專利名稱：懸臂式電阻濕度感測結(jié)構(gòu)及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種懸臂式電阻濕度感測結(jié)構(gòu)及其制法，特別是關(guān)于一種能夠感測環(huán)境濕度的懸臂式電阻感測結(jié)構(gòu)及其制法。
背景技術(shù)：
隨著時代進步，人類對于溫度/濕度的除了傳統(tǒng)的顯示之外，還需要能夠精確地了解濕度及溫度變化。在產(chǎn)業(yè)發(fā)展及生活需要的驅(qū)駛下，越來越多的應(yīng)用朝隨身型電子產(chǎn)品的方向發(fā)展，如移動電話或智能型汽車的駕駛舒適度與安全。在環(huán)境監(jiān)控方面，對溫濕度感應(yīng)元件的要求是高靈敏度與響應(yīng)速度快等特性，目前的溫濕度感測的技術(shù)難以滿足上述要求。
目前濕度傳感器有指差式(Integrated Electrodes，IDE)、壓電式(Piezoresistive type)、表面聲波式(Surface Acoustic Wave，SAW)及光學(xué)式等，以上各種傳感器各有其優(yōu)點，但仍然存在有靈敏度低、穩(wěn)定性低、線性度差、響應(yīng)速度慢及溫度變化造成的漂浮值不易補償?shù)热秉c。為解決現(xiàn)有技術(shù)瓶頸與滿足未來感測模塊小型化及便攜性與系統(tǒng)整合的趨勢，因而發(fā)展出整合式濕度傳感器。
請參閱圖1，它是中國臺灣專利第200508590號的「微型傳感器及其制法與使用該微型傳感器的感測裝置」，其中的微型傳感器包括一具有懸臂梁部110的第一基座11，一與第一基座11相對的第二基座12，以及一置于該第一基座11與第二基座12上的橋接板13，在該第一基座11的橋接板13上形成有一第一電極層14，且在該第一電極層14上形成有一濕度感測層15，該跨接在第一基座11及第二基座12上的橋接板13在其底部具有一凹槽130，在該凹槽130中形成有一與該第一電極層14相對應(yīng)的第二電極層16，可借由該懸臂梁部110上的第一電極層14與橋接板13底部的第二電極層16形成電容結(jié)構(gòu)。
該形成于該第一電極層14上的濕度感測層15會隨著濕度高低而改變所吸附的水分含量，進而造成長度的收縮與伸展，使該懸臂梁部110產(chǎn)生不同程度的彎曲，如此即使該第一電極層14與第二電極層16之間的距離產(chǎn)生變化，使該電容值產(chǎn)生變化，經(jīng)由電容值作為濕度變化的依據(jù)，可用于感測環(huán)境中的濕度。
上述微型傳感器結(jié)構(gòu)的制造方法如圖2A至圖2G所示，首先提供一頂面及底面具有罩幕層101的基板10，如圖2A所示；接著在該基板10頂面的罩幕層101上沉積形成該第一電極層14，如圖2B所示；在該第一電極層14頂面形成該濕度感測層15，如圖2C所示；之后在該基板10頂面及底面的罩幕層101部份進行蝕刻形成缺口102及103，如圖2D所示；經(jīng)由該缺口102及103對該基板10進行蝕刻形成第一及第二基座11、12，并在該第一基座11形成該懸臂梁部110，如圖2E所示；另在該橋接板13的凹槽130中沉積金屬形成該第二電極層16，如圖2F所示；最后將該橋接板13的凹槽130朝下跨接在第一及第二基座11、12上，使該凹槽130中的第二電極層16與位于該懸臂梁部110上的第一電極層14相對構(gòu)成電容結(jié)構(gòu)，制成該微型傳感器。
然由該微型傳感器是借由電容結(jié)構(gòu)作為檢測濕度變化的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，該電容結(jié)構(gòu)由可動的懸臂梁部110上方的第一電極層14與不可動的橋接板13下方的第二電極層16構(gòu)成，且兩者是分開制作，然后再疊合構(gòu)成。在制作流程上并非一連貫作業(yè)，必須先分成兩道制程，最后再經(jīng)由一道疊合制程，如此必須經(jīng)過至少三道獨立的制程，在制程上較為繁瑣，增加了制程的難度與構(gòu)裝成本。
