CN110057869A - 一种半导体气敏传感器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种半导体气敏传感器及其制备方法，所述半导体气敏传感器包括金属纳米颗粒阵列和气敏薄膜，所述气敏薄膜沉积在所述金属纳米颗粒阵列上，所述气敏薄膜的表面具有高低起伏的有序结构。本发明的高低起伏的有序结构提高了气敏薄膜与气体之间的相互作用面积，气敏薄膜沉积在金属纳米阵列上，通过调整金属纳米阵列的排布方式可以实现气敏薄膜结构的有效调控，有效提高了气敏薄膜检测气体的灵敏度。
Description
技术领域
本发明属于微型薄膜气敏传感器制备技术领域，涉及一种半导体气敏传感器及其制备方法。
背景技术
随着人们对环保的日益重视，建设环境物联网有效监测有毒、可燃、易爆等气体成为必要，对气体传感器提出了高性能、微型化、多功能化等更高要求。近二十年来，纳米新材料研制技术发展迅速，特别是各种氧化物半导体纳米材料，如纳米线、纳米棒、纳米花、空心球或海绵状的多孔结构、异质结等等；将这些新颖的气敏材料涂覆或印刷到传统的传感器基底上(陶瓷管或带有加热板的平面基底)制备的气敏传感器灵敏度和选择性高、响应迅速，例如CN105152202A公开了一种锑掺杂花球状二氧化锡气敏材料的准备方法，该制备方法具体包括以氯化亚锡、三氯化锑和氢氧化钠为原料，以十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂，经水热反应、煅烧处理，得到锑掺杂花球状二氧化锡气敏材料。然而，此类基于传统基底的气敏传感器具有体积大、功耗较高、一致性差等缺点。
近年来，微机电加工(MEMS)技术的发展和普及推动气敏传感器的基底转向悬空的“微加热盘”结构，这种新型结构在基底背面设计了隔热腔，能够有效降低功耗，如CN104034759A公开了一种MEMS半导体气体传感器，包括具有中空部的衬底和形成于衬底上的感测模块，所述感测模块包括依次层叠设置的第一绝缘层、加热电阻、第二绝缘层、测试电极和气体敏感层:所述传感器还包括控制模块和温度检测模块，温度检测模块、加热电阻和测试电极分别与所述控制模块连接：温度检测模块用于检测环境温度并将环境温度反馈至控制模块，控制模块根据环境温度调整加热电阻的加热功率，进而控制气体敏感层的温度至所需的工作温度，促成了气敏传感器的集成化和智能化。然而，将纳米材料制成浆料涂覆或印刷在微加热盘上难度很大，主要体现在两个方面：(1)涂覆或印刷过程容易破坏微加热盘上的悬空结构，成品率极低；(2)制备的气敏传感器一致性和批次稳定性差，难以保证产品质量。结合MEMS工艺中溅射镀膜技术(磁控或射频溅射)能够实现气敏材料的大面积均匀沉积，制作气敏薄膜。但是，溅射法制作的气敏膜表面非常致密，气体分子只能和表层材料接触，气敏性能较差。因此，调控MEMS工艺制备敏感膜的表面结构，提高薄膜型氧化物半导体气敏传感器的性能是当前技术的关键和难点。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种半导体气敏传感器及其制备方法。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供了一种半导体气敏传感器，所述半导体气敏传感器包括金属纳米颗粒阵列和气敏薄膜，所述气敏薄膜沉积在所述金属纳米颗粒阵列上，所述气敏薄膜的表面具有高低起伏的有序结构。
本发明提供的半导体气敏传感器包括的气敏薄膜沉积在金属纳米颗粒阵列上，通过金属纳米颗粒阵列使气敏薄膜具有高低起伏的有序结构，相较于传统致密的氧化物半导体薄膜的平面结构，本发明的高低起伏的有序结构提高了气敏薄膜与气体之间的相互作用面积，气敏薄膜沉积在金属纳米阵列上，通过调整金属纳米阵列的排布方式可以实现气敏薄膜结构的有效调控，有效提高了气敏薄膜检测气体的灵敏度。
在本发明中，所述气敏薄膜为氧化物薄膜。
