。
[0055]S18、在圖7所示的結(jié)構(gòu)上，使用磁控濺射的方法在納米尺度硅結(jié)構(gòu)8、梳齒敏感電極7a、加熱電極7b以及引線鍵合pad 7c區(qū)域沉積金屬氧化物敏感膜層9，所述的金屬氧化物敏感膜層9為Zn0、Sn02、Ti02、Fe203中的一種，制備的晶粒直徑在10?500nm，膜層的厚度在30?500nm左右，沉積在刻蝕的納米尺度硅結(jié)構(gòu)之上。之后進行400°C?600°C的退火處理，得到如圖8所示的結(jié)構(gòu)。
[0056]可選的，可以在圖7所示的結(jié)構(gòu)上，采用滴涂金屬氧化物前軀體、旋轉(zhuǎn)硅基底形成金屬氧化物前軀體薄膜層并陶瓷化生成金屬氧化物敏感膜層的工藝，在納米尺度硅結(jié)構(gòu)8、梳齒敏感電極7a、加熱電極7b以及引線鍵合pad 7c區(qū)域?qū)崿F(xiàn)金屬氧化物敏感膜層9的制作，之后進行400°C?600°C的陶瓷化處理，得到如圖8所示的結(jié)構(gòu)。
[0057]S19、在圖8所示的結(jié)構(gòu)上，使用XeF2、RIE等微電子刻蝕工藝對承載硅基底I進行各項同性干法刻蝕，形成縱向深度在I?100微米左右、橫向刻蝕穿透的熱隔離的懸浮器件結(jié)構(gòu)。懸浮膜層下方為傳感器釋放后空腔10，傳感器敏感薄膜懸空區(qū)域與硅基底之間通過支撐臂11相連接，得到如圖9所示的結(jié)構(gòu)。
[0058]如圖10所示，為采用上述制作方法得到的集成納米結(jié)構(gòu)的薄膜型MOS氣體傳感器的平面結(jié)構(gòu)俯視圖，圖10中虛線所示為圖1至圖9所示剖視圖的截面位置。[0059 ]至此，使用創(chuàng)新的工藝方法制成的集成納米結(jié)構(gòu)的薄膜型MOS氣體傳感器完成。
[0060]本發(fā)明實施例提供的集成納米結(jié)構(gòu)的薄膜型MOS氣體傳感器的制造方法，通過優(yōu)化工藝流程，實現(xiàn)了所提出的集成納米結(jié)構(gòu)的傳感器。在增加比表面積核心功能結(jié)構(gòu)區(qū)域即納米尺度硅結(jié)構(gòu)制備的同時，完成了加熱電極、梳齒敏感電極及弓I線鍵合pad層結(jié)構(gòu)的制作集成。具體來講，先通過低壓化學(xué)氣相沉積法(LPECVD)、等離子增強氣相沉積法(PECVD)等微電子薄膜生長工藝生長平整的多晶硅層，之后再所述的平整多晶硅層上使用電子束蒸發(fā)、濺射、原子層沉積工藝等金屬生長微電子制備工藝制備電極層。之后采用開發(fā)的等離子浸沒注入(PIII)的方法、反應(yīng)離子刻蝕(RIE)等微電子干法刻蝕工藝制備納米尺度硅結(jié)構(gòu)，圖6所示的梳齒敏感電極7a，加熱電極7b覆蓋之外的區(qū)域8被刻蝕形成所述的納米尺度硅結(jié)構(gòu)，而被電極7a、7b覆蓋的區(qū)域不受影響。從而完成納米尺度硅結(jié)構(gòu)的同時，順利實現(xiàn)了核心電極結(jié)構(gòu)的制備。
[0061]此外，通過采用濺射或其它微電子薄膜制備工藝制備晶粒直徑納米尺度的金屬氧化物敏感膜層，所述的金屬氧化物敏感膜層位于納米尺度的硅結(jié)構(gòu)和加熱電極及梳齒敏感電極上方，通過梳齒敏感電極實現(xiàn)傳感器電信號的引出。所述的此種結(jié)構(gòu)，一方面易于與納米尺度的硅結(jié)構(gòu)集成，可連續(xù)的覆蓋在納米尺度硅結(jié)構(gòu)之上；同時，由于采用了微電子常規(guī)工藝制備氣體敏感膜層材料，易于實現(xiàn)批量化制備，降低成本。
[0062]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準。
【主權(quán)項】
1.一種集成納米結(jié)構(gòu)的薄膜型MOS氣體傳感器，其特征在于，從底部向頂部依次包括:承載硅基底，傳感器釋放后空腔、MEMS氧化硅、氮化硅復(fù)合膜支撐結(jié)構(gòu)，圖形化多晶硅薄膜層，納米尺度硅結(jié)構(gòu)，梳齒敏感電極、加熱電極以及引線鍵合pad層結(jié)構(gòu)，金屬氧化物敏感膜層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成納米結(jié)構(gòu)的薄膜型MOS氣體傳感器，其特征在于，所述MEMS氧化硅、氮化硅復(fù)合膜支撐結(jié)構(gòu)自下而上包括厚度為0.1?2微米的絕熱氧化硅薄膜層、厚度為0.1?I微米的勻熱氮化硅薄膜層。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成納米結(jié)構(gòu)的薄膜型MOS氣體傳感器，其特征在于，所述多晶硅薄膜層的厚度為0.1?2微米。