[发明专利]一种肖特基二极管氢气传感器芯体及该芯体的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于传感器技术与制造领域，尤其涉及一种氢气传感器芯体的制造方法。

背景技术

氢气传感器芯体是氢气传感器的主要组件，主要用来检测氢气浓度，在石油化工生产和科学研究领域具有重要作用。常用的氢气传感器芯体有金属氧化物半导体型、催化燃烧型、电化学型和光学型，然而这些类型的传感器芯体由于稳定性低和成本过高的问题，因此限制了使用。

发明内容

本发明是为了解决现有传感器芯体稳定性低和成本过高的问题，现提供一种肖特基二极管氢气传感器芯体及该芯体的制造方法。

一种肖特基二极管氢气传感器芯体，它包括：测温电阻、金属敏感薄膜层、加热电阻、半导体层、第一二氧化硅层和第二二氧化硅层；

所述第一二氧化硅层和第二二氧化硅层分别固定在半导体层的两侧，所述半导体层上固定有第二二氧化硅层的一侧中心开有空腔；

第一二氧化硅层上开有凹槽，所述凹槽呈凹字形，所述金属敏感薄膜层的形状与凹槽的形状完全相同，且该金属敏感薄膜层嵌固在凹槽内；

测温电阻和加热电阻均固定在第一二氧化硅层的表面，且位于金属敏感薄膜层的两侧；其中测温电阻位于金属敏感薄膜层的凹口侧，且该测温电阻呈几字形，该几字形测温电阻的凸起部分嵌入金属敏感薄膜层的凹口内。

一种肖特基二极管氢气传感器芯体的制造方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：将半导体层利用干法湿法混合氧化，在半导体层的上下表面分别形成第一二氧化硅层和第二二氧化硅层；

步骤二：利用光刻腐蚀技术在步骤一获得的第一二氧化硅层刻蚀出凹槽，利用光刻腐蚀技术在半导体层覆有第二二氧化硅层的一侧中心刻蚀出空腔，在第一二氧化硅层上溅射形成测温电阻和加热电阻；

步骤三：在步骤二获得的凹槽内溅射形成金属敏感薄膜层；获得肖特基二极管氢气传感器芯体。

本发明所述的一种肖特基二极管氢气传感器芯体及该芯体的制造方法，在钯和硅之间形成金属半导体的肖特基势垒，利用氢气扩散到金属半导体界面而引起二极管I-V曲线漂移，最终达到检测氢气的目的。

本发明采用半导体工艺和微加工工艺制造的肖特基二极管氢气传感器芯体，具有检测限低的特点，成本低，能够实现批量化生产，因而具有广阔的生产及利用前景。

本发明所述的一种肖特基二极管氢气传感器芯体，采用钯作为敏感层，具有良好的选择性和稳定性；加热电阻和测温电阻，能够提高传感器芯体的温度适应性。

本发明所述的一种肖特基二极管氢气传感器芯体的制造方法，在半导体层上利用干法湿法混合氧化形成二氧化硅，并经刻蚀除去部分二氧化硅以形成凹槽，然后溅射形成钯金属敏感薄膜层，用来测量氢气浓度；所述测温电阻和加热电阻能够进行温度补偿。

利用本发明所述的一种肖特基二极管氢气传感器芯体的制造方法制作出来的肖特基二极管氢气传感器芯体，应用到肖特基二极管氢气传感器中，能够广泛用于氢气浓度的检测领域，且所制备的肖特基二极管氢气传感器与传统的金属氧化物半导体传感器和催化燃烧气体传感器相比，不仅选择性和灵敏度高，而且稳定性提高了60%。

附图说明

图1为一种肖特基二极管氢气传感器芯体的轴测图；

图2为一种肖特基二极管氢气传感器芯体的剖面图；

图3为一种肖特基二极管氢气传感器芯体的制造方法的流程图。

具体实施方式

具体实施方式一：参照图1和图2具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种肖特基二极管氢气传感器芯体，它包括：测温电阻1、金属敏感薄膜层2、加热电阻3、半导体层4、第一二氧化硅层5-1和第二二氧化硅层5-2；

所述第一二氧化硅层5-1和第二二氧化硅层5-2分别固定在半导体层4的两侧，所述半导体层4上固定有第二二氧化硅层5-2的一侧中心开有空腔6；

第一二氧化硅层5-1上开有凹槽，所述凹槽呈凹字形，所述金属敏感薄膜层2的形状与凹槽的形状完全相同，且该金属敏感薄膜层2嵌固在凹槽内；

测温电阻1和加热电阻3均固定在第一二氧化硅层5-1的表面，且位于金属敏感薄膜层2的两侧；其中测温电阻1位于金属敏感薄膜层2的凹口侧，且该测温电阻1呈几字形，该几字形测温电阻1的凸起部分嵌入金属敏感薄膜层2的凹口内。

空腔6能够减小传感器的重量，提高传感器的灵敏度。

测温电阻1呈几字形，能够避免热场效应的影响，提高测温电阻的性能。