优选地，所述氧化物膜为本征或掺杂的氧化锡薄膜、本征或掺杂的氧化钨薄膜、本征或掺杂的氧化锌薄膜或本征或掺杂的氧化镍薄膜中的任意一种或至少两种的组合，如本征氧化锡和本征氧化镍的组合、本征氧化锡和掺杂的氧化钨的组合、本征的氧化钨和掺杂的氧化锌的组合等。所述组合典型但非限制性，其他本领域常用的可达到相同技术效果的氧化物半导体气敏薄膜也可用于本发明。
在本发明中，本征相对于掺杂而言，指的是纯净无杂质，本征氧化锡薄膜指的是纯净没有任何杂质的氧化锡薄膜。
在本发明中，所述金属纳米颗粒阵列以六角密排方式排列。
在本发明中，金属纳米颗粒阵列在水/空气界面自组装形成六角密排的有序结构，但是本发明提供的半导体气敏薄膜中的金属纳米颗粒阵列并不仅仅只有六角密排方式，也同样可以以其他图案方式有序排列。
优选地，所述气敏薄膜的厚度为所述金属纳米颗粒直径的1-5倍，例如1倍、2倍、3倍、4倍、5倍等。
在本发明中，所述金属纳米颗粒为金纳米颗粒、铂纳米颗粒或钯纳米颗粒中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选金纳米颗粒。
优选地，所述金属纳米颗粒的直径为2-20nm(例如2nm、5nm、10nm、12nm、15nm、17nm、20nm等)，进一步优选10nm。
优选地，所述金属纳米颗粒外侧具有包覆层。
优选地，所述包覆层为硫醇类包覆层、羧化物包覆层、胺类包覆层或DNA类包覆层中的任意一种。
优选地，所述包覆层为烷基硫醇包覆层，进一步优选十二烷基硫醇。
烷基硫醇可以是十六烷基硫醇、十二烷基硫醇或十烷基硫醇等。
优选地，所述包覆层的厚度为1-5nm(例如1nm、2nm、3nm、4nm、5nm等)，进一步优选2nm。
在本发明中，所述半导体气敏传感器还包括传感器基底，所述金属纳米颗粒阵列在所述传感器基底上。
优选地，所述传感器基底为微型加热盘。
优选地，所述微型加热盘包括加热层、两个独立电极、二氧化硅绝缘层和叉指电极，其中，所述二氧化硅绝缘层覆盖在所述加热层上方，所述独立电极位于所述二氧化硅绝缘层上方并且穿过所述二氧化硅绝缘层与所述加热层相连接，所述叉指电极位于所述二氧化硅绝缘层上方并不与所述独立电极接触。
在本发明中，两个独立电极都分别穿过二氧化硅绝缘层与加热层相连接。
优选地，所述二氧化硅绝缘层厚度为200nm。
优选地，所述叉指电极为金叉指电极。
优选地，所述传感器基底为暴露有叉指电极区域的微型加热盘。
优选地，所述金属纳米颗粒阵列位于所述传感器基底上暴露有叉指电极的区域。
在本发明中，加热层包括利用电子束或热蒸发法制备的Pt蛇形加热丝，绝缘层为CVD生长的二氧化硅层，叉指电极可以为金叉指电极，也可以为钛金叉指电极或钛铂叉指电极。
在本发明中，所述半导体气敏传感器还包括传感器衬底，所述传感器衬底位于所述传感器基底下方。
优选地，所述传感器衬底从上到下依次为绝缘层、单晶硅衬底和绝缘层。
优选地，所述绝缘层为氮化硅绝缘层。
优选地，所述绝缘层的厚度为300nm。
优选地，所述传感器衬底包括隔热腔，所述隔热腔位于气敏薄膜下方。
另一方面，本发明提供了如上所述的半导体气敏传感器的制备方法，所述制备方法为：在半导体气敏传感器的金属纳米颗粒阵列上沉积气敏薄膜，得到所述半导体气敏传感器。
本发明提供的方法简单易行，通过在金属纳米颗粒阵列上沉积气敏薄膜，使气敏薄膜具有高低起伏的有序结构，从而制备得到的气敏传感器灵敏度高且一致性好。
优选地，所述气敏薄膜沉积在以六角密排方式排列的金属纳米颗粒阵列上。
优选地，所述沉积采用的方法为溅射法。
优选地，所述溅射法为磁控溅射法或射频溅射法，但是并不局限于这两种方法，其他本领域常用的可达到相同效果的溅射方法也可用于本发明。
优选地，沉积气敏薄膜后，对得到的半导体气敏传感器进行退火处理。
优选地，所述退火处理为在400-700℃的氩气和氢气的混合气氛下做退火处理，所述400-700℃可以是400℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃等。
优选地，所述退火处理的时间为1-5h(例如1h、2h、3h、4h、5h等)，进一步优选2h。
优选地，所述混合气氛中氢气的体积分数为5％。
