【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于传感器，涉及一种氢气传感器及其制备方法。
技术介绍
1、电阻型氢气传感器以其工作模式简单、功耗小、体积小易于集成等优点，被普遍应用于各类场景中，其探测原理是，当传感器处于氢气环境中时，氢气会吸附在敏感材料表面，并解离成氢原子，随后扩散进入敏感材料内部，产生化学反应，导致材料的电阻率发生改变，通过测量电阻的变化，实现氢气浓度的检测。
2、电阻型氢气传感器可细分为半导体型和金属型两种，其中半导体型氢气传感器通常采用氧化物半导体作为氢敏材料，其探测原理是，氧分子会吸附在氧化物半导体表面，获得电子而形成o-、o2-受主能级，导致表面电阻增大，当处于氢气环境中时，氢气分子在氧化物表面与o-、o2-发生化学反应，被氧分子捕获的电子回到半导体内部，导致电阻减小，通过该电阻变化过程，实现氢气浓度的检测。常用的半导体氧化物氢敏材料有sno2、zno等。然而，sno2半导体型氢气传感器适用于低浓度的氢气检测，但是工作温度普遍要求较高，zno半导体型氢气传感器可以实现室温低浓度氢气测量，但是对氢气的选择性较差。
3、金属型氢气传感器通常选择钯及其合金作为氢敏材料，通过钯吸脱氢反应造成材料电阻变化，实现氢气浓度的检测。但是纯pd作为氢敏材料，容易发生薄膜形变，吸氢脱氢循环几次后，薄膜体积膨胀发生起泡、脱落，形成“氢脆”现象，大大影响氢气传感器的稳定性。为解决上述问题，通常在纯pd中掺入其他金属材料抑制“氢脆”现象，这就是pd合金用于氢敏材料的原因。另外，如图1所示，目前传统的pd合金氢气传感器的制备方法主要为：取陶
技术实现思路
1、本专利技术需要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种灵敏度高、响应迅速、功耗低、稳定性好的氢气传感器及其制备方法。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种氢气传感器的制备方法，包括以下步骤：
4、s1、在soi片正面制备介质层；
5、s2、在介质层上制备氢敏电阻；
6、s3、对氢敏电阻进行湿法刻蚀，完成对氢气传感器的制备。
7、上述的制备方法，进一步改进的，步骤s2中，采用pvd镀膜工艺在介质层上制备氢敏电阻；所述pvd镀膜工艺为离子束镀膜工艺或磁控溅射镀膜工艺；所述氢敏电阻的材质为pdcr合金。
8、上述的制备方法，进一步改进的，步骤s3中，以酸性腐蚀液为刻蚀液，对氢敏电阻进行湿法刻蚀；所述酸性腐蚀液包括硝酸铈溶液；所述湿法刻蚀的时间为30s～120s。
9、上述的制备方法，进一步改进的，步骤s1中，采用pvd镀膜工艺在soi片正面制备介质层；所述pvd镀膜工艺为离子束镀膜工艺或磁控溅射镀膜工艺；所述介质层的材质为二氧化硅或氮化硅；所述介质层的厚度为200nm～500nm。
10、上述的制备方法，进一步改进的，步骤s1中，在soi片正面制备介质层之前，还包括以下步骤：
11、(1)对soi片进行清洗；
12、(2)采用氢氧化钾溶液对soi片背面进行刻蚀；所述氢氧化钾的浓度为20％wt～80％wt。
13、上述的制备方法，进一步改进的，步骤s3中，在完成对氢敏电阻进行湿法刻蚀后，还包括以下步骤：
14、s4、在介质层上制备测温电阻和加热电阻；
15、s5、对soi片正面进行干法刻蚀，形成开孔；
16、s6、对soi片正面进行湿法刻蚀，形成正面悬浮结构；
17、s7、在测温电阻上制备阻氢层；
18、s8、在soi片正面制备焊盘，完成对氢气传感器的制备。
19、上述的制备方法，进一步改进的，步骤s4中，采用pvd镀膜工艺在介质层上制备测温电阻和加热电阻；所述pvd镀膜工艺为离子束镀膜工艺或磁控溅射镀膜工艺；所述测温电阻的厚度为100nm～500nm；所述加热电阻的厚度为100nm～500nm；所述测温电阻和加热电阻的材质均为pt。
20、上述的制备方法，进一步改进的，步骤s5中，采用icp工艺或rie工艺对soi片正面进行干法刻蚀，直至露出底层硅，形成开孔。
21、上述的制备方法，进一步改进的，步骤s6中，采用koh溶液或tmah溶液对soi片正面进行湿法刻蚀，形成正面悬浮结构；所述koh溶液或tmah溶液的浓度为20％wt～80％wt。
22、上述的制备方法，进一步改进的，步骤s7中，采用pvd镀膜工艺在测温电阻上制备阻氢层；所述pvd镀膜工艺为离子束镀膜工艺或磁控溅射镀膜工艺；所述阻氢层的材质为二氧化硅或氮化硅；所述阻氢层的厚度为200nm～500nm。
