（11）为相同材质，采用Au、Cu、Al或者Pt中的任何一种材料，厚度为100nm～400nm。

7.根据权利要求1所述的加热式湿度传感器，其特征在于：电容感湿介质层（12）的厚度为300nm～1000nm。

8.根据权利要求1所述的加热式湿度传感器，其特征在于：电容上电极（13）采用Au、Cu、Al或者Pt中的任何一种，厚度为5nm～100nm，电容上电极（13）采用网格型开孔结构，开孔均为5μm～50μm的正方形孔洞，均匀分布；未开孔部位呈岛链状透气结构。

9.一种加热式湿度传感器的制作方法，其特征在于具体步骤为： 

第一步  选择衬底（1）

选择至少一面抛光且表面绝缘的衬底（1）；

第二步  制作加热电路

采用蒸发法或溅射法直接在衬底（1）表面先沉积金属基底层，然后沉积加热电阻金属层，采用刻蚀或剥离的方法将金属基底层和加热电阻金属层制作为加热电阻金属基底层（2）、加热电阻焊盘金属基底层（4）、加热电阻（3）和加热电阻焊盘（5）；

第三步  制作电容下电极（7）及电极焊盘

采用蒸发法或溅射法直接在衬底（1）表面先沉积金属基底层，然后沉积电容下电极金属层，采用刻蚀或剥离的方法将金属基底层和电容下电极金属层制作为电容下电极金属基底层（6）、电容下电极焊盘金属基底层（8）、电容上电极焊盘金属基底层（9）、电容下电极（7）、电容下电极焊盘（10）和电容上电极焊盘（11）；

第四步  制作电容感湿介质层（12）

在衬底（1）上方旋涂高分子预聚物，并进行预烘烤；

然后对高分子预聚物进行光刻、刻蚀，在电容下电极（7）和加热电阻（3）上形成电容介质薄膜层； 

最后将光刻处理后的高分子预聚物薄膜连同衬底（1）经过升温得到最终的电容感湿介质层（12）；

第五步  制作电容上电极（13）

采用蒸发法或溅射法直接在电容感湿介质层（12）表面沉积金属层，采用刻蚀或剥离的方法将金属层制作为电容上电极（13）。