一种MEMS催化燃烧式气体传感器制备方法技术

本发明专利技术公开了一种MEMS催化燃烧式气体传感器制备方法，步骤一：基底的制备，对单晶硅衬底清洗后，采用热氧化工艺在半导体晶圆表面生长一层氧化层；步骤二：氧化层上制备加热电极，同时在加热电机的表面制备绝缘层；步骤三：绝缘层的表面制备测量电极；步骤四：在测量电极的表面制备气体敏感层；步骤五：腐蚀基底底部；步骤六：退火处理。该MEMS催化燃烧式气体传感器制备方法，直接采用热氧化工艺进行氧化层的生成，有利于减少工序，且加热电极和测量电极连接一体，能够保证整体稳定，制成的MEMS催化燃烧式气体传感器功耗较小，且相应时间降低，同时便于保证气敏层的稳定，并且能够进行多种气体的监测作业，有利于批量生产。

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS催化燃烧式气体传感器制备方法
本专利技术涉及MEMS催化燃烧式气体传感器
，具体为一种MEMS催化燃烧式气体传感器制备方法。
技术介绍
催化燃烧气体探测是目前在爆炸下限(LEL)以下检测可燃气体所采用的最常用的方法，其工作原理是，在加热的催化剂表面，可燃气体发生催化氧化反应，氧化热由附近的测温电阻测得，利用MEMS微加工技术制备催化燃烧式传感器，能够表现出低能耗、响应快、灵敏度高的优点；现有技术背景下，在基于MEMS微加工技术制备气体传感器时，不利于减少工序，不能够保证快速高效的进行气体传感器的生产加工，不利于进行批量生产，且现有的气体传感器相应时间长，功耗较大。因此，我们提出一种MEMS催化燃烧式气体传感器制备方法，以便于解决上述中提出的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种MEMS催化燃烧式气体传感器制备方法，以解决上述
技术介绍
提出的目前的催化燃烧式气体传感器制备方法不利于减少工序，不能够保证快速高效的进行气体传感器的生产加工，不利于进行批量生产的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种MEMS催化燃烧式气体传感器制备方法，所述制作方法包含以下步骤：步骤一：基底的制备，对单晶硅衬底清洗后，采用热氧化工艺在半导体晶圆表面生长一层氧化层；步骤二：在所述氧化层上制备加热电极，同时在加热电机的表面制备绝缘层；步骤三：在所述绝缘层的表面制备测量电极；步骤四：在测量电极的表面制备气体敏感层；步骤五：腐蚀基底底部；步骤六：退火处理。优选的，所述步骤一中用丙醇、乙醇和去离子水清洗单晶硅衬底，且对单晶硅衬底风干后利用酸性清洗液进行清洗，并且用稀氢氟酸浸泡15分钟。优选的，所述步骤二中加热电极为多晶硅离子形成，且掺杂有磷，且磷所占浓度比例为1%-2%。优选的，所述步骤二中绝缘层上设置有均匀分布的通孔，且加热电机通过该通孔与测量电极导通。优选的，所述步骤三中测量电极采用蒸发或溅射薄膜沉积系统沉积300nm—1000nm的金或铂金而形成，且测量电极为折线型金属结构。优选的，所述步骤四中：通过激光分子束外延法制备Li原子掺杂的少层黑磷材料，将制得的Li原子掺杂的少层黑磷材料设置在测量电极的表面，形成气体敏感层。优选的，所述激光分子束外延法制备Li原子掺杂的少层黑磷材料的过程中，真空度为，温度为860℃-910℃，激光脉冲频率为1Hz-3Hz，波长为240nm-280nm。优选的，所述步骤四中气体敏感层材料为三氧化钨或二氧化锡。优选的，所述步骤五中腐蚀通过干法刻蚀或者湿法腐蚀的方法腐蚀基底底部，且干法刻蚀为RIE刻蚀，湿法腐蚀为KOH溶液各向异性腐蚀或者HNA溶液各向同性腐蚀。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：该MEMS催化燃烧式气体传感器制备方法，直接采用热氧化工艺进行氧化层的生成，有利于减少工序，且加热电极和测量电极连接一体，能够保证整体稳定，制成的MEMS催化燃烧式气体传感器功耗较小，且相应时间降低，同时便于保证气敏层的稳定，并且能够进行多种气体的监测作业，有利于批量生产。附图说明图1为本专利技术MEMS催化燃烧式气体传感器制备流程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1：参照图1所示，一种MEMS催化燃烧式气体传感器制备方法，所述制作方法包含以下步骤：步骤一：基底的制备，对单晶硅衬底清洗后，采用热氧化工艺在半导体晶圆表面生长一层氧化层；用丙醇、乙醇和去离子水清洗单晶硅衬底，且对单晶硅衬底风干后利用酸性清洗液进行清洗，并且用稀氢氟酸浸泡15分钟；步骤二：在所述氧化层上制备加热电极，同时在加热电机的表面制备绝缘层；其中加热电极为多晶硅离子形成，且掺杂有磷，且磷所占浓度比例为1%，在绝缘层上设置有均匀分布的通孔，且加热电机通过该通孔与测量电极导通；步骤三：在所述绝缘层的表面制备测量电极；测量电极采用蒸发或溅射薄膜沉积系统沉积300nm的金或铂金而形成，且测量电极为折线型金属结构。