專(zhuān)利名稱(chēng)：用于氣體檢測(cè)的聲表面波傳感器芯片敏感膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聲表面波(Surface Acoustic Wave,簡(jiǎn)寫(xiě)為SAW)傳感器制造技術(shù)，尤其涉及一種用于氣體檢測(cè)的聲表面波傳感器芯片敏感膜的制備方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，由于反恐和防化的需求，氣體傳感器的研制成為熱點(diǎn)，尤其是根據(jù)高分子氣敏材料吸收氣體后聲波在材料表面?zhèn)鞑ニ俣然蝾l率發(fā)生變化的原理制成的SAW氣體傳感器的研制與應(yīng)用更為突出。SAW氣體傳感器技術(shù)主要優(yōu)勢(shì)高精度、高靈敏度、響應(yīng)時(shí)間短、抗干擾能力強(qiáng)、有效檢測(cè)范圍線(xiàn)性好；體積小、重量輕、功耗低；采用平面工藝制作，易于集成化、智能化和大批量生產(chǎn)；待測(cè)參量以頻率輸出，易于與計(jì)算機(jī)、微處理器接口組成實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)。SAff氣體傳感器的核心部件是用于氣體檢測(cè)的SAW傳感器芯片,在SAW傳感器芯片的制備過(guò)程中始終有一個(gè)問(wèn)題困擾著研發(fā)人員，那就是如何將化學(xué)敏感膜穩(wěn)定可靠、準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)移到芯片的成膜區(qū)，同時(shí)不影響芯片其他部分。目前有很多種成膜方式，國(guó)外采用激光定位噴涂生長(zhǎng)該化學(xué)敏感膜，該方法不需要將非成膜區(qū)域掩蔽起來(lái)，具有易于生長(zhǎng)、控制精確、一致性好等工藝特點(diǎn)，但所需的成膜設(shè)備非常昂貴，且目前國(guó)內(nèi)無(wú)生產(chǎn)和使用廠家。在國(guó)內(nèi)，分子自組裝是目前比較常用的成膜方式，該方法將芯片在成膜溶液中長(zhǎng)時(shí)間浸泡，此時(shí)就需要將非成膜區(qū)域掩蔽起來(lái)，只露出成膜區(qū)域，過(guò)去常利用特殊膠帶進(jìn)行掩蔽，但膠帶邊緣會(huì)翹起甚至脫落，產(chǎn)生溶液滲透，污染非成膜區(qū)域，同時(shí)膠帶還會(huì)污染芯片表面，難于去除。也有采用石蠟掩蔽的，但操作麻煩、可靠性差，同時(shí)在去除石蠟時(shí)，也難免污染芯片表面，影響傳感器性能。以上掩蔽方式效率都很低，且性能差，不適于敏感膜生長(zhǎng)的批量生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于氣體檢測(cè)的聲表面波傳感器芯片敏感膜的制備方法，該方法能夠避免傳感器芯片在特定成膜區(qū)域內(nèi)生長(zhǎng)敏感膜過(guò)程中的掩蔽不嚴(yán)、一致性差、污染芯片及工藝復(fù)雜的問(wèn)題，可獲得高質(zhì)量的敏感膜。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的用于氣體檢測(cè)的聲表面波傳感器芯片敏感膜的制備方法，包括步驟首先，在壓電基片的正面蒸鍍Cr過(guò)渡層，并在Cr過(guò)渡層上蒸鍍Au層；然后，通過(guò)光刻、顯影、刻蝕工藝將聲表面波傳感器掩模版上的圖形轉(zhuǎn)移到壓電基片表面，并形成聲表面波傳感器的叉指換能器和生長(zhǎng)敏感膜的成膜區(qū)；之后，通過(guò)套刻版將成膜區(qū)掩蔽上光刻膠層，再蒸鍍成膜掩蔽層，并采用剝離工藝將成膜區(qū)的成膜掩蔽層剝離掉，形成制備敏感膜的窗口 ；最后，采用需要的成膜方式在成膜區(qū)內(nèi)形成敏感膜。由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的用于氣體檢測(cè)的聲表面波傳感器芯片敏感膜的制備方法，由于在成膜區(qū)形成化學(xué)敏感膜之前，直接在圓片上制作敏感膜的成膜掩蔽層，解決了傳感器芯片在特定成膜區(qū)域內(nèi)生長(zhǎng)敏感膜過(guò)程中的掩蔽不嚴(yán)、一致性差、污染芯片及工藝復(fù)雜等難題，可以獲得高質(zhì)量的敏感膜。


