[发明专利]纳米气敏传感器及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米气敏领域，特别涉及一种纳米气敏传感器及其形成方法。

背景技术

由于纳米微粒的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和量子隧道效应等使得它们在磁、光、电、敏感性等方面呈现常规材料不具备的特性，因此其在电子材料、光学材料、催化、传感、陶瓷增韧等方面都有着广阔的应用前景。

但是，随着社会进步和科技发展，用户对传感器的要求也越来越高，现有的纳米气敏传感器的灵敏度已经无法满足需求，且现有的纳米传感器制造较落后，因此，亟待一种新型的纳米气敏传感器和形成方法。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种纳米气敏传感器及其形成方法。

本发明提供一种纳米传感器的形成方法，包括：提供衬底；在所述衬底表面形成第一介质层；在所述第一介质层表面形成第一气敏层；在所述第一气敏层表面形成隔热层；在所述隔热层表面形成第二气敏层；在所述第二气敏层表面形成硬掩膜层；对所述衬底进行退火，使得第一气敏层和第二气敏层具有的纳米晶面不相同；在硬掩膜层上形成图案，沿所述图案依次刻蚀硬掩膜层、第二气敏层、隔热层、第一气敏层和第一介质层，直至暴露出衬底，形成第一气敏单元和第二气敏单元；去除硬掩膜层；形成覆盖所述衬底和第一敏单元和第二气敏单元的第二介质层；在所述第二介质层表面形成掩膜图形，以所述掩膜图形为掩膜，去除第二介质层直至暴露出衬底，且暴露出第二气敏单元表面以及隔热层和第一介质层的侧面；侧向选择性去除第二气敏单元下方的隔热层以及第一气敏单元下方的第一介质层，使得第一气敏单元和第二气敏单元悬空，从而使得第一气敏单元暴露出的纳米晶面与第二气敏单元暴露出的纳米晶面不相同；在第一气敏单元和第二气敏单元的两侧形成工作电极。

可选的，所述第一气敏层与第二气敏层材料相同。

可选的，所述第一气敏层和第二气敏层的材料为氧化钛、氧化锡或氧化锌。

可选的，所述第一气敏层或第二气敏层的暴露出的纳米晶面为{001}、{110}或{111}。

可选的，所述第一气敏层和第二气敏层厚度相同。

可选的，所述第一气敏层和第二气敏层厚度不同。

可选的，所述第二气敏层的厚度大于所述第一气敏层厚度。

可选的，所述第一介质层为氧化硅。

可选的，所述隔热层为氮化硅。

本发明还提供一种采用上述任一实施例形成的纳米传感器，包括：衬底；依次悬空于衬底表面的第一气敏单元和第二气敏单元；位于所述第一气敏单元和第二气敏单元的两侧的工作电极。

与现有技术相比，本发明的纳米传感器灵敏度高，本发明的纳米传感器的形成方法工艺简单。更进一步地，本发明形成暴露晶面不同的第一气敏单元和第二气敏单元，从而能对气体具有选择性。

附图说明

图1至图20为本发明一实施例的纳米传感器的形成方法过程示意图。

具体实施方式

现有的气敏传感器的灵敏度较低，无法满足日益增长的需求。另外现有的纳米传感器制造步骤繁杂，制造成本高。

为此，本发明的发明人提出一种优化的纳米气敏传感器的形成方法，能够采用一步退火，同时形成露出的纳米晶面不相同的第一气敏单元和第二气敏单元，节约了工艺步骤，且形成的纳米气敏传感器悬空于衬底表面上，具有较多暴露的表面积，灵敏度高。

下面结合具体实施例对纳米气敏传感器的形成方法进行详细描述。

请参考图1，提供衬底100。

所述衬底100为后续工艺的工作平台。所述衬底100的材料选自单晶硅、多晶硅、非晶硅、或玻璃衬底；所述衬底100也可以选择硅、锗、砷化镓或者硅锗化合物；所述衬底100还可以选择具有外延层或外延层上硅结构；所述衬底100还可以是其他半导体材料，本领域的技术人员可以根据工艺需要合理选择衬底的类型、材料和种类，在此特意申明，不应过分限制本发明的保护范围。

在一些实施例中，所述衬底100的厚度为500纳米至5微米。

请参考图2，在所述衬底100表面形成第一介质层110。

所述第一介质层110为氧化硅。所述第一介质层110作为牺牲层，后续选择性去除以使得第一气敏单元悬空。所述第一介质层110的厚度可以为100纳米至500纳米。所述第一介质层110的形成工艺可以为化学气相沉积。

请参考图3，在所述第一介质层110的表面形成第一气敏层120。