金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電子器件制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種半導(dǎo)體氣體傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)的快速發(fā)展，環(huán)境的污染問題也越來越嚴(yán)重，例如，汽車尾氣中的CO、NOx, SOx等有害氣體，室內(nèi)裝修中存在的甲醛、甲苯等，煤礦中泄漏的甲烷氣體，化工生產(chǎn)中產(chǎn)生的易燃、易爆、毒害性氣體等，這些有毒氣體對(duì)人們的身體健康造成了嚴(yán)重的威脅。為了確保人身安全和防患于未然，人們研制了各種檢測(cè)方法和檢測(cè)儀器，其中，氣體傳感器在家居生活、排放監(jiān)測(cè)、航空、醫(yī)療、衛(wèi)生等領(lǐng)域發(fā)揮著重大的作用。
[0003]目前氣體傳感器種類繁多，應(yīng)用范圍廣泛，大致可分為半導(dǎo)體式、電化學(xué)式、接觸燃燒式、固體電解質(zhì)式和紅外線式等。其中半導(dǎo)體傳感器因?yàn)闄z測(cè)靈敏度高、響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間短、元件尺寸微小、壽命長、價(jià)格低廉而越來越受到人們的重視。尤其是近年來隨著微機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體氣體傳感器更是向著集成化、智能化方向發(fā)展。
[0004]半導(dǎo)體氣體傳感器中通常利用金屬氧化物作為敏感材料，通過在其表面吸附氣體及表面反應(yīng)而引起自身電阻的變化，進(jìn)而監(jiān)測(cè)到目標(biāo)氣體。對(duì)于敏感材料而言，其比表面積越大，也更容易吸附目標(biāo)氣體?，F(xiàn)有技術(shù)中通常利用化學(xué)方法制作該敏感材料，例如溶膠-凝膠法、化學(xué)氣相沉積法、化學(xué)水浴沉積法、水熱法、熱注入法、靜電紡絲法、模板法等，制得的敏感材料中比表面積大，化學(xué)活性高，可以檢測(cè)到濃度非常低的目標(biāo)氣體。但是，由于在化學(xué)制備過程中容易引入其它雜質(zhì)或者未完全反應(yīng)的其它晶相，敏感材料中可能存在空洞或其它缺陷，這些缺陷會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致傳感器在長期服役時(shí)會(huì)發(fā)生體電阻的漂移，導(dǎo)致傳感器靈敏度下降，進(jìn)而降低了傳感器的使用壽命。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器，其可以提高傳感器的使用壽命。
[0006]為解決上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型提供一種金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器，包括:
[0007]基底；
[0008]加熱層；設(shè)置于所述基底上；
[0009]功能層，設(shè)置于所述基底上且與所述加熱層絕緣，所述功能層包括彼此電性連接的信號(hào)電極和檢測(cè)層；其中，
[0010]所述檢測(cè)層包括依次形成于所述基底上的第一薄膜層和第二薄膜層，所述第一薄膜層的比表面積小于第二薄膜層的比表面積。
[0011]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述加熱層和所述功能層設(shè)置于所述基底同側(cè)的表面，且所述加熱層環(huán)繞所述功能層設(shè)置。
[0012]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述加熱層和所述功能層設(shè)置于所述基底同側(cè)的表面，且所述加熱層和所述功能層之間設(shè)置有絕緣層。
[0013]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述加熱層和所述功能層設(shè)置于所述基底兩相對(duì)側(cè)的表面。
[0014]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一薄膜層的厚度為50nm~100ym。
[0015]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第二薄膜層的厚度為lnm~100ym。
[0016]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一薄膜層和第二薄膜層由同種材料或同種類型的半導(dǎo)體材料制得。
[0017]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一薄膜層和第二薄膜層可以選自N型金屬氧化物半導(dǎo)體、或P型金屬氧化物半導(dǎo)體、或P、N雙性金屬氧化物半導(dǎo)體。
[0018]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述N型金屬氧化物半導(dǎo)體包括MgO、CaO、T12,ZrO2、V205、Nb2O5' Ta2O5, Mo03、W03、ZnO, Al2O3^Ga2O3, In2O3、SnO2;所述 P 型金屬氧化物半導(dǎo)體包括 Y2O3' La203、CeO2, Mn203、Co3O4, N1、PdO、Ag2O, Bi2O3' Sb2O3, TeO2;所述 P、N 雙性金屬氧化物半導(dǎo)體包括Hf02、Cr203、Fe203、CuOo
[0019]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第二薄膜層的納米結(jié)構(gòu)包括納米線、納米棒、納米球、納米片、納米塊、納米墻、納米柱中的至少一種。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提供的金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器，通過將檢測(cè)層設(shè)置為包括不同比表面積的第一薄膜層和第二薄膜層，比表面積較小的第一薄膜層作為體電阻層以穩(wěn)定體電阻，防止檢測(cè)層的體電阻發(fā)生漂移，比表面積較大的第二薄膜層作為氣體敏感層以檢測(cè)目標(biāo)氣體，提高了金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器的使用壽命，且保證了較高的檢測(cè)精度。
