聲表面波氣體傳感器的製造方法

2023-09-17 17:12:00

專利名稱：聲表面波氣體傳感器的製造方法
技術領域：
本發明屬於傳感器的製造技術，特別涉及聲表面波器件的一種聲表面波氣體傳感器的製造方法。
背景技術：
聲表面波(SAW)是一種沿彈性基體表面傳播的聲波，由於聲表面波在介質表面進行換能和傳播，所以信息的注入、提取、處理都可方便地實現。聲表面波傳感器問世於上世紀70年代，它是傳感器的後起之秀。聲表面波氣體傳感器的基本原理是通過聲表面波器件表面所覆蓋的敏感膜對待側氣體的吸附引起聲表面波傳感器速度的變化，從而改變聲表面波振蕩器的振蕩頻率，以此來實現對氣體的監控和測量。與其他類型的傳感器相比，聲表面波氣體傳感器有很多優良的特性，具有體積小、重量輕、精度高、解析度高、抗幹擾能力強、靈敏度高、有效檢測範圍線性好等特點，可以利用集成電路中的平面製作工藝，能夠實現微型化和集成化，適於低成本、大批量生產。
存在的問題製造一個性能良好的聲表面波器件，是一件很精細的工作。在製作聲表面波氣體傳感器時，需要在聲傳播路徑上澱積一層選擇性吸收膜，吸收膜的面積決定於換能器孔徑的大小和兩換能器的中心間距。吸收膜的寬度大於或等於輸出換能器的孔徑。為了提高傳感器的穩定性，吸收膜在聲傳播路徑上產生的質量加載越小，則聲表面波氣體傳感器精度越高。基於此，在某些金屬(如Au、Ag或Pt膜)上自組裝一層具有一定分子識別能力的化學吸附膜，引起了人們極大的關注。但有選擇性的在Au或Pt膜上自組裝敏感膜，而掩蓋其它金換能器產生的困難。

發明內容
本發明的目的是提供一種聲表面波氣體傳感器的製造方法。其特徵在於該方法為在要生長敏感膜的氣體傳感器圖形上蒸鍍一層活潑金屬(Al，Mg，Zn，Sn等)，再經過光刻及溼法刻蝕，將需要自組裝敏感膜的金(Ag或Pt)膜裸露出來，換能器IDT被活潑金屬掩蓋，然後進行選擇性吸收膜的沉積(沉積方式可為物理沉積如噴塗法也可以為化學沉積如分子自組裝等)，最後再將器件浸入通用鹼或酸腐蝕溶液中去除活潑金屬，將掩蓋的部分裸露出來。
具體製備工藝步驟1.用電子束或熱蒸發方法在壓電基體1的光刻好的傳感器圖形上蒸鍍一層10-50nm活潑金屬層4，其中光刻好的傳感器圖形包括IDT叉指換能器2及傳播路徑上用於生長敏感膜的金屬薄膜3；2.光刻或電子束直寫活潑金屬層4，並溼法刻蝕金屬層4，裸露在聲傳播路徑上的金屬薄膜3，而IDT叉指換能器2部分被活潑金屬層4掩蓋起來；3.用物理或化學法在裸露的敏感膜3上生長敏感膜5；4.將步驟3的產品浸入通用鹼或酸腐蝕溶液中去除活潑金屬層，將不需要生長敏感膜的部位2重新裸露出來，即完成聲表面波氣體傳感器的製作。
所述活潑金屬層為Al，Mg，Zn或Sn。
所述生長敏感膜的金屬薄膜3為Au、Ag或Pt。
所述製作IDT叉指換能器2的金屬薄膜為Au、Ag或Pt。
所述敏感膜為高分子聚合物或金屬或金屬氧化物。
本發明的有益效果是提供了精確地只在聲傳播路徑上的金(或Pt)膜表面自組裝敏感膜，而保護其他金(Ag或Pt)膜的方法，提高了自組裝敏感膜的大小精度。因而大大提高了聲表面波氣體傳感器的精度。


