[发明专利]一种高性能湿度检测器件用恒温结构及制备方法

说明书

本发明公开了一种高性能湿度检测器件用恒温结构及制备方法。包括顶层Al₃N₄基片(1)，顶层Al₃N₄基片(1)上表面集成有薄膜热敏电阻(2)，顶层Al₃N₄基片(1)下表面集成有TEC单元(3)，TEC单元(3)下表面集成有底层Al₃N₄基片(4)；所述的薄膜热敏电阻(2)上表面集成有绝缘介质层(5)，绝缘介质层(5)上表面经金属化层(6)粘贴有传感信号处理芯片(7)。本发明能够降低湿敏器件内部各组成部分的相关性能参数指标的温度漂移范围，同时避免了外贴热电阻等温度传感器件，节省出了外贴器件的装配空间，更加有利于装配的微型化。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别涉及一种高性能湿度检测器件用恒温结构及制备方法。

背景技术

传统的湿度检测器件结构主要是，将传感信号处理芯片、湿敏电阻、金属焊接区、其他有/无源元器件等分离元器件直接装贴在氮化铝陶瓷基片上，再进行电路焊接，完成电路连接，其结构如图1所示。但该结构的湿度检测器件会存在下述问题：整个器件在自然环境中工作时，随着温度的变化，各组成部分的电性能及物理性能会发生一定的变化，从而影响湿度的检测精度。同时，一些限制器件在高可靠环境或一些特殊领域如：航天、航空、船舶、精密仪器、地质勘探、石油勘探、其他野外作业、通讯、工业控制等一些温度变化复杂的环境中应用时，为了保证检测的精度，就需增加一些体积庞大、成本高昂的环境温度控制装置配合使用。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种高性能湿度检测器件用恒温结构及制备方法。本发明能够降低湿敏器件内部各组成部分的相关性能参数指标的温度漂移范围，同时避免了外贴热电阻等温度传感器件，节省出了外贴器件的装配空间，更加有利于装配的微型化。

本发明的技术方案：一种高性能湿度检测器件用恒温结构,包括顶层Al3N4基片，顶层Al3N4基片上表面集成有薄膜热敏电阻，顶层Al3N4基片下表面集成有TEC单元，TEC单元下表面集成有底层Al3N4基片；所述的薄膜热敏电阻上表面集成有绝缘介质层，绝缘介质层上表面经金属化层粘贴有传感信号处理芯片。

前述的高性能湿度检测器件用恒温结构中，所述的顶层Al3N4基片上表面还集成有由Ni-Cr-Cu-Ni-Cr-Au复合金属薄膜构成的导带和键合区。

前述的高性能湿度检测器件用恒温结构中，TEC单元上、下表面分别经Ni-Cr-Cu-Ni-Cr-Au复合金属薄膜与顶、底层Al3N4基片连接。

前述的高性能湿度检测器件用恒温结构中，所述的复合金属薄膜的总厚度为1～2μm，其中金层厚度为0.3～0.8μm。

前述的高性能湿度检测器件用恒温结构中，所述的绝缘介质层是由Al2O3构成的绝缘介质层。

前述的高性能湿度检测器件用恒温结构中，所述的TEC单元由正反面均已进行金金属化和充分合金的PN型半导体晶圆构成。

前述的高性能湿度检测器件用恒温结构中，所述的半导体晶圆的厚度为0.3～0.8mm，金金属化层的厚度为1～2μm。

前述的高性能湿度检测器件用恒温结构的制备方法，按下述步骤制备：

a.在顶层Al3N4基片下表面刻蚀集成连接TEC单元的电路图Ⅰ；

b.采用选择性金属掩模进行薄膜溅射，在顶层Al3N4基片上表面形成薄膜热敏电阻；

c.采用选择性金属掩模进行薄膜溅射，在薄膜热敏电阻表面形成绝缘介质层，之后再在绝缘介质层表面形成粘贴传感信号处理芯片所需的金属化层；

d.在底层Al3N4基片上表面刻蚀集成连接TEC单元的电路图Ⅱ；