优选地，所述金属纳米颗粒阵列通过微接触印刷法或Langmuir-Blodgett法由水中转移至传感器基底上。
优选地，所述金属纳米颗粒阵列在水/空气界面自组装形成六角密排方式。
优选地，所述传感器基底由微机电系统(MEMS)制备得到。
优选地，利用光学曝光的方法暴露出所述传感器基底上叉指电极区域，在曝光的过程中，叉指电极以外的区域均有光刻胶作为阻挡层。
优选地，所述金属纳米颗粒阵列通过微接触印刷法或Langmuir-Blodgett法由水中转移至所述传感器基底上暴露有叉指电极的区域。
在本发明中，金纳米颗粒的自组装过程具体可以为：将烷基硫醇分子包覆的金纳米颗粒超声分散在氯仿中，在聚四氟乙烯材质的U型槽中注入去离子水形成凸起的水面，将金纳米颗粒的氯仿溶液逐滴、连续地滴在凸起的去离子水表面，随着氯仿的挥发，金纳米颗粒在分子间斥力、水浮力的作用下自组装成单层的排布方式为六角密排结构的金纳米颗粒阵列。
微接触印刷法转移金属纳米颗粒阵列的具体方法如下：将聚二甲基硅氧烷(PDMS，polydimethylsiloxane)印章接触水面上的金属纳米颗粒阵列10s，从一侧轻轻掀起PDMS印章，用无尘纸吸走残留在边缘的水珠，再将沾有金属纳米颗粒阵列的PDMS印章轻轻压在传感器基底上暴露有金叉指电极的区域，保持10s后从一侧掀起PDMS印章，从而在传感器基底上得到单层金属纳米颗粒阵列。
本发明还提供了PDMS印章的制备方法，具体为：清洗一个结晶皿和一片双面抛光氮化硅基片，烘干后将硅片置于结晶皿中央；在一个洁净的烧杯中用玻璃棒将固化剂和预聚物凝胶(Sylgard 184)按照1:7比例充分混合，静置一个小时直至气泡完全释放浇筑到硅片上，将结晶皿放入烘箱，50℃下烘烤80分钟；用刀片从一端仔细地将硅片与PDMS分离，并切割成合适的尺寸。
在本发明中，自组装过程也可以在LB槽中进行，通过挡板挤压并监测液面表面压力制备大面积长程有序的金纳米颗粒阵列。
Langmuir-Blodgett法转移金属纳米颗粒的方法包括如下步骤：将传感器基底垂直插入到LB槽中，在一定的表面压力下提起基底，金属纳米颗粒阵列从水面上转移到传感器基底上。
在本发明中，金属纳米颗粒阵列除了可以为六角密排方式排列，也可以实现其他图案化，具体方案有两种，(1)在上述制备PDMS印章时，在接触固化剂和预聚物凝胶混合物的氮化硅基片表面通过MEMS工艺加工成图案化结构，进而复制到PDMS印章上，用此带有图案化结构的PDMS印章转移到传感器基底上的金属纳米颗粒阵列呈现出图案化结构，图1示出了利用图案化PDMS印章得到具有图案化金属纳米颗粒阵列的过程示意图；(2)将金属纳米颗粒阵列从PDMS印章转移至传感器基底之前，先将带有金属纳米颗粒阵列的PDMS印章压到纳米压印的模版上，去掉互补图案的金属纳米颗粒，再将PDMS印章与传感器基底接触，从而使金属纳米颗粒阵列呈现出设计的图案。
优选地，所述制备方法还包括得到所述半导体气敏传感器后，对传感器衬底进行背腐蚀，在气敏薄膜下方制备隔热腔。
优选地，所述制备方法还包括完成所述背腐蚀后，对半导体气敏传感器进行激光切割、裂片、封装。
在本发明中，作为优选技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
(1)利用微机电系统制备得到传感器基底；
(2)利用光学曝光的方法暴露出步骤(1)得到的传感器基底上叉指电极区域；
(3)金属纳米颗粒阵列在水/空气界面自组装形成六角密排方式；
(4)通过微接触印刷法或Langmuir-Blodgett法将步骤(3)得到的具有六角密排方式排列的金属纳米颗粒阵列由水面转移至步骤(2)得到的暴露叉指电极区域；
(5)通过磁控溅射法或射频溅射法在金属纳米颗粒阵列上沉积气敏薄膜；
(6)在400-700℃的氩气和氢气的混合气氛下做退火处理，其中，氢气占混合气体体积分数的5％；
(7)对传感器衬底进行背腐蚀，在气敏薄膜下方制备隔热腔，得到所述半导体气敏传感器；
(8)对步骤(7)得到的半导体气敏传感器进行激光切割、裂片、封装。
本发明的方法经济，且金属纳米颗粒的粒径分布小；制备得到的半导体气敏传感器性能好且一致性高，其良率大于95％，一致性偏差小于10％。
