[发明专利]一种无源无线电容式湿度传感器的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电容式湿度传感器的制备方法，具体来说，涉及一种无源无线电容式湿度传感器的制备方法。

背景技术

湿度传感器广泛应用于气象检测、农业生产、工业控制、医疗设备等领域。近年来，湿度传感器的发展越来越趋向于微型化。现有的微型湿度传感器类型主要包括电容式、电阻式、压阻式及微电子机械系统（微电子机械系统，英文为Micro-Electronic-Mechanical Systems，文中简称MEMS）等。目前无线遥测传感器包括两大类：有源遥测和无源遥测。有源遥测是指传感系统中带有电源，这种遥测方式可以双向长距离传输传感器信号，但是其系统复杂、尺寸大，而且电池需要更换。无源遥测是指传感系统中没有电源，利用电感耦合或射频（RF）反射调制实现信号的获取，这种遥测方式信号传输距离短，但是体积小、不需要更换电池，理论上可以无限期工作。其中，LC无源无线湿度传感器是无源遥测中的最主要的一类。

随着传感器市场的发展，无线传感器将成为物联网发展的一个重要方向。但是传感器微型化程度加深，引线问题是需要解决的一大问题，另外有些场合不能使用引线，这就需要使用无线传感器。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供了一种无源无线电容式湿度传感器的制备方法，该制备方法可以实现批量化、大规模生产无源无线电容式湿度传感器，工艺简单，且一致性、可靠性高。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种无源无线电容式湿度传感器的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

步骤10）采用热氧化工艺，在硅衬底上热氧化生长一层热氧化层；

步骤20）采用低压化学气相淀积法，在步骤10）制备的热氧化层上淀积一层多晶硅层，并采用光刻工艺，在多晶硅层上光刻多晶硅加热电阻；

步骤30）采用低压化学气相淀积法，在步骤20）制成的多晶硅层淀积二氧化硅层，利用反应离子刻蚀法，在二氧化硅层上刻蚀接触孔，该接触孔位于多晶硅加热电阻的末端；

步骤40）采用溅射工艺，在步骤30）制成的二氧化硅层的顶面溅射一铝层，然后采用光刻工艺，在铝层上刻蚀梳齿状电极、金属引线锚区、金属电感和加热电阻锚区；

步骤50）利用等离子体增强化学气相沉积法，在步骤40）制成的铝层上方淀积一层钝化层；

步骤60）利用反应离子刻蚀法，将位于电极上方以及位于电极侧壁的钝化层刻蚀去除，然后采用刻蚀法，对位于被刻蚀的钝化层下方的二氧化硅层进行刻蚀，在二氧化硅层上形成凹槽，最后采用旋涂工艺，在电极上方和电极侧壁上，填充聚酰亚胺层，制成无源无线电容式湿度传感器。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）可批量化、大规模生产。本发明的制备方法采用梳齿电容以及聚酰亚胺层作为湿度传感器，梳齿的两个电极作为电容的上下电容极板，制成电容式湿度传感器。该电容式湿度传感器敏感膜采用填充聚酰亚胺得到。以上全部工艺均可与CMOS标准工艺兼容，因此可实现MEMS湿度传感器的批量化，大规模生产。

（2）灵敏度高。本发明的制备方法制备的传感器，梳齿状电容的两个电极作为电容的上下电容极板，感湿材料采用聚酰亚胺，灵敏度高。

（3）可靠性高。本发明的制备方法制备的传感器，梳齿状电容的两个电极与电感的两个端口连接不需要外接引线，可靠性高。

附图说明

图1 是本发明中步骤10）制成器件的结构示意图。

图2 是本发明中步骤20）制成器件的结构示意图。

图3 是本发明中步骤30）制成器件的结构示意图。

图4 是本发明中步骤40）制成器件的结构示意图。

图5 是本发明中步骤50）制成器件的结构示意图。

图6 是本发明中步骤60）制成器件的结构示意图。

图7 是本发明制成的铝层的俯视图。

图中有：硅衬底1、热氧化层2、多晶硅层3、二氧化硅层4、铝层5、钝化层6、聚酰亚胺层7、多晶硅加热电阻8、电容9、电容上极板锚区101、电容下极板锚区102、金属电感11、电感内连接线12、电感外引线锚区13、加热电阻锚区14。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行详细的说明。

本发明的一种无源无线电容式湿度传感器的制备方法，包括以下步骤：

步骤10）如图1所示，采用热氧化工艺，在硅衬底1上热氧化生长一层热氧化层2。