因此，如何提供一種保留原有感應(yīng)特性，簡化制程降低制程難度、提高良率、降低微型傳感器成本的產(chǎn)品，實為目前亟待解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺失，本發(fā)明的主要目的是提供一種懸臂式電阻濕度感測結(jié)構(gòu)及其制法，能夠簡化結(jié)構(gòu)、降低制程的復(fù)雜度。
本發(fā)明的另一目的是提供一種懸臂式電阻濕度感測結(jié)構(gòu)及其制法，能夠提高產(chǎn)品良率、增加濕度感測的質(zhì)量。
為達上述及其它目的，本發(fā)明提供一種懸臂式電阻濕度感測結(jié)構(gòu)的制法，該制法包括提供一基板，具有第一表面及第二表面；該基板的該第一表面及第二表面經(jīng)氧化制程形成一第一及第二氧化層；在該基板的該第一氧化層形成一電阻感應(yīng)層；在該電阻感應(yīng)層上形成一濕度感應(yīng)層；以及在該基板形成一貫穿該第一氧化層及該第二氧化層的開口，并在該開口中保留形成一懸臂，使該基板的懸臂上具有該濕度感應(yīng)層及該電阻感應(yīng)層。
該基板形成開口是該第一及第二氧化層先形成開孔，再在該中間的半導(dǎo)體材料層形成該開口，并在該開口中保留形成該懸臂，使該電阻感應(yīng)層及濕度感應(yīng)層位于該懸臂上。
本發(fā)明還提供一種懸臂式電阻的濕度感測結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括一基板，具有第一表面及第二表面，該第一及第二表面經(jīng)氧化制程形成一第一及第二氧化層，且具有一貫穿該第一及第二氧化層的開口，并在該開口中保留形成有一懸臂；一電阻感應(yīng)層，形成于該基板的該懸臂上；以及一濕度感應(yīng)層，形成于該電阻感應(yīng)層上，使該濕度感應(yīng)層疊置在電阻感應(yīng)層上并以懸臂結(jié)構(gòu)形成在開口中。
該電阻感應(yīng)層是一材料長度改變造成電阻值變化的材料，例如是白金(Pt)，且該電阻感應(yīng)層是一具有增加感測特性或降低溫度效應(yīng)的圖案；該濕度感應(yīng)層是一隨著濕度變化使體積產(chǎn)生變形的材料，例如是多孔性陶瓷、有機材料或有機聚合物，可借由該濕度感應(yīng)層感測環(huán)境中的濕度，使該濕度感應(yīng)層因濕度導(dǎo)致體積產(chǎn)生變形，如膨脹或收縮，使該電阻感應(yīng)層及懸臂上下彎曲，進而改變該電阻感應(yīng)層的長度，該電阻感應(yīng)層在長度產(chǎn)生變化后即使電阻值產(chǎn)生變化，如此即可借由電阻值轉(zhuǎn)換成濕度數(shù)據(jù)，用于感測濕度的變化。
本發(fā)明是用長度改變使電阻值產(chǎn)生變化的電阻感應(yīng)層設(shè)在該開口中的懸臂上，并可借由濕度感應(yīng)層因環(huán)境濕度改變產(chǎn)生體積變化時，進而使該電阻感應(yīng)層產(chǎn)生長度變化，可直接提供轉(zhuǎn)換成濕度數(shù)據(jù)，簡化結(jié)構(gòu)，以免除電容式感應(yīng)必須使用兩個相對的電極層導(dǎo)致結(jié)構(gòu)復(fù)雜及成本增加的缺失。
再者，直接在該基板的第一氧化層上形成電阻感應(yīng)層及濕度感應(yīng)層，且在該基板的開口中保留形成一懸臂，使該電阻感應(yīng)層及濕度感應(yīng)層位于懸臂上，即可形成用于感測環(huán)境的濕度的結(jié)構(gòu)，一道制作流程即可完成，可簡化制程，免除現(xiàn)有電容式結(jié)構(gòu)必須另外接置橋接板導(dǎo)致制程復(fù)雜度增加的缺失，并可提高產(chǎn)品良率及降低成本。


圖1是中國臺灣專利第200508590號的立體圖；圖2A至2G圖是中國臺灣專利第200508590號的制法流程圖；以及圖3A至圖3E是本發(fā)明的懸臂式電阻濕度感測結(jié)構(gòu)及其制法的制法流程圖。
具體實施例方式
實施例以下圖3A至圖3E詳細說明本發(fā)明的懸臂式電阻濕度感測結(jié)構(gòu)的制法。
請參閱圖3A，首先，提供一如半導(dǎo)體材料層的基板30，該基板30具有第一表面30a及第二表面30b，該第一及第二表面30a、30b經(jīng)氧化制程形成一第一氧化層301及第二氧化層302。
