[发明专利]一种基于多孔硅的硅基叉指电极及其制造方法

说明书

本发明公开了一种基于多孔硅的硅基叉指电极及其制造方法，所述硅基叉指电极包括硅衬底、多孔硅层、金微带叉指电极、氧化硅层以及输入/输出接口，所述多孔硅层位于所述硅衬底的上方，且所述多孔硅层与所述金微带叉指电极形态相匹配；所述氧化硅层位于所述多孔硅层和所述金微带叉指电极之间，所述金微带叉指电极的两端设有输入/输出接口。本发明中通过采用普通低电阻P型硅为衬底，可以有效降低器件制备成本，此外，所制备的多孔硅结构可以显著的提高器件的表面粗糙度和面表比，从而提高电极的电学性能；同时还降低了制造成本。

技术领域

本发明涉及精细电路技术领域，尤其涉及一种基于多孔硅的硅基叉指电极及其制造方法。

背景技术

叉指电极是指状或梳状的面内有周期性图案的电极，它是通过电化学工艺加工获得的超精细电路。作为电信号传输核心部件，广泛应用于生物医疗检测、环境在线监测，食品安全检测，安全监测等重要领域。

传统的平面硅基叉指电极或SOI硅基叉指电极在传感器领域有很好的应用，但是和复合气敏材料的结合不是很完美，不能形成较好的复合结构，并使器件性能不能更进一步提升。

近十多年来，随着MEMS(微机电系统)工艺和MEMS器件的逐渐成熟，给硅微电极的小型化、集成化提供了契机。MEMS技术在不牺牲器件性能的前提下，比较容易实现硅基叉指电极的制备和应用。但是普通的硅平面电极表面光滑，存在和复合材料结合不够紧密的问题。

目前，为解决硅基叉指电极的这一问题，一般采用不同衬底的方法来解决。但是始终存在面表比较小，结合不够紧密这一缺点。多孔硅具有超高的面表比（大于500m²/cm³），相比较于多孔氧化铝，不仅具有更高的面表比还具有更好的兼容性，而且多孔硅可以由普通硅片来制备，可以显著降低衬底成本，从而降低整个器件的制造成本。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种基于多孔硅的硅基叉指电极及其制造方法，该硅基叉指电极可以有效的提升硅基复合结构器件的结合紧密度，提升器件性能，同时降低了制造成本。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种基于多孔硅的硅基叉指电极，其特征在于：包括硅衬底、多孔硅层、金微带叉指电极、氧化硅层以及输入/输出接口，所述多孔硅层位于所述硅衬底的上方，且所述多孔硅层与所述金微带叉指电极形态相匹配；所述氧化硅层位于所述多孔硅层和所述金微带叉指电极之间，所述金微带叉指电极的两端设有输入/输出接口。

进一步的，所述硅衬底为普通的P100型硅片，电阻率为0.01Ωcm~0.1Ωcm；所述硅衬底的厚度为约为400um。

进一步的，所述多孔硅层的厚度为3~7微米，所述多孔硅层的孔隙率为50%~70％，所述多孔硅层孔隙的孔径为8~200nm。

进一步的，所述多孔硅层的厚度为5微米，所述多孔硅层的孔隙率为60%，所述多孔硅层孔隙的孔径为30-50nm。

进一步的，所述氧化硅层厚度为300~500nm。

进一步的，所述氧化硅层厚度为400nm。

进一步的，所述金微带叉指电极和所述输入/输出接口的材料为导电材料，所述导电材料层的厚度≥3μm。

进一步的，一种基于多孔硅的硅基叉指电极的制造方法，其特征在于，包括以下步骤，

S1：硅衬底的预处理；

S2：在预处理好的硅衬底上采用超声辅助双槽阳极电化学腐蚀形成多孔硅层；

S3：将多孔硅层表面氧化形成氧化硅层；

S4：在氧化硅层真空蒸镀形成金微带叉指电极和输入/输出接口。