通过金属氧化物检测气体的传感器的制造方法及传感器技术

本发明专利技术提供的一种通过金属氧化物检测气体的传感器的制造方法及传感器，包括如下步骤：包括如下步骤：在硅片衬底上用等离子体增强化学气相沉积法淀积第一氧化硅薄膜层；对第一金属薄膜层进行干法刻蚀，在第一金属薄膜层上刻出加热电阻层图形；在第二金属薄膜层上面用物理气相沉积法淀积第三金属薄膜层，并对第三金属薄膜层进行光刻和干法刻蚀；利用干法或湿法刻蚀位于第二接触孔下方与第二接触孔对应的第二氧化硅薄膜层；在光刻胶上及第二接触孔内用物理气相沉积法淀积金属氧化物薄膜层。本发明专利技术的有益效果如下：可以精确检测环境气体的成分和浓度。因此可以降低制造成本，减少产品的体积和功耗，增加可靠性和一致性，提高产品的灵敏度和精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种传感器的制造方法，特别是一种通过脉冲加热金属氧化物检测气体的传感器的制造方法及使用该方法制造的传感器。
技术介绍
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质量，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，传统的气体传感器，体积较大，功耗较高，成本较高，可靠性和一致性较差，难于在大众化市场如手机，家用设备和可穿戴设备上推广。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，可以被大众接受和广泛应用的产品很少，如在手机，家用设备和可穿戴设备上推广难于实现。其原因有两个：一个是有些传感器是用厚膜工艺制造的金属氧化物气体传感器，工艺复杂，一致性差，体积较大，成本较高。另一个原因是有些传感器用非传统的半导体制造工艺如MEMS工艺制造，工艺复杂，成本高，一致性和可靠性较差。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，其缺点是体积大，功耗高，难于大批量生产，成本高，一致性和重复性差。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。其缺点是其使用的MEMS工艺为非标准半导体工艺，工艺难度大，一致性和可靠性差，成本较高，难于用于大批量生产。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种减少产品的体积和功耗，增加可靠性和一致性，提高产品的测量灵敏度和精度的通过金属氧化物检测气体的传感器的制造方法及传感器。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种通过金属氧化物检测气体的传感器的制造方法，包括如下步骤：步骤1，在硅片衬底上用等离子体增强化学气相沉积法淀积第一氧化硅薄膜层；步骤2，在第一氧化硅薄膜层上利用物理气相沉积法淀积第一金属薄膜层；步骤3，对第一金属薄膜层进行干法刻蚀，在第一金属薄膜层上刻出加热电阻层图形；步骤4，利用等离子体增强化学气相沉积法在第一金属薄膜层上淀积氮化硅薄膜层，并在氮化硅薄膜层上开出贯穿氮化硅薄膜的第一接触孔；步骤5，在氮化硅薄膜层上用物理气相沉积法淀积第二金属薄膜层，在第一接触孔内填充接触体，接触体连接第一金属薄膜层与第二金属薄膜层，并对第二金属薄膜层进行光刻和干法刻蚀；步骤6，在第二金属薄膜层上面用物理气相沉积法淀积第三金属薄膜层，并对第三金属薄膜层进行光刻和干法刻蚀；步骤7，用等离子体增强化学气相沉积法在第三金属薄膜层上淀积第二氧化硅薄膜层；步骤8，在第二氧化硅薄膜层上涂布光刻胶，并在光刻胶上开出贯穿光刻胶的第二接触孔；步骤9，利用干法或湿法刻蚀位于第二接触孔下方与第二接触孔对应的第二氧化硅薄膜层；步骤10，在光刻胶上及第二接触孔内用物理气相沉积法淀积金属氧化物薄膜层；步骤11，去除光刻胶；步骤12，对整个器件进行真空烘烤；步骤13，对第二氧化硅薄膜层进行光刻，在二氧化硅薄膜层上开出贯穿第二氧化硅薄膜层的第三接触孔；步骤14，连接线的一端伸入第三接触孔内，连接线的一端与第三金属薄膜层连接。