請參閱圖3B，接著在該基板30的第一表面30a形成一電阻感應(yīng)層31，該電阻感應(yīng)層31是一材料長度改變即造成電阻值變化的材料，例如是白金(Pt)，且該電阻感應(yīng)層31是具有增加感測特性或降低溫度效應(yīng)的圖案。
請參閱圖3C，然后在該電阻感應(yīng)層31上形成一濕度感應(yīng)層32，該濕度感應(yīng)層32是一隨著濕度變化使體積產(chǎn)生變形的材料，例如是多孔性陶瓷、有機材料或有機聚合物。
請參閱圖3D，之后該基板30的第一及第二表面30a、30b的第一氧化層301及第二氧化層302分別形成開孔303、304，露出位于中間半導(dǎo)體材料層的基板30。
請參閱圖3E，最后以例如蝕刻方式在該基板30形成貫穿第一及第二表面30a、30b的開口305，并在該電阻感應(yīng)層31下方保留形成一懸臂306，使該懸臂306上形成有電阻感應(yīng)層31及濕度感應(yīng)層32，在該開口305中形成一三層懸臂結(jié)構(gòu)。
由于該基板30的第一表面30a上的第一氧化層301直接形成電阻感應(yīng)層31及濕度感應(yīng)層32，再在該基板30中形成開口305，并在該電阻感應(yīng)層31下方位于該開口305中形成懸臂306，構(gòu)成電阻式感測結(jié)構(gòu)，可免除現(xiàn)有電容式結(jié)構(gòu)必須另設(shè)橋接結(jié)構(gòu)及兩個相對的電極層，因此可以簡化結(jié)構(gòu)和制造流程，提高了產(chǎn)品的良率。
請參閱圖3E，借由上述制造方法，本發(fā)明還提供一種懸臂式電阻濕度感測結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括一具有第一表面30a及第二表面30b的基板30，該第一及第二表面30a、30b經(jīng)氧化制程形成一第一及第二氧化層301、302，且該基板30具有一貫穿該第一及第二氧化層301、302的開口305，并在該開口305中保留形成有一懸臂306；一形成于該基板30的懸臂306上的電阻感應(yīng)層31；以及一形成于該電阻感應(yīng)層31上的濕度感應(yīng)層32。
濕度變化使體積產(chǎn)生變形的濕度感應(yīng)層32設(shè)在電阻感應(yīng)層31上，該濕度感應(yīng)層32因濕度變化產(chǎn)生體積膨脹變大或縮小，使該懸臂306產(chǎn)生上下彎曲，進而使該電阻感應(yīng)層31的長度產(chǎn)生變化，如此即可借由電阻感應(yīng)層31的電阻值轉(zhuǎn)換成濕度數(shù)值來提供濕度指示。
因此，本發(fā)明提供的懸臂式電阻濕度感測結(jié)構(gòu)的制法是直接在該基板的第一氧化層上形成電阻感應(yīng)層及濕度感應(yīng)層，且在該基板形成開口，并在該開口中保留形成該懸臂，使該電阻感應(yīng)層及濕度感應(yīng)層位于懸臂上，即可形成用于感測環(huán)境濕度的結(jié)構(gòu)，制程以一道制作流程即可完成，簡化了制程，免除現(xiàn)有電容式結(jié)構(gòu)必須另外接置橋接板導(dǎo)致制程復(fù)雜度增加的缺失，提高了產(chǎn)品良率。
本發(fā)明的懸臂式電阻濕度感測結(jié)構(gòu)是利用長度改變即使電阻值產(chǎn)生變化的電阻感應(yīng)層設(shè)在該開口中的懸臂上，并借由濕度感應(yīng)層因環(huán)境濕度改變產(chǎn)生體積變化時，進而使該懸臂產(chǎn)生彎曲，使該電阻感應(yīng)層產(chǎn)生長度變化，即可直接轉(zhuǎn)換成濕度數(shù)據(jù)，簡化了結(jié)構(gòu)，免除了電容式感應(yīng)必須使用兩個相對電極層導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度增加的缺失。
權(quán)利要求
1.一種懸臂式電阻濕度感測結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于，該制法包括提供一基板，具有第一表面及第二表面；該基板的該第一表面及第二表面經(jīng)氧化制程形成一第一及第二氧化層；在該基板的該第一氧化層形成一電阻感應(yīng)層；在該電阻感應(yīng)層上形成一濕度感應(yīng)層；以及在該基板形成一貫穿該第一氧化層及該第二氧化層的開口，并在該開口中保留形成一懸臂，使該基板的懸臂上具有該濕度感應(yīng)層及該電阻感應(yīng)層。
