[发明专利]气体传感器及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及气体传感器及其形成方法。

背景技术

气体传感器是一种将外界气体的成分、浓度转化成对应电信号的转换器。现有技术提出了一种将IC电路应用到气体传感器的制造工艺，得到一种兼容IC电路的气体传感器。

现有技术的气体传感器的形成方法包括：

参照图1，提供基底1，在基底1上形成有SiO₂层2，SiO₂层2起到绝缘隔离作用；在SiO₂层2上形成有正极3和负极4，正极3和负极4相互隔开，正极3和负极4为高掺杂多晶硅，正极3和负极4呈梳状，正极3具有朝向负极4延伸的第一梳尺件5，负极4具有朝向正极3延伸的第二梳尺件6，第一梳尺件5和第二梳尺件6相互隔开。

参照图2，在所述第一梳尺件5和第二梳尺件6上形成Au层7；

参照图3，使用汽-液-固单晶硅生长（vapor-liquor-solid of single crystal growth）工艺，设置反应腔内的最低温度为温度363℃，向反应腔内通入硅烷（Silane）气体。在该反应腔环境中，Au层7（参照图2）缩成Au颗粒，起到催化剂作用，硅烷分子中的硅原子与氢原子之间的化学键断开，氢原子结合成氢气被排出，硅原子穿过Au颗粒状至SiO₂层2表面，并结合为单晶硅。在该过程中，硅原子主要是沿垂直于SiO₂层2上表面方向生长形成硅纳米线8，同时还沿硅纳米线8的表面向外生长形成丝9。这样相邻的第一梳状件5和第二梳状件6通过硅纳米线表面的丝9相互连接，实现硅纳米线8将正极3和负极4相互连接。

当外界气体为中性气体，在正极3和负极4之间通电，由于硅纳米线8不导电，正极3和负极4不导通；当外界气体为带正电离子态或带负电离子态，带电气体离子附着在硅纳米线8表面，使得硅纳米线8导电，正极3和负极4导通。在实践中，该气体传感器可应用到生产、生活中，用于监控生产、生活环境中的有害气体含量；还可与控制电路连接，当气体传感器导通，控制电路接收电信号并转化成气体成分、浓度等参数。

但是，现有技术的气体传感器形成工艺，单晶硅主要沿垂直于SiO₂层上表面方向生长，而硅纳米线8表面的丝9的生长有限，丝9的数量有限且相邻第一梳状件5和第二梳状件6之间的丝9的表面积不大，可吸附的带电气体离子有限，影响第一梳状件5和第二梳状件6之间的导通，严重的话，丝9上的带电气体离子不足以使第一梳状件5和第二梳状件6导通，这会降低气体传感器的灵敏性，造成气体传感器的性能不佳。

发明内容

本发明解决的问题是，现有技术形成气体传感器的工艺，会降低气体传感器的灵敏性，造成气体传感器的性能不佳。

为解决上述问题，本发明提供一种气体传感器的形成方法，该气体传感器的形成方法包括：

提供基底；

在所述基底上形成绝缘层；

在所述绝缘层上形成Au层，在所述Au层上形成导电层；

对所述导电层进行图形化形成正极、负极；

去除所述正极和负极之间的Au层；

在含硅气体环境中，使用汽-液-固单晶硅生长工艺，在所述正极和负极之间的绝缘层上生长硅纳米线，所述正极和所述负极通过硅纳米线电连接。

可选地，所述正极与负极之间的距离范围为1μm～50μm。

可选地，所述基底为掺杂硅基底。

可选地，所述导电层的材料为金属或掺杂多晶硅。

可选地，所述金属为Ti或Ta。

可选地，对所述导电层进行图形化形成正极、负极的方法包括：

在所述导电层上形成图形化的掩模层，所述图形化的掩模层定义正极或负极的位置；

以所述图形化的掩模层为掩模，干法刻蚀导电层形成正极、负极；

去除图形化的掩模层。

可选地，去除所述正极和负极之间的Au层的方法为湿法刻蚀法。

可选地，所述湿法刻蚀法过程，使用的刻蚀剂为碘-碘化钾溶液，在所述碘-碘化钾溶液中，碘-碘化钾溶液中，KI的质量浓度范围为2%～20%，I₂的质量浓度范围为1%-10%。

可选地，所述Au层的厚度范围为小于10nm。

可选地，所述含硅气体为SiH₄、SiCl₄或Si₂H₆中的一种或多种。