[发明专利]一种基于[111]单晶硅的气体敏感芯片阵列及其制作方法

权利要求书

1.一种基于[111]单晶硅的气体敏感芯片阵列，其特征在于，包括：多个气体敏感芯片、[111]单晶硅基底(1)和支撑层(2)，所述气体敏感芯片包括：加热电极(3)、一对敏感膜电极(4)和气体敏感膜(7)；

加热电极(3)为方波形结构，敏感膜电极(4)为梳状结构，一对敏感膜电极(4)分别位于加热电极(3)的两侧、且加热电极(3)相邻的两个方波之间均有一个敏感膜电极(4)的齿，加热电极(3)和一对敏感膜电极(4)的上表面覆盖有气体敏感膜(7)，每个加热电极(3)的两端均连接有引出电极(5)，一对敏感膜电极(4)的首末端反向设置，一对敏感膜电极(4)的末端均连接有引出电极(5)，每个引出电极(5)的末端均连接有一个电极焊盘(6)，

[111]单晶硅基底(1)上表面开有隔热腔(9)，支撑层(2)覆盖在[111]单晶硅基底(1)上表面，支撑层(2)上开有多个呈矩形阵列排布的腐蚀孔(8)，每个腐蚀孔(8)均与隔热腔(9)连通，所述矩形阵列的行沿[111]单晶硅基底(1)的[110]晶向设置、列沿[111]单晶硅基底(1)的[211]晶向设置，每一行相邻的两个腐蚀孔之间均固定有一个气体敏感芯片，气体敏感芯片的引出电极(5)的长度方向均与[111]单晶硅基底(1)的[211]晶向同向。

2.根据权利要求1所述的一种基于[111]单晶硅的气体敏感芯片阵列，其特征在于，矩形阵列为M×N的矩形阵列，其中M和N的取值范围均为1～20。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于[111]单晶硅的气体敏感芯片阵列，其特征在于，支撑层(2)的材料为氮化硅，支撑层(2)的厚度为1μm～10μm。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于[111]单晶硅的气体敏感芯片阵列，其特征在于，加热电极(3)和一对敏感膜电极(4)的材料为Pt、Au、W或Ag。

5.根据权利要求1或2所述的一种基于[111]单晶硅的气体敏感芯片阵列，其特征在于，气体敏感膜(7)的材料至少包括SnO₂、WO₃、In₂O₃或ZnO中的一种。

6.根据权利要求1或2所述的一种基于[111]单晶硅的气体敏感芯片阵列，其特征在于，隔热腔(9)的深度为10μm～300μm。

7.权利要求1或2所述的气体敏感芯片阵列的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：利用PECVD法在[111]单晶硅基底(1)上表面沉积支撑层(2)，

步骤二：在支撑层(2)上表面制作400埃的Cr和4000埃的Pt复合薄膜，利用干法刻蚀刻除多余的金属，保留获得加热电极(3)、一对敏感膜电极(4)、引出电极(5)和电极焊盘(6)，

步骤三：首先，利用光刻在支撑层(2)上刻蚀出腐蚀孔(8)的轮廓，

然后，利用干法刻蚀刻除轮廓内多余的氮化硅，

最后，利用电感耦合等离子体刻蚀法在[111]单晶硅基底(1)上刻蚀出隔热区域，该隔热区域与腐蚀孔(8)重合，

步骤四：利用浓度为15％的四甲基氢氧化铵溶液、在85℃的环境条件下、对[111]单晶硅基底(1)相邻的隔热区域部分进行腐蚀，使得所有隔热区域连通形成隔热腔(9)，

步骤五：在加热电极(3)和敏感膜电极(4)表面涂覆气体敏感膜(7)，并在马弗炉中加热至400℃并保温2小时后自然降温，获得气体敏感芯片阵列。

8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，步骤一中，支撑层(2)为2μm厚的氮化硅介质层。

9.根据权利要求7或8所述的制作方法，其特征在于，在步骤一之前，首先采用标准清洗液清洗[111]单晶硅基底(1)。