【技术实现步骤摘要】
：本专利技术涉及水质检测与微纳传感器，具体涉及一种水质检测微纳传感器及其制作方法；尤其涉及一种余氯检测微纳传感器及其制作与检测方法。
技术介绍
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技术介绍
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1、在环境监测领域，环境的复杂性给传感器带来巨大的压力。其中水质监测领域，传感器长期处于高温、高压、腐蚀性介质和水体冲刷等苛刻环境，传感器的材料选择、结构设计都面临着更高要求的挑战。水质监测传感器常采用金属、碳、聚合物作为电极材料。金属材料具有良好的导电性和化学稳定性，但长期处于水质环境容易发生钝化现象；导致氧化电流效率下降，难以在实际工作中得到应用；碳材料具有较好的化学稳定性和抗腐蚀性，但导电性较差；聚合物材料具有较好的生物相容性，但部分聚合物材料可能受到水质环境的影响而发生变化。面对水质监测的苛刻环境和传统电极材料存在的缺陷，将掺硼金刚石(boron-doped diamond,bdd)作为水质检测传感器的电极材料成为新的尝试方向。掺硼金刚石是一种特殊的金刚石材料，通过在合成金刚石晶体中引入硼元素得到，具有许多独特的物理和化学性质。相较于金属材料，掺硼金刚石具有极高的化学惰性、稳定性和耐腐蚀性能；相较于碳材料，掺硼金刚石具有良好的导电性能，且其导电性可通过控制掺硼量进行调控和改善；相较于聚合物材料，掺硼金刚石具有良好的机械强度。以上特性使得使用掺硼金刚石作为电极材料的传感器能够在水质环境中长期稳定、可靠地进行检测。以下将掺硼金刚石也称作bdd，将用掺硼金刚石制作的掺硼金刚石薄膜电极也称作bdd电极。
2、常规bdd电极制备方法是基于si基底，但
3、针对bdd电极制备所面临的上述问题，本专利技术提出一种以绝缘衬底上的硅(silicon-on-insulator，soi)为基底的bdd电极制备方法，并提供该电极经过一定加工后用于水质监测领域的实例，有效实现水质检测传感器在复杂环境中稳定可靠的应用。
4、微纳传感器是近几年传感器领域的热门方向，且目前国家正在大力扶持和发展微纳传感器领域。但是，目前尚未有关于可以用于水质检测的微纳传感器及其制作方法，尤其是其中余氯检测微纳传感器及其制作与检测方法的报道。因此，本申请专利技术人的想法是，利用微纳制造技术可以实现传感器部件高度集成化的特点，制作出体积微小、便于携带且可以实现现场检测的水质检测微纳传感器，尤其是余氯检测微纳传感器，在游泳池就迫切需求。
技术实现思路
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技术实现思路
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1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种水质检测微纳传感器及其制作方法；尤其是提供一种余氯检测微纳传感器及其制作与检测方法。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术一种水质检测微纳传感器的技术方案为：
3、一种水质检测微纳传感器，包括硅基片，其特征在于，所述硅基片为soi基片，所述soi基片结构中，包括位于上面的上硅层与位于底面的底硅层，上硅层与底硅层之间通过埋氧层隔离；在所述soi基片的上硅层上面依次经过化学气相沉积工艺、金属溅射工艺、光刻图形化工艺、金属腐蚀工艺、等离子体刻蚀工艺制备形成bbd电极；在soi的顶硅表面沉积bdd并图案化后，将图案化以外的顶硅进行刻蚀；在光刻时采用喷胶工艺，在制备金属层时采用刻蚀/腐蚀工艺；所述bbd电极包括2个起始端，所述2个起始端上面分别设置作为电引出端的au金属焊点。
