[发明专利]气体传感器及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种气体传感器及其形成方法。

背景技术

气体检测技术在国民经济中占有重要地位，过去几十年中,研究人员在制作方法上包括气敏材料开发和器件微观结构设计上对传感器进行了优化设计，其中硅基微结构薄膜传感器件因为体积小，易于集成的优点而被广泛应用。

目前的硅基微结构薄膜传感器件中气敏材料多采用SnO₂、ZnO、Fe₂O₃、La₂O₃、In₂O₃、Al₂O₃、WO₃、MoO₃、TiO₂、V₂O₅、Co₃O₄、Ga₂O₃、CuO、NiO、SiO₂等金属氧化物，以及ABO₃(YFeO₃、LaFeO₃、ZnSnO₃、CdSnO₃、Co₂TiO₃)、A₂BO₄(MgFe₂O₄、CdFe₂O₄、CdIn₂O₄)型复合氧化物及其掺杂的化合物，工作温度在200-500℃范围内。对应地，如图1所示，硅基微结构薄膜传感器件通常包括Si衬底100’、绝缘介质层200’、加热电极300’、测试电极400’和气敏薄膜500’，其中气敏薄膜500’通过旋涂气敏材料然后烧结而成。

现有硅基微结构薄膜传感器件中，由于气敏薄膜500’是通过旋涂并烧结而成，往往因为烧结质量的影响，导致界面结合不牢固、薄膜导电性变差、薄膜灵敏度变差等缺点。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种气体传感器的形成方法，该方法具有稳定可靠、灵敏性高的优点。

本发明的实施例公开了一种气体传感器的形成方法，包括：提供衬底；在所述衬底之上形成介质层；在所述介质层之上形成第一压焊块和第二压焊块；在所述介质层之上形成碳基薄膜，其中，所述碳基薄膜位于所述第一压焊块与第二压焊块之间，且覆盖所述第一压焊块与第二压焊块的一部分；以及在所述碳基薄膜之上形成第一金属接触和第二金属接触，其中所述第一金属接触与所述第一压焊块的至少一部分相连，所述第二金属接触与所述第二压焊块的至少一部分相连。

在本发明气体传感器的形成方法的一个实施例中，在所述介质层中形成加热器件和测温器件。

在本发明气体传感器的形成方法的一个实施例中，所述衬底为Si，所述介质层为通过热氧化形成的SiO₂或通过沉积形成的Si₃N₄。

在本发明气体传感器的形成方法的一个实施例中，所述碳基薄膜包括单层石墨烯、双层石墨烯或多层石墨烯。

在本发明气体传感器的形成方法的一个实施例中，通过Cu衬底上CVD后化学湿法转移，或者Pt衬底上CVD后电化学法转移以形成所述碳基薄膜。

本发明的气体传感器的形成方法，具有如下优点：（1）气敏材料采用石墨烯，具有比表面积大、吸附能力强、灵敏度高的优点；（2）利用气压在形成介质层表面形成平整、紧密的碳基薄膜，与旋涂并烧结相比，所得的薄膜质量更好（3）形成碳基薄膜之后的工序少，仅需要蒸发金属以形成接触，避免了复杂加工对碳基薄膜的沾污或损害；（4）最终形成压焊块金属-碳基薄膜-接触金属的两面夹结构的电极，强度更大，接触电阻更小；（5）石墨烯作气敏材料的工作温度较低，可无需加热器件和测温器件，省去了附加结构，并避免了长时间高工作温度下整体器件老化或损坏。

本发明的另一目的在于提出一种气体传感器，该器件具有稳定可靠、灵敏度高的优点。