制造电容传感器的方法技术

一种制造电容传感器的方法，该方法包括由以下组成的步骤：(a)通过蚀刻至少一种给定的材料而在由所述至少一种给定的材料制成的载体(100)中形成沟槽(105)；(b)使所述给定的材料在沟槽的壁和底部制成多孔；(c)用导电材料(110)填充沟槽(105)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有多孔材料的电容传感器的领域，适用于检测流体，且特别适用于气体传感器和/或湿度传感器。 本专利技术涉及一种用多孔材料制造电容传感器装置的方法。
技术介绍
电容传感器基本上由设置在介电材料层的任一侧上的电极组成。 一些电容传感器，诸如气体传感器或湿度传感器集成了多孔材料，并且具有易于根据由此材料所吸附的气体或液体的量而有所改变的电容。 例如，文献“新型表面经微加工的电容多孔硅湿度传感器”，ZM Rittersma等人，《传感器和驱动器 B》68 期(2000 年)210-217 页(“A novel surface-micromachinedcapacitive porous silicon humidity sensor，，，Z.M.Rittersma et al., Sensors andActuators B 68(2000)210-217)中公开了一种电容传感器，具有相互交错的梳形或者网格形的金属电极，并且包括多孔半导体材料的层。 文献“使用多孔硅传感器和多孔氧化铝传感器来测量ppm级的气体湿度”，Tarikul Islam 等人，《传感器和材料》，I6 卷，7 期(2004 年)345_356 页(Measurementof gas Moisture in the ppm range using porous silicon and porous aluminasensors，，，Tarikul Islam et al., Sensors and Materials, Vol.16, No7 (2004) 345-356)随后公开了一种电容传感器，具有在纳米多孔Si的层的表面上沉积的电极，其中孔径为约Inm 至 3nm。 文献W02010/006877提出了一种电容传感器，具有用于检测低湿度水平，特别是低于20% RH的低湿度水平的多孔电介质，集成了在电极之间设置的开口孔隙度高的纳米多孔亲水性介电材料的层。多孔介电材料的厚度相对较低，这可能会趋向于限制传感器的灵敏度。制造多孔介电材料的厚层，特别是厚度大于2微米的厚层需要进行多次沉积。 文献DE10246050A1提出了具有通过使载体多孔化而获得的多孔材料的湿度传感器的实施方式。 由此产生了寻找制造集成多孔材料的电容传感器，特别是用于检测气体和/或湿度和/或用于测量气体量和/或湿度量的传感器的改进方法的问题。
技术实现思路
本专利技术涉及制造电容传感器，包括以下步骤: 在载体中形成多个彼此分离的不同沟槽，然后 通过使所述沟槽的壁和底部多孔化来形成多孔材料， 使用导电材料填充沟槽。 因此，在载体材料中制成沟槽，载体材料优选不是多孔的。 然后，一旦制成沟槽，则载体材料被制成多孔。 通过蚀刻载体来制成沟槽。 相比于在多孔材料中形成沟槽的情况，通过依次进行沟槽蚀刻的步骤和沟槽多孔化的步骤，沟槽被更精确地限定。 通过依次执行沟槽蚀刻的步骤和沟槽多孔化的步骤，也降低了孔隙损坏的可能性，这能够获得质量更好的多孔材料并且能够最终实现灵敏度提高的传感器。 沟槽蚀刻的步骤和沟槽多孔化的步骤也以此顺序实施，以便避免制造沟槽所使用的产物污染所述多孔材料的孔隙。 为了覆盖被制成多孔的沟槽的底部和壁，可以完全地或可能部分地用导电材料填充沟槽。 [0021 ] 因此，填充步骤能够形成基于所述导电材料的电极，所述导电材料被多孔材料包围并且可以通过多孔材料而对载体绝缘。 载体可以是基板，诸如基于半导体，特别是基于娃的块状基板。 相比于实施在SOI基板(SOI代表“绝缘体上的硅”)上，这种传感器实施在多孔基板上被更便宜地且更简单地实施。而且，通过多孔材料可以提供绝缘而不需要使用隐埋氧化物层。 载体可以由多个层的层叠体组成。 有利地，多孔材料可以由基板材料形成，例如基于被制成多孔的硅。 多孔材料可以还包括多孔介电材料，或者由多孔介电材料形成。 在使沟槽多孔化后且在用导电材料填充沟槽前，可以在通过多孔化所获得的所述多孔材料上形成(例如具有亚微米的孔隙尺寸的)介电材料，诸如MSQ或另一种绝缘材料。 