一種環境傳感器、集成裝置及其制造方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及一種傳感器測量領域，更具體地，涉及一種環境傳感器;本發明還涉及一種環境傳感器的集成裝置、制造方法。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著科學技術的發展，手機、筆記本電腦等電子產品的體積在不斷減小，而且人們對這些便攜電子產品的性能要求也越來越高，這就要求與之配套的電子零部件的體積也必須隨著減小。傳感器作為測量器件，已經普遍應用在手機、筆記本電腦等電子產品上。現有的環境傳感器，例如壓力傳感器、濕度傳感器等，通常包括電阻式和電容式兩種結構。
[0003]對于電阻式的濕度傳感器而言，其通過濕敏材料吸收周圍環境內的濕氣，從而改變其電阻率或者是介電常數以感測周圍的環境濕度;但是此時如果希望其能快速恢復至常態，則需要對傳感器的濕敏材料來除濕。
[0004]電阻式的氣敏傳感器，其可用于如tVOC、甲醛等各種非揮發性有機物氣體的探測。但是不同的氣體在不同的溫度下具有不同的靈敏度，因此針對特定的氣體需要優化氣敏傳感器的工作溫度，例如VOC氣體的最佳工作溫度一般在200-300 °C，所以人們希望可以調節傳感器工作的溫度，從而獲得較為準確的檢測數據。
【發明內容】
[0005]本發明的一個目的是提供一種環境傳感器的新技術方案。
[0006]根據本發明的第一方面，提供了一種環境傳感器，包括襯底，在所述襯底上設置有至少一個電阻器，在所述襯底的上方還設置有覆蓋所述電阻器的第一絕緣層;還包括形成在所述第一絕緣層上的導電圖案，在所述導電圖案的上方設置有連接在導電圖案中的環境敏感材料層。
[0007]優選地，所述電阻器包括層疊設置的多晶硅層、導電介質層。
[0008]優選地，所述導電介質層采用WSi2、TiSi2、NiSi2或MoSi2材料。
[0009]優選地，所述襯底采用單晶硅材料，在所述電阻器與襯底之間還設有用于絕緣的第二絕緣層。
[0010]優選地，所述襯底上還設置有背腔，所述電阻器通過第二絕緣層懸空在背腔的上方。
[0011]優選地，所述襯底還設置有上端開口的容腔，所述電阻器通過第二絕緣層懸空在背腔的上方。
[0012]本發明還提供了一種環境傳感器的集成裝置，至少包括第一環境傳感器、第二環境傳感器，所述第一環境傳感器、第二環境傳感器具有上述環境傳感器的結構。
[0013]優選地，所述第一環境傳感器為氣敏傳感器，所述第二環境傳感器為濕度傳感器。
[0014]本發明還提供了一種環境傳感器的制造方法，包括以下步驟:
[0015]a)在襯底的上方形成第二絕緣層，并在第二絕緣層的上方設置導電層，對該導電層進行刻蝕，形成電阻器；
[0016]b)在電阻器的上方沉積第一絕緣層，使得所述第一絕緣層將電阻器覆蓋住；
[0017]c)在所述第一絕緣層的上方設置金屬層，并對該金屬層進行刻蝕，形成導電圖案；
[0018]d)在所述導電圖案的上方繼續沉積第一絕緣層，并對該第一絕緣層進行刻蝕，以將導電圖案露出；
[0019]e)在所述導電圖案上設置環境敏感材料層，以將環境敏感材料層連接在導電圖案中。
[0020]優選地，所述步驟d)中，還包括在第一絕緣層的上方設置保護層，并對保護層、第一絕緣層進行刻蝕，以將導電圖案露出的步驟。
[0021]本發明的一種環境傳感器，其結構簡單，在敏感材料層的下方設置了電阻器結構，該電阻器通電后，其產生的熱量可以通過氧化層傳遞至敏感材料層上，從而可以對敏感材料層進行加熱除濕，或者是來調節環境傳感器的工作溫度，這不但提高了環境傳感器的靈敏度，還提高了環境傳感器的應用領域。
[0022]本發明的發明人發現，在現有技術中，環境傳感器往往會因為某些因素而限制其應用的范圍。因此，本發明所要實現的技術任務或者所要解決的技術問題是本領域技術人員從未想到的或者沒有預期到的，故本發明是一種新的技術方案。
[0023]通過以下參照附圖對本發明的示例性實施例的詳細描述，本發明的其它特征及其優點將會變得清楚。
【附圖說明】
[0024]被結合在說明書中并構成說明書的一部分的附圖示出了本發明的實施例，并且連同其說明一起用于解釋本發明的原理。
[0025]圖1是本發明環境傳感器的結構示意圖。
[0026]圖2是本發明環境傳感器另一實施方式的結構示意圖。
