[發明專利]聲表面波氣體傳感器及其制作方法

有效

• 申請號: 201110340578.8
• 申請日: 2011-11-01
• 公開（公告）號: CN102507733A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 李冬梅;周文;劉明;謝常青;侯成誠;汪幸;閆學鋒
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G01N29/036
• 分類號: G01N29/036
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 逯長明

技術領域

本發明涉及聲表面波氣體傳感器制造技術領域，更具體地說，涉及一種聲表面波氣體傳感器及其制作方法。

背景技術

隨著社會經濟技術和工業的快速發展，現場實時監測的大氣污染物的體積分數往往低至10^-6甚至10^-9的水平，這就要求監測污染氣體的傳感器要有足夠的靈敏度和選擇性。聲表面波(SAW)氣體傳感器與其他類型的傳感器相比有很多優良的特性，具有體積小、重量輕、精度高、分辨率高、抗干擾能力強、靈敏度高、有效檢測范圍線性好等眾多特點。

SAW氣體傳感器的基本結構如圖1所示，為在以壓電材料為襯底的表面上，一端為輸入叉指換能器(IDT1)，另一端為輸出叉指換能器(IDT2)，兩者之間的區域淀積了對待測氣體敏感的薄膜(以下簡稱敏感膜)。

SAW氣體傳感器的基本工作原理為，敏感膜與被測氣體發生相互作用，導致敏感膜的物理性質或化學性質發生變化，從而改變了SAW的速度或頻率，因此通過測量聲表面波的頻率偏移或相位延遲即可反演得到氣體的種類、濃度等待測量。

從以上工作原理可以看出，敏感膜是傳感器器件非常重要的部件，一個傳感器靈敏度、檢測質量的好壞很大程度上由敏感膜質量的好壞決定的。自上世紀60年代以來，金屬氧化物半導體材料制備的氣體傳感器就以較高的靈敏度、響應迅速等優點占據氣體傳感器的半壁江山。

以NO₂氣體的監測為例，現有技術中的敏感膜有TiO₂薄膜、V₂O₅摻雜Ag的復合膜、SnO₂薄膜、ZnO薄膜、MWCNTs薄膜及indium?tin?oxide薄膜等等，但是采用這些敏感膜制備的傳感器中的大部分只有在高溫下檢測時，才具有良好的靈敏度和選擇特性，而高溫環境不僅影響傳感器測量的穩定效果，而且會帶來額外的功率損耗等問題，因此，現在急需制造出在常溫下靈敏度高，反應快速，且能準確測量待測氣體濃度的傳感器。

發明內容

本發明實施例提供了一種聲表面波氣體傳感器及其制作方法，解決了現有技術中的問題，該傳感器在常溫下靈敏度高，反應快速，且能準確測量NO₂氣體的濃度。

為實現上述目的，本發明實施例提供了如下技術方案：

一種聲表面波氣體傳感器的制作方法，該聲表面波氣體傳感器用于探測NO2氣體的濃度，包括：

提供基底，所述基底包括本體層和位于所述本體層表面上的輸入叉指換能器和輸出叉指換能器；

在所述基底表面上形成感光層，在感光層表面內形成敏感膜區圖形；

以具有敏感膜區圖形的感光層為掩膜，在所述基底表面上形成具有In2O3與Ag的復合膜；

去除所述感光層材料，得到敏感膜，所述敏感膜位于所述輸入叉指換能器和輸出叉指換能器之間的本體層表面上。

優選的，所述復合膜中In2O3與Ag以質量比1∶1混合。

優選的，所述復合膜的厚度在10nm-200nm以內。

優選的，所述在所述基底表面上形成具有In2O3與Ag的復合膜之后，去除所述感光層材料之前，還包括：

在所述復合膜表面上形成催化膜層。

優選的，所述催化膜層為Au層。

優選的，所述Au層的厚度小于10nm。

優選的，形成所述復合膜的過程為，采用電子束蒸發鍍膜工藝、磁控濺射工藝、化學氣相淀積CVD工藝或等離子體增強的化學氣相淀積HDP工藝，在所述基底表面上形成所述復合膜。

優選的，形成所述催化膜層的過程為，采用電子束蒸發鍍膜工藝、磁控濺射工藝、化學氣相淀積CVD工藝或等離子體增強的化學氣相淀積HDP工藝，在所述復合膜表面上形成催化膜層。

本發明實施例還公開了一種聲表面波氣體傳感器，用于探測NO2氣體的濃度，包括：

基底，所述基底包括本體層和位于所述本體層表面上的輸入叉指換能器和輸出叉指換能器；

位于所述輸入叉指換能器和輸出叉指換能器之間的本體層表面上的敏感膜，所述敏感膜包括In2O3與Ag的復合膜。

優選的，所述敏感膜還包括，位于所述復合膜表面上形成催化膜層，所述催化膜層為Au層。

與現有技術相比，上述技術方案具有以下優點：