家用危險氣體傳感器設(shè)計

1、家用危險氣體傳感器設(shè)計（）1、 選擇材料SnO2敏感薄膜原因：隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展,半導(dǎo)體氣體傳感器發(fā)展日新月異.對有毒、有害氣體的檢測主要通過燒結(jié)工藝研制的以SnO2為基體的可燃?xì)怏w傳感器,由于工藝技術(shù)落后,元件的一致性不好,相比之下,薄膜氣體傳感器有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),元件的功耗低、響應(yīng)快、一致性好,與微電子平面工藝相容,有利于集成化、智能化傳感器的發(fā)展。SnO2敏感薄膜主要有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）靈敏度高，出現(xiàn)最高靈敏度的溫度較低，約在 300；（2）元件阻值變化與氣體濃度成指數(shù)關(guān)系，在低濃度范圍，這種變化十分明顯，非常適用于對低濃度氣體的檢測；（3）對氣體的檢測是可逆的，而且吸附、解吸時間短；

2、（4）氣體檢測不需復(fù)雜設(shè)備，待測氣體可通過氣敏元件電阻值的變化直接轉(zhuǎn)化為信號，且阻值變化大，可用簡單電路實(shí)現(xiàn)自動測量；（5）物理化學(xué)穩(wěn)定性好，耐腐蝕，壽命長；（6）結(jié)構(gòu)簡單，成本低，可靠性高，耐振動和抗沖擊性能好。2、 工藝流程1 氣敏元件結(jié)構(gòu)硅基微結(jié)構(gòu)氣敏元件結(jié)構(gòu)及各層厚度示意圖如圖2-1所示。敏感材料為摻1.5at.%PdCl2的SnO2薄膜，薄膜厚度約為300 nm。每個元件的面積約為3 mm x 4 mm。圖2-1 硅基傳感器各層結(jié)構(gòu)及厚度2 傳感器制作流程（1） 清洗硅片由于買來的雙面拋光的硅片上面有有機(jī)站污、固體顆粒和金屬氧化物。所以首先用1號清洗液清洗，一號清洗由水、氨水和雙氧水

3、組成。把硅片放入按一定比例配置好的清洗液中，加熱至沸騰，取下，用去離子水沖洗。然后把硅片放入2號清洗液中，2號清洗液由水、鹽酸和雙氧水按一定比例配制。把硅片放入按一定比例配置好的清洗液中，加熱至沸騰，取下，用去離子水沖洗。用壓縮空氣氣槍吹去表面水分，放入120的烘箱內(nèi)烘干。（2） 氧化硅片在試驗(yàn)中硅片的氧化采用的是濕法氧化，溫度在1180左右。氧化速率約為700-800 nm/h。一般采用氧化3-4 h即可滿足后續(xù)工藝的要求。（3） 涂覆光刻膠光刻膠又稱光致抗蝕劑，由感光樹脂、增感劑和溶劑三種主要成分組成的對光敏感的混合液體。它是一種對光敏感的高分子化合物，它在光照后，會發(fā)生交聯(lián)、分解或聚合等

4、光化學(xué)反應(yīng)，使涂覆在器件表面的光刻膠改變性質(zhì)。（4） 光刻光刻是生產(chǎn)半導(dǎo)體元件時的一個工業(yè)步驟，該步驟將印在光刻掩膜上的外形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到基質(zhì)的表面上。光刻與印刷術(shù)中的平版印刷的工藝過程類似。（5） 顯影此次光刻采用的是BP212這種光刻膠，它的顯影液為5%的NaOH溶液，顯影時間大概為40 s。然后用大量去離子水反復(fù)沖洗，用壓縮空氣氣槍吹去表面水分，在濾過紫外光的顯微鏡下觀察顯影是否干凈。如不干凈，需要放在NaOH溶液再次顯影，需要注意的是顯影時間過長會導(dǎo)致光刻膠起膠。（6） 腐蝕SiO2薄膜腐蝕Si02薄膜有濕法腐蝕和干法腐蝕兩種。濕法腐蝕工藝比較復(fù)雜，需要用光刻膠進(jìn)行背面保護(hù)。千法腐蝕工藝簡

