專利名稱：聲表面波氣體傳感器及其制作方法
技術領域：
本發明涉及傳感器制作領域，特別是一種聲表面波氣體傳感器及其制作方法。
背景技術：
1979年，Wohlt jen和Dessy最早報道采用聲表面波(SAW)延遲線振蕩器探測化學
蒸汽，由此開啟了人們對一種新型傳感器——聲表面波傳感器的研究之門。 聲表面波氣體傳感器測量氣體具有精度高，分辨率高，抗干擾能力強，適合遠距離
傳輸，測量再現性好，易與計算機、微處理機接口 ，易實現微型化、集成化、智能化，不需要在
加熱狀態下工作，穩定度高、功耗小等特點。經過數十年的研究，聲表面波傳感器被越來越
廣泛的應用在氣體傳感器等方面。 SAW氣體傳感器是眾多SAW傳感器中最為復雜，涉及面較廣的傳感器類型。目前， SAW氣體傳感器已用于對S(^、水蒸氣、丙酮、甲醇、112、1125、冊2及有毒氣體的檢測。在SAW氣 體傳感器研究初期，均采用延遲線型單端或雙端結構SAW器件作為傳感器。直到1990年， Wastson等人首次報道了采用高Q值SAW諧振器結構的SAW傳感器用于氣體濃度的檢測，大 大提高了分辨率。但是不管是最早的延遲線型，還是后來的諧振器型，都存在著三次行程反 射信號的干擾問題。
發明內容
( — )要解決的技術問題 有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種聲表面波氣體傳感器及其制作方法， 以解決三次行程反射信號的干擾問題。
( 二 )技術方案 為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下 —種聲表面波氣體傳感器，該聲表面波氣體傳感器包括 —壓電晶體襯底； 制備于該壓電晶體襯底表面的三組相互平行且間隔相等的第一叉指電極、第二叉 指電極和第三叉指電極；以及 在第一叉指電極與第二叉指電極，以及第二叉指電極與第三叉指電極之間的襯底 表面分別蒸鍍或涂敷的能夠吸附被測氣體的敏感膜。 上述方案中，所述第一叉指電極與第三叉指電極通過金屬線并聯連接，并作為該 聲表面波氣體傳感器輸出端；所述第二叉指電極作為該聲表面波氣體傳感器輸入端。
上述方案中，所述壓電晶體襯底為石英襯底、鈮酸鋰襯底或鍺酸鋰襯底。
上述方案中，所述敏感膜為金屬鈀膜。 上述方案中，所述第一叉指電極、第二叉指電極和第三叉指電極，三者完全相同， 且第一叉指電極與第三叉指電極關于第二叉指電極對稱。 上述方案中，所述第一叉指電極與第二叉指電極以及第二叉指電極與第三叉指電極之間的敏感膜完全相同。 —種制作聲表面波氣體傳感器的方法，該方法包括 在壓電晶體襯底上涂膠、光刻、顯影、蒸鍍金屬，制作三組相互平行且間隔相等的 第一叉指電極、第二叉指電極和第三叉指電極； 在第一叉指電極與第二叉指電極，以及第二叉指電極與第三叉指電極之間的襯底 表面分別蒸鍍或涂敷能夠吸附被測氣體的敏感膜； 采用金屬線將第一叉指電極與第三叉指電極并聯連接，作為該聲表面波氣體傳感 器輸出端，將第二叉指電極作為該聲表面波氣體傳感器輸入端；
封裝，完成聲表面波氣體傳感器的制作。 上述方案中，所述壓電晶體襯底為石英襯底、鈮酸鋰襯底或鍺酸鋰襯底。
上述方案中，所述敏感膜為金屬鈀膜。 上述方案中，所述封裝是將器件與管殼連接起來，并設置好管腳。
(三)有益效果 本發明提供的聲表面波氣體傳感器及其制作方法，很好的解決了三次行程反射信 號的干擾問題。另外結構上不需要增加新的組成部分，相比于諧振器型聲表面波傳感器需 要較多的反射柵，本發明精簡了結構，抑制了噪聲。而且將接收到的信號強度增強了一倍。 具有靈敏度高，結構簡單，方便制作，信號處理容易，能與半導體工藝兼容的優點。