优选地，第一氧化硅薄膜层的厚度为200纳米～2微米。优选地，第一金属薄膜层的厚度为200纳米～1微米，第一金属薄膜层的材质为金属钨或钨钛合金。优选地，氮化硅薄膜层的厚度为10纳米～200纳米。优选地，第二金属薄膜层的厚度为100纳米～1微米，第二金属薄膜层的材质为金属钨或钨钛合金。优选地，第三金属薄膜层的厚度为200纳米～3微米，第三金属薄膜层的材质为金属钨或钨钛合金。优选地，第二氧化硅薄膜层的厚度为100纳米～500纳米。优选地，金属氧化物薄膜层的厚度为100纳米～800纳米。优选地，烘烤的温度为300℃～500℃，烘烤的时间为10分钟～4小时。一种传感器，所述传感器采用通过金属氧化物检测气体的传感器的制造方法制造。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：可以把纳米量级的薄膜加热电阻，薄膜散热板和薄膜金属氧化物气敏电阻同时做在硅片上，通过施加在加热薄膜电阻的脉冲快速加热附近的金属氧化物气敏电阻，激励该氧化物的电阻发生变化，然后又通过散热薄膜迅速冷却该电阻，使电阻值恢复原值，形成电阻值脉冲信号。该电阻值脉冲信号的形状，幅度，响应特性受其环境气体的影响。可以精确检测环境气体的成分和浓度。此方法使用集成电路制造中的标准工艺，避免使用非传统的MEMS工艺，因此可以降低制造成本，减少产品的体积和功耗，增加可靠性和一致性，提高产品的灵敏度和精度。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征目的和优点将会变得更明显。图1为本专利技术通过金属氧化物检测气体的传感器的制造方法示意图一；图2为本专利技术通过金属氧化物检测气体的传感器的制造方法示意图二；图3为本专利技术通过金属氧化物检测气体的传感器的制造方法示意图三；图4为本专利技术通过金属氧化物检测气体的传感器的制造方法示意图四；图5为本专利技术通过金属氧化物检测气体的传感器的制造方法示意图五；图6为本专利技术通过金属氧化物检测气体的传感器的制造方法示意图六；图7为本专利技术通过金属氧化物检测气体的传感器的制造方法示意图七；图8为本专利技术通过金属氧化物检测气体的传感器的制造方法示意图八；图9为本专利技术通过金属氧化物检测气体的传感器的制造方法示意图九；图10为本专利技术通过金属氧化物检测气体的传感器的制造方法示意图十；图11为本专利技术通过金属氧化物检测气体的传感器的制造方法示意图十一；图12为本专利技术通过金属氧化物检测气体的传感器的制造方法示意图十二；图13为本专利技术通过金属氧化物检测气体的传感器的结构示意图一；图14为本专利技术通过金属氧化物检测气体的传感器的结构示意图二；图15为本专利技术通过金属氧化物检测气体的传感器的结构示意图三；图16为本专利技术通过金属氧化物检测气体的传感器的原理图；图17为本专利技术通过金属氧化物检测气体的传感器的信号图。图中：1-硅片 2-第一氧化硅薄膜层 3-第一金属薄膜层4-氮化硅薄膜层 5-第二金属薄膜层 6-第三金属薄膜层7-第一接触孔 8-第三层金属图形 9-第二层金属图形10-第二氧化硅薄膜层 11-光刻胶 12-第二接触孔13-金属氧化物薄膜层 14-第三接触孔 15-连接线16-接触体具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。