圖1為本發明中有選擇的生長聲表面波傳感器敏感膜的流程示意圖。
具體實施例方式
本發明是提供一種聲表面波氣體傳感器的製造方法。具體製備工藝步驟如圖1所示1.用電子束或熱蒸發方法在壓電基體1的光刻好的傳感器圖形上蒸鍍一層10-50nm活潑金屬層4(Al，Mg，Zn，Sn等)(如圖1a所示)，其中光刻好的傳感器圖形包括IDT叉指換能器2及傳播路徑上用於生長敏感膜的金屬薄膜3；
2.光刻或電子束直寫活潑金屬層4，並溼法刻蝕金屬層4，裸露在聲傳播路徑上的生長敏感膜的金屬薄膜3(Au、Ag或Pt)，IDT叉指換能器2部分(Au、Ag或Pt)均被活潑金屬層4(如Al)掩蓋起來(如圖1b所示)；3.用物理(如噴塗法)或化學法(如分子自組裝)在生長敏感膜的金屬薄膜3上生長敏感膜5(如圖1c所示)；4.將步驟3的產品放入通用鹼或酸腐蝕溶液中去除金屬Al，將不需要生長敏感膜的部位重新裸露出來，即完成聲表面波氣體傳感器的製作(如圖1d所示)。
權利要求
1.一種聲表面波氣體傳感器的製造方法，其特徵在於該方法為在要生長敏感膜的氣體傳感器圖形上蒸鍍一層活潑金屬，再經過光刻及溼法刻蝕，將需要自組裝敏感膜的部位裸露出來，IDT叉指換能器被活潑金屬掩蓋，然後進行單分子自組裝，再將自組裝好的器件浸入通用鹼或酸腐蝕溶液中去除掩蓋的活潑金屬；具體製備工藝步驟1)用電子束或熱蒸發方法在壓電基體1的光刻好的傳感器圖形上蒸鍍一層10-50nm活潑金屬層4，其中光刻好的傳感器圖形包括IDT叉指換能器2及傳播路徑上用於生長敏感膜的金屬薄膜3；2)光刻或電子束直寫活潑金屬層4，並溼法刻蝕活潑金屬層4，裸露在聲傳播路徑上的用於生長敏感膜的金屬薄膜3，IDT叉指換能器2部分均被活潑金屬層4掩蓋起來；3)用物理或化學法在生長敏感膜的金屬薄膜3上生長敏感膜5；4)將步驟3的產品放入酸或鹼液中去除潑金屬層，將不需要長敏感膜的部位重新裸露出來，即完成聲表面波氣體傳感器的製作。
2.根據權利要求1所述聲表面波氣體傳感器的製造方法，其特徵在於所述活潑金屬層為Al、Mg、Zn、Sn中的一種。
3.根據權利要求1所述聲表面波氣體傳感器的製造方法，其特徵在於所述生長敏感膜的金屬薄膜3為Au、Ag或Pt。
4.根據權利要求1所述聲表面波氣體傳感器的製造方法，其特徵在於所述製作IDT叉指換能器2的金屬薄膜為Au、Ag或Pt。
5.根據權利要求1所述聲表面波氣體傳感器的製造方法，其特徵在於所述敏感膜為高分子聚合物或金屬或金屬氧化物。
全文摘要
本發明公開了屬於傳感器製造技術的一種聲表面波氣體傳感器的製造方法。該方法為在要生長敏感膜的氣體傳感器圖形上蒸鍍一層活潑金屬(Al，Mg，Zn，Sn等)，再經過光刻及溼法刻蝕，將需要自組裝敏感膜的金(Ag或Pt)膜裸露出來，換能器IDT被活潑金屬掩蓋，然後進行單分子自組裝，再將自組裝好的器件浸入通用鹼或酸腐蝕溶液中去除活潑金屬。本發明提供精確地只在聲傳播路徑上的金(或Pt)膜表面自組裝敏感膜，而保護其他金(Ag或Pt)膜的方法。同時，提高了自組裝敏感膜的大小精度。因而大大提高了聲表面波氣體傳感器的精度。
文檔編號H01L49/00GK101034083SQ20071006433
公開日2007年9月12日 申請日期2007年3月12日 優先權日2007年3月12日
發明者李強, 李冬梅, 潘峰 申請人:清華大學