[发明专利]对向靶磁控溅射制备三氧化钨薄膜气敏传感器的方法

摘要

本发明公开了一种对向靶磁控溅射制备三氧化钨薄膜气敏传感器的方法，属于气敏传感器技术。其制备过程包括：对单晶硅片依次在浓硫酸、去离子水、丙酮、乙醇中清洗；对Al₂O₃基片依次在丙酮、乙醇、去离子水中清洗；在超高真空对靶磁控溅射设备中，采用铂为靶材，在氩气为工作气体，用对向靶磁控溅射法在基片上制备叉指铂电极；之后在超高真空对靶磁控溅射设备中，采用钨为靶材，在氩气和氧气为工作气体，用对向靶磁控溅射法在有叉指铂电极的基片上制备三氧化钨薄膜；制备所得三氧化钨薄膜在空气中进行热处理，从而得到三氧化钨薄膜气敏传感器。本发明的优点在于，制得的薄膜均匀，纯度高，膜与基底附着性好，参数易控制。该气敏传感器对氨灵敏特性好。

主权项

1一种对向靶磁控溅射制备三氧化钨薄膜气敏传感器的方法，其特征在于包括以下具体工艺步骤：1)将厚度为380～500μm的p型100晶面的单面抛光单晶硅片放入质量浓度为98％的硫酸与质量浓度为30％的双氧水按体积比3∶1的清洗液中，在室温条件下浸泡，直至不起气泡为止，除去表面的有机污染物；再用去离子水冲洗干净，然后放入质量浓度为20％的HF溶液中浸泡30秒除去表面的氧化层，用去离子水冲洗干净，将硅片放在丙酮溶液中超声清洗5分钟，再放入无水乙醇中超声清洗5分钟，最后再经去离子水冲洗，将硅片烘干备用；或将厚度为350～400μm的Al2O3基片用丙酮进行超声清洗10分钟，经去离子水冲洗，然后再用无水乙醇超声清洗10分钟，再经去离子水冲洗，烘干备用；2)在经步骤1)清洗得到的硅或者Al2O3基片表面紧贴上叉指铂电极掩膜，再将基片置于DPS-III型超高真空对向靶磁控溅射设备的真空室中，采用质量纯度为99.95％的金属铂作为靶材，在质量纯度为99.999％的氩气作为工作气体，并以本底真空度小于4×10-4Pa，溅射工作气压为1.0～2.0Pa，溅射功率为70W～80W，溅射时间5～8分钟，氩气气体流量为25ml/min，基片温度25℃的操作条件，向基片溅射铂得到厚度为0.1μm～0.3μm的叉指铂电极；3)将步骤2)制得的有叉指铂电极的硅或者Al2O3基片置于DPS-III型超高真空对向靶磁控溅射设备的真空室中，采用质量纯度为99.995％的钨作为靶材，在质量纯度为99.999％的氩气与质量纯度为99.995％的氧气作为工作气体，以本底真空度小于2×10-4 Pa，溅射工作气压为0.5～2.0Pa，溅射功率为170～250W，溅射时间5～90分钟，氩气、氧气气体流量分别为45ml/min和5ml/min或者35ml/min和15ml/min或者25ml/min和25ml/min，基片温度25～300℃，为工艺条件向有叉指铂电极的基片溅射钨得到厚度为0.04μm～0.6μm的三氧化钨薄膜层；4)将步骤3)制备所得薄膜样品放入高温加热炉内，在干燥空气中加热至300～600℃，热处理3～8小时，从而得到三氧化钨薄膜气敏传感器。