2.如權(quán)利要求1所述的制法，其特征在于，該基板是一半導(dǎo)體材料層。
3.如權(quán)利要求2所述的制法，其特征在于，該基板的開口中保留形成懸臂是在該第一及第二氧化層先形成開孔，再在該中間的半導(dǎo)體材料層形成該開口，并在該開口中保留形成該懸臂。
4.如權(quán)利要求1所述的制法，其特征在于，該電阻感應(yīng)層是一隨著材料長度改變造成電阻值變化的材料。
5.如權(quán)利要求1所述的制法，其特征在于，該電阻感應(yīng)層是一具有增加感測特性或降低溫度效應(yīng)的圖案。
6.如權(quán)利要求1所述的制法，其特征在于，該電阻感應(yīng)層是一白金(Pt)。
7.如權(quán)利要求1所述的制法，其特征在于，該濕度感應(yīng)層是一隨著濕度變化使體積產(chǎn)生變形的材料。
8.如權(quán)利要求1所述的制法，其特征在于，該濕度感應(yīng)層是多孔性陶瓷、有機材料或有機聚合物中的一個。
9.一種懸臂式電阻的濕度感測結(jié)構(gòu)，其特征在于，該結(jié)構(gòu)包括一基板，具有第一表面及第二表面，該第一及第二表面經(jīng)氧化制程形成一第一及第二氧化層，且具有一貫穿該第一及第二氧化層的開口，并在該開口中保留形成有一懸臂；一電阻感應(yīng)層，形成于該基板的該懸臂上；以及一濕度感應(yīng)層，形成于該電阻感應(yīng)層上。
10.如權(quán)利要求9所述的濕度感測結(jié)構(gòu)，其特征在于，該基板是半導(dǎo)體材料層。
11.如權(quán)利要求9所述的濕度感測結(jié)構(gòu)，其特征在于，該電阻感應(yīng)層是一隨著材料長度改變造成電阻值變化的材料。
12.如權(quán)利要求9所述的濕度感測結(jié)構(gòu)，其特征在于，該電阻感應(yīng)層是一具有增加感測特性或降低溫度效應(yīng)的圖案。
13.如權(quán)利要求9所述的濕度感測結(jié)構(gòu)，其特征在于，該電阻感應(yīng)層是一白金(Pt)。
14.如權(quán)利要求9所述的濕度感測結(jié)構(gòu)，其特征在于，該濕度感應(yīng)層是一隨著濕度變化使體積產(chǎn)生變形的材料。
15.如權(quán)利要求9所述的濕度感測結(jié)構(gòu)，其特征在于，該濕度感應(yīng)層是多孔性陶瓷、有機材料或有機聚合物中的一個。
全文摘要
本發(fā)明公開一種懸臂式電阻的濕度感測結(jié)構(gòu)及其制法，該結(jié)構(gòu)包括一基板，具有第一表面及第二表面，該第一及第二表面經(jīng)氧化制程形成一第一及第二氧化層，且具有一貫穿該第一及第二氧化層的開口，并在該開口中保留形成有一懸臂；一電阻感應(yīng)層，形成于該基板的該懸臂上；以及一濕度感應(yīng)層，形成于該電阻感應(yīng)層上。本發(fā)明可直接提供轉(zhuǎn)換成的濕度數(shù)據(jù)，簡化了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，免除了電容式感應(yīng)必須使用兩個相對電極層導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)復(fù)雜及成本增加的缺失，再者使該電阻感應(yīng)層及濕度感應(yīng)層位于懸臂上，可形成用于感測環(huán)境的濕度的結(jié)構(gòu)，一道制作流程即可完成，簡化制程，提高了產(chǎn)品良率及降低成本。
文檔編號G01N27/12GK101034076SQ20061005851
公開日2007年9月12日 申請日期2006年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月10日
發(fā)明者陳榮泰, 李佳言, 邱以泰, 朱俊勛 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院