[发明专利]多孔网络结构MOS气体传感器阵列的制造方法

摘要

本发明公开一种多孔网络结构的MOS气体传感器阵列的制备方法，是基于牺牲模板在同一个芯片上原位制造基于多个不同具有多孔网络结构的MOS传感器元件的气体传感器阵列的方法。它是一种材料器件一体化的制备方法，其制备过程，包括了丝网印刷，微滴注和煅烧工艺，利用CNTs模板材料韧性较好不易机械破坏和容易热处理去除的特点，在元件表面作为牺牲模板，可以在芯片表面原位制备拥有多孔网络结构的敏感材料，并保证敏感材料的特殊多孔网络结构不被破坏，使多孔网络结构敏感材料的优异敏感性能得到充分发挥。本方法所得到的传感器阵列响应快，并具有较好选择性，用于测试包括甲醛、甲醇、甲苯、氨气等多种气体及其浓度。

主权项

一种MOS气体传感器阵列的制备方法，该方法包括下述步骤：第1步预处理：在洁净的陶瓷基板上依次丝网印刷电极和加热器，并依次进行经流平、干燥和烧结处理，得到传感器阵列基板；第2步丝网印刷CNTs模板材料：在经过预处理的传感器阵列基板上，丝网印刷CNTs模板材料膜，得到CNTs模板材料膜阵列，并通过热处理除去印刷浆料中加入的有机物；第3步滴注前驱体溶液或溶胶：分别在所得到的CNTs模板材料膜阵列的各个CNTs模板材料膜上滴注不同的前驱体溶液或溶胶，并超声处理，使溶液或溶胶渗入CNTs模板材料膜；本发明中，用M1C1‑M2C2‑...‑MiCi‑...‑MnCn表示各前驱体溶液或溶胶，其中，n为一个阵列上元件的个数，n为大于等于2的整数，Mi表示前驱体中的金属元素，要求该金属元素对应的氧化物是对气体敏感的半导体，Ci表示对应前驱体溶液或溶胶中金属元素浓度的100倍，MiCi对应于滴注至阵列的第i个元件上；i表示阵列上元件的序号，其取值范围为1至n，Ci的取值范围为1至100mol/L；；第4步分步热处理：将经过第3步处理后的CNTs模板材料膜阵列进行第一步热处理，使前驱体溶液中的金属盐或含金属元素的有机物转化成相应的MOS，并烧结，或者使前驱体溶胶中的氧化物烧结；然后进行第二步热处理，即继续加热，使CNTs模板被充分氧化除去，得到基于多个具有多孔网络结构的不同MOS传感器元件的气体传感器阵列。