一种基于微井结构的气体传感器阵列及其制作方法
专利汇可以提供一种基于微井结构的气体传感器阵列及其制作方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于微井结构的气体 传感器 阵列及其制作方法，包括至少4个独立的传感器单元，所述传感器单元采用微井结构，在各微井间设有聚酰亚胺隔离层；在所述微井井内沉积有以有机 薄膜 、有机/无机复合薄膜或有机-无机多层膜构成的敏感膜，微井表面设置有叉指 电极 。本发明在各微井间设置有聚酰亚胺隔离层， 电子 聚合物 敏感材料滴入其中一个微井时，能有效阻止敏感材料溢出、流进其相邻的微井，不会造成不同微井间敏感材料的交叉污染，从而保证了传感器的选择性和 稳定性 ；并且结构简单，加工成本较低，在大气环境监测、航天密闭舱空气 质量 检测及 食品安全 等领域具有广泛的应用前景。，下面是一种基于微井结构的气体传感器阵列及其制作方法专利的具体信息内容。
1.一种基于微井结构的气体传感器阵列，包括至少4个独立的传感器单元，其特征在于：所述传感器单元采用微井结构，在各微井间设有聚酰亚胺隔离层；在所述微井井内沉积有以有机薄膜、有机/无机复合薄膜或有机-无机多层膜构成的敏感膜，微井表面设置有叉指电极。
2.根据权利要求1所述的基于微井结构的气体传感器阵列，其特征在于，所述微井的长度、宽度和高度分别为550~650μm、550~650μm和80~120μm。
3.根据权利要求1所述的基于微井结构的气体传感器阵列，其特征在于，所述传感器单元上下对齐排列，传感器单元的所有的输出电极排成一排。
4.根据权利要求1所述的基于微井结构的气体传感器阵列，其特征在于，所述叉指电极的宽度、间距、长度和厚度分别为50μm、50μm、2000μm和100nm。
5.根据权利要求1所述的基于微井结构的气体传感器阵列，其特征在于，所述聚酰亚胺隔离层的厚度为1~3mm，高度为200nm~300nm。
6.一种基于微井结构的气体传感器阵列的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用双面抛光的单晶硅片作为衬底，并进行标准清洗；
采用PECVD工艺在硅片两面制备氮化硅掩膜层；
对其中一面氮化硅层进行光刻，图形化微井单元；并进行干法刻蚀；
采用KOH溶液对硅片进行湿法腐蚀，形成微井；
采用真空蒸镀法在微井表面蒸镀金属铝Al或金Au；
对铝层或金层进行光刻、腐蚀，制作出叉指电极；
在电极层上旋涂聚酰亚胺，并对其进行光刻，制作出隔离层；
划片；
封装；
采用掩膜法对不同微井单元实现定位选区薄膜沉积，所述薄膜为有机薄
膜、有机/无机复合薄膜或有机-无机多层膜。
7.根据权利要求6所述的基于微井结构的气体传感器阵列的制备方法，其特征在于，在步骤①中，采用的硅片为双面抛光的4英寸P型硅片，厚度为450~550μm，电阻率大于
1000 Ω·cm。
8.根据权利要求6所述的基于微井结构的气体传感器阵列的制备方法，其特征在于，在步骤②中，所述的氮化硅层厚度为700~800nm。
9.根据权利要求6所述的基于微井结构的气体传感器阵列的制备方法，其特征在于，在步骤 中所述有机薄膜、有机/无机复合薄膜及有机-无机多层膜中，有机相为聚苯胺、聚环氧乙烷、聚-4-乙烯基苯酚、酞菁络合物及聚噻吩类，无机相为纳米TiO2、In2O3、ZnO、SnO2、碳纳米管等；并且所述的薄膜采用滴涂、气喷或电喷工艺制备。
一种基于微井结构的气体传感器阵列及其制作方法
技术领域
背景技术
阵列每个微井单元为2×2 mm，尺寸较大，不利于系统的小型化和微型化。
发明内容
采用PECVD工艺在硅片两面制备氮化硅掩膜层；
对其中一面氮化硅层进行光刻，图形化微井单元；并进行干法刻蚀；
采用KOH溶液对硅片进行湿法腐蚀，形成微井；
采用真空蒸镀法在微井表面蒸镀金属铝（Al）或金（Au）；
对铝层或金层进行光刻、腐蚀，制作出叉指电极；
在电极层上旋涂聚酰亚胺，并对其进行光刻，制作出隔离层；
划片；
封装；
采用掩膜法对不同微井单元实现定位选区薄膜沉积，所述薄膜为有机薄
膜、有机/无机复合薄膜或有机-无机多层膜。
二、本发明加工工艺步骤简单，加工成本较低，加工周期短，可批量生产。
附图说明
图11是本发明所提供的基于微井结构气体传感器阵列（含聚酰亚胺隔离层）结构俯视图；
附图标记为：1-硅片，2-氮化硅，3-AZ6112光刻胶，4-铝，5- AZ6112光刻胶，6和10-聚酰亚胺，7-复合敏感膜，8-微井，9-叉指电极。
具体实施方式
(b)在其中一面氮化硅层2上旋涂光刻胶AZ6112 ，控制匀胶机的转速和时间，得到具有一定厚度的AZ6112胶层3；采用紫外线曝光工艺，实现掩膜版上传感器结构层图形向AZ6112胶层3的转移；使用正胶显影液对AZ6112胶层3进行显影，得到具有
600μm×600μm的矩形窗口；
(c)采用RIE干法刻蚀掉矩形窗口下的氮化硅，露出硅片；
(d)配置浓度为30wt%的KOH溶液，将硅片放入其中，在80℃下湿法腐蚀硅片，腐蚀后硅片窗口的深度约为100μm；
(e)采用真空蒸镀法在具有微井的硅片上镀一层100nm厚的AL层4；
(f)在AL层4上旋涂光刻胶AZ6112 ，控制匀胶机的转速和时间，得到具有一定厚度的AZ6112胶层5；采用紫外线曝光工艺，实现掩膜版上传感器结构层图形向AZ6112胶层5的转移；使用正胶显影液对AZ6112胶层5进行显影；
(g)采用磷酸在50℃～60℃时对经过步骤（f）处理了的AL层4进行腐蚀，得到电极。
这时得到的基于微井结构的气体传感器阵列结构图如图10所示；
(h)在经过上述步骤处理的硅片上旋涂聚酰亚胺，控制匀胶机的转速和时间，得到厚度约为300nm的聚酰亚胺胶层6；采用紫外线曝光工艺，实现掩膜版上传感器结构层图形向AZ6112胶层5聚酰亚胺胶层6的转移；使用正胶显影液对聚酰亚胺胶层6进行显影，得到聚酰亚胺“围墙”。然后对硅片进行划片与封装；
(i) 在有掩膜条件下，采用气喷工艺进行有机-无机多层膜的制备，得到复合敏感膜层7。
传感器阵列的面积为12×12mm。
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