圖I為蒸鍍金屬膜并勻膠后芯片的剖面示意圖2為顯影后的剖面示意圖3為刻蝕后的剖面示意圖4為完成金屬圖形制備的芯片表面示意圖5為套刻勻膠后的剖面示意圖6為套刻顯影后的剖面示意圖7為蒸鍍掩蔽層后的剖面示意圖8為成膜掩蔽層開(kāi)窗后的剖面示意圖9為長(zhǎng)膜后芯片的剖面示意圖10為本發(fā)明的具體實(shí)施例的用于氣體檢測(cè)的聲表面波傳感器芯片的制備方法附圖標(biāo)識(shí)
I、壓電基片，2、Cr過(guò)渡層，3、Au層，4、光刻膠層，5、成膜區(qū)，6、光刻膠層，7、成膜掩
流程圖。
蔽層，8、敏感膜，9、叉指換能器。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。本發(fā)明的用于氣體檢測(cè)的聲表面波傳感器芯片敏感膜的制備方法，其較佳的具體實(shí)施方式
如圖I至圖10所示包括步驟首先，在壓電基片I的正面蒸鍍Cr過(guò)渡層2，并在Cr過(guò)渡層2上蒸鍍Au層3 ;然后，通過(guò)光刻、顯影、刻蝕工藝將聲表面波傳感器掩模版上的圖形轉(zhuǎn)移到壓電基片I表面，并形成聲表面波傳感器的叉指換能器9和生長(zhǎng)敏感膜8的成膜區(qū)5 ；之后，通過(guò)套刻版將成膜區(qū)5掩蔽上光刻膠層6，再蒸鍍成膜掩蔽層7，并采用剝離工藝將成膜區(qū)5的成膜掩蔽層7剝離掉，形成制備敏感膜8的窗口；最后，采用各種成膜方式在成膜區(qū)5內(nèi)形成敏感膜8。所述成膜掩蔽層的材料為金屬、非金屬化合物或有機(jī)高分子材料。所述壓電基片采用以下任意一種或多種材料石英晶體、鈮酸鋰晶體、鉭酸鋰晶體、硅酸鎵鑭晶體、四硼酸鋰晶體。所述壓電基片包括在非壓電介質(zhì)上制作有氧化鋅或PZT (鋯鈦酸鉛)壓電薄膜。所述成膜掩蔽層厚度為100 300埃，該成膜掩蔽層能滿(mǎn)足用涂覆、分子自組裝、 溶液浸泡或真空蒸鍍的方法生長(zhǎng)敏感膜。所述的Cr過(guò)渡層厚度為10埃，所述的Au層厚度為400 550埃。所述的敏感膜為對(duì)特定氣體具有吸附和解吸附性質(zhì)的聚合物膜，所述的敏感膜的生長(zhǎng)方法包括涂覆、分子自組裝、溶液浸泡或真空蒸鍍。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于在成膜區(qū)形成化學(xué)敏感膜之前，利用成膜掩蔽層對(duì)非成膜區(qū)
4進(jìn)行掩蔽，能夠很好的解決敏感膜形成過(guò)程中的掩蔽不嚴(yán)、一致性差、污染芯片等問(wèn)題，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠，對(duì)芯片電性能影響小，且滿(mǎn)足敏感膜不同的長(zhǎng)膜方式，如浸泡，涂覆、分子自組裝或真空蒸鍍。具體實(shí)施例如圖10所示，具體步驟如下按傳統(tǒng)工藝清洗壓電基片；在壓電基片I正面蒸鍍厚度為10埃左右的Cr過(guò)渡層2，在Cr過(guò)渡層2上蒸鍍厚度為400 550埃的Au層3 ;利用勻膠機(jī)在Au層3表面覆蓋均勻光刻膠層4。采用BP212型光刻膠，黏度7厘波，厚度為7000 9000埃左右，如圖I所示；將勻膠后的圓片放入光刻機(jī)中，使光刻膠層4通過(guò)SAW掩模版曝光。光強(qiáng)4. 6mff 曝光時(shí)間3s ；將曝光后的圓片置入7%。的NaOH溶液中顯影10 12秒鐘左右，將曝光部分的光刻膠腐蝕掉，在金層3表面形成光刻膠保護(hù)圖形，如圖2所示；利用IBE刻蝕機(jī)將圓片表面無(wú)光刻膠層4保護(hù)的Au層3和Cr過(guò)渡層2刻蝕掉， 時(shí)間90秒左右，如圖3所示；利用等離子去膠機(jī)，將刻蝕過(guò)的圓片表面剩余的光刻膠層4去除，完成圓片表面金屬圖形制備，如圖4所示；將上一步處理過(guò)的圓片放入勻膠機(jī)，在其表面均勻覆蓋光刻膠層6。采用BP212型光刻膠，黏度7厘波，厚度為7000 9000埃，如圖5所示；將光刻膠層6通過(guò)套刻掩模版曝光,光強(qiáng)4. 6mff曝光時(shí)間3s ；將曝光部分的光刻膠層6用7%。的NaOH溶液腐蝕掉，完成光刻膠層6對(duì)成膜區(qū)5 的掩蔽，如圖6所示；在圓片表面蒸鍍膜掩蔽層7，厚度為100 300埃，如圖7所示；將成膜區(qū)5的成膜掩蔽層7剝離掉，形成窗口，完成成膜掩蔽層7的制備，如圖8 所示；采用分子自組裝方式，將圓片放入敏感膜溶液中8小時(shí)，在成膜區(qū)形成敏感膜層 8，如圖9所示；劃片、壓焊、封裝，完成用于氣體檢測(cè)的SAW傳感器芯片的制備。