[發明專利]一種MEMS氣體傳感器及其制備方法

在審

• 申請號: 201711277190.1
• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN108152340A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 欒山
• 申請（專利權）人: 上海斐訊數據通信技術有限公司
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22
• 代理公司: 杭州千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良;吳輝輝

1.一種MEMS氣體傳感器，其特征在于，所述MEMS氣體傳感器依次包括基底、微梁結構和氣敏層，所述氣敏層由Li原子摻雜的少層黑磷材料制成。

2.根據權利要求1所述的MEMS氣體傳感器，其特征在于，所述基底依次包括硅基襯底、SiO₂保護層、SiN_x多晶硅層和形成于SiN_x多晶硅層之上的微梁結構接觸區和電容區。

3.根據權利要求2所述的MEMS氣體傳感器，其特征在于，所述硅基襯底為晶向為(100)的N型硅片，厚度為170-230μm。

4.根據權利要求1所述的MEMS氣體傳感器，其特征在于，所述微梁結構包括懸臂梁或固支梁。

5.根據權利要求1所述的MEMS氣體傳感器，其特征在于，所述氣敏層的厚度為10-20個原子層厚度。

6.根據權利要求1所述的MEMS氣體傳感器，其特征在于，所述氣敏層中摻雜的Li原子在黑磷結構中所占比例最大為22.2％。

7.一種MEMS氣體傳感器的制備方法，其特征在于，所述的制備方法包括以下步驟，

S1、基底的制備：對硅基襯底進行預處理，在硅基襯底生長SiO₂保護層，在SiO₂保護層上通過LPCVD法淀積SiN_x多晶硅層，在SiN_x多晶硅層上通過光刻法制得微梁結構接觸區和電容區；

S2、微梁層的制備：在SiN_x多晶硅層上通過LPCVD法沉積PSG犧牲層，在PSG犧牲層上通過光刻法制得微梁錨區，在刻蝕后的PSG犧牲層上通過LPCVD法沉積SiN_x微梁層，對SiN_x微梁層進行濕法刻蝕以控制微梁結構的寬度；

S3、氣敏層的制備：通過激光分子束外延法制備Li原子摻雜的少層黑磷材料，將制得的Li原子摻雜的少層黑磷材料設置在微梁層上，形成氣敏層；

S4、將PSG犧牲層腐蝕，形成微梁結構。

8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S1中預處理的過程為：依次用丙醇、乙醇和去離子水清洗硅基襯底，吹干后采用酸性清洗液進行清洗，然后用稀氫氟酸浸泡。

9.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S3中激光分子束外延法制備Li原子摻雜的少層黑磷材料的過程中，真空度為0.8×10^-6-1.2×10^-6Pa，溫度為880-920℃，激光脈沖頻率為1-3Hz，波長為220-280nm。

10.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S3中少層黑磷的制備方法為：

將白磷或紅磷在1100-1300Pa壓力、185-210℃溫度下轉化形成片狀黑磷晶體；通過機械剝離法將塊狀黑磷稀從片狀黑磷晶體中分離出來，然后經過等離子體法從塊狀黑磷稀中剝離少層黑磷??；將少層黑磷稀浸入到CHP溶液中，進行超聲波處理后離心得到少層黑磷。