5、單，但成本比較高。（7） 腐蝕硅杯腐蝕硅杯也有干法腐蝕和濕法腐蝕兩種方法，正兩種方法都是用Si02薄膜作為掩蔽層。干法腐蝕邊緣整齊，平面平整，速率快，但是價格比較貴。濕法腐蝕工藝簡單，成本低。（8） 涂覆光刻膠由十加熱電極線條細(xì)，為了保證光刻效果，采用AZ701正性光刻膠。AZ701應(yīng)用在細(xì)線條的光刻中么，剝離效果要比BP212好，但是保護(hù)效果沒有BP212好。AZ701轉(zhuǎn)數(shù)為2400 rad/min，要比BP212薄些。（9） 光刻加熱電極用加熱電極掩模板光刻出加熱電極圖形。（10） 顯影AZ701顯影液是日本進(jìn)口的己經(jīng)配制好的顯影液。（11） 濺射Pt由于Pt和SiO2薄膜的結(jié)合力不好，所

6、以需要先濺射一層Ti作為過渡層。Ti濺射50 nm, Pt濺射100 nm 。（12） 剝離先丙酮浸泡至圖形以外Pt都剝落。然后用乙醇浸泡，去除表面丙酮。最后用大量去離子水比沖洗。（13） 涂覆光刻膠采用BP212正性光刻膠即可。（14） 光刻焊點(diǎn)掩蔽圖形光刻出PECVD時焊點(diǎn)掩蔽加熱電極焊點(diǎn)的圖形。在PECVD后直接把焊點(diǎn)上的SiO2薄膜剝離即可。（15） 顯影顯影液為5%的NaOH溶液，顯影時間大概為40 s。（16） PECVD二氧化硅薄膜用PECVD的方法制作大概1m SiO2薄膜，需要2次PECVD基本可以達(dá)到所需的薄膜厚度和致密度。（17） 剝離把焊點(diǎn)上的Si02薄膜剝離，保證焊點(diǎn)

7、與引線接觸良好。（18） 涂覆光刻膠測試電極與加熱電極相同，線條細(xì)，所以采用AZ701正性光刻膠，工藝參數(shù)與加熱電相同。（19） 光刻測試電極用測試電極掩模板光刻出測試電極圖形。（20） 顯影與步驟10相同。（21） 濺射Pt與步驟11相同。（22） 剝離與步驟12相同。（23） 涂覆Sn02薄膜用勻膠機(jī)把膠體均勻涂覆在制作完成的襯底上。（24） 涂覆光刻膠采用BP212正性光刻膠保護(hù)測試電極上的Sn02薄膜。（25） 光刻Sn02薄膜保護(hù)窗口用掩模板光刻出Sn02薄膜保護(hù)窗口。（26） 顯影與步驟10相同。（27） 腐蝕Sn02薄膜用HF, HCl和Ti配制的腐蝕液腐蝕焊點(diǎn)上的Sn02薄膜，

8、測試電極上的SnO2薄膜用光刻膠保護(hù)。腐蝕完畢后，先用丙酮溶解光刻膠，然后用乙醇清洗，最后用大量去離子水沖洗。放入烘箱，烘干水分。3、 成本估算及定價1 原料成本原料種類SnCl22H2OPbCl3SiO2基片無水乙醇清洗試劑費(fèi)用40252055總計952 零件成本原料種類金（Au）鉑（Pt）鎳鉻合金（Ni-Cr）三氧化二鋁100目雙層不銹鋼鍍鎳銅材（Ni-Cu）膠木或尼龍費(fèi)用8885483總計413 固定資產(chǎn)成本項(xiàng)目場地租賃廠房建設(shè)設(shè)備購買設(shè)備維護(hù)費(fèi)用15208020總計1354 人工成本職務(wù)經(jīng)理文員總工技工普工配置153940人均工資154964總計2765 水電成本項(xiàng)目水費(fèi)電費(fèi)費(fèi)用55總計106 其他成本項(xiàng)目管理成本營銷成本運(yùn)輸成本稅收成本費(fèi)用315510總計337 綜合成本類型原料成本零件成本固定資產(chǎn)成本人工成本水電成本其他成本費(fèi)用95411352761033總計5898 單位成品