雖然已經(jīng)以特定的結(jié)構(gòu)和工藝過(guò)程來(lái)描述了本發(fā)明，但根據(jù)在此所作的描述，本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人應(yīng)該明白，本發(fā)明不限于這些例子，本發(fā)明的完整范圍由權(quán)利要求書(shū)確定。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種用于氣體檢測(cè)的聲表面波傳感器芯片敏感膜的制備方法，其特征在于，包括步驟首先，在壓電基片⑴的正面蒸鍍Cr過(guò)渡層(2)，并在Cr過(guò)渡層⑵上蒸鍍Au層(3); 然后，通過(guò)光刻、顯影、刻蝕工藝將聲表面波傳感器掩模版上的圖形轉(zhuǎn)移到壓電基片(I)表面，并形成聲表面波傳感器的叉指換能器(9)和生長(zhǎng)敏感膜⑶的成膜區(qū)(5)；之后，通過(guò)套刻版將成膜區(qū)(5)掩蔽上光刻膠層(6)，再蒸鍍成膜掩蔽層(7)，并采用剝離工藝將成膜區(qū)(5)的成膜掩蔽層(7)剝離掉，形成制備敏感膜(8)的窗口 ；最后，采用成膜方式在成膜區(qū)(5)內(nèi)形成敏感膜(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于氣體檢測(cè)的聲表面波傳感器芯片敏感膜的制備方法，其特征在于，所述成膜掩蔽層的材料為金屬、非金屬化合物或有機(jī)高分子材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的用于氣體檢測(cè)的聲表面波傳感器芯片敏感膜的制備方法，其特征在于，所述壓電基片采用以下任意一種或多種材料石英晶體、鈮酸鋰晶體、鉭酸鋰晶體、硅酸鎵鑭晶體、四硼酸鋰晶體。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的用于氣體檢測(cè)的聲表面波傳感器芯片敏感膜的制備方法，其特征在于，所述壓電基片包括在非壓電介質(zhì)上制作有氧化鋅或PZT壓電薄膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的用于氣體檢測(cè)的聲表面波傳感器芯片敏感膜的制備方法，其特征在于，所述成膜掩蔽層厚度為100 300埃，該成膜掩蔽層能滿(mǎn)足用涂覆、分子自組裝、溶液浸泡或真空蒸鍍的方法生長(zhǎng)敏感膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于氣體檢測(cè)的聲表面波傳感器芯片敏感膜的制備方法,其特征在于，所述的Cr過(guò)渡層厚度為10埃，所述的Au層厚度為400 550埃。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于氣體檢測(cè)的聲表面波傳感器芯片敏感膜的制備方法，其特征在于，所述的敏感膜為對(duì)特定氣體具有吸附和解吸附性質(zhì)的聚合物膜，所述的敏感膜的生長(zhǎng)方法包括涂覆、分子自組裝、溶液浸泡或真空蒸鍍。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于氣體檢測(cè)的聲表面波傳感器芯片敏感膜的制備方法，首先，在壓電基片的正面蒸鍍Cr過(guò)渡層，并在Cr過(guò)渡層上蒸鍍Au層；然后，通過(guò)光刻、顯影、刻蝕工藝將聲表面波傳感器掩模版上的圖形轉(zhuǎn)移到壓電基片表面，并形成聲表面波傳感器的叉指換能器和生長(zhǎng)敏感膜的成膜區(qū)；之后，通過(guò)套刻版將成膜區(qū)掩蔽上光刻膠層，再蒸鍍成膜掩蔽層，并采用剝離工藝將成膜區(qū)的成膜掩蔽層剝離掉，形成制備敏感膜的窗口；最后，采用成膜方式在成膜區(qū)內(nèi)形成敏感膜。解決了傳感器芯片在特定成膜區(qū)域內(nèi)生長(zhǎng)敏感膜過(guò)程中的掩蔽不嚴(yán)、一致性差、污染芯片及工藝復(fù)雜等難題，可以獲得高質(zhì)量的敏感膜。
文檔編號(hào)C23C14/04GK102608203SQ20121003475
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月16日
發(fā)明者萬(wàn)飛, 李繼良, 楊思川, 黃歆 申請(qǐng)人:北京中科飛鴻科技有限公司