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原文传递一种单层多孔气敏膜、其制备方法及用途

专利名称：	一种单层多孔气敏膜、其制备方法及用途
摘要：	本发明涉及一种气敏膜、其制备方法及用途。本发明的气敏膜是一种单层多孔网状气敏膜，本发明所述的方法为掩膜溅射法，具体包括：首先在整片传感器基底上平铺单层有机微球作为掩膜板，然后沉积氧化物气敏薄膜后，最后去除单层有机微球掩膜板，得到单层多孔气敏膜。本发明的方法还可以进一步采用传统背刻蚀工艺得到悬空结构的气敏传感器晶圆，并采用激光切割及裂片封装得到气敏传感器器件。本发明的方法将传统致密的二维薄膜切割成多孔网状结构，其比表面积大，增加了孔隙率、提高了薄膜与气体之间的相互作用面积，进而增加了灵敏度。同时利用溅射法制作的气敏膜性能一致性、批次稳定性较好，具有良好的应用前景。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国科学院过程工程研究所
发明人：	韩宁;王颖;周新愿;陈运法
专利状态：	有效
申请日期：	2017-11-22T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-28T00:00:00+0800
申请号：	CN201711171904.0
公开号：	CN109813768A
代理机构：	北京品源专利代理有限公司
代理人：	巩克栋
分类号：	G01N27/12(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	100190 北京市海淀区中关村北二条1号
主权项：	1.一种气敏膜，其特征在于，所述气敏膜为单层多孔网状气敏膜。 2.根据权利要求1所述的气敏膜，其特征在于，所述气敏膜上的孔的直径为300nm-2000nm；优选地，所述气敏膜的厚度为50nm-500nm。 3.如权利要求1或2所述的气敏膜的制备方法，其特征在于，所述方法为掩膜溅射法，具体包括：首先在整片传感器基底上平铺单层有机微球作为掩膜板，然后沉积氧化物气敏薄膜，最后去除单层有机微球掩膜板，得到单层多孔气敏膜。 4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述传感器基底为：采用微机电系统MEMS制作的未经过背刻蚀的微加热盘；优选地，微加热盘为暴露有金叉指电极区域的微加热盘，所述暴露采用的方法为光刻蚀；优选地，所述有机微球的直径为10nm-10000nm，优选为100nm-5000nm，进一步优选为300nm-2000nm；优选地，所述有机微球为聚苯乙烯微球、聚丙烯酸酯或脲醛树脂中的任意一种或至少两种的组合；优选地，在整片传感器基底上平铺单层有机微球的方法为：先将有机微球分散到水中，在水面上漂浮一层自组装排列的微球层，然后用传感器基底从水面上捞取所述自组装排列的微球，从而在整片传感器基底上得到平铺的单层有机微球。 5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述沉积氧化物气敏薄膜采用的方法为溅射法，所述溅射法优选包括磁控溅射法或射频溅射法中的任意一种；优选地，所述氧化物气敏薄膜为氧化物半导体气敏薄膜，所述氧化物半导体优选包括本征或掺杂的氧化锡、氧化钨或氧化锌中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述氧化物气敏薄膜的厚度小于有机微球的半径，优选为有机微球半径的1/6-1/2。 6.根据权利要求3-5任一项所述的方法，其特征在于，所述去除单层有机微球掩膜板的方法为煅烧法或溶解法中的任意一种；优选地，所述煅烧法为：在400℃-700℃的条件下煅烧从而使单层有机微球掩膜板去除；优选地，在500℃的条件下煅烧，从而使单层有机微球掩膜板去除；优选地，所述溶解法为：采用溶剂使有机微球溶解，从而使单层有机微球掩膜板去除；优选地，所述溶解法中使用的溶剂包括二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯、二甲基甲酰胺或四氢呋喃中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述方法还包括在去除单层有机微球掩膜板之前进行去除残余光刻胶的步骤；优选地，所述方法还包括在去除单层有机微球掩膜板之后进行去除表面杂质的步骤。 7.根据权利要求3-6任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：采用微机电系统MEMS制作的未经过背刻蚀的微加热盘，作为传感器基底，然后采用光刻蚀的方法暴露出金叉指电极区域，之后在整片传感器基底上平铺单层聚苯乙烯微球作为掩膜板，通过溅射法沉积氧化物半导体气敏薄膜后，去除残余光刻胶，通过煅烧法或溶解法去除单层有机微球掩膜板，去除表面杂质，得到单层多孔气敏膜；其中，所述聚苯乙烯微球的直径为100nm-5000nm，优选为300nm-2000nm；所述氧化物半导体气敏薄膜的厚度为聚苯乙烯微球半径的1/6-1/2；所述煅烧法为：在500℃的条件下煅烧，从而使单层聚苯乙烯微球掩膜板去除；所述溶解法为：采用三氯甲烷使聚苯乙烯微球溶解，从而使单层聚苯乙烯微球掩膜板去除。 8.根据权利要求3-7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括对得到的多孔气敏膜进行背刻蚀工艺，得到无支撑多孔气敏传感器晶圆。 9.如权利要求8所述的方法制备得到的无支撑多孔气敏传感器晶圆。 10.一种气敏传感器件，其特征在于，所述气敏传感器通过如下方法制备得到：对权利要求9所述的无支撑多孔气敏传感器晶圆进行切割及裂片封装，得到气敏传感器件。
所属类别：	发明专利