本发明涉及传感器，具体涉及一种氧化铝湿敏传感器及其制备方法。
背景技术：
1、多孔氧化铝(al2o3)在吸收和释放水汽时，介电常数发生变化，其是形成湿敏传感器的优良材料。采用多孔氧化铝形成的电容式湿敏传感器，多孔au电极沉积在多孔氧化铝上，一般认为，厚度20nm的多孔金电极(“anodic alumina membrane capacitive sensorsfor detection ofvapors”，stepank.podgolin，talanta，2020)，刚好能形成连续的金薄膜，而且不会堵塞多孔氧化铝的孔洞。
2、然而，当au电极厚度控制在20nm时，工艺窗口太窄，不利于良率控制；如果减少au电极厚度时，au薄膜不能完整覆盖多孔氧化铝的表面，电容器的电极板不完整，不利于信号探测，且薄膜的方阻过大，信号电流损失严重；如果增加厚度时，au电极会堵住多孔氧化铝的上开口，一方面阻碍水气的进入，降低湿敏的灵敏度，另一方面水气不易脱出，增加恢复时间。为此，本发明提供一种氧化铝湿敏传感器及其制备方法。
技术实现思路
1、本发明提供了一种氧化铝湿敏传感器及其制备方法，有效扩大了电容器的上电极板的制造工艺窗口，同时提供了一种湿敏灵敏度高且恢复时间较佳的氧化铝湿敏传感器。
2、本发明的第一个目的是提供一种氧化铝湿敏传感器，包括硅衬底，所述硅衬底上表面设置有氧化硅层，所述氧化硅层设置有多孔氧化铝层，其特征在于，所述多孔氧化铝层开设有第一通孔；
3、于所述多孔氧化铝层磁控溅射zno层，于所述zno层磁控溅射zno:al层；贯穿所述zno层和zno:al层开设有第二通孔；所述第二通孔与第一通孔连通，且第二通孔的孔径大于所述第一通孔；
4、所述zno:al层上设置有正面金属电极层，所述硅衬底下表面设置有背面金属电极层，所述背面金属电极层和正面金属电极层分别沉积金属焊盘电极。
5、作为一种优选的实施方式，所述zno层的厚度为10～50nm，所述zno:al层的厚度为10～100nm，所述正面金属电极层的厚度为10～80nm。
6、本发明的第二个目的是提供一种上述氧化铝湿敏传感器的制备方法，包括以下步骤：
7、于硅衬底上表面的氧化硅层沉积金属铝并进行阳极氧化，得到厚度为3～8μm的多孔氧化铝层，贯穿所述多孔氧化铝层开设有第一通孔；
8、于所述多孔氧化铝层磁控溅射厚度为10～50nm的zno层，于所述zno层磁控溅射厚度为10～100nm的zno:al层；贯穿所述zno层和zno:al层开设有第二通孔；对所述zno层与zno:al层进行湿法刻蚀使所述第二通孔孔径大于第一通孔；
9、于所述zno:al层上沉积厚度为10～80nm的正面金属电极层；
10、于硅衬底下表面沉积背面金属电极层；
11、于所述背面金属电极层和正面金属电极层分别沉积金属焊盘电极。
12、作为一种优选的实施方式，所述湿法刻蚀具体为：采用质量浓度为6％～8％的nh4cl溶液进行刻蚀，使得横向刻蚀速率大于纵向刻蚀速率。
13、作为一种优选的实施方式，所述zno层的制备过程包括以下步骤：
14、沉积zn原子：于所述多孔氧化铝层采用金属zn靶，于流量为300sccm的氩气气氛中进行磁控溅射，控制zn靶功率为5kw，基板偏压-50v，时间20s，得到zn层；
15、轰击过程：对所述zn层进行轰击，控制氩气流量500sccm，基板偏压-500v，时间10s，去除附着在所述第一通孔内附着的zn层；
16、氧化过程：通入氧气，控制氩气流量400sccm，氧气流量600sccm，功率6kw，对所述zn层进行氧化，形成zno层。
17、作为一种优选的实施方式，所述zno层的制备过程循环操作8～20次。
18、作为一种优选的实施方式，所述zno:al层的制备过程包括以下步骤：
19、沉积znal原子：于所述zno层采用金属znal靶，于流量300sccm的氩气气氛进行磁控溅射，控制znal靶功率为4kw，基板偏压-50v，时间20s，得到znal层；
20、轰击过程：对所述znal层进行轰击，控制氩气流量500sccm，基板偏压-600v，时间10s，去除附着在多孔氧化铝层上部开口孔壁上的新生长znal层；
21、氧化过程：通入氧气，控制氩气流量400sccm，氧气流量700sccm，功率6.5kw，对沉积的znal层进行氧化，形成zno：al层。
22、作为一种优选的实施方式，所述zno:al层的制备过程循环操作16～40次。
23、作为一种优选的实施方式，所述第一通孔的孔径为≤70nm。
24、作为一种优选的实施方式，所述正面金属电极层为au层。
25、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
26、本发明提供的一种氧化铝湿敏传感器及其制备方法，硅衬底下表面设置有背面金属电极层，所述硅衬底的上表面设置有氧化硅层；所述背面金属电极层设置有金属焊盘电极一；所述氧化硅层上表面设置有氧化铝层，贯穿所述氧化铝层开设有第一通孔；所述氧化铝层上表面设置有zno层，所述zno层上表面设置有zno:al层，贯穿所述zno层和zno:al层开设有第二通孔；所述zno:al层上表面设置有正面金属电极层，所述正面金属电极层设置有金属焊盘电极二。本发明在沉积完zno层和zno:al层后，对zno层和zno:al层进行湿法刻蚀过程，去除附着在多孔氧化铝层上开口侧壁的本征zno、zno:al层，甚至向开口内侧发生一定程度的横向过刻蚀，即在zno层、zno:al层中形成的第二通孔的尺寸要大于多孔氧化铝的第一通孔，从而保证在后续沉积正面金属电极层时，即使沉积的正面金属电极厚度偏厚，也不会堵塞或遮挡上部开口。本发明多孔氧化铝的孔径≤70nm，横向刻蚀液不易进入多孔氧化铝的孔中，不会对多孔氧化铝的孔径造成破坏。
1.一种氧化铝湿敏传感器，包括硅衬底(1)，所述硅衬底(1)上表面设置有氧化硅层(2)，所述氧化硅层(2)上设置有多孔氧化铝层(3)，其特征在于，所述多孔氧化铝层(3)开设有第一通孔(31)；
2.根据权利要求1所述的氧化铝湿敏传感器，其特征在于，所述zno层(4)的厚度为10～50nm，所述zno:al层(5)的厚度为10～100nm，所述正面金属电极层(6)的厚度为10～80nm。
3.一种权利要求1或2任一项所述的氧化铝湿敏传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述湿法刻蚀具体为：采用质量浓度为6％～8％的nh4cl溶液进行刻蚀，使得横向刻蚀速率大于纵向刻蚀速率。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述zno层(4)的制备过程包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述zno层(4)的制备过程循环操作8～20次。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述zno:al层(5)的制备过程包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述zno:al层(5)的制备过程循环操作16～40次。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第一通孔(31)的孔径为≤70nm。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述正面金属电极层(6)为au层。
