[发明专利]用于制造湿度传感器的方法及湿度传感器

说明书

一种制造相对湿度传感器的方法，包括以下步骤：a)提供底部基板，b)在基板上或上方提供第一和电连接器件，c)提供绝缘层，用于将第一电极与电连接器件电绝缘，d)在第一电极的区域中的绝缘层上方提供无机多孔介电层，e)通过掠入射沉积在多孔介电层上方提供与电连接器件电连接的第二电极。此外，本发明涉及通过该方法获得的相对湿度传感器。

技术领域

本发明涉及用于制造湿度传感器的方法以及湿度传感器。

背景技术

这样的相对湿度传感器在本领域中是已知的。US 4,651,121公开了一种湿度传感器，其包括基板、在基板上方的底部电极以及夹在底部电极和上部电极之间的有机湿敏膜。当水蒸气进入湿敏膜时，传感器的电容发生变化。通过检测电容的相应变化，此作用可用于确定大气中水蒸气含量的变化。基于有机材料的相对湿度传感器由于材料的化学老化而固有地经历退化，并且是热敏感的，尤其由于低的玻璃温度转变。

US 8,783,101 B2公开了另一种基于纳米结构的氧化铝膜的相对湿度传感器。它包括由Al基板制成的阳极氧化铝薄膜形式，该Al基板也用作一个电极。在阳极氧化铝膜上形成多孔金属层作为第二电极。该传感器是通过对铝板进行冲压并对其进行阳极氧化以形成多孔氧化铝而获得的，然后通过溅射在氧化铝上方形成多孔金属层。使用使用弹簧触头或导电胶连接到电极的可焊接电极引脚，可以将获得的传感器插接或焊接到电路中。然而，所公开的制作方法不能实施为高产量的微细加工装置，该微细加工装置将允许去除所有机械组装步骤并减小部件之间的差异。部件组装很繁琐，可能会导致对准精度不足。此外，可以观察到部件的不希望的分层。

发明内容

因此，本发明的目的是要改进使用无机湿度敏感层的相对湿度传感器的制造。

该目的通过根据权利要求1所述的制造相对湿度传感器的方法来实现，该方法包括以下步骤：a)提供底部基板，b)在基板上或上方提供第一电极和电连接器件，c)提供绝缘层，用于将第一电极与电连接器件电绝缘，d)在第一电极的区域中的绝缘层或第一电极上方提供无机多孔介电层，以及e)通过掠入射沉积在多孔介电层中或上方提供第二电极，特别是多孔第二电极，并将第二电极电连接到电连接器件。通过提供绝缘层，变得可以利用导致高产量和可靠性的微细加工工艺步骤。与现有技术中的机械组装相比，使用微细加工简化了各个部件的组装，并且可以在微细加工的严格限制内实现对准。同时，所获得的传感器比具有有机电介质的传感器更不易老化，并且可以使用更宽的温度范围，尤其是对于甚至超过300℃的温度。

根据一实施例，无机多孔介电层可以包括氧化铝，该氧化铝可以使用高产量的制造方法来生长。

根据一实施例，步骤d)可以包括沉积铝层的步骤和通过电解生长来生长多孔氧化铝层的步骤。例如，草酸溶液可以用于电解生长，其中生长由电解电流驱动。电解生长可以在微细加工的环境中实现，并且可以生长出适用于相对湿度传感器的多孔层。

根据一实施例，可以在绝缘层中提供导电漏极以将铝层与第一电极电连接。因此，在电解生长期间，漏极允许通过第一电极耗用电流。

根据一实施例，可以在同一底部基板上形成多个相对湿度传感器，然后提供第一电极，使得它们彼此电连接。此特征简化了实现电解生长的设置。

根据一实施例，无机多孔介电层的孔隙率在5％至99％的范围。在此孔隙率范围内，来自被探测的流体或气体中的水分会进入介电空间，从而通过穿透多孔网络而改变电容，且水分被吸收到该结构上。

根据一实施例，提供第二电极的步骤e)可以包括通过掠入射沉积来沉积导电层。掠入射沉积具有的优点为沉积的颗粒或原子不会深入穿透到多孔网络中，使得电极层基本上保留在多孔介电层的表面上。穿透深度d的厚度估算为：

d∝Φtan α 方程式1

对于孔中的每个，长度Φ为孔直径，α为粒子或原子束与多孔网络表面之间的角度。