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1、家用危险气体传感器设计（）1、选择材料SnO2敏感薄膜原因：随着工农业生产的迅速发展,半导体气体传感器发展日新月异.对有毒、有害气体的检测主要通过烧结工艺研制的以 SnO2为基体的可燃气体传感器,由于工艺技术落后,元件的一致性不好,相比之下,薄膜气体传感器有其独特的优点,元件的功耗低、响应快、一致性好,与微电子平面工艺相容,有利于集成化、智能化传感器的发展。SnO2敏感薄膜主要有以下优点：（1）灵敏度高，出现最高灵敏度的温度较低，约在 300；（2）元件阻值变化与气体浓度成指数关系，在低浓度范围，这种变化十分明显，非常适用于对低浓度气体的检测；（3）对气体的检测是可逆的，而且吸附、解吸时间短；
2、（4）气体检测不需复杂设备，待测气体可通过气敏元件电阻值的变化直接转化为信号，且阻值变化大，可用简单电路实现自动测量；（5）物理化学稳定性好，耐腐蚀，寿命长；（6）结构简单，成本低，可靠性高，耐振动和抗冲击性能好。2、工艺流程1气敏元件结构硅基微结构气敏元件结构及各层厚度示意图如图 2-1 所示。敏感材料为掺1.5at.%PdCl2的 SnO2薄膜，薄膜厚度约为 300 nm。每个元件的面积约为 3 mm x 4 mm。图 2-1 硅基传感器各层结构及厚度2传感器制作流程（1）清洗硅片由于买来的双面抛光的硅片上面有有机站污、固体颗粒和金属氧化物。所以首先用 1 号清洗液清洗，一号清洗由水、氨水
3、和双氧水组成。把硅片放入按一定比例配置好的清洗液中，加热至沸腾，取下，用去离子水冲洗。然后把硅片放入 2 号清洗液中，2 号清洗液由水、盐酸和双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，加热至沸腾，取下，用去离子水冲洗。用压缩空气气枪吹去表面水分，放入 120的烘箱内烘干。（2）氧化硅片在试验中硅片的氧化采用的是湿法氧化，温度在 1180左右。氧化速率约为 700-800 nm/h。一般采用氧化 3-4 h 即可满足后续工艺的要求。（3）涂覆光刻胶光刻胶又称光致抗蚀剂，由感光树脂、增感剂和溶剂三种主要成分组成的对光敏感的混合液体。它是一种对光敏感的高分子化合物，它在光照后，会发
4、生交联、分解或聚合等光化学反应，使涂覆在器件表面的光刻胶改变性质。（4）光刻光刻是生产半导体元件时的一个工业步骤，该步骤将印在光刻掩膜上的外形结构转移到基质的表面上。光刻与印刷术中的平版印刷的工艺过程类似。（5）显影此次光刻采用的是 BP212 这种光刻胶，它的显影液为 5%的 NaOH 溶液，显影时间大概为 40 s。然后用大量去离子水反复冲洗，用压缩空气气枪吹去表面水分，在滤过紫外光的显微镜下观察显影是否干净。如不干净，需要放在 NaOH溶液再次显影，需要注意的是显影时间过长会导致光刻胶起胶。（6）腐蚀 SiO2薄膜腐蚀 Si02薄膜有湿法腐蚀和干法腐蚀两种。湿法腐蚀工艺比较复杂，需要用光
5、刻胶进行背面保护。千法腐蚀工艺简单，但成本比较高。（7）腐蚀硅杯腐蚀硅杯也有干法腐蚀和湿法腐蚀两种方法，正两种方法都是用 Si02薄膜作为掩蔽层。干法腐蚀边缘整齐，平面平整，速率快，但是价格比较贵。湿法腐蚀工艺简单，成本低。（8）涂覆光刻胶由十加热电极线条细，为了保证光刻效果，采用 AZ701 正性光刻胶。AZ701应用在细线条的光刻中么，剥离效果要比 BP212 好，但是保护效果没有 BP212好。AZ701 转数为 2400 rad/min，要比 BP212 薄些。（9）光刻加热电极用加热电极掩模板光刻出加热电极图形。（10）显影AZ701 显影液是日本进口的己经配制好的显影液。（11）溅
6、射 Pt由于 Pt 和 SiO2薄膜的结合力不好，所以需要先溅射一层 Ti 作为过渡层。Ti 溅射 50 nm, Pt 溅射 100 nm 。（12）剥离先丙酮浸泡至图形以外 Pt 都剥落。然后用乙醇浸泡，去除表面丙酮。最后用大量去离子水比冲洗。（13）涂覆光刻胶采用 BP212 正性光刻胶即可。（14）光刻焊点掩蔽图形光刻出 PECVD 时焊点掩蔽加热电极焊点的图形。在 PECVD 后直接把焊点上的 SiO2 薄膜剥离即可。（15）显影显影液为 5%的 NaOH 溶液，显影时间大概为 40 s。（16）PECVD 二氧化硅薄膜用 PECVD 的方法制作大概 1m SiO 2薄膜，需要 2 次
7、 PECVD 基本可以达到所需的薄膜厚度和致密度。（17）剥离把焊点上的 Si02薄膜剥离，保证焊点与引线接触良好。（18）涂覆光刻胶测试电极与加热电极相同，线条细，所以采用 AZ701 正性光刻胶，工艺参数与加热电相同。（19）光刻测试电极用测试电极掩模板光刻出测试电极图形。（20）显影与步骤 10 相同。（21）溅射 Pt与步骤 11 相同。（22）剥离与步骤 12 相同。（23）涂覆 Sn02薄膜用匀胶机把胶体均匀涂覆在制作完成的衬底上。（24）涂覆光刻胶采用 BP212 正性光刻胶保护测试电极上的 Sn02薄膜。（25）光刻 Sn02薄膜保护窗口用掩模板光刻出 Sn02薄膜保护窗口。（
8、26）显影与步骤 10 相同。（27）腐蚀 Sn02薄膜用 HF, HCl 和 Ti 配制的腐蚀液腐蚀焊点上的 Sn02薄膜，测试电极上的SnO2薄膜用光刻胶保护。腐蚀完毕后，先用丙酮溶解光刻胶，然后用乙醇清洗，最后用大量去离子水冲洗。放入烘箱，烘干水分。3、成本估算及定价1原料成本原料种类 SnCl22H2O PbCl3SiO2基片 无水乙醇 清洗试剂费用 40 25 20 5 5总计 952零件成本原料种类金（Au）铂（Pt）镍铬合金（Ni-Cr）三氧化二铝100 目双层不锈钢镀镍铜材（Ni-Cu）胶木或尼龙费用 8 8 8 5 4 8 3总计 413固定资产成本项目 场地租赁 厂房建设
9、设备购买 设备维护费用 15 20 80 20总计 1354人工成本职务 经理 文员 总工 技工 普工配置 1 5 3 9 40人均工资 15 4 9 6 4总计 2765水电成本项目 水费 电费费用 5 5总计 106其他成本项目 管理成本 营销成本 运输成本 税收成本费用 3 15 5 10总计 337综合成本类型原料成本零件成本固定资产成本 人工成本 水电成本其他成本费用 95 41 135 276 10 33总计 5898单位成品成本计算及价格设定以上成本合算均以公司正常生产运营且无自然灾害等条件下计算。年预期生产量按 70 万个计，废品率按 5%计，实际成品量为 66.5 万个；库存量按 10%计，实际销售量为 59.85 万个。平均单位成品成本=综合成本/实际成品量=9.84 元故价格标定为 14 元个。