本发明提供的以金属纳米颗粒为模板制备具有高低起伏的有序结构的气敏薄膜的方法与制备传感器基底的MEMS工艺兼容，可以批量生产气敏元件，提高了半导体气敏传感器产品的一致性、批次稳定性，同时降低了气敏元件的成本，具有良好的应用前景。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的半导体气敏传感器具有高低起伏的有序结构的气敏薄膜，相较于直接制备的、平面结构的气敏薄膜而言，本发明提高了气敏薄膜与气体之间的相互作用面积，并且还可以通过调整金属纳米阵列的排布方式可以实现气敏薄膜结构的有效调控，有效提高气敏薄膜检测气体的灵敏度。
本发明提供的制备方法简单易行，利用本发明提供的制备方法得到的半导体气敏传感器良率>95％，一致性偏差<10％。
附图说明
图1是本发明利用图案化PDMS印章得到具有图案化结构的金属纳米颗粒阵列的过程示意图。
图2是本发明实施例1提供的半导体气敏传感器的制备流程图。
图3是本发明实施例1提供的十二烷基硫醇分子包覆金纳米颗粒的结构示意图。
图4是本发明实施例1提供的金纳米颗粒在水/空气界面自组装以及利用PDMS转移至传感器基底的结构示意图。
图5是本发明实施例1提供的半导体气敏传感器的结构示意图。
图6是本发明实施例1提供的半导体气敏传感器的截面结构示意图。
图7是本发明实施例2和对比例1提供的半导体气敏传感器在工作温度200℃下对不同浓度NO2的响应结果图。
其中，1-传感器衬底，101-隔热腔，102-绝缘层，103-单晶硅衬底，2-传感器基底，201-加热层，202-二氧化硅绝缘层，203-独立电极，204-叉指电极，3-金属纳米颗粒阵列，4-气敏薄膜。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供的半导体气敏传感器的制备流程如图2所示，制备方法包括如下步骤：
(1)采用MEMS工艺制作传感器基底，包括Si3N4/Si基底清洗、光刻法制作Pt加热电阻、沉积氧化硅绝缘层、光学曝光制作叉指电极，并通过常规光刻工艺曝露金叉指电极区域。
(2)制备10nm的金纳米颗粒并用十二烷基硫醇分子包覆，在水/空气界面自组装，并用PDMS印章转移到传感器基底上；利用100W的功率磁控溅射SnO2/NiO靶材430s，得到厚度约为20nm的SnO2/NiO薄膜，其中，图3给出了十二烷基硫醇分子包覆金纳米颗粒的结构示意图，图4给出了金纳米颗粒在水/空气界面自组装以及利用PDMS转移至传感器基底上的结构示意图。
(3)将传感器基底置于丙酮中浸泡5分钟，去除残留光刻胶。500℃在氩气和氢气混合气氛下退火2小时；背曝光、传统湿法腐蚀制备隔热腔，得到半导体气敏传感器，图5示出了半导体气敏传感器的结构示意图，图6示出了半导体气敏传感器的截面结构示意图。
(4)将步骤(3)得到的半导体气敏传感器进行激光切割、裂片、封装。
得到的同批次的半导体气敏传感器良率>95％，一致性偏差<10％。
实施例2
本实施例提供的半导体气敏传感器的制备方法包括如下步骤：
(1)采用MEMS工艺制作传感器基底，包括Si3N4/Si基底清洗、光刻法制作Pt加热电阻、沉积氧化硅绝缘层、光学曝光制作金叉指电极，并通过常规光刻工艺曝露金叉指电极区域。
(2)制备10nm的金纳米颗粒并用十二烷基硫醇分子包覆，在LB槽中进行金纳米颗粒的自组装，将传感器基底插入LB槽缓慢提拉，大面积长程有序的金纳米颗粒阵列转移到传感器基底上；利用100W的功率磁控溅射SnO2靶材860s，得到厚度约为40nm的SnO2薄膜。
(3)将传感器基底置于丙酮中浸泡5分钟，去除残留光刻胶。500℃在氩气和氢气混合气氛下退火2小时；背曝光、传统湿法腐蚀制备隔热腔，得到半导体气敏传感器。
(4)将步骤(3)得到的半导体气敏传感器进行激光切割、裂片、封装。
得到良率>95％，一致性偏差<10％的NO2传感器。
实施例3
与实施例1的区别仅在于，本实施例沉积的气敏薄膜为20nm的WO3薄膜外，其他制备方法和条件与实施例1相同。
