[发明专利]一种耐高温高湿湿度传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种耐高温高湿湿度传感器，包括

硅晶圆和湿敏膜；所述硅晶圆包括硅基底、形成在硅基底上钝化层、以及形成在钝化层上的金属电极；所述湿敏膜形成在所述金属电极表面；

其特征在于，所述湿敏膜采用反应体系中引入光敏基团和多官能度胺所得到的交联型聚酰胺酸薄膜。

2.根据权利要求1所述的耐高温高湿湿度传感器，其特征在于，所述光敏基团来自含双键的光敏化合物。

3.根据权利要求1所述的耐高温高湿湿度传感器，其特征在于，所述交联型聚酰胺酸薄膜为引入含氟基团的含氟交联型聚酰胺酸薄膜。

4.根据权利要求1或3所述的耐高温高湿湿度传感器，其特征在于，所述交联型聚酰亚胺薄膜的厚度为2-4μm。

5.一种耐高温高湿湿度传感器的制备方法，其特征在于，包括

以二酐和二胺为前驱体，在反应体系中引入多官能度的胺类前驱体制备羧基封端聚酰胺酸溶液，羧基封端聚酰胺酸中加入光敏化合物，获得光敏聚酰亚胺的前聚体溶液；

在所述前聚体溶液中加入光引发剂，搅拌均匀后涂覆于已制备有金属电极的硅衬底上，然后转入电热板上烘烤，使涂覆在硅衬底上的前聚体亚胺化，在硅衬底上形成光敏交联型聚酰亚胺薄膜；

将带有光敏交联型聚酰亚胺薄膜的硅衬底进行曝光后浸入显影液中，用显影液处理，获得图案化的光敏交联型聚酰亚胺薄膜；

图案化的光敏交联型聚酰亚胺薄膜连同硅衬底转入氮气烤炉中分段烘烤实现完全亚胺化，获得完全亚胺化的交联型聚酰亚胺薄膜硅晶圆；

将完全亚胺化的光敏交联型聚酰亚胺薄膜硅晶圆加工成耐高温高湿湿度传感器。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，获得所述前聚体溶液的方法如下：

步骤一：将二胺前驱体和多官能度胺类前驱体、溶剂置入反应装置中，搅拌溶解，通入氮气；

步骤二：在上述反应装置中加入二酐前驱体和溶剂，调整溶液固含量为20％～25％，在室温下反应，加入封端剂，继续反应后得到羧基封端的聚酰胺酸溶液；

步骤三：在上述含氟聚酰胺酸溶液中加入催化剂、脱水剂、光敏化合物，反应完成后获得光敏聚酰胺酸溶液。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述二胺为2,2-双[4-(4-氨基苯氧基苯)]六氟丙烷、2,2'-二(三氟甲基)二氨基联苯、2,2'-双(三氟甲基)-4,4'-二氨基苯基醚、4,4'-二氨基二苯醚中的一种或两种，所述多官能团胺类前驱体选用三(4-氨苯基)胺、四-(4-氨基苯)乙烯中的一种或两种以上；所述二酐为4,4′-(六氟亚异丙烯基)二邻苯二甲酸酐、4,4'-(2-(3'-三氟甲基-苯基)-1,4-苯氧基)-邻苯二甲酸酐、3,3',4,4'-二苯酮四酸二酐、3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐中的一种或两种以上。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，获得光敏聚酰亚胺的前聚体溶液时，胺与酐的总摩尔数之比胺：酐＝(1.02～1.08):1。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为N,N’-二甲基甲酰胺；所述封端剂为2,3-蒽二甲酸酐、邻苯二甲酸酐、戊二酸酐、马来酸酐中的一种或两种以上；所述光敏化化合物为甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)、丙烯酸-β-羟乙酯(HEA)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)中的一种或两种以上。

10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，涂覆所述前聚体溶液时采用旋涂法进行涂覆，烘烤的温度为60-110℃，烘烤的时间为3-5min。

11.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述显影液为0.01％～0.1％氢氧化钠、2％～3％的四甲基氢氧化铵中的一种或两种混合。

12.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述分段烘烤的升温程序如下：

第一阶段从室温升温至80℃，烘烤1h；

第二阶段从80升温至150℃，烘烤1h；

第三阶段从150升温至250℃，烘烤1h；

第三阶段从250升温至300℃，烘烤1h；

第五阶段为300升温至350℃，烘烤0.5h；

每个阶段的升温速率均为0.5-5℃/min。