[发明专利]一种集成化湿度传感器及其制作工艺

说明书

本发明公开了一种集成化湿度传感器及其制作工艺，所述湿度传感器以C型硅杯(1)为衬底，在所述C型硅杯(1)的上表面生长有二氧化硅层(2)，在所述二氧化硅层(2)的上表面设置有叉指电极(3)，在所述二氧化硅层(2)的下表面设置有加热电阻(7)，在所述叉指电极(3)上设置有感湿层(4)，在所述二氧化硅层(2)的上表面、感湿层(4)周围设置有加磁线圈(5)；所述湿度传感器采用集成化工艺制备，具有集成化程度高、体积小的优点，并且，同时具有湿度检测的稳定性好、灵敏度高、响应时间快和线性度好等优点。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及湿度传感器，特别地，涉及一种集成化湿度传感器及其制作工艺。

背景技术

现代工业和农业领域对湿度传感器的需求量不断增大，要求传感器具有灵敏度高、线性度好、小尺寸、低成本、低功耗等。但目前的湿度传感器存在尺寸大、迟滞大、响应时间慢、温度漂移大和加热功耗大的问题，尤其存在灵敏度低和线性度差的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，在C型硅杯上制作叉指电极和感湿层，用于湿度检测，同时，在叉指电极下面的衬底硅表面制作加热电阻，用于改善湿度传感器的响应时间，并且，在叉指电极或感湿层的周围制作加磁线圈，改善湿度传感器的灵敏度和线性度，得到一种灵敏度高、响应时间快和线性度好的湿度传感器，从而完成本发明。

本发明一方面提供了一种集成化湿度传感器，具体体现在以下几方面：

(1)一种集成化湿度传感器，其中，所述湿度传感器以C型硅杯1为衬底，在所述C型硅杯1的上表面生长有二氧化硅层2，其中，

在所述二氧化硅层2的上表面设置有叉指电极3，

在所述叉指电极3上设置有感湿层4，和，

在所述二氧化硅层2的上表面、感湿层4周围设置有加磁线圈5。

(2)根据上述(1)所述的湿度传感器，其中，所述叉指电极3为Pt/Ti叉指电极。

(3)根据上述(1)或(2)所述的湿度传感器，其中，所述Pt/Ti叉指电极如下获得：通过磁控溅射法在所述二氧化硅层2的表面上淀积金属钛层和铂层，更优选地，再进行离子束刻蚀，形成所述Pt/Ti叉指电极。

(4)根据上述(1)至(3)之一所述的湿度传感器，其中，所述感湿层4为具有多孔结构的硅基阳极氧化铝(AAO)层，优选地，所述硅基阳极氧化铝(AAO)层的厚度为2000～8000nm，例如5000nm。

(5)根据上述(1)至(4)之一所述的湿度传感器，其中，所述硅基阳极氧化铝(AAO)层如下获得：先采用真空镀膜工艺淀积高纯金属铝层，然后置于草酸溶液中，优选施加电压，得到带有多孔结构的硅基阳极氧化铝(AAO)层。

(6)根据上述(1)至(5)之一所述的湿度传感器，其中，所述加磁线圈5为铜线圈。

(7)根据上述(1)至(6)之一所述的湿度传感器，其中，在所述C型硅杯1的底部中心处沉积有磁性材料6(例如金属钴、NiFe等)，形成所述加磁线圈5的磁芯。

(8)根据上述(1)至(7)之一所述的湿度传感器，其中，在所述C型硅杯1与二氧化硅层2之间设置有加热电阻7，优选地，所述加热电阻7为条状结构。

本发明另一方面提供一种本发明第一方面所述集成化湿度传感器的制作工艺，具体体现在以下几个方面：

(9)一种上述(1)至(8)之一所述集成化湿度传感器的制作工艺，其中，所述工艺包括以下步骤：

步骤1、清洗硅片，任选地，进行一次光刻，通过干法刻蚀，制作光刻对版标记；

步骤2、清洗硅片，在单晶硅表面热氧化生成二氧化硅层，作为离子注入缓冲层；