[0027]圖3是本發明集成裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0028]現在將參照附圖來詳細描述本發明的各種示例性實施例。應注意到:除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數字表達式和數值不限制本發明的范圍。
[0029]以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發明及其應用或使用的任何限制。
[0030]對于相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術、方法和設備應當被視為說明書的一部分。
[0031]在這里示出和討論的所有例子中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它例子可以具有不同的值。
[0032]應注意到:相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步討論。
[0033]參考圖1，本發明提供了一種環境傳感器，其包括襯底I以及設置在襯底I上方的至少一個電阻器;在所述襯底I的上方還設置有覆蓋所述電阻器的第一絕緣層3，該第一絕緣層3將所述電阻器覆蓋住。通過設置的電路布圖，電流可以傳遞至電阻器上，使得該電阻器可以發熱。本發明的襯底I可以采用單晶硅材料，此時為了保證該電阻器與襯底I之間的絕緣，在所述電阻器與襯底I之間還設有用于絕緣的第二絕緣層2;該第二絕緣層2可與第一絕緣層3采用相同的材料，例如氧化硅等本領域技術人員所熟知的材料等。在此需要注意的是，第一絕緣層3、第二絕緣層2采用相同的材料，而且該兩個絕緣層部分連通在一起，因此該兩個絕緣層可以認為是同一個部件;本發明只是為了便于理解，將其區分為第一絕緣層
3、第二絕緣層2。
[0034]在襯底I上形成一層第二絕緣層2后，可以在該第二絕緣層2沉積導電層，并對該導電層進行刻蝕，形成電阻器以及連接電阻器的電路布圖等；之后沉積第一絕緣層3，以將電阻器以及連接電阻器的電路布圖覆蓋住。電阻器的數量可以根據實際需要進行設置，例如可在第二絕緣層2上設置三個或者更多個電阻器。
[0035]本發明的環境傳感器，還包括形成在所述第一絕緣層3上方導電圖案6，該導電圖案6可以采用鋁或銅材料。例如可在第一絕緣層3上預先設置一層金屬層，之后對該金屬層進行刻蝕，從而形成導電圖案6。在所述導電圖案6的上方設置環境敏感材料層8，且該環境敏感材料層8連接在導電圖案6中，使得環境敏感材料層8感應的環境信息可以通過該預先設計的導電圖案6以電信號的方式進行輸出。
[0036]在本發明一個優選的實施方式中，本發明的電阻器包括層疊設置的多晶硅層4、導電介質層5;例如可以在第二絕緣層2上沉積一層多晶硅層4，之后在多晶硅層4上沉積導電介質層5，再對該多晶硅層4、導電介質層5進行刻蝕，以形成本發明的電阻器以及連接該電阻器的電路布圖等。本發明的導電介質層5優選采用WSi2、TiSi2、NiSi2或MoSi2等材料;在半導體工藝制程中常用這些難熔的金屬硅化物作為CMOS晶體管的柵極，而采用這些材料作為電阻器，不但可以具有較低的方塊電阻，而且還具有較高的熔化溫度。另外由于CMOS電路也包括多晶硅層以及WS i 2、T i S i 2、Ni S i 2或Mo S i 2等材料的導電介質層，這就使得本發明電阻器的材料與C M O S電路制造工藝中的材料是完全兼容的。也就是說，本發明的電阻器可以在CMOS的制作工藝中同時形成，從而可以利用成熟的CMOS工藝進行低成本的大規模生產，并且可以直接進行傳感器和其處理電路(ASIC)的集成，提高器件的性能。
[0037]在本發明一個優選的實施方式中，在所述導電圖案6的上方可以繼續設置一層第一絕緣層，并對該第一絕緣層進行刻蝕，從而將導電圖案6上用于連接環境敏感材料層8的位置暴露出來。進一步地，可在該第一絕緣層上設置一層保護層7，該保護層7可以采用氮化硅材料，這屬于本領域技術人員的公知常識，在此不再具體說明。
[0038]本發明的環境傳感器包括但不限于氣敏傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器等。而環境敏感材料層8則根據本發明環境傳感器具體的類型進行相應的選擇。例如當本發明的環境傳感器為氣敏傳感器時，則該環境敏感材料層8則