流体传感器芯片的制作方法
【技术领域】
[0001]实施例涉及流体传感器芯片。一些实施例涉及用于制造流体传感器芯片的方法。
【背景技术】
[0002]诸如例如气体传感器之类的化学传感器在许多情况下由非化学惰性的材料组成。一方面金属或硅衬底以及金属导体，以及另一方面诸如例如金属氧化物之类的有源传感器层被侵蚀性化学品(例如酸、HF等)腐蚀。具有这样的化学侵蚀性环境的应用的一个场所是锂离子电池的内部。这里，例如，电解液由溶解在有机溶剂(一般是二氧化碳酯)中的含氟导电盐组成。
【发明内容】
[0003]提供了一种流体传感器芯片。流体传感器芯片包括了包括非晶碳的隔离物衬底、包括石墨的电导体、以及包括石墨烯或碳纳米管的有源材料。
[0004]提供了另外的流体传感器芯片。另外的流体传感器芯片包括衬底载体、导电层、包括非晶碳的隔离物衬底、包括石墨的电导体以及包括石墨烯或碳纳米管的有源材料。导电层被布置在隔离物衬底和衬底载体之间。隔离物衬底被形成在衬底载体和导电层之上。有源材料被形成在导电层和隔离物衬底之上。电导体从有源材料穿过隔离物衬底延伸到导电层，以将有源材料与导电层电连接。
[0005]提供了一种用于在化学侵蚀性环境中感测物理或化学参数的流体传感器芯片。在这里，所有的传感器芯片表面暴露于包括化学惰性碳或者由其组成的化学侵蚀性环境。
[0006]提供了一种用于制造流体传感器芯片的方法。该方法包括:提供衬底载体，在衬底载体上提供导电层，在衬底载体和导电层之上形成包括非晶碳的隔离物衬底，提供包括石墨的电导体以使得电导体延伸穿过隔离物衬底并且接触导电层，以及将包括石墨烯或碳纳米管的有源材料沉积到隔离物衬底和电导体上。
【附图说明】
[0007]图1示出了流体传感器芯片的示意性的横截面视图；
[0008]图2示出了流体传感器芯片的可替换的实现的示意性的横截面视图；
[0009]图3示出了流体传感器芯片的完全密封的实现的示意性横截面视图，所述流体传感器芯片包括了包括石墨的电导电部分；
[0010]图4示出了流体传感器芯片的示意性横截面视图，所述流体传感器芯片包括了包括金属的电导电部分；以及
[0011]图5a至5c示出了图示了用于制造流体传感器芯片的方法的流体传感器芯片的不同部件的示意性横截面视图。
【具体实施方式】
[0012]在通过使用附图来更详细地讨论本公开之前，应该指出的是，在图中，相同的附图标记提供给同样的元件、具有相同功能或相同效果的元件，使得这些元件的描述以及图示在不同实施例中的其功能是互相可交换的，或者可以在不同的实施例中被应用于彼此。
[0013]在常规的化学传感器中，以贵金属实现衬底和接触线可以保护其免于化学腐蚀。然而，这使得较高的制造成本是必需的。还可能用聚合物来涂覆衬底和接触线；然而，它们经常不能抵抗有机溶剂。可能只有通过使用部分渗透膜来在有限的程度上实现有源层的保护。然而，结果灵敏度和响应以及再生时间一般增加了。
[0014]因此，存在对于流体传感器芯片的改进的概念的需求，其甚至在化学侵蚀性环境中能够被可靠地使用。
[0015]本公开的实施例提供了相对鲁棒的传感器芯片，所述相对鲁棒的传感器芯片在以下情况下可以被实现:如果包括非晶碳的隔离物衬底被形成在衬底载体和导电层之上；如果提供包括石墨的电导体，使得电导体延伸穿过隔离物衬底并且接触导电层；并且如果包括石墨烯或者碳纳米管的有源材料被沉积在隔离物衬底和电导体上。以这种方式，可以实质上避免传感器芯片或者其部件没有针对周围的侵蚀性化学品(例如，酸、HF等)被充分保护的缺点。
[0016]图1示出了流体传感器芯片100的示意性横截面视图。如在图1的例子中示出的那样，流体传感器芯片100包括了包括非晶碳的隔离物衬底110、包括石墨的电导体120以及包括石墨烯或碳纳米管的有源金属130。
[0017]作为一个例子描绘在图1中的是，流体传感器芯片100还可以包括衬底载体102(或晶片衬底)以及导电层104。