圖1是本發明提供制作聲表面波氣體傳感器的方法流程圖；
圖2是本發明提供的在壓電晶體襯底上制作第一叉指電極、第 叉指電極的示意圖； 圖3是本發明提供的在第一叉指電極與第二叉指電極，以及第 叉指電極之間的襯底表面蒸鍍或涂敷敏感膜的示意圖；
圖4是本發明制作的聲表面波氣體傳感器的結構示意圖。
具體實施例方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照 附圖，對本發明進一步詳細說明。 如圖1所示，圖1是本發明提供制作聲表面波氣體傳感器的方法流程圖，該方法包 括 步驟101 :在壓電晶體襯底上涂膠、光刻、顯影、蒸鍍金屬，制作三組相互平行且間 隔相等的第一叉指電極(叉指電極A)、第二叉指電極(叉指電極B)和第三叉指電極(叉 指電極C);如圖2所示，所述壓電晶體襯底可以為石英襯底、鈮酸鋰襯底或鍺酸鋰襯底等， 在本發明中采用127.86° Y-X切向的鈮酸鋰，敏感膜無吸附氣體時聲表面波傳播速度為 3485m/s。鈮酸鋰的厚度約為0. 5mm，經過清洗，光刻，顯影，蒸金屬等步驟在鈮酸鋰上形成三 個完全相同的叉指電極。 步驟102 :在第一叉指電極與第二叉指電極，以及第二叉指電極與第三叉指電極 之間的襯底表面分別蒸鍍或涂敷能夠吸附被測氣體的敏感膜；如圖3所示，所述敏感膜為
二叉指電極和第三 二叉指電極與第三金屬鈀膜。
步驟103 :采用金屬線將第一叉指電極與第三叉指電極并聯連接，作為該聲表面 波氣體傳感器輸出端，將第二叉指電極作為該聲表面波氣體傳感器輸入端；如圖4所示。
步驟104 :封裝，完成聲表面波氣體傳感器的制作。封裝是將器件與管殼連接起 來，并設置好管腳。 再參照圖4，圖4是本發明制作的聲表面波氣體傳感器的結構示意圖，該聲表面波
氣體傳感器包括 —壓電晶體襯底； 制備于該壓電晶體襯底表面的三組相互平行且間隔相等的第一叉指電極、第二叉 指電極和第三叉指電極；以及 在第一叉指電極與第二叉指電極，以及第二叉指電極與第三叉指電極之間的襯底 表面分別蒸鍍或涂敷的能夠吸附被測氣體的敏感膜。 所述第一叉指電極與第三叉指電極通過金屬線并聯連接，并作為該聲表面波氣體 傳感器輸出端；所述第二叉指電極作為該聲表面波氣體傳感器輸入端。 所述壓電晶體襯底為石英襯底、鈮酸鋰襯底或鍺酸鋰襯底，所述敏感膜為金屬鈀膜。 所述第一叉指電極、第二叉指電極和第三叉指電極，三者完全相同，且第一叉指電 極與第三叉指電極關于第二叉指電極對稱。 所述第一叉指電極與第二叉指電極以及第二叉指電極與第三叉指電極之間的敏 感膜完全相同。 在本發明中，為了實現減小噪聲，增強信號，簡化結構，提出在壓電晶體上做出三 個各個參數完全相同的叉指電極，如圖1所示，叉指電極A與叉指電極B之間的距離和叉指 電極B與叉指電極C之間的距離相等；且吸附膜D與吸附膜E也是完全相同，如圖2所示； 叉指電極A與叉指電極C作為并聯輸出，叉指電極B作為輸入端。 兩個接收叉指電極A與C是完全對稱，并且它們是并聯的。從兩個接收叉指電極A 和C反射回來的聲信號在發射叉指電極B吸收，因為發射叉指電極B是一個理想的吸收體， 所以輸出端不再出現三次行程反射信號，另外由于叉指電極A和C是并聯連接，使發射叉指 電極B產生的信號得到了完全的吸收，增強了信號輸出強度，也不用像諧振器型聲表面波 傳感器那樣需要大量的反射柵。 以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳 細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡 在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保 護范圍之內。
