本發(fā)明涉及傳感器制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種聲表面波溫度傳感器的結(jié)構(gòu)及制作方法。

背景技術(shù)：

聲表面波溫度傳感器相比于普通傳感器，具有低成本、高靈敏度、穩(wěn)定性好等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，而且借助無(wú)線讀取系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線無(wú)源檢測(cè)，可廣泛應(yīng)用于電力、汽車(chē)、家居、工業(yè)制造等行業(yè)。但是聲表面波溫度傳感器存在電極的質(zhì)量加載效應(yīng)及電極容易氧化等問(wèn)題，尤其是在高頻情況下，這種問(wèn)題更容易造成器件性能的變化。

為了解決這些問(wèn)題，我們結(jié)合電極制造工藝及保護(hù)層沉積工藝，設(shè)計(jì)了一種新型的聲表面波溫度傳感器制作方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的聲表面波溫度傳感器存在能量傳輸損耗高易氧化的缺點(diǎn)，提供一種采用特定電極制作及保護(hù)設(shè)計(jì)的聲表面波溫度傳感器，以克服上述缺點(diǎn)。

(二)技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明的第一個(gè)技術(shù)目的是：本發(fā)明所述的SAW溫度傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：位于底層的襯底材料；位于襯底材料之上的傳感器叉指電極；位于叉指電極同一層，在叉指電極周?chē)难趸瘏^(qū)域；位于叉指電極及電極周?chē)趸瘏^(qū)域之上的二氧化硅保護(hù)層。

進(jìn)一步地說(shuō)，所述襯底材料采用壓電襯底，具體襯底材料可以包括石英 壓電晶體、鈮酸鋰壓電晶體、鉭酸鋰壓電晶體。

進(jìn)一步地說(shuō)，所述電極材料采用鋁、銅導(dǎo)電性較好的材料。

本發(fā)明的第二個(gè)技術(shù)目的是指：所述SAW溫度傳感器結(jié)構(gòu)的制作方法，包括：

(1)所述壓電襯底材料經(jīng)清洗烘干后，在其之上生長(zhǎng)一層Al電極層；

(2)采用微電子工藝經(jīng)過(guò)涂膠、光刻、顯影、氧化、去膠等步驟形成電極圖形；

(3)所述電極圖形經(jīng)過(guò)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(PECVD)或?yàn)R射工藝，形成一層5-20納米的SiO2層，作為電極的保護(hù)層；

(4)將基片切割成分立器件，然后用鋁絲焊線機(jī)將分立器件鍵合至封裝用基座上，進(jìn)行封裝測(cè)試，形成完整的傳感器。

進(jìn)一步地說(shuō)，所述襯底材料分別先后分別用丙酮、乙醇、去離子水清洗，氮?dú)獯蹈桑?0度高溫環(huán)境下烘干襯底，烘干時(shí)間60秒。

進(jìn)一步地說(shuō)，所述電極層厚度根據(jù)設(shè)計(jì)的聲表面波波長(zhǎng)而定，為波長(zhǎng)的5％～10％，生長(zhǎng)方法采用電子束蒸發(fā)。

進(jìn)一步地說(shuō)，步驟(2)中所述氧化過(guò)程采用等離子氧化方法，使器件表面沒(méi)有光刻膠(圖形區(qū))的Al被氧化為Al2O3，有光刻膠的部分仍為Al。

(三)有益效果

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明聲表面波溫度傳感器的所有制作材料包括壓電襯底材料、電極材料、光刻膠、SiO2材料等；

2、本發(fā)明所設(shè)計(jì)的電極結(jié)構(gòu)形成方式采用氧化的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，形成的電 極表面基本沒(méi)有起伏，有效克服了電極質(zhì)量加載不均勻造成的聲波能量傳輸過(guò)程中的能量損耗；

3、本發(fā)明的傳感器采用SiO2保護(hù)層材料，可以保護(hù)電極材料在使用過(guò)程中免受氧化。

附圖說(shuō)明

圖1一種諧振器型SAW的結(jié)構(gòu)圖；

圖2器件的具體加工過(guò)程示意圖；

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

參照?qǐng)D1，示出了聲表面波溫度傳感器單元第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，包括：

