[發(fā)明專利]一種多孔硅氣敏傳感器及其制造方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202110501819.6 | 申請(qǐng)日： | 2021-05-08 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN113252737B | 公開(kāi)（公告）日： | 2023-09-12 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 姜衛(wèi)粉;張?zhí)旖?/a>;宋曉燕;張巧麗;高海燕;賈敏;楊曉輝;王玉生;楊大鵬;羅世鈞 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 華北水利水電大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | G01N27/12 | 分類號(hào)： | G01N27/12 |
| 代理公司： | 鄭州睿信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119 | 代理人： | 王子龍 |
| 地址： | 450045 河*** | 國(guó)省代碼： | 河南;41 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 多孔 硅氣敏 傳感器 及其 制造 方法 | ||
1.一種多孔硅氣敏傳感器，包括：
襯底（1）、多孔硅層（2）以及相對(duì)成對(duì)布置的金屬柵線電極（4）；
其特征是：
多孔硅層（2）處于襯底表面的中部區(qū)域，多孔硅層（2）的外圍被襯底所包圍；
多孔硅層（2）從中心向外圍分為中部?jī)?nèi)區(qū)域和中部外區(qū)域，中部?jī)?nèi)區(qū)域被中部外區(qū)域所包圍；
中部外區(qū)域的孔隙密度從內(nèi)向外逐漸降低，中部?jī)?nèi)區(qū)域的孔隙密度大于中部外區(qū)域的孔隙密度且孔隙密度恒定；
金屬柵線電極（4）的內(nèi)端處于多孔硅層（2）上，金屬柵線電極（4）的外端延伸至多孔硅層（2）外圍的襯底之上并用于外接；
處于多孔硅層（2）上的金屬柵線電極（4）的寬度大于處于多孔硅層（2）外圍的襯底之上的金屬柵線電極（4）的寬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔硅氣敏傳感器，其特征是，處于多孔硅層（2）中部?jī)?nèi)區(qū)域的金屬柵線電極（4）的寬度大于處于多孔硅層（2）外圍的襯底之上的金屬柵線電極（4）的寬度，處于多孔硅層（2）的中部外區(qū)域上的金屬柵線電極（4）的寬度從外向內(nèi)逐漸增大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多孔硅氣敏傳感器，其特征是，多孔硅層（2）外圍的襯底（1）的上表面高于多孔硅層（2）的中部?jī)?nèi)區(qū)域的上表面的高度，多孔硅層（2）的中部外區(qū)域的上表面呈斜坡面過(guò)渡連接多孔硅層（2）外圍的襯底（1）的上表面和多孔硅層（2）的中部?jī)?nèi)區(qū)域的上表面，進(jìn)而使多孔硅氣敏傳感器的上表面呈中部?jī)?nèi)凹結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多孔硅氣敏傳感器，其特征是，多孔硅層（2）外圍的襯底（1）的上表面高于多孔硅層（2）的中部?jī)?nèi)區(qū)域的上表面2-400微米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多孔硅氣敏傳感器，其特征是，多孔硅層（2）的中部外區(qū)域?yàn)橹負(fù)诫s區(qū)，摻雜濃度在1017/cm3-1020/cm3之間。
6.一種多孔硅氣敏傳感器的制造方法，其特征是，包括以下步驟：
在襯底（1）上制造多孔硅層（2）；及
在多孔硅層（2）上制造金屬柵線電極（4）；
其中，在襯底（1）上制造多孔硅層（2）包括：
采用硅片做襯底（1），在硅片一側(cè)面的中部靠外區(qū)域形成重?fù)诫s區(qū)，重?fù)诫s區(qū)的摻雜
濃度從外向內(nèi)逐漸降低；
在硅片的該同一側(cè)表面進(jìn)行液體拋光腐蝕，并在硅片中部區(qū)域形成有傾斜坑壁的腐蝕坑；
通過(guò)金屬誘導(dǎo)腐蝕在腐蝕坑的坑底和傾斜坑壁上制備多孔硅層（2），傾斜坑壁上形成的多孔硅層（2）的孔隙密度從內(nèi)向外逐漸降低，坑底形成的多孔硅層（2）的孔隙密度大于傾斜坑壁上形成的多孔硅層（2）的孔隙密度；
在多孔硅層（2）上制造金屬柵線電極（4）包括：
在硅片上設(shè)置掩膜板，掩膜板為平整的平面結(jié)構(gòu)，其上有孔隙圖案對(duì)應(yīng)金屬柵線電極（4），將掩膜板與硅片表面相貼固定，掩膜板與傾斜坑壁和坑底之間形成懸空，在硅片上進(jìn)行金屬沉積，形成金屬柵線電極（4）。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多孔硅氣敏傳感器的制造方法，其特征是，形成重?fù)诫s區(qū)的方法包括：在硅片側(cè)面的中部區(qū)域多次設(shè)置和加熱光刻膠，使硅片側(cè)面的中部區(qū)域形成中部?jī)?nèi)區(qū)域厚度大、中部外區(qū)域厚度從內(nèi)向外逐漸減小的光刻膠層（6），然后對(duì)中部外區(qū)域進(jìn)行擴(kuò)散或離子注入，最后去除光刻膠層（6）形成重?fù)诫s區(qū)；或者，在硅片側(cè)面的中部區(qū)域的靠外區(qū)域多次打印形成從外向內(nèi)逐漸降低的摻雜油墨（7），然后加熱使油墨中的摻雜離子擴(kuò)散進(jìn)入硅片內(nèi)形成重?fù)诫s區(qū)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多孔硅氣敏傳感器的制造方法，其特征是，在硅片側(cè)表面進(jìn)行液體拋光腐蝕時(shí)，包括首先通過(guò)拋光腐蝕形成腐蝕坑，然后對(duì)腐蝕坑的坑底和傾斜坑壁進(jìn)行粗糙化腐蝕，傾斜坑壁上的粗糙度由外向內(nèi)依次增高，坑底的粗糙度最高。
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