[发明专利]一种MEMS气体敏感结构及其制备工艺方法

权利要求书

1.一种MEMS气体敏感结构，包括衬底、金属电极层和气敏层，其特征在于，所述衬底为硅晶圆的表面氧化层，其厚度与硅晶圆的氧化层的原始厚度相同，所述金属电极层通过在所述衬底上经过溅射-图形化-腐蚀工艺而形成，所述金属电极由正电极组和负电极组构成，所述金属电极的厚度约为50-150nm，优选为100nm,由导电性能优异的金属材料制成，优选由金、银或铝制成，所述气敏层为在所述金属电极层上通过物理气相沉积(PVD)与溶液滴涂或旋涂工艺制备，并经过图形化后形成气敏材料薄膜，所述气敏材料薄膜与所述金属电极层和所述衬底均发生了物理接触。

2.根据权利要求1所述的MEMS气体敏感结构，所述金属电极层为金属梳齿电极层。

3.根据权利要求2所述的MEMS气体敏感结构，所述气敏层由过渡金属氧化物薄层和高分子有机物薄膜复合形成。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的MEMS气体敏感结构，所述过渡金属氧化物薄层为非致密的均匀且分散分布的薄层。

5.一种MEMS气体敏感结构的制备工艺方法，包括：

第一步，在衬底上制备金属电极层，配合掩膜版，通过匀胶光刻显影剥离工艺加工成型，所述金属电极层优选为金属梳齿电极层；

第二步，在所述金属电极层上制备过渡金属氧化物薄层，所述过渡金属氧化物薄层构成气敏层的一部分，配合掩膜版，通过匀胶光刻显影剥离工艺加工成型；

第三步，在所述金属电极层上制备有机高分子薄膜，所述有机高分子薄膜构成气敏层的另一部分，整片旋涂有机高分子气敏材料溶液，在所述金属电极层上形成有机高分子薄膜，所述有机高分子物薄膜和所述过渡金属氧化物薄层复合在一起，覆盖整个金属电极层而形成完整的气敏层；

第四步，气体敏感结构的干燥与老化，通过溶剂溶解、去除多余的气敏材料，向所述MEMS气体敏感结构表面通干燥氮气，并加热至60-150℃，保持两个小时，完成此步骤后，即完成了MEMS气体敏感结构的制备。

6.根据权利要求5所述的MEMS气体敏感结构的制备工艺方法，所述金属电极层由金、银或铝制成。

7.根据权利要求5或6所述的MEMS气体敏感结构的制备工艺方法，在所述第二步中，在金属电极层上制备过渡金属氧化物薄层的具体方法为，在金属电极层上通过PVD工艺沉积过渡金属氧化物，调节PVD参数与工艺条件，制成非致密的均匀且分散分布的过渡金属氧化物薄层。

8.根据权利要求7所述的MEMS气体敏感结构的制备工艺方法，在所述第三步中，可替代地，喷涂或者滴涂所述有机高分子气敏材料溶液。

9.根据权利要求8所述的MEMS气体敏感结构的制备工艺方法，在所述第三步中，可替代地，通过蒸发制膜工艺将有机高分子气敏材料覆盖在所述金属电极层上，形成有机高分子薄膜。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的MEMS气体敏感结构的制备方法，所述第四步中的加热步骤在温度控制箱中进行。