4、以下为本专利技术水质检测微纳传感器进一步的方案：
5、所述的水质检测微纳传感器用作余氯检测而称作余氯检测微纳传感器，其特征在于，制备形成的所述bbd电极呈叉指电极结构：所述bbd电极包括位于两侧的2条边条与从边条间隔伸出设置的至少2条延伸条，每条延伸条均在延伸对侧边条前终止而形成自由端，从其中一侧边条伸出设置的延伸条均与从另一侧边条伸出设置的延伸条相互交错，使得从其中一侧边条伸出设置的延伸条均与从另一侧边条伸出设置的延伸条相邻。
6、所述bbd电极边条与延伸条均为直条，所述bbd电极的2个起始端呈矩形，所述2个au金属焊点也为与其大小相同的矩形，并覆盖在bbd电极起始端上面。
7、所述的余氯检测微纳传感器，从所述其中一侧边条伸出设置的延伸条为沿该延伸条均布的4条，从另一侧边条伸出设置的延伸条也为沿该延伸条均布的4条。
8、为了解决上述技术问题，本专利技术一种水质检测微纳传感器的制作方法所采用的技术方案为：
9、以上所述的水质检测微纳传感器的制作方法，其特征在于，按先后顺序包括以下工序：
10、工序(1)、选择表面为(100)晶面的四英寸soi基片作为基片，清洗去除表面的污渍，使用化学气相沉积制备一层掺硼金刚石薄膜；
11、工序(2)、在掺硼金刚石表面采用金属溅射和ibe刻蚀工艺制备al掩模并图案化；
12、工序(3)、采用等离子体刻蚀将暴露在al掩膜层外的掺硼金刚石全部去除；
13、工序(4)、将上述硅基片浸入磷酸中以去除al掩膜层；
14、工序(5)、使用al的光刻板套刻一次，以光刻胶做掩膜，对soi的顶硅部分进行深刻蚀，将暴露在光刻胶掩膜外的顶硅全部去除。
15、以下为本专利技术水质检测微纳传感器的制作方法的进一步方案：
16、在工序(3)中，刻蚀通入气体为ar和o2，o2气体流量为80sccm，，ar气体流量为15sccm，等离子体刻蚀的功率为1500w，刻蚀时间为50min。
17、在工序(4)中，磷酸溶液采用85％浓度的磷酸溶液，溶液温度为65℃，浸泡时间650s以完全去除掺硼金刚石表面的铝。
18、为了解决上述技术问题，本专利技术余氯检测微纳传感器的制作方法所采用的技术方案为：
19、以上所述的余氯检测微纳传感器的制作方法，其特征在于，按先后顺序包括以下工序：
20、工序(1)、选择表面为(100)晶面的四英寸soi基片作为基片，使用h2so4:h2o2＝7:1；nh4oh:h2o2:h2o＝1:1:7；hf:h2o＝1:50三步清洗去除硅片表面的氧化物和有机物；
21、工序(2)、使用化学气相沉积制备一层掺硼金刚石薄膜；
22、工序(3)、在掺硼金刚石表面采用金属溅射al金属层；
23、工序(4)、制备一层光刻胶、光刻显影、图案化光刻胶，作为后续工艺的掩膜；
24、工序(5)、以光刻胶作为掩膜，采用湿法腐蚀工艺对al进行图案化；
25、工序(6)、将上步工艺制备的基片浸入浓h2so4中(120℃)去除光刻胶并向溶液中滴加约20ml h2o2加速溶解，直至溶液清澈后取出清洗甩干；
26、工序(7)、以al作为bdd的掩膜，采本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水质检测微纳传感器，包括硅基片，其特征在于，所述硅基片为SOI基片(1)，所述SOI基片(1)结构中，包括位于上面的上硅层(2)与位于底面的底硅层(3)，上硅层(2)与底硅层(3)之间通过埋氧层(4)隔离；在所述SOI基片(1)的上硅层(2)上面依次经过化学气相沉积工艺、金属溅射工艺、光刻图形化工艺、金属腐蚀工艺、等离子体刻蚀工艺制备形成BBD电极(5)；在SOI的顶硅表面沉积BDD并图案化后，将图案化以外的顶硅进行刻蚀；在光刻时采用喷胶工艺，在制备金属层时采用刻蚀/腐蚀工艺；所述BBD电极(5)包括2个起始端(6)，所述2个起始端(6)上面分别设置作为电引出端的Au金属焊点(7)。
