气敏膜的形成方法、气体传感器的制造方法及气体传感器

本发明涉及半导体加工，特别涉及一种气敏膜的形成方法、气体传感器的制造方法及气体传感器。

背景技术：

1、具有高集成度的气敏传感器通常是由衬底以及位于其上的气敏材料构成的，根据所需检测的气体类型，可以选择合适的气敏材料，目前，大部分气敏材料是通过滴涂的方式来直接在衬底上形成图案化的膜，但该种方式存在成型一致性差、制备效率低等缺点。

2、而在微纳加工领域，图案化一般借助光刻胶掩膜来实现，在图案化的光刻胶掩膜上沉积材料，或是刻蚀没有光刻胶覆盖区域的衬底上的材料，最后用去胶液去除衬底上的光刻胶，间接地实现功能性材料的选择性沉积。但是对于大部分具有优异传感性能的气敏材料，如纳米金属氧化物，会在光刻过程中被用到的光刻胶以及显影液或者去胶液等溶剂污染，造成性能的退化，因此，如何提供一种能够提高制备效率的同时，还能够保证气敏传感器性能的气敏材料成型方法成为了亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本申请于一方面公开了一种气敏膜的形成方法，其包括以下步骤：

2、提供一光敏溶液和气敏溶液；所述光敏溶液包括光酸产生剂或者光敏交联剂；所述气敏溶液包括包裹有配体的纳米材料；

3、将所述光敏溶液和所述气敏溶液按照预设比例混合，得到混合溶液；

4、在目标基底的表面涂覆所述混合溶液后，在紫外光条件下对所述混合溶液进行图案固化处理，得到位于所述目标基底上的气敏膜。

5、可选的，在所述紫外光条件下，所述光酸产生剂或者所述光敏交联剂能够与所述纳米材料反应，以剥离或交联所述纳米材料表面的部分配体；

6、所述纳米材料依靠配体溶解于显影剂中。

7、可选的，所述在目标基底的表面涂覆所述混合溶液后，在紫外光条件下对所述混合溶液进行图案固化处理，得到位于所述目标基底上的气敏膜，包括：

8、采用旋涂、喷涂、刮涂或者浸渍提拉的成膜方式将所述混合溶液涂覆在所述目标基底的表面；

9、基于预设掩膜，对所述目标基底表面的混合溶液进行紫外固化处理，得到初始气敏膜；

10、利用所述显影剂对所述初始气敏膜中未固化区域进行去除，得到位于所述目标基底上的气敏膜。

11、可选的，所述光敏溶液还包括目标溶剂；

12、所述气敏溶液还包括所述目标溶剂；

13、所述目标溶剂为能够溶解所述配体的溶剂。

14、可选的，所述纳米材料包括金属及其氧化物、ii-vi族纳米晶体和iii-v族纳米晶体中的任一种；

15、所述纳米金属及其氧化物包括金、铂、钯、铑、氧化锌、氧化铟、氧化钨、氧化锡、氧化钛、氧化铜、氧化镍或者氧化铁中的一种或两种以上的组合；

16、所述ii-vi族纳米晶体包括cds、cdse、cdte、zns、znse或者znte；所述iii-v族纳米晶体包括inp、inas、inn、gaas、gan、gap、aln、alp或者alas。

17、可选的，光酸产生剂能够在紫外光照射下产生酸性质子；

18、所述光敏交联剂含有至少两个可光致交联的叠氮基团或者卡宾基团。

19、可选的，所述配体包括碳氢有机配体或者阴离子配体；所述碳氢有机配体为含有至少6个碳的有机体。

20、本申请于另一方面还公开了一种气体传感器的制造方法，其包括以下步骤：

21、按照上述的气敏膜的形成方法在气体传感器的敏感材料区域上形成所述气敏膜。

22、可选的，所述气体传感器包括衬底和位于所述衬底上的叉指换能器；所述气敏膜位于所述叉指换能器的表面。

23、本申请于另一方面还公开了一种气体传感器，其是由上述的制造方法制备得到的。

24、采用上述技术方案，本申请提供的气敏膜的形成方法具有如下有益效果：

25、通过将光敏材料(光酸产生剂类光敏分子或光敏交联剂类光敏分子)与纳米气敏材料结合可得到可直接光刻实现图案固化的气体传感材料，通过将其在目标基底上进行沉积得到气敏膜，使得形成的气敏膜具有一致性好、气敏效果好以及制备效率高的特点。

技术特征：

1.一种气敏膜的形成方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，在所述紫外光条件下，所述光酸产生剂或者所述光敏交联剂能够与所述纳米材料反应，以剥离或者交联所述纳米材料表面的部分配体；

3.根据权利要求2所述的形成方法，其特征在于，所述在目标基底的表面涂覆所述混合溶液后，在紫外光条件下对所述混合溶液进行图案固化处理，得到位于所述目标基底上的气敏膜，包括：

4.根据权利要求3所述的形成方法，其特征在于，所述光敏溶液还包括目标溶剂；

5.根据权利要求1-4任一项所述的形成方法，其特征在于，所述纳米材料包括金属及其氧化物、ii-vi族纳米晶体和i i i-v族纳米晶体中的任一种；

6.根据权利要求1-4任一项所述的形成方法，其特征在于，光酸产生剂能够在紫外光照射下产生酸性质子；

7.根据权利要求1-4任一项所述的形成方法，其特征在于，所述配体包括碳氢有机配体或者阴离子配体；所述碳氢有机配体为含有至少6个碳的有机体。

8.一种气体传感器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述气体传感器包括衬底和位于所述衬底上的叉指换能器；

10.一种气体传感器，其特征在于，是由权利要求8所述的制造方法制备得到的。

技术总结
本发明涉及半导体加工技术领域，特别涉及一种气敏膜的形成方法、气体传感器的制造方法及气体传感器。气敏膜的形成方法具体包括以下步骤：提供一光敏溶液和气敏溶液组合；所述光敏溶液包括光酸产生剂或者光敏交联剂；所述气敏溶液包括包裹有配体的纳米材料；将所述光敏溶液和所述气敏溶液按照预设比例混合，得到混合溶液；在目标基底的表面涂覆所述混合溶液后，在紫外光条件下对所述混合溶液进行图案固化处理，得到位于所述目标基底上的气敏膜。使形成的气敏膜具有一致性好、气敏效果好以及制备效率高的特点。

技术研发人员：涂敏,唐振元,李馥
受保护的技术使用者：中国科学院上海微系统与信息技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2025/1/28