通过多孔化所形成的多孔材料可以是纳米多孔材料，即具有纳米尺寸或纳米直径的孔隙。 通过多孔化所形成的多孔材料可以被设置有小直径的孔隙，例如介于2nm和10nm之间。 通过多孔化所形成的多孔材料也可以被制成具有大于30%的开口孔隙度。 这能够获得显著变大的表面并且能够固定显著数量的分子，特别是在电容传感器是湿度传感器时能够固定显著数量的水分子。 根据该方法的可能实施，可以进行使多孔材料亲水的处理。 通过执行这种处理，例如通过氧化多孔材料，可以提高多孔材料的亲水性。 对于电容传感器作为湿度传感器的应用，可以特别执行亲水位置的实施。 然后，所得的湿度传感器可以特别适用于检测低湿度含量，例如介于0% RH和10% RH之间或介于0% RH和20% RH之间的低湿度含量。 有利地，也可以使多孔材料功能化。 多孔材料可以进行功能化并且经历用一种或多种能够吸附所测定气体的特定化合物对孔隙表面进行的功能化，尤其当电容传感器是气体传感器时，特别适用于检测非常低水平的气体量。 当随后执行多孔材料的功能化和/或使多孔材料亲水的处理时，通过蚀刻和多孔化来完成沟槽的步骤的顺序是更加重要的。 事实上，实施这些步骤需要最大程度地减少多孔材料的表面上的污染物和孔隙中的污染物(例如用于形成沟槽的残余物或产物)。 然后，沟槽可以通过用于保护载体区域免受多孔化步骤的防护掩蔽物而制成。 该方法可以在填充步骤后进一步包括:通过使用防护掩蔽物作为平坦化的阻挡层来除去所述导电材料从沟槽的口部突出的区域。 本专利技术还提供了通过如上述定义的方法所得的在载体上形成的电容型传感器，该传感器包括至少一种给定的多孔材料，至少一种给定的多孔材料放置在至少一个第一电极与一个第二电极之间以及在至少一个电极与载体之间。 因此，为了使至少一个所述电极与所述载体电绝缘，多孔材料被放置在至少一个所述电极和载体之下。 给定的多孔材料的这种布置能够与载体更好地电绝缘，并且从而能够提高传感器的灵敏度。 给定的多孔材料能够使电容根据液体或气体的吸附量而变化，同时参与使电容与载体绝缘。 根据一种可能的实施，传感器可以布置为第一电极和第二电极被放置在所述多孔材料中。 根据一种可能的实施，传感器可以布置为第一电极被设置有位于第二电极的两个导电支路之间的至少一个导电支路(conducting branch)。 这些导电支路可以位于与载体平行的同一平面内。 第一电极和第二电极可以是具有相互交错的支路的梳形。 根据另一种可能的实施，多孔介质材料的一个或多个层可以包围并接触第一电极和/或第二电极。 根据一种特定的布置，多孔介电材料的层可以被放置在所述给定的多孔材料上。 【附图说明】 参考以下附图，经阅读仅用于说明目的而并非用于限制所给出的示例性实施方式的描述，将更好地理解本专利技术，其中: 图1A和图1B示出了使用根据本专利技术的方法易于实施的电容传感器的示例性布置，该电容传感器包括电极梳的齿被放置于其中的多孔材料，多孔材料也分布在传感器形成在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造电容传感器的方法，包括以下步骤：通过蚀刻至少一种给定的材料而在基于所述至少一种给定的材料的载体(100)中形成沟槽(105)；使所述给定的材料在所述沟槽的壁和底部制成多孔；使用导电材料(110)填充所述沟槽(105)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.15 FR 12544641.一种制造电容传感器的方法，包括以下步骤: 通过蚀刻至少一种给定的材料而在基于所述至少一种给定的材料的载体(100)中形成沟槽(105)； 使所述给定的材料在所述沟槽的壁和底部制成多孔； 使用导电材料(110)填充所述沟槽(105)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过防护掩蔽物(102)制成所述沟槽，在填充所述沟槽的步骤后，所述方法进一步包括通过平坦化来除去所述导电材料(110)从所述沟槽的口部突出的区域。3.根据权利要求1或2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：休伯特·格兰奇，让塞巴斯蒂安·丹奈尔，弗里德里克格扎维埃·盖拉德，
申请(专利权)人：原子能和替代能源委员会，
类型：发明
国别省市：法国;FR