[發(fā)明專利]一種微米級半導體傳感器及其制備方法

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• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號: CN106986302A
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發(fā)明（設計）人: 王小華;呂品雷;楊愛軍;褚繼峰;王大偉;劉定新;榮命哲
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B81B1/00
• 代理公司: 北京華創(chuàng)博為知識產權代理有限公司11551
• 代理人: 張波濤,管瑩

技術領域

本公開屬于半導體傳感器制造技術領域，特別涉及一種微米級半導體傳感器及其制備方法。

背景技術

半導體刻蝕工藝主要分為干法刻蝕與濕法刻蝕。其中，干法刻蝕主要包括離子束濺射刻蝕(物理作用)、等離子體刻蝕(化學作用)、反應離子刻蝕(物理化學作用)；濕法刻蝕主要包括化學刻蝕、電解刻蝕。濕法刻蝕的優(yōu)點是選擇性好、重復性好、生產效率高、設備簡單、成本低。濕法刻蝕的缺點是鉆刻嚴重、會產生大量的化學廢液。

干法刻蝕的優(yōu)點是各向異性好，選擇比高，可控性、靈活性、重復性好，易實現(xiàn)自動化，無化學廢液，處理過程不引入污染物，潔凈度高。但是干法刻蝕的缺點是成本太高，不利于大規(guī)模生產。

發(fā)明內容

基于此，本公開揭示了一種微米級半導體傳感器的制備方法，包括如下步驟：

S100、將硅片清洗烘干，涂底，旋轉涂光刻膠，在光刻膠上覆蓋掩膜版，對準掩膜版，曝光，去除掩膜版，顯影，硬烘，得到預刻蝕硅板；

S200、采用刻蝕劑對步驟S100得到的預刻蝕硅板進行深硅，去膠，激光打孔、劃片，得傳感器電極預制硅板；

S300、在步驟S200中得到的預制硅板表面進行濺射鍍膜，鍍上一層導電金屬膜，封裝，得到微米級半導體傳感器。

本公開還揭示一種微米級半導體傳感器；

所述傳感器包括依次設置的收集電極、提取電極、放電陰極；

所述收集電極包括收集電極硅層，所述收集電極硅層朝向提取電極的一側表面具有方形凹槽，且收集電極硅層朝向提取電極的一側的表面及方形凹槽的內表面均鍍覆有Ti/Cu/Au鍍膜；

所述提取電極包括提取電極硅層，在提取電極的兩個表面均鍍覆有Ti/Cu/Au鍍膜；

所述提取電極中心與收集電極方形凹槽對應位置處設置有圓形通孔，提取電極與收集電極之間設置有絕緣層，絕緣層設置于提取電極兩端與收集電極兩端對應的位置處；

所述放電陰極包括有放電陰極硅層，所述放電陰極硅層的表面刻蝕有硅柱陣列，且放電陰極硅層的兩個表面均鍍覆有Ti/Cu/Au鍍膜；

所述放電陰極兩端分別設置有圓形通孔；

所述放電陰極與提取電極之間設置有聚酯薄膜絕緣層。

本公開具有以下技術效果：

1、本公開所述的微米級半導體傳感器的制備方法加工精度高，而且該方法加工效率高，適合于大規(guī)模生產。

2、本公開所述的微米級半導體傳感器采用三電極結構，將硅板刻蝕到設計的形狀之后，對收集電極內表面以及提取電極兩面進行Ti/Ni/Au膜的鍍膜加工，放電陰極表面直接采取ICP刻蝕工藝，加工出微米級硅柱體，在硅柱體表面鍍膜，形成微米級金屬電極，起放電作用。在提取電極與收集電極分別加一電壓，使提取電極與放電陰極之間、提取電極與收集電極之間分別產生電場，放電陰極發(fā)生電離，提取電極吸收電子，收集電極收集正離子產生電流，這樣減少了離子對放電陰極電極的碰撞，延長了傳感器使用壽命。在同一電壓、溫度下，不同的氣體濃度對應不同的收集電極電流，當達到單值時，即可使用此傳感器來測量氣體濃度。

附圖說明

圖1為本公開一個實施例中的微米級半導體傳感器的結構示意圖；

圖2為圖1中的微米級半導體傳感器翻轉后的結構示意圖；

其中：1-收集電極、2-提取電極、3-放電陰極、101-收集電極硅層、102-鍍覆有鍍膜的收集電極、103-方形凹槽、201-提取電極硅層、202-鍍覆有鍍膜的提取電極，203-圓形通孔，204-石英玻璃絕緣層，301-電陰極硅層、302-鍍覆有鍍膜Ti/Cu/Au的放電陰極硅層表面，303-圓形通孔，304-石英玻璃絕緣層，305-放電針陣列；

圖3為本公開一個實施例中的微米級半導體傳感器的制備方法流程圖；

圖4為本公開一個實施例中的微米級半導體傳感器的制備方法中掩膜版結構示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本公開的技術方案進行進一步的說明。

在一個實施例中，本公開揭示了一種微米級半導體傳感器的制備方法，包括如下步驟：

S100、將硅片清洗烘干，涂底，旋轉涂光刻膠，在光刻膠上覆蓋掩膜版，對準掩膜版，曝光，去除掩膜版，顯影，硬烘，得到預刻蝕硅板；

S200、采用刻蝕劑對步驟S100得到的預刻蝕硅板進行深硅，去膠，激光打孔、劃片，得傳感器電極預制硅板；