[发明专利]基于纳米TiO2 薄膜的微型氧气传感器及制备工艺

权利要求书

1.一种基于纳米TiO₂薄膜的微型氧气传感器，包括硅基底，其上面设置有二氧化硅和氮化硅绝缘层，硅基底下面设置二氧化硅和氮化硅掩蔽层，并开有至二氧化硅绝缘层的绝热槽，所述氮化硅绝缘层上面设置有敏感层，其结构为两层纳米TiO₂薄膜夹一层Pd掺杂层，其特征在于，所述敏感层上面设置叉指电极；在氮化硅绝缘层上面设置双螺旋加热丝的结构将叉指电极包裹在中心部位；所述叉指电极和加热丝选择同一材料采用一次溅射工序粘敷在不同平面上。

2.如权利要求1所述的一种基于纳米TiO₂薄膜的微型氧气传感器，其特征在于，所述敏感层，采用氢氟酸溶液湿法刻蚀工艺制成的。

3.如权利要求1所述的一种基于纳米TiO₂薄膜的微型氧气传感器，其特征在于，所述绝热槽，采用湿法和干法刻蚀工艺相结合而形成。

4.一种基于纳米TiO₂薄膜的微型氧气传感器的制备工艺，其特征在于，包括下述步骤：

(1)在Si基底上、下面利用热氧化法制备SiO₂层；

(2)用低压化学气相法在SiO₂层上沉积Si₃N₄层；

(3)制备纳米TiO₂前驱溶液，旋涂于硅基底上面的Si₃N₄层上，形成底层纳米TiO₂薄膜；

(4)在底层纳米TiO₂薄膜上溅射Pd掺杂层；

(5)在Pd薄膜上再旋涂TiO₂前驱溶液形成顶层TiO₂薄膜，形成TiO₂/Pd/TiO₂“三明治”结构层；

(6)在“三明治”结构层上通过光刻工艺得到敏感层图案，制备掩蔽层；

(7)通过湿法刻蚀工艺去掉敏感层图案以外的“三明治”部分，形成氮化硅绝缘层上的敏感层；

(8)通过光刻工艺，得到敏感层上中心部位的叉指电极图形及氮化硅绝缘层上将叉指电极图形包围的加热丝图形；

(9)在叉指电极及加热丝图形上溅射Ti粘接层，然后在粘接层上溅射Pt层；

(10)通过剥离工艺，得到敏感层上的叉指电极和氮化硅绝缘层上的加热丝；

(11)在硅基底下面制备出绝热槽。

5.如权利要求4所述的一种基于纳米TiO₂薄膜的微型氧气传感器的制备工艺，其特征在于，所述硅基底下面制备出绝热槽是采用湿法和干法相结合的工艺实现的，具体包括下述步骤：

1)通过光刻工艺，获得硅基底下面的绝热槽图形；

2)干法刻蚀掉绝热槽上的二氧化硅和氮化硅掩蔽层；

3)利用TMAH溶液进行湿法刻蚀硅基底，预留一定厚度的硅，然后再进行干法刻蚀掉硅，形成绝热槽。