本实施例得到的丙酮传感器的良率>95％，一致性偏差<10％。
实施例4
(1)采用MEMS工艺制作传感器基底。
(2)利用光学曝光的方法暴露出步骤(1)得到的传感器基底上叉指电极区域。
(3)制备2nm的金纳米颗粒并用十六烷基硫醇分子包覆，通过微接触印刷法将金纳米颗粒阵列转移到传感器基底上；利用100W的功率磁控溅射ZnO靶材得到厚度约为10nm的ZnO薄膜。
(4)将传感器基底置于丙酮中浸泡5分钟，去除残留光刻胶。400℃在氩气和氢气混合气氛下退火1小时；背曝光、传统湿法腐蚀制备隔热腔，得到半导体气敏传感器。
(5)将步骤(4)得到的半导体气敏传感器进行激光切割、裂片、封装。
得到良率>95％，一致性偏差<10％的甲烷传感器。
实施例5
(1)采用MEMS工艺制作传感器基底。
(2)利用光学曝光的方法暴露出步骤(1)得到的传感器基底上叉指电极区域。
(3)制备20nm的金纳米颗粒并用十六烷基硫醇分子包覆，通过微接触印刷法将金纳米颗粒阵列转移到传感器基底上；利用100W的功率磁控溅射ZnO靶材得到厚度约为20nm的ZnO薄膜。
(4)将传感器基底置于丙酮中浸泡5分钟，去除残留光刻胶。700℃在氩气和氢气混合气氛下退火5小时；背曝光、传统湿法腐蚀制备隔热腔，得到半导体气敏传感器。
(5)将步骤(4)得到的半导体气敏传感器进行激光切割、裂片、封装。
得到良率>95％，一致性偏差<10％的甲烷传感器。
实施例6
(1)采用MEMS工艺制作传感器基底。
(2)利用光学曝光的方法暴露出步骤(1)得到的传感器基底上叉指电极区域。
(3)制备15nm的金纳米颗粒并用十六烷基硫醇分子包覆，通过微接触印刷法将金纳米颗粒阵列转移到传感器基底上；利用100W的功率磁控溅射SnO2靶材得到厚度约为45nm的SnO2薄膜。
(4)将传感器基底置于丙酮中浸泡5分钟，去除残留光刻胶。600℃在氩气和氢气混合气氛下退火4小时；背曝光、传统湿法腐蚀制备隔热腔，得到半导体气敏传感器。
(5)将步骤(4)得到的半导体气敏传感器进行激光切割、裂片、封装。
得到良率>95％，一致性偏差<10％的NO2传感器。
对比例1
与实施例2的区别仅在于，本对比例提供的半导体气敏传感器不包括金属纳米颗粒，即SnO2薄膜直接沉积在传感器基材的暴露叉指电极区域上。
测试实施例2和对比例1提供的半导体气敏传感器在工作温度200℃下对不同浓度NO2的响应，结果见图7。
由图7可以看出，本发明提供的半导体气敏传感器对不同浓度的NO2均有响应，而对比例1提供的半导体气敏传感器对NO2几乎没有响应。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的半导体气敏传感器及其制备方法，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种半导体气敏传感器，其特征在于，所述半导体气敏传感器包括金属纳米颗粒阵列和气敏薄膜，所述气敏薄膜沉积在所述金属纳米颗粒阵列上，所述气敏薄膜的表面具有高低起伏的有序结构。
2.根据权利要求1所述的半导体气敏传感器，其特征在于，所述气敏薄膜为氧化物薄膜；
优选地，所述氧化物膜包括本征或掺杂的氧化锡薄膜、本征或掺杂的氧化钨薄膜、本征或掺杂的氧化锌薄膜和本征或掺杂的氧化镍薄膜中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的半导体气敏传感器，其特征在于，所述金属纳米颗粒阵列以六角密排方式排列；
优选地，所述气敏薄膜的厚度为所述金属纳米颗粒直径的1-5倍。
4.根据权利要求3所述的半导体气敏传感器，其特征在于，所述金属纳米颗粒为金纳米颗粒、铂纳米颗粒或钯纳米颗粒中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选金纳米颗粒；
优选地，所述金属纳米颗粒的直径为2-20nm，进一步优选10nm；
优选地，所述金属纳米颗粒外侧具有包覆层；
优选地，所述包覆层包括硫醇类包覆层、羧化物包覆层、胺类包覆层或DNA类包覆层中的任意一种；