【附圖說明】
[0021]圖1是本實(shí)用新型金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是本實(shí)用新型金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3是本實(shí)用新型金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器第三實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4是本實(shí)用新型金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器的制備方法的流程圖；
[0025]圖5是本實(shí)用新型金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器的檢測(cè)層制備方法的實(shí)施例一中形成的氧化鎳體電阻層的截面電鏡圖；
[0026]圖6是本實(shí)用新型金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器的檢測(cè)層制備方法的實(shí)施例一中形成的氧化鎳體電阻層的表面電鏡圖；
[0027]圖7是本實(shí)用新型金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器的制備方法的實(shí)施例一中相應(yīng)制得的氣體傳感器對(duì)甲醛氣體的響應(yīng)特性圖；
[0028]圖8是本實(shí)用新型金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器的檢測(cè)層制備方法的實(shí)施例二中形成的檢測(cè)層的截面電鏡圖；
[0029]圖9是本實(shí)用新型金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器的檢測(cè)層制備方法的實(shí)施例二中形成的檢測(cè)層的表面電鏡圖；
[0030]圖10是本實(shí)用新型金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器的檢測(cè)層制備方法的實(shí)施例三中，在檢測(cè)層中未制備第二薄膜層時(shí)，制得的氣體傳感器對(duì)甲醛氣體的響應(yīng)特性圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]以下將結(jié)合附圖所示的【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。但這些實(shí)施方式并不限制本實(shí)用新型，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0032]在本申請(qǐng)的各個(gè)圖示中，為了便于圖示，結(jié)構(gòu)或部分的某些尺寸會(huì)相對(duì)于其它結(jié)構(gòu)或部分夸大，因此，僅用于圖示本申請(qǐng)的主題的基本結(jié)構(gòu)。
[0033]本文使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空間相對(duì)位置的術(shù)語是出于便于說明的目的來描述如附圖中所示的一個(gè)單元或特征相對(duì)于另一個(gè)單元或特征的關(guān)系?？臻g相對(duì)位置的術(shù)語可以旨在包括結(jié)構(gòu)在示出時(shí)除了圖中所示方位以外的不同方位。例如，如果將圖中的結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)，則被描述為位于其它單元或特征“下方”或“之下”的單元將位于其它單元或特征“上方”或“之上”。因此，示例性術(shù)語“下方”可以囊括上方和下方這兩種方位。結(jié)構(gòu)可以以其他方式被定向(旋轉(zhuǎn)90度或其他朝向)，并相應(yīng)地解釋本文使用的與空間相關(guān)的描述語。
[0034]當(dāng)元件或?qū)颖环Q為在另一部件或?qū)印吧稀?、與另一部件或?qū)印斑B接”時(shí)，其可以直接在該另一部件或?qū)由?、連接到該另一部件或?qū)?，或者可以存在中間元件或?qū)?。相反，?dāng)部件被稱為“直接在另一部件或?qū)由稀?、“直接連接在另一部件或?qū)由稀睍r(shí)，不能存在中間部件或?qū)覱
[0035]并且，應(yīng)當(dāng)理解的是盡管術(shù)語第一、第二等在本文中可以被用于描述各種元件或結(jié)構(gòu)，但是這些被描述對(duì)象不應(yīng)受到這些術(shù)語的限制。這些術(shù)語僅用于將這些描述對(duì)象彼此區(qū)分開。例如，第一薄膜層可以被稱為第二薄膜層，并且類似地第二薄膜層也可以被稱為第一薄膜層，這并不背離本申請(qǐng)的保護(hù)范圍。
[0036]參圖1，介紹本實(shí)用新型金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器100的第一【具體實(shí)施方式】。在本實(shí)施方式中，該半導(dǎo)體氣體傳感器100包括基底10、加熱層20、以及功能層30。
[0037]基底10可以是例如選自表面氧化的硅片、玻璃片、石英片、氧化鋁陶瓷片、氮化鋁陶瓷片、氧化鋯陶瓷片、聚酰亞胺薄膜中的一種。加熱層20和功能層30設(shè)置在基底10上。這里，需要說明的是，基底10通常具有兩相背的具有較大表面積的表面用于進(jìn)行電路布局，而在基底10厚度方向上的側(cè)壁由于限定了較小的面積，故通常被認(rèn)為不適合電路元件的設(shè)置，故若非特殊說明，本實(shí)施方式中所提到的“設(shè)置在基底上”應(yīng)當(dāng)被理解為上述的較大表