[發明專利]一種氣體傳感器及其制造工藝

有效

• 申請號: 201110366861.8
• 申請日: 2011-11-18
• 公開（公告）號: CN102426176A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 殷晨波;張子立;朱斌;陶春旻;董寧寧;楊柳
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00;B81C1/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 胡建華

1.一種氣體傳感器，其特征在于，由下至上依次為鋁層、第一二氧化硅層、硅基底、第二二氧化硅層、電極組層以及二氧化錫層；

其中，鋁層、第一二氧化硅層以及硅基底為環形中空結構；

所述電極組層分為中心區和外圍區；中心區包括叉指信號電極，位于叉指信號電極外圍的測溫電極以及位于測溫電極外圍的加熱電極；外圍區包括叉指信號電極引出叉指信號電極觸腳，測溫電極引出測溫電極觸腳以及加熱電極引出加熱電極觸腳；

所述第二二氧化硅層位于相鄰電極觸腳之間的部分設置有窗口，第二二氧化硅層上相鄰的窗口之間的部分構成懸臂結構；

二氧化錫層位于電極組層中心區上方。

2.根據權利要求1所述的一種氣體傳感器，其特征在于，所述叉指信號電極觸腳和測溫電極觸腳各有一對，加熱電極觸腳為兩對，兩對加熱電極觸腳對向設置；叉指信號電極觸腳和測溫電極觸腳對向設置，從而將兩對加熱電極觸腳間隔開，所述窗口設置有四個，分別設置在相鄰的兩對電極之間。

3.根據權利要求1所述的一種氣體傳感器，其特征在于，所述叉指信號電極的寬度為10μm，測溫電極的寬度為10μm，加熱電極的寬度為20μm，電極組的厚度為180nm～220nm。

4.根據權利要求1所述的一種氣體傳感器，其特征在于，所述第二二氧化硅層的懸臂結構的寬為50μm，長為100μm。

5.根據權利要求1所述的一種氣體傳感器，其特征在于，所述二氧化錫層的厚度為180nm～220nm。

6.一種氣體傳感器的制造工藝，其特征在于，包括以下步驟：

步驟(1)，在硅基底上下表面生成二氧化硅層；

步驟(2)，在硅基底上表面的二氧化硅層上涂光刻膠，將電極組形狀的掩模版蓋在光刻膠上曝光，溶解被光照部分的光刻膠；

步驟(3)，在步驟(2)得到的產物的上表面生成鉑薄膜層；

步驟(4)，剝離步驟(3)得到的產物上的光刻膠并去除光刻膠上的鉑薄膜層，得到鉑電極組；

步驟(5)，在鉑電極組上制備、燒結二氧化錫層；在二氧化錫層上涂光刻膠、曝光并用氫碘酸將電極組中心區以及外圍區以外部分的二氧化錫刻蝕掉；

步驟(6)，在硅基底下表面二氧化硅層上沉積鋁層；

步驟(7)，在鋁層表面涂光刻膠、曝光，再將中心部分的鋁刻蝕掉，裸露出二氧化硅層一部分；

步驟(8)，將未被鋁覆蓋的二氧化硅層刻蝕掉；

步驟(9)，對硅基底未被下表面二氧化硅覆蓋的部分進行刻蝕，直至上表面的二氧化硅層為止；

步驟(10)，在硅基底上表面的二氧化硅層上涂光刻膠、曝光并刻蝕部分二氧化硅形成所懸臂結構。

7.根據權利要求1所述的一種氣體傳感器的制造工藝，其特征在于，步驟(5)中，采用溶膠凝膠法在電極組上旋涂、燒結，制備二氧化錫薄膜；

在二氧化錫薄膜上旋涂光刻膠，蓋上所需二氧化錫形狀的掩模板，曝光，再將曝光后的光刻膠溶解于顯影液，裸露出所需腐蝕掉的二氧化錫薄膜；

放入氫碘酸中腐蝕掉裸露出的二氧化錫薄膜；

放入丙酮中清洗掉剩余光刻膠，得到二氧化錫薄膜。

8.根據權利要求7所述的一種氣體傳感器的制造工藝，其特征在于，步驟(7)中，在鋁膜上涂光刻膠、曝光，使用BCl₃:Cl₂:CHCl₃:N₂氣體組合在鋁層上刻蝕出窗口，裸露出二氧化硅層。

9.根據權利要求8所述的一種氣體傳感器的制造工藝，其特征在于，步驟(8)中，利用鋁層做掩模板，使用CHF₃:O₂氣體組合將裸露出的二氧化硅層進行刻蝕，裸露出硅基底部分下表面。

10.根據權利要求1所述的一種氣體傳感器的制造工藝，其特征在于，步驟(9)中，利用鋁層作為掩膜層，以SF₆為刻蝕氣體方法，C₄F₈為鈍化氣體，對硅基底進行刻蝕直至硅基底上表面的二氧化硅層時停止。