[发明专利]一种氢气传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种氢气传感器制备方法，其特征在于，具体包括如下的步骤：

S1、将硫系软玻璃薄膜沉积于基片上；

S2、采用光刻刻蚀工艺将硫系软玻璃薄膜初步加工为硫系软玻璃微盘腔；

S3、腐蚀硫系软玻璃微盘腔下的保护层；

S4、选择性地沉积金属钯薄膜作为氢气吸收层；

S5、加工基片，完成氢气传感器的制作。

2.根据权利要求1所述的氢气传感器制备方法，其特征在于，所述步骤S1利用热蒸镀或溶液旋涂的方法在基片上沉积一层厚度为0.1um—2um的硫系化合物薄膜，要求薄膜均匀平整，粘附力强；其中，对于热蒸镀的硫系玻璃薄膜材料，视不同组分材料的玻璃化温度Tg的差异，选择高于Tg点20-80℃进行退火处理；对于溶液旋涂法制备的硫系玻璃薄膜，需要结合溶剂的沸点与材料的玻璃化温度，以高于两者中更高温度10-60℃的加温进行退火处理。

3.根据权利要求1所述的氢气传感器制备方法，其特征在于，所述步骤S2基于传统半导体光刻刻蚀的工艺步骤，首先旋涂光刻胶，在光刻胶薄膜上制作出不同尺寸的微盘结构，之后利用反应离子刻蚀工艺将光刻胶上的图形转移到硫系玻璃薄膜上，去胶即可完成硫系软玻璃微盘腔的初步加工；采用高于玻璃化温度Tg点10-80℃的加温进行对光刻胶掩膜退火处理；对硫系软玻璃微盘腔侧壁形貌进行优化，一方面优化刻蚀气体流速、压强、射频功率等工艺参数，流速选10-100sccm，压强选10-30mTorr，射频功率选20-600W；另一方面对硫系软玻璃微盘腔进行快速退火处理。

4.根据权利要求1所述的氢气传感器制备方法，其特征在于，所述步骤S3选用二氧化硅作为保护层，利用硫系软玻璃微盘腔作为掩膜，采用氢氟酸缓冲液湿法腐蚀保护层二氧化硅，通过控制溶液浓度与反应时间，调整硫系微盘下二氧化硅保护层的大小；硫系薄膜厚度为0.1um-2um，氢氟酸原液浓度为40％，通过兼顾硫系薄膜材料的粘附性和二氧化硅保护层腐蚀的时间来达到目标刻蚀的需求。

5.根据权利要求1所述的氢气传感器制备方法，其特征在于，所述步骤S4中首先通过套刻完成硫系软玻璃微盘腔上光刻胶开孔的图形加工，之后利用lift-off工艺将金属钯选择性的沉积在硫系软玻璃微盘腔表面，完成氢气吸收层的制作；其中，金属钯薄膜的厚度为50nm-300nm。

6.根据权利要求1所述的氢气传感器制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，先利用套刻工艺制作光刻胶微盘；之后，通过干法刻蚀作用完成微盘基片的加工；最后，利用去胶液去除残留的光刻胶后即可实现硫系软玻璃光学微盘腔的制作与传感测试。

7.根据权利要求1所述的氢气传感器制备方法，其特征在于，所述步骤S5中利用刻蚀气体与硅基片各向同性的反应机理，或利用KOH溶液与硅基片发生化学腐蚀的原理，刻蚀硅基片，获得上窄下宽、侧壁向内凹陷的基片；控制ICP刻蚀功率小于1500W。

8.一种氢气传感器，其特征在于，包括微盘腔基片、从下至上依次制备于基片上的保护层、硫系软玻璃微盘腔、氢气吸收层。

9.根据权利要求8所述的氢气传感器，其特征在于，所述硫系软玻璃微盘腔为0.1um—2um厚的硫系化合物薄膜，薄膜均匀平整，粘附力强；在特定区域内有选择性地沉积金属钯薄膜于硫系化合物薄膜上。

10.根据权利要求8所述的氢气传感器，其特征在于，所述基片为硅材料或聚合物柔性材料，基片为上窄下宽的结构，侧壁为向内凹陷的弧面；保护层为二氧化硅材料；硫系软玻璃包含硫化物、硒化物以及碲化物；氢气吸收层为金属钯材料。