步骤四：在测量电极的表面制备气体敏感层；通过激光分子束外延法制备Li原子掺杂的少层黑磷材料，将制得的Li原子掺杂的少层黑磷材料设置在测量电极的表面，形成气体敏感层，所述激光分子束外延法制备Li原子掺杂的少层黑磷材料的过程中，真空度为，温度为860℃，激光脉冲频率为1Hz，波长为240nm，其中气体敏感层材料为三氧化钨或二氧化锡；步骤五：腐蚀基底底部；具体腐蚀通过干法刻蚀或者湿法腐蚀的方法腐蚀基底底部，且干法刻蚀为RIE刻蚀，湿法腐蚀为KOH溶液各向异性腐蚀或者HNA溶液各向同性腐蚀。步骤六：退火处理。实施例2：参照图1所示，一种MEMS催化燃烧式气体传感器制备方法，所述制作方法包含以下步骤：步骤一：基底的制备，对单晶硅衬底清洗后，采用热氧化工艺在半导体晶圆表面生长一层氧化层；用丙醇、乙醇和去离子水清洗单晶硅衬底，且对单晶硅衬底风干后利用酸性清洗液进行清洗，并且用稀氢氟酸浸泡15分钟；步骤二：在所述氧化层上制备加热电极，同时在加热电机的表面制备绝缘层；其中加热电极为多晶硅离子形成，且掺杂有磷，且磷所占浓度比例为2%，在绝缘层上设置有均匀分布的通孔，且加热电机通过该通孔与测量电极导通；步骤三：在所述绝缘层的表面制备测量电极；测量电极采用蒸发或溅射薄膜沉积系统沉积1000nm的金或铂金而形成，且测量电极为折线型金属结构。步骤四：在测量电极的表面制备气体敏感层；通过激光分子束外延法制备Li原子掺杂的少层黑磷材料，将制得的Li原子掺杂的少层黑磷材料设置在测量电极的表面，形成气体敏感层，所述激光分子束外延法制备Li原子掺杂的少层黑磷材料的过程中，真空度为，温度为910℃，激光脉冲频率为3Hz，波长为280nm，其中气体敏感层材料为三氧化钨或二氧化锡；步骤五：腐蚀基底底部；具体腐蚀通过干法刻蚀或者湿法腐蚀的方法腐蚀基底底部，且干法刻蚀为RIE刻蚀，湿法腐蚀为KOH溶液各向异性腐蚀或者HNA溶液各向同性腐蚀。步骤六：退火处理。实施例3：参照图1所示，一种MEMS催化燃烧式气体传感器制备方法，所述制作方法包含以下步骤：步骤一：基底的制备，对单晶硅衬底清洗后，采用热氧化工艺在半导体晶圆表面生长一层氧化层；用丙醇、乙醇和去离子水清洗单晶硅衬底，且对单晶硅衬底风干后利用酸性清洗液进行清洗，并且用稀氢氟酸浸泡15分钟；步骤二：在所述氧化层上制备加热电极，同时在加热电机的表面制备绝缘层；其中加热电极为多晶硅离子形成，且掺杂有磷，且磷所占浓度比例为1.5%，在绝缘层上设置有均匀分布的通孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MEMS催化燃烧式气体传感器制备方法，其特征在于：所述制作方法包含以下步骤：/n步骤一：基底的制备，对单晶硅衬底清洗后，采用热氧化工艺在半导体晶圆表面生长一层氧化层；/n步骤二：在所述氧化层上制备加热电极，同时在加热电机的表面制备绝缘层；/n步骤三：在所述绝缘层的表面制备测量电极；/n步骤四：在测量电极的表面制备气体敏感层；/n步骤五：腐蚀基底底部；/n步骤六：退火处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种MEMS催化燃烧式气体传感器制备方法，其特征在于：所述制作方法包含以下步骤：
步骤一：基底的制备，对单晶硅衬底清洗后，采用热氧化工艺在半导体晶圆表面生长一层氧化层；
步骤二：在所述氧化层上制备加热电极，同时在加热电机的表面制备绝缘层；
步骤三：在所述绝缘层的表面制备测量电极；
步骤四：在测量电极的表面制备气体敏感层；
步骤五：腐蚀基底底部；
步骤六：退火处理。


2.根据权利要求1所述的一种MEMS催化燃烧式气体传感器制备方法，其特征在于：所述步骤一中用丙醇、乙醇和去离子水清洗单晶硅衬底，且对单晶硅衬底风干后利用酸性清洗液进行清洗，并且用稀氢氟酸浸泡15分钟。


3.根据权利要求1所述的一种MEMS催化燃烧式气体传感器制备方法，其特征在于：所述步骤二中加热电极为多晶硅离子形成，且掺杂有磷，且磷所占浓度比例为1%-2%。


4.根据权利要求1所述的一种MEMS催化燃烧式气体传感器制备方法，其特征在于：所述步骤二中绝缘层上设置有均匀分布的通孔，且加热电机通过该通孔与测量电极导通。


5.根据权利要求1所述的一种MEMS催...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷俊涛，曲家兴，孙恕，吴琼，许言，燕思嘉，
申请(专利权)人：黑龙江省网络空间研究中心，黑龙江省国防科学技术研究院黑龙江省网络安全和信息化技术中心，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23