2.如权利要求1所述的水质检测微纳传感器用作余氯检测而称作余氯检测微纳传感器，其特征在于，制备形成的所述BBD电极(5)呈叉指电极结构：所述BBD电极(5)包括位于两侧的2条边条(8)与从边条(8)间隔伸出设置的至少2条延伸条(9)，每条延伸条(9)均在延伸对侧边条(8)前终止而形成自由端，从其中一侧边条(8)伸出设置的延伸条(9)均与从另一侧边条(8)伸出设置的延伸条(9)相互
3.如权利要求2所述的余氯检测微纳传感器，其特征在于，所述BBD电极(5)边条(8)与延伸条(9)均为直条，所述BBD电极(5)的2个起始端(6)呈矩形，所述2个Au金属焊点(7)也为与其大小相同的矩形，并覆盖在BBD电极(5)起始端(6)上面。
4.如权利要求3所述的余氯检测微纳传感器，其特征在于，所述从其中一侧边条(8)伸出设置的延伸条(9)为沿该延伸条(9)均布的4条，从另一侧边条(8)伸出设置的延伸条(9)也为沿该延伸条(9)均布的4条。
5.如权利要求1所述的水质检测微纳传感器的制作方法，其特征在于，按先后顺序包括以下工序：
6.如权利要求5所述的水质检测微纳传感器的制作方法，其特征在于，在工序(3)中，刻蚀通入气体为Ar和O2，O2气体流量为80sccm，，Ar气体流量为15sccm，等离子体刻蚀的功率为1500W，刻蚀时间为50min。
7.如权利要求5所述的水质检测微纳传感器的制作方法，其特征在于，在工序(4)中，磷酸溶液采用85％浓度的磷酸溶液，溶液温度为65℃，浸泡时间650s以完全去除掺硼金刚石(5)表面的铝。
8.如权利要求2至4任一项所述的余氯检测微纳传感器的制作方法，其特征在于，按先后顺序包括以下工序：
9.一种余氯检测方法，其特征在于，使用如权利要求2或3所述的余氯检测微纳传感器，其特征在于，先在实验室内进行基础数据检测，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种水质检测微纳传感器，包括硅基片，其特征在于，所述硅基片为soi基片(1)，所述soi基片(1)结构中，包括位于上面的上硅层(2)与位于底面的底硅层(3)，上硅层(2)与底硅层(3)之间通过埋氧层(4)隔离；在所述soi基片(1)的上硅层(2)上面依次经过化学气相沉积工艺、金属溅射工艺、光刻图形化工艺、金属腐蚀工艺、等离子体刻蚀工艺制备形成bbd电极(5)；在soi的顶硅表面沉积bdd并图案化后，将图案化以外的顶硅进行刻蚀；在光刻时采用喷胶工艺，在制备金属层时采用刻蚀/腐蚀工艺；所述bbd电极(5)包括2个起始端(6)，所述2个起始端(6)上面分别设置作为电引出端的au金属焊点(7)。
2.如权利要求1所述的水质检测微纳传感器用作余氯检测而称作余氯检测微纳传感器，其特征在于，制备形成的所述bbd电极(5)呈叉指电极结构：所述bbd电极(5)包括位于两侧的2条边条(8)与从边条(8)间隔伸出设置的至少2条延伸条(9)，每条延伸条(9)均在延伸对侧边条(8)前终止而形成自由端，从其中一侧边条(8)伸出设置的延伸条(9)均与从另一侧边条(8)伸出设置的延伸条(9)相互交错，使得从其中一侧边条(8)伸出设置的延伸条(9)均与从另一侧边条(8)伸出设置的延伸条(9)相邻。
3.如权利要求2所述的余氯检测微纳传感器，其特征在于，所述bbd电极(...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖榆瀞，金庆辉，尹加文，陈晓鹏，凌思佳，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
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