步骤1：使用标准半导体工业用硅片1，可以是6英寸，8英寸或12英寸硅片1，可以是P形，也可以是N形。步骤2：用标准的半导体工艺PECVD的方法淀积第一氧化硅薄膜层2，厚度在200纳米至2微米之间。步骤3：在第一氧化硅薄膜层2上用标准半导体工艺PVD的方法淀积第一金属薄膜层3，厚度在200纳米至1微米之间，材料可以为金属钨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过金属氧化物检测气体的传感器的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，在硅片衬底上用等离子体增强化学气相沉积法淀积第一氧化硅薄膜层；步骤2，在第一氧化硅薄膜层上利用物理气相沉积法淀积第一金属薄膜层；步骤3，对第一金属薄膜层进行干法刻蚀，在第一金属薄膜层上刻出加热电阻层图形；步骤4，利用等离子体增强化学气相沉积法在第一金属薄膜层上淀积氮化硅薄膜层，并在氮化硅薄膜层上开出贯穿氮化硅薄膜的第一接触孔；步骤5，在氮化硅薄膜层上用物理气相沉积法淀积第二金属薄膜层，在第一接触孔内填充接触体，接触体连接第一金属薄膜层与第二金属薄膜层，并对第二金属薄膜层进行光刻和干法刻蚀；步骤6，在第二金属薄膜层上面用物理气相沉积法淀积第三金属薄膜层，并对第三金属薄膜层进行光刻和干法刻蚀；步骤7，用等离子体增强化学气相沉积法在第三金属薄膜层上淀积第二氧化硅薄膜层；步骤8，在第二氧化硅薄膜层上涂布光刻胶，并在光刻胶上开出贯穿光刻胶的第二接触孔；步骤9，利用干法或湿法刻蚀位于第二接触孔下方与第二接触孔对应的第二氧化硅薄膜层；步骤10，在光刻胶上及第二接触孔内用物理气相沉积法淀积金属氧化物薄膜层；步骤11，去除光刻胶；步骤12，对整个器件进行真空烘烤；步骤13，对第二氧化硅薄膜层进行光刻，在二氧化硅薄膜层上开出贯穿第二氧化硅薄膜层的第三接触孔；步骤14，连接线的一端伸入第三接触孔内，连接线的一端与第三金属薄膜层连接。...

【技术特征摘要】
1.一种通过金属氧化物检测气体的传感器的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，在硅片衬底上用等离子体增强化学气相沉积法淀积第一氧化硅薄膜层；步骤2，在第一氧化硅薄膜层上利用物理气相沉积法淀积第一金属薄膜层；步骤3，对第一金属薄膜层进行干法刻蚀，在第一金属薄膜层上刻出加热电阻层图形；步骤4，利用等离子体增强化学气相沉积法在第一金属薄膜层上淀积氮化硅薄膜层，并在氮化硅薄膜层上开出贯穿氮化硅薄膜的第一接触孔；步骤5，在氮化硅薄膜层上用物理气相沉积法淀积第二金属薄膜层，在第一接触孔内填充接触体，接触体连接第一金属薄膜层与第二金属薄膜层，并对第二金属薄膜层进行光刻和干法刻蚀；步骤6，在第二金属薄膜层上面用物理气相沉积法淀积第三金属薄膜层，并对第三金属薄膜层进行光刻和干法刻蚀；步骤7，用等离子体增强化学气相沉积法在第三金属薄膜层上淀积第二氧化硅薄膜层；步骤8，在第二氧化硅薄膜层上涂布光刻胶，并在光刻胶上开出贯穿光刻胶的第二接触孔；步骤9，利用干法或湿法刻蚀位于第二接触孔下方与第二接触孔对应的第二氧化硅薄膜层；步骤10，在光刻胶上及第二接触孔内用物理气相沉积法淀积金属氧化物薄膜层；步骤11，去除光刻胶；步骤12，对整个器件进行真空烘烤；步骤13，对第二氧化硅薄膜层进行光刻，在二氧化硅薄膜层上开出贯穿第二氧化硅薄膜层的第三接触孔；步骤14，连接线的一端伸入第三接触孔内，连接线的一端与第三金属薄膜层连接。2.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖建文，
申请(专利权)人：上海申矽凌微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31