壓電襯底1：主要可以采用石英晶體、鈮酸鋰晶體、鉭酸鋰晶體、ZnO多晶、AlN材料等具有壓電性的材料，用于產(chǎn)生壓電效應(yīng)，在襯底表面產(chǎn)生聲表面波；

電極層2：位于壓電襯底及SiO2材料之間，并與壓電襯底及SiO2層緊密接觸，用于同壓電襯底相互作用以產(chǎn)生聲電-電聲信號(hào)轉(zhuǎn)換；

電極被氧化的部分3：位于壓電襯底及SiO2材料之間，并與壓電襯底及SiO2層緊密接觸，與電極處于同一層，用于抑制聲波信號(hào)在傳播過(guò)程中產(chǎn)生的損耗；

SiO2層4：位于電極材料之上，并與之緊密接觸的SiO2保護(hù)層，用于將保護(hù)電極材料在使用過(guò)程中不被氧化。

參照?qǐng)D2，示出了本發(fā)明第一實(shí)施例傳感器制備工藝的流程，具體包括：

步驟(a)：在壓電襯底之上生長(zhǎng)一層Al電極層，電極厚度根據(jù)設(shè)計(jì)的聲表面波波長(zhǎng)而定，為波長(zhǎng)的5％～10％，圖中結(jié)構(gòu)層自下往上依次是壓電襯底S201，金屬電極材料S202。

步驟(b)：在生長(zhǎng)好電極材料之后旋涂一層光刻膠，所形成的結(jié)構(gòu)層自下往上依次是壓電襯底S201，金屬電極材料S202，光刻膠S203。

步驟(c)：對(duì)涂覆好光刻膠的壓電襯底進(jìn)行曝光并經(jīng)過(guò)顯影、定影，形成的結(jié)構(gòu)層自下往上依次是壓電襯底S201，金屬電極材料S202，曝光之后留下來(lái)的光刻膠S203。

步驟(d)：傳感器結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)顯影后，進(jìn)行氧化處理，使得器件表面沒(méi)有光刻膠的Al被氧化為Al2O3，有光刻膠的部分仍為Al，所形成的結(jié)構(gòu)層自下往上依次是壓電襯底S201，金屬電極材料(氧化的部分S204及未氧化的部分S202)，為圖(c)步驟后經(jīng)過(guò)氧化并去膠之后的結(jié)果。

步驟(e)：對(duì)前述工藝形成的器件之上，將需要引出的電極端子部分阻擋，僅對(duì)其余部分進(jìn)行SiO2的生長(zhǎng)。經(jīng)過(guò)PECVD或者濺射工藝，形成一層1-20納米的SiO2層，作為電極的保護(hù)層S205，所形成的結(jié)構(gòu)層自下往上依次是壓電襯底S201，金屬電極材料(氧化的部分S204及未氧化的部分S202)，氧化硅保護(hù)層S205。

經(jīng)過(guò)上述步驟之后，經(jīng)過(guò)剝離工藝，去除套刻步驟中形成的阻擋層，形成完整的器件結(jié)構(gòu)。最后進(jìn)行引線、封裝及測(cè)試，形成完整的聲表面波溫度傳感器。

對(duì)于前述的各方法實(shí)施例，為了描述簡(jiǎn)單，故將其都表述為一系列的動(dòng)作組合，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該知悉，本發(fā)明并不受所描述的動(dòng)作順序的限制，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明，某些步驟可以采用其他順序或同時(shí)執(zhí)行；其次，本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該知悉，上述方法實(shí)施例均屬于優(yōu)選實(shí)施例，所涉及的動(dòng)作和模塊并不一定是本發(fā)明所必須的。

本說(shuō)明書(shū)中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見(jiàn)即可。

對(duì)本發(fā)明公開(kāi)的一種基于聲表面波溫度傳感器結(jié)構(gòu)及其制作方法，文中 應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。