[发明专利]一种微米级半导体传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本公开属于半导体传感器制造技术领域，特别涉及一种微米级半导体传感器及其制备方法。

背景技术

半导体刻蚀工艺主要分为干法刻蚀与湿法刻蚀。其中，干法刻蚀主要包括离子束溅射刻蚀(物理作用)、等离子体刻蚀(化学作用)、反应离子刻蚀(物理化学作用)；湿法刻蚀主要包括化学刻蚀、电解刻蚀。湿法刻蚀的优点是选择性好、重复性好、生产效率高、设备简单、成本低。湿法刻蚀的缺点是钻刻严重、会产生大量的化学废液。

干法刻蚀的优点是各向异性好，选择比高，可控性、灵活性、重复性好，易实现自动化，无化学废液，处理过程不引入污染物，洁净度高。但是干法刻蚀的缺点是成本太高，不利于大规模生产。

发明内容

基于此，本公开揭示了一种微米级半导体传感器的制备方法，包括如下步骤：

S100、将硅片清洗烘干，涂底，旋转涂光刻胶，在光刻胶上覆盖掩膜版，对准掩膜版，曝光，去除掩膜版，显影，硬烘，得到预刻蚀硅板；

S200、采用刻蚀剂对步骤S100得到的预刻蚀硅板进行深硅，去胶，激光打孔、划片，得传感器电极预制硅板；

S300、在步骤S200中得到的预制硅板表面进行溅射镀膜，镀上一层导电金属膜，封装，得到微米级半导体传感器。

本公开还揭示一种微米级半导体传感器；

所述传感器包括依次设置的收集电极、提取电极、放电阴极；

所述收集电极包括收集电极硅层，所述收集电极硅层朝向提取电极的一侧表面具有方形凹槽，且收集电极硅层朝向提取电极的一侧的表面及方形凹槽的内表面均镀覆有Ti/Cu/Au镀膜；

所述提取电极包括提取电极硅层，在提取电极的两个表面均镀覆有Ti/Cu/Au镀膜；

所述提取电极中心与收集电极方形凹槽对应位置处设置有圆形通孔，提取电极与收集电极之间设置有绝缘层，绝缘层设置于提取电极两端与收集电极两端对应的位置处；

所述放电阴极包括有放电阴极硅层，所述放电阴极硅层的表面刻蚀有硅柱阵列，且放电阴极硅层的两个表面均镀覆有Ti/Cu/Au镀膜；

所述放电阴极两端分别设置有圆形通孔；

所述放电阴极与提取电极之间设置有聚酯薄膜绝缘层。

本公开具有以下技术效果：

1、本公开所述的微米级半导体传感器的制备方法加工精度高，而且该方法加工效率高，适合于大规模生产。

2、本公开所述的微米级半导体传感器采用三电极结构，将硅板刻蚀到设计的形状之后，对收集电极内表面以及提取电极两面进行Ti/Ni/Au膜的镀膜加工，放电阴极表面直接采取ICP刻蚀工艺，加工出微米级硅柱体，在硅柱体表面镀膜，形成微米级金属电极，起放电作用。在提取电极与收集电极分别加一电压，使提取电极与放电阴极之间、提取电极与收集电极之间分别产生电场，放电阴极发生电离，提取电极吸收电子，收集电极收集正离子产生电流，这样减少了离子对放电阴极电极的碰撞，延长了传感器使用寿命。在同一电压、温度下，不同的气体浓度对应不同的收集电极电流，当达到单值时，即可使用此传感器来测量气体浓度。

附图说明

图1为本公开一个实施例中的微米级半导体传感器的结构示意图；

图2为图1中的微米级半导体传感器翻转后的结构示意图；

其中：1-收集电极、2-提取电极、3-放电阴极、101-收集电极硅层、102-镀覆有镀膜的收集电极、103-方形凹槽、201-提取电极硅层、202-镀覆有镀膜的提取电极，203-圆形通孔，204-石英玻璃绝缘层，301-电阴极硅层、302-镀覆有镀膜Ti/Cu/Au的放电阴极硅层表面，303-圆形通孔，304-石英玻璃绝缘层，305-放电针阵列；

图3为本公开一个实施例中的微米级半导体传感器的制备方法流程图；

图4为本公开一个实施例中的微米级半导体传感器的制备方法中掩膜版结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本公开的技术方案进行进一步的说明。

在一个实施例中，本公开揭示了一种微米级半导体传感器的制备方法，包括如下步骤：

S100、将硅片清洗烘干，涂底，旋转涂光刻胶，在光刻胶上覆盖掩膜版，对准掩膜版，曝光，去除掩膜版，显影，硬烘，得到预刻蚀硅板；

S200、采用刻蚀剂对步骤S100得到的预刻蚀硅板进行深硅，去胶，激光打孔、划片，得传感器电极预制硅板；