[发明专利]集成温度湿度气体传感的传感器电路制造方法及传感器

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造，具体地，涉及一种集成温度湿度气体传感的传感器电路制造方法。

背景技术

用金属氧化物检测气体的传感器已经被研究多时，相关的专利也有申请和授予。但是，因为金属氧化物的气敏特性与湿度和温度有关，所以如果要精确检测气体的浓度，需要精确测量环境湿度和温度。因此，通常的使用者必须在一个系统设备中使用多个器体，一个湿度和温度传感器和一个气体传感器。因此需要一种方法可以把金属氧化物气敏电阻和高分子材料的湿敏电容以及温敏的半导体二极管同时做在同一封装内，对使用者来说形成单一器件，使用者可以同时获得环境湿度,温度等数据，从而更精确的检测气体的种类和浓度。

环境的质量与人们的生活和工作舒适度，健康息息相关。近几年来，随着人们对环境的要求越来越高，人们希望能有简单可靠，价格便宜的方法和产品检测环境空气的含量，比如一氧化碳，可燃性气体，乙醇，NO2等的不适或有毒气体在空气中的含量。但是，利用金属氧化物气敏电阻来测量气体，其精度受环境湿度和温度的影响。为了提高测量精度，依次需要一种方法，可以同时把温敏二极管器件，湿敏电容和气敏电阻，以及相关的检测和校准电路制作在同一封装内。

比如申请号200710054450.9的专利申请，是关于一个用厚膜工艺把金属氧化物做在陶瓷片上的传感器的制造方法。这种方法如果要精确测量气体浓度，需要增加一个温湿度传感器，利用温湿度数据对气体数据进行修正。因此器件体积大，功耗高，成本高。

又比如申请号CN201410397034.9的专利申请，是关于一个用MEMS的工艺制造金属氧化物传感器的制造方法。虽然此种方法使用薄膜工艺可以明显减少器件的体积和功耗，但还是需要增加一个温湿度传感器，利用温湿度数据对气体数据进行修正，才能得到较精确的气体数据。因此，两个器件合并一起的体积还是较大，功耗和成本较高。

金属氧化物电阻率除了与环境空气的污染气体如一氧化碳，乙醇，NO2等有关以外，还与空气的湿度和温度有关。利用金属氧化物的气敏特性精确测量气体的种类和浓度需要精确测量空气的温度和湿度。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种集成温度湿度气体传感的传感器电路制造方法。本发明利用传统的低成本的半导体工艺技术分别制作两个独立的芯片，一片作为气敏和湿敏传感单元，另一片制作温度传感器和模拟数字集成电路。通过先进的叠封技术把两个芯片封装在同一封装内，实现同时测量气体浓度和环境湿度，温度的功能。使用者通过软件的方法可以用温度和湿度数据对气体的数据进行修正，从而提高气体的测量精度，降低成本，体积和功耗。

根据本发明提供的集成温度湿度气体传感的传感器电路制造方法，包括如下步骤：

步骤S1：在第一硅片制造温度传感器；

步骤S2：在第二硅片上制造出气敏电阻和湿敏电容；

步骤S3：将第一硅片和第二硅片封装成一体，将气敏电阻、湿敏电容与所述温度传感器进行电连接。

优选地，第一硅片上包含有对温度敏感的半导体二极管；第一硅片上依次设置有第一介质层、第二介质层、第三介质层、第四介质层；

第四介质层上开有接触孔；所述接触孔孔底的第三金属薄膜依次通过第二金属薄膜、第一金属薄膜连接所述半导体二极管。

优选地，所述步骤S2包括如下步骤：

步骤S201：在第二硅片上淀积第一层氧化硅SiO₂薄膜；

步骤S202：在第一层氧化硅SiO₂薄膜沉积第四金属薄膜，在第四金属薄膜对应的区域形成气敏电阻区域；第四金属薄膜的相邻区域形成湿敏电容区域；

步骤S203：在第四金属薄膜上刻出加热电阻层图形；

步骤S204：在第四金属薄膜上沉积氮化硅薄膜，并在所述氮化硅薄膜上刻蚀出接触窗口孔；

步骤S205：在氮化硅薄膜上沉积第五金属薄膜，所述第五金属薄膜覆盖接触窗口孔，进而连接第四金属薄膜；

步骤S206：在第五金属薄膜上淀积第六金属薄膜，并形成第六金属薄膜与第五金属薄膜的电连接；

步骤S207：在气敏电阻区域对应的第六层金属薄膜上刻蚀第一窗口图形，刻蚀停止在第五金属薄膜上；

步骤S208：在气敏电阻区域对应的在第五金属薄膜上刻出第二窗口图形，刻蚀停止在氮化硅薄膜上；

步骤S209：在第五金属薄膜和第六金属薄膜上淀积第二层氧化硅SiO₂薄膜；