[发明专利]一种基于纳米TiO2的低功耗微纳气体传感器及制备方法

权利要求书

1.一种基于纳米TiO₂的低功耗微纳气体传感器的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)在Si基底正面和背面，分别采用热氧化和低压化学气相沉积法制备SiO₂-Si₃N₄双层复合薄膜，构成掩蔽层；

(2)在正面SiO₂-Si₃N₄双层复合薄膜之上，采用等离子增强化学气相沉积法依次沉积SiO₂和Si₃N₄，形成SiO₂-Si₃N₄-SiO₂-Si₃N₄四层复合薄膜，构成绝缘层，并在一定的温度下退火；

(3)在正面绝缘层上，通过匀胶光刻工艺，得到敏感电极及引线盘、加热电极及引线盘和测温电极及引线盘的图形；

(4)在加热电极及引线盘、敏感电极及引线盘和测温电极及引线盘图形上溅射Cr粘接层，然后在粘接层上溅射Au层；

(5)通过剥离工艺，得到敏感电极及引线盘、加热电极及引线盘和测温电极及引线盘，并进行退火处理；

(6)在敏感电极包围的矩形区域上，通过光刻工艺得到敏感层图形；

(7)在敏感层图形上溅射TiO₂薄膜，定义后续纳米棒生长位置；在TiO₂薄膜上溅射Ti薄膜，提供钛源；

(8)利用热盐酸蒸汽法制备TiO₂纳米棒，构成敏感层；

(9)采取和步骤(3)相同的匀胶光刻工艺得到Si基底背面绝缘槽，即完成低功耗微纳气体传感器的制作；

所述步骤(1)中，SiO₂-Si₃N₄双层复合薄膜的中SiO₂薄膜厚度为500nm，Si₃N₄薄膜厚度为150nm；

所述步骤(2)中，依次沉积SiO₂厚度为500nm和Si₃N₄厚度为150nm，并在500℃—600℃下退火5-7h；

所述步骤(5)中，260℃—300℃温度下退火10—30min。

2.根据权利要求1所述的基于纳米TiO₂的低功耗微纳气体传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，溅射Cr粘接层厚度为50nm，溅射Au层厚度为250nm。

3.根据权利要求1所述的基于纳米TiO₂的低功耗微纳气体传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤(7)中，溅射TiO₂薄膜厚度为30nm；溅射Ti薄膜厚度为300nm。

4.根据权利要求1所述的基于纳米TiO₂的低功耗微纳气体传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤(8)中，制备TiO₂纳米棒的方法如下：

8a)将溅射有TiO₂薄膜、Ti膜的芯片置于高压水热反应釜中的小平台之上，将盐酸和去离子水按体积比1:10混合后加入反应釜中，在150℃下保温3.5h；

8b)待冷却后，取出芯片，用乙醇和去离子水依次清洗去除芯片表面杂物，100℃烘干0.5h，得到TiO₂纳米棒薄膜。