權利要求
一種聲表面波氣體傳感器，其特征在于，該聲表面波氣體傳感器包括一壓電晶體襯底；制備于該壓電晶體襯底表面的三組相互平行且間隔相等的第一叉指電極、第二叉指電極和第三叉指電極；以及在第一叉指電極與第二叉指電極，以及第二叉指電極與第三叉指電極之間的襯底表面分別蒸鍍或涂敷的能夠吸附被測氣體的敏感膜。
2. 根據權利要求1所述的聲表面波氣體傳感器，其特征在于，所述第一叉指電極與第 三叉指電極通過金屬線并聯連接，并作為該聲表面波氣體傳感器輸出端；所述第二叉指電極作為該聲表面波氣體傳感器輸入端。
3. 根據權利要求1所述的聲表面波氣體傳感器，其特征在于，所述壓電晶體襯底為石 英襯底、鈮酸鋰襯底或鍺酸鋰襯底。
4. 根據權利要求1所述的聲表面波氣體傳感器，其特征在于，所述敏感膜為金屬鈀膜。
5. 根據權利要求1所述的聲表面波氣體傳感器，其特征在于，所述第一叉指電極、第二 叉指電極和第三叉指電極，三者完全相同，且第一叉指電極與第三叉指電極關于第二叉指 電極對稱。
6. 根據權利要求1所述的聲表面波氣體傳感器，其特征在于，所述第一叉指電極與第 二叉指電極以及第二叉指電極與第三叉指電極之間的敏感膜完全相同。
7. —種制作聲表面波氣體傳感器的方法，其特征在于，該方法包括 在壓電晶體襯底上涂膠、光刻、顯影、蒸鍍金屬，制作三組相互平行且間隔相等的第一叉指電極、第二叉指電極和第三叉指電極；在第一叉指電極與第二叉指電極，以及第二叉指電極與第三叉指電極之間的襯底表面 分別蒸鍍或涂敷能夠吸附被測氣體的敏感膜；采用金屬線將第一叉指電極與第三叉指電極并聯連接，作為該聲表面波氣體傳感器輸 出端，將第二叉指電極作為該聲表面波氣體傳感器輸入端；封裝，完成聲表面波氣體傳感器的制作。
8. 根據權利要求7所述的制作聲表面波氣體傳感器的方法，其特征在于，所述壓電晶 體襯底為石英襯底、鈮酸鋰襯底或鍺酸鋰襯底。
9. 根據權利要求7所述的制作聲表面波氣體傳感器的方法，其特征在于，所述敏感膜 為金屬鈀膜。
10. 根據權利要求7所述的制作聲表面波氣體傳感器的方法，其特征在于，所述封裝是 將器件與管殼連接起來，并設置好管腳。
全文摘要
本發明公開了一種聲表面波氣體傳感器，包括一壓電晶體襯底；制備于該壓電晶體襯底表面的三組相互平行且間隔相等的第一叉指電極、第二叉指電極和第三叉指電極；以及在第一叉指電極與第二叉指電極，以及第二叉指電極與第三叉指電極之間的襯底表面分別蒸鍍或涂敷的能夠吸附被測氣體的敏感膜。本發明同時公開了一種制作聲表面波氣體傳感器的方法。利用本發明制備的聲表面傳感器，與不同的敏感膜搭配可以測量多種氣體，具有靈敏度高，結構簡單，方便制作，信號處理容易，能與半導體工藝兼容的優點。
文檔編號G01N29/036GK101726538SQ20081022490
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月24日 優先權日2008年10月24日
發明者朱晨昕, 李昊峰, 李維龍, 賈銳, 陳晨 申請人:中國科學院微電子研究所