优选地，所述包覆层为烷基硫醇包覆层，进一步优选十二烷基硫醇；
优选地，所述包覆层的厚度为1-5nm，进一步优选2nm。
5.根据权利要求3或4所述的半导体气敏传感器，其特征在于，所述半导体气敏传感器还包括传感器基底，所述金属纳米颗粒阵列位于所述传感器基底上；
优选地，所述传感器基底为微型加热盘；
优选地，所述微型加热盘包括加热层、两个独立电极、二氧化硅绝缘层和叉指电极，其中，所述二氧化硅绝缘层覆盖在所述加热层上方，所述独立电极位于所述二氧化硅绝缘层上方并且穿过所述二氧化硅绝缘层与所述加热层相连接，所述叉指电极位于所述二氧化硅绝缘层上方并不与所述独立电极接触；
优选地，所述二氧化硅绝缘层厚度为200nm；
优选地，所述叉指电极为金叉指电极；
优选地，所述传感器基底为暴露有叉指电极区域的微型加热盘；
优选地，所述金属纳米颗粒阵列位于所述传感器基底上暴露有叉指电极的区域。
6.根据权利要求5所述的半导体气敏传感器，其特征在于，所述半导体气敏传感器还包括传感器衬底，所述传感器衬底位于所述传感器基底下方；
优选地，所述传感器衬底从上到下依次为绝缘层、单晶硅衬底和绝缘层；
优选地，所述绝缘层为氮化硅绝缘层；
优选地，所述绝缘层的厚度为300nm；
优选地，所述传感器衬底包括隔热腔，所述隔热腔位于气敏薄膜下方。
7.根据权利要求1-6中的任一项所述的半导体气敏传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：在半导体气敏传感器的金属纳米颗粒阵列上沉积气敏薄膜，得到所述半导体气敏传感器。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述气敏薄膜沉积在以六角密排方式排列的金属纳米颗粒阵列上；
优选地，所述沉积采用的方法为溅射法；
优选地，所述溅射法为磁控溅射法或射频溅射法；
优选地，沉积气敏薄膜后，对得到的半导体气敏传感器进行退火处理；
优选地，所述退火处理为在400-700℃的氩气和氢气的混合气氛下做退火处理；
优选地，所述退火处理的时间为1-5h，进一步优选2h；
优选地，所述混合气氛中氢气的体积分数为5％。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述金属纳米颗粒阵列通过微接触印刷法或Langmuir-Blodgett法由水中转移至传感器基底上；
优选地，所述金属纳米颗粒阵列在水/空气界面自组装形成六角密排方式；
优选地，所述传感器基底由微机电系统制备得到；
优选地，所述金属纳米颗粒阵列通过微接触印刷法或Langmuir-Blodgett法由水中转移至所述传感器基底上暴露有叉指电极的区域；
优选地，利用光学曝光的方法暴露出所述传感器基底上叉指电极区域；
优选地，所述制备方法还包括得到所述半导体气敏传感器后，对传感器衬底进行背腐蚀，在气敏薄膜下方制备隔热腔；
优选地，所述制备方法还包括完成所述背腐蚀后，对半导体气敏传感器进行激光切割、裂片、封装。
10.根据权利要求7-9中的任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)利用微机电系统制备得到传感器基底；
(2)利用光学曝光的方法暴露出步骤(1)得到的传感器基底上叉指电极区域；
(3)金属纳米颗粒阵列在水/空气界面自组装形成六角密排方式；
(4)通过微接触印刷法或Langmuir-Blodgett法将步骤(3)得到的具有六角密排方式排列的金属纳米颗粒阵列由水面转移至步骤(2)得到的暴露叉指电极区域；
(5)通过磁控溅射法或射频溅射法在金属纳米颗粒阵列上沉积气敏薄膜；
(6)在400-700℃的氩气和氢气的混合气氛下做退火处理，其中，氢气占混合气体体积分数的5％；
(7)对传感器衬底进行背腐蚀，在气敏薄膜下方制备隔热腔，得到所述半导体气敏传感器；
(8)对步骤(7)得到的半导体气敏传感器进行激光切割、裂片、封装。
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