MEMS气体传感器气敏单元及制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112034012A(43)申请公布日2020.12.04(21)申请号202010427355.4(22)申请日2020.05.19(71)申请人北京机械设备研究所地址100854北京市海淀区永定路50号（北京市142信箱208分箱）(72)发明人刘宇航汪震海许诺(74)专利代理机构北京云科知识产权代理事务所(特殊普通合伙)11483代理人张飙(51)Int.Cl.G01N27/12(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图6页(54)发明名称MEMS气体传感器气敏单元及制备方法(57)摘要本申请揭示了一种MEMS气体传感器气敏单元及制备方法，该制备方法包括：在衬底上从下倒上依序制备第一金属电极层以及绝缘层；在绝缘层上制备具有第一孔洞的第二金属电极层；在绝缘层上第一孔洞投影于绝缘层的区域开设第二孔洞，通过第一孔洞和第二孔洞露出第一金属电极层；在第二金属电极层上覆盖气敏材料形成气敏结构层，使气敏材料在第一孔洞和第二孔洞处联通第一金属电极层和第二金属电极层；对气敏结构层进行图形化，保留第一孔洞和第二孔洞内留存的气敏材料，去除气敏结构层其余的气敏材料，完成气敏单元的制备。本申请可大幅减小气敏结构有效部分的总体积，进而可提升传感器的灵敏度和响应速度。CN112034012ACN112034012A权利要求书1/1页1.一种MEMS气体传感器气敏单元的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：在衬底上从下倒上依序制备第一金属电极层以及绝缘层；在所述绝缘层上制备具有第一孔洞的第二金属电极层，所述第一孔洞、所述绝缘层和所述第一金属电极层在投影方向上存在重合区域；在所述绝缘层上所述第一孔洞投影于所述绝缘层的区域开设第二孔洞，通过所述第一孔洞和所述第二孔洞露出所述第一金属电极层；在所述第二金属电极层上覆盖气敏材料形成气敏结构层，使所述气敏材料在所述第一孔洞和所述第二孔洞处联通所述第一金属电极层和所述第二金属电极层；对所述气敏结构层进行图形化，保留所述第一孔洞和所述第二孔洞内留存的气敏材料，去除所述气敏结构层其余的气敏材料，完成所述气敏单元的制备。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在衬底上从下倒上依序制备第一金属电极层以及绝缘层，包括：在所述衬底上铺设第一掩膜板，通过溅射-图形化-腐蚀工艺后在所述衬底上形成所述第一金属电极层；在所述第一金属电极层上整片铺膜形成所述绝缘层。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在所述绝缘层上制备具有第一孔洞的第二金属电极层，包括：在所述绝缘层上铺设第二掩膜板，通过溅射-图形化-腐蚀工艺后在所述绝缘层上形成具有所述第一孔洞的第二金属电极层。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在所述第二金属电极层上覆盖气敏材料形成气敏结构层，包括：在所述第二金属电极层上整片旋涂所述气敏材料形成所述气敏结构层。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述保留所述第一孔洞和所述第二孔洞内留存的气敏材料，包括：保留所述第一孔洞和所述第二孔洞的内壁存有气敏材料。6.一种MEMS气体传感器气敏单元，其特征在于，所述气敏单元是采用如权利要求1-5中任一所述的制备方法得到的。7.根据权利要求6所述的气敏单元，其特征在于，所述衬底为氧化硅晶圆的表面氧化层，所述衬底的厚度与氧化硅晶圆的表面氧化层的原始厚度相同。8.根据权利要求6所述的气敏单元，其特征在于，所述第一金属电极层的厚度为90nm-110nm，所述第一金属电极层的材料为导电性金属材料。9.根据权利要求6所述的气敏单元，其特征在于，所述绝缘层为在所述第一金属电极层上直接整片成膜形成的绝缘层，所述绝缘层的材料为SiO2、Si3N4或Al2O3。10.根据权利要求6所述的气敏单元，其特征在于，所述第二金属电极层的厚度为90nm-110nm，所述第一金属电极层的材料为导电性金属材料。2CN112034012A说明书1/5页MEMS气体传感器气敏单元及制备方法技术领域[0001]本发明属于微电机制造技术领域，涉及一种MEMS气体传感器气敏单元及制备方法。背景技术[0002]气体传感器是MEMS传感技术领域的重要组成部分，在低功耗、小尺寸和低成本约束条件下，实现对目标气体的高度灵敏性和快速响应能力是MEMS气体传感器的重要技术研究与发展方向。[0003]现有提高MEMS气体传感器灵敏度和响应速度的主要方案包括：[0004]1、提高敏感材料自身的性能：提高敏感材料自身的气敏性能对于器件级性能的提升具有重要意义，但受制于MEMS气体敏感材料领域研究的局限性，当前具有良好环境稳定性且同时具备气体敏感能力的材料主要有金属氧化物和部分高分子聚合物，且通常无法同时提升材料的灵敏度、响应速度