[0018]例如，隔离物衬底110可以表示流体传感器芯片100的层。此外，隔离物衬底或层110可以被布置在由另一种材料组成的衬底(即衬底载体102)的顶上。
[0019]图1的流体传感器芯片提供了这样的优点:它是相对鲁棒的并且甚至可以在化学侵蚀性环境中被可靠地使用。这实质上允许流体传感器芯片更灵活和/或可靠的使用。
[0020]如在图1中的一个例子中所示的那样，流体传感器芯片100可以包括衬底载体102。此外，流体传感器芯片100可以包括导电层104、包括非晶碳的隔离物衬底110、包括石墨的电导体120以及包括石墨烯或碳纳米管的有源材料130。例如，导电层104可以被布置在隔离物衬底110和衬底载体102之间。此外，隔离物衬底110可以被形成在衬底载体102和导电层104之上。此外，有源材料130可以被形成在导电层104和隔离物衬底110之上。可以从图1看出，电导体120可以从有源材料130穿过隔离物衬底110延伸到导电层104，以将有源材料130与导电层104电连接。
[0021]如图1中的一个例子所示的那样的传感器芯片的结构实质上表示适合于在化学侵蚀性环境中使用的鲁棒的传感器芯片。所表示的传感器芯片允许可靠地感测诸如气体或液体之类的流体的物理或化学参数。
[0022]图2示出了流体传感器芯片200的可替换的实现的示意性的横截面视图。如图2中的一个例子所示的那样的流体传感器芯片200本质上对应于图1中所示的流体传感器芯片100。因此，省略对应的或同样的部件的重复描述。然而，与图1中所示的流体传感器芯片100相反，如图2中的一个例子所示的那样的流体传感器芯片200的导电层104可以不同地被形成。例如，在电导体120之下的区域210中，导电层104可以延伸穿过隔离物衬底110，其中穿过隔离物衬底110的导电层104的延伸d2可以大于隔离物衬底110的宽度dl的一半。然而，如在图1的流体传感器芯片100的结构中那样，图2中的流体传感器芯片200的电导体120可以从有源材料130穿过隔离物衬底110延伸到导电层104，以将有源材料130与导电层104电连接。
[0023]图3示出了流体传感器芯片300的完全密封的实现的示意性横截面视图，所述流体传感器芯片300包括了包括石墨的电导电部分310。如图3中的一个例子所示的那样的流体传感器芯片300本质上对应于图1中所示的流体传感器芯片100。因此，省略对应的或同样的部件的重复描述。然而，图3的流体传感器芯片300可以包括延伸穿过隔离物衬底110的电导电部分310，其中电导电部分310可以被配置成将流体传感器芯片300的外部电接触315与导电层104耦合。参照作为一个例子的图3，电导电部分310可以被布置在流体传感器芯片300的边界区域312中。
[0024]如在图3中作为一个例子所示的那样，流体传感器芯片300还可以包括被配置成封闭衬底载体102的封闭件320。
[0025]例如，封闭件320可以包括非晶碳或者由非晶碳组成。通过提供这样的封闭件，实质上能够针对诸如气态或液态媒介之类的化学侵蚀性流体媒介保护流体传感器芯片300的衬底载体102。
[0026]此外，在一个实施例中封闭件320可以覆盖传感器芯片300的全部表面，除了有源材料130和外部电接触315之外。这具有如下优点:可以提供同样适合于化学侵蚀性环境(例如在锂离子电池的内部)中的应用的改进的传感器芯片。
[0027]例如，电导电部分310包括金属(例如Cu)。此外，流体传感器芯片300还可以包括绝缘部分330，其被配置成使包括金属的电导电部分310绝缘。以这种方式，也可以覆盖金属的、电导电部分310，使得流体传感器芯片的外部电接触315将被保护。
[0028]图4示出了流体传感器芯片400的示意性横截面视图，所述流体传感器芯片400包括了包括石墨的电导电部分410