23、上述的制备方法，进一步改进的，步骤s8中，采用pvd镀膜工艺在soi片正面制备焊盘，形成欧姆接触；所述pvd镀膜工艺为离子束镀膜工艺或磁控溅射镀膜工艺；所述焊盘的材质为金或铝；所述焊盘的厚度为500nm。
24、作为一个总的技术构思，本专利技术还提供了一种氢气传感器，所述氢气传感器由上述的制备方法制得。
25、上述的氢气传感器，进一步改进的，所述氢气传感器包括基底；所述基底的正面设有介质层，所述介质层上设有测温电阻、氢敏电阻、加热电阻；所述测温电阻上设有阻氢层。
26、上述的氢气传感器，进一步改进的，所述基底的内部开设有空腔，以使所述测温电阻、氢敏电阻、加热电阻悬浮于所述空腔的上方；所述基底的正面还设有焊盘。
27、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
28、针对现有氢气传感器制备方法中难以在电阻阻值改变不大的前提下增大pd合金的吸氢表面积、功耗高、稳定性差等不足，以及由此导致的氢气传感器的灵敏度和响应速率难以本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种氢气传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，采用PVD镀膜工艺在介质层上制备氢敏电阻；所述PVD镀膜工艺为离子束镀膜工艺或磁控溅射镀膜工艺；所述氢敏电阻的材质为PdCr合金。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，以酸性腐蚀液为刻蚀液，对氢敏电阻进行湿法刻蚀；所述酸性腐蚀液包括硝酸铈溶液；所述湿法刻蚀的时间为30s～120s。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，采用PVD镀膜工艺在SOI片正面制备介质层；所述PVD镀膜工艺为离子束镀膜工艺或磁控溅射镀膜工艺；所述介质层的材质为二氧化硅或氮化硅；所述介质层的厚度为200nm～500nm。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，在SOI片正面制备介质层之前，还包括以下步骤：
6.根据权利要求1～3中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，在完成对氢敏电阻进行湿法刻蚀后，还包括以下步骤：
7.根据权利要
8.一种氢气传感器，其特征在于，所述氢气传感器由权利要求1～7中任一项所述的制备方法制得。
9.根据权利要求8所述的氢气传感器，其特征在于，所述氢气传感器包括基底；所述基底的正面设有介质层，所述介质层上设有测温电阻、氢敏电阻、加热电阻；所述测温电阻上设有阻氢层。
10.根据权利要求9所述的氢气传感器，其特征在于，所述基底的内部开设有空腔，以使所述测温电阻、氢敏电阻、加热电阻悬浮于所述空腔的上方；所述基底的正面还设有焊盘。
...【技术特征摘要】
1.一种氢气传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，采用pvd镀膜工艺在介质层上制备氢敏电阻；所述pvd镀膜工艺为离子束镀膜工艺或磁控溅射镀膜工艺；所述氢敏电阻的材质为pdcr合金。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中，以酸性腐蚀液为刻蚀液，对氢敏电阻进行湿法刻蚀；所述酸性腐蚀液包括硝酸铈溶液；所述湿法刻蚀的时间为30s～120s。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，采用pvd镀膜工艺在soi片正面制备介质层；所述pvd镀膜工艺为离子束镀膜工艺或磁控溅射镀膜工艺；所述介质层的材质为二氧化硅或氮化硅；所述介质层的厚度为200nm～500nm。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，在soi片正面制备介质层之前，还包括以下步骤：
6.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：车颜贤，李翔，余浪，曾庆平，宋轶佶，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十八研究所，
类型：发明
国别省市：
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