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成納米結(jié)構(gòu)的薄膜型MOS氣體傳感器，其特征在于，電極的厚度為0.05?I微米，電極的長、寬為1?200微米，梳齒敏感電極間距為I?50微米;所述電極材料包括金屬和合金薄膜或重摻雜的多晶娃，所述金屬選自Pt、Au、Ag、Cu、N1、W中的一種，所述合金薄膜選自附/0、]\10/]\111、(]11/211、48/?(1、？1:/^11、？6/&3中的一種，所述重摻雜的多晶硅包括N型或P型重摻雜多晶硅，用于傳感器電信號的引出。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成納米結(jié)構(gòu)的薄膜型MOS氣體傳感器，其特征在于，所述金屬氧化物敏感膜層為Zn0、Sn02、Ti02、Fe203中的一種，晶粒直徑為10?500nm，膜層的厚度為30?500nm。6.一種集成納米結(jié)構(gòu)的薄膜型MOS氣體傳感器的制造方法，其特征在于，包括: 在承載硅基底上，采用低壓力化學(xué)氣相沉積法制備厚度為0.1?2微米的絕熱氧化硅薄膜層； 在絕熱氧化硅薄膜層上，采用低壓力化學(xué)氣相沉積法制備厚度為0.1?2微米的勻熱氮化娃薄膜層； 在勻熱氮化硅薄膜層上，采用壓力化學(xué)氣相沉積法制備厚度為0.1?2微米的多晶硅薄膜層； 對多晶硅薄膜層進行圖形化處理，形成圖形化多晶硅薄膜層； 在非敏感區(qū)域光刻干法釋放口 ； 在多晶娃表面制備梳齒敏感電極、加熱電極以及引線鍵合pad ； 刻蝕多晶娃表面，形成納米尺度娃結(jié)構(gòu)粗糙起伏； 在納米尺度娃結(jié)構(gòu)、梳齒敏感電極、加熱電極以及引線鍵合pad區(qū)域沉積金屬氧化物敏感膜層； 對承載硅基底進行同性干法刻蝕，形成縱向深度在I?100微米左右、橫向刻蝕穿透的熱隔離的懸浮器件結(jié)構(gòu)，懸浮膜層下方為傳感器釋放后空腔，傳感器敏感薄膜懸空區(qū)域與硅基底之間通過支撐臂相連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述在納米尺度硅結(jié)構(gòu)、梳齒敏感電極、加熱電極以及引線鍵合pad區(qū)域沉積金屬氧化物敏感膜層包括:使用磁控濺射的方法在納米尺度硅結(jié)構(gòu)、梳齒敏感電極、加熱電極以及引線鍵合pad區(qū)域沉積金屬氧化物敏感膜層，之后進行400 °C?600 °C的退火處理。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述在納米尺度硅結(jié)構(gòu)、梳齒敏感電極、加熱電極以及引線鍵合pad區(qū)域沉積金屬氧化物敏感膜層包括:采用滴涂金屬氧化物前軀體、旋轉(zhuǎn)硅基底形成金屬氧化物前軀體薄膜層并陶瓷化生成金屬氧化物敏感膜層的工藝，在納米尺度硅結(jié)構(gòu)、梳齒敏感電極、加熱電極以及引線鍵合pad區(qū)域?qū)崿F(xiàn)金屬氧化物敏感膜層的制作，之后進行400 0C?600 0C的陶瓷化處理。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述多晶硅薄膜層的厚度為0.1?2微米。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，電極的厚度為0.05?I微米，電極的長、寬為10?200微米，梳齒敏感電極間距為I?50微米;所述電極材料包括金屬和合金薄膜或重摻雜的多晶娃，所述金屬選自Pt、Au、Ag、Cu、N1、W中的一種，所述合金薄膜選自Ni/Cr、Mo/Mn、Cu/Zn、Ag/Pd、Pt/Au、Fe/Co中的一種，所述重摻雜的多晶硅包括N型或P型重摻雜多晶硅，用于傳感器電信號的引出。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種集成納米結(jié)構(gòu)的薄膜型MOS氣體傳感器及其制作方法，所述集成納米結(jié)構(gòu)的薄膜型MOS氣體傳感器，從底部向頂部依次包括：承載硅基底，傳感器釋放后空腔、MEMS氧化硅、氮化硅復(fù)合膜支撐結(jié)構(gòu)，圖形化多晶硅薄膜層，納米尺度硅結(jié)構(gòu)，梳齒敏感電極、加熱電極以及引線鍵合pad層結(jié)構(gòu)，金屬氧化物敏感膜層。
【IPC分類】B82Y40/00, G01N27/12
【公開號】CN105606661
【申請?zhí)枴緾N201610133211
【發(fā)明人】明安杰, 鄭軒, 陳大鵬
【申請人】中國科學(xué)院微電子研究所
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年3月9日