CN115901862A - 一种延栅型场效应气体传感器及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种延栅型场效应气体传感器及制备方法，所述延栅型场效应气体传感器采用碳纳米管薄膜有源层作为沟道层，并在空间上隔离设置顶栅结构和延栅结构，使得延栅结构与碳纳米管薄膜有源层之间可以设置隔热介质隔热，一方面在运行过程中减少环境干扰因素对碳纳米管薄膜有源层的影响，保证栅控效应稳定，确保灵敏度可控，显著提升了工作温度范围；另一方面，通过隔离设置顶栅结构和延栅结构可以在制备过程中分别制造后再进行连接，降低制造工艺的难度，也降低了制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种延栅型场效应气体传感器及制备方法。
背景技术
场效应气体传感器具有灵敏度高、体积小、稳定性高、成本低等一系列优点，是有毒有害和易燃易爆气体泄漏检测的理想解决方案。半导体型碳纳米管具有高载流子迁移率、极低的本征电容、超高热导率、易于三维异质集成等一系列优点，是构建新一代高灵敏度、低功耗场效应气体传感技术的理想沟道材料。
然而，碳纳米管材料的载流子有效质量低、禁带宽度窄，直径1nm的半导体型碳纳米管对应的带隙仅为0.65～0.78eV，栅极或沟道施加温度作用下，碳纳米管沟道中的载流子容易发生带间跃迁，导致碳纳米管沟道栅控效应变差，致使灵敏度降低。
所以，亟需一种新器件结构来提升碳纳米管沟道的栅控效率，以提升场效应传感器的灵敏度和温度适用范围。
发明内容
鉴于此，本发明实施例提供了一种延栅型场效应气体传感器及制备方法，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷，解决基于碳纳米管薄膜沟道的场效应气体传感器温度作用下栅控效应变差导致灵敏度下降的问题。
本发明的技术方案如下：
本发明提供一种延栅型场效应气体传感器，包括：
第一介质层，所述第一介质层为绝缘材料制成；
碳纳米管薄膜有源层，设置在所述第一介质层上的第一侧作为沟道层；
顶栅结构，设置在所述碳纳米管薄膜有源层上，所述顶栅结构包括从下至上依次设置的第一栅介质层、第一栅金属层和绝缘包封层；所述顶栅结构的面积小于所述述碳纳米管薄膜有源层，并设置在所述述碳纳米管薄膜有源层的中部；所述碳纳米管薄膜有源层未被所述顶栅结构覆盖的两端分别连接设置源电极和漏电极；所述第一栅介质层为绝缘材料制成；
延栅结构，设置在所述第一介质层上与第一侧相对的第二侧，所述延栅结构包括自下而上设置的金属电极层、敏感栅介质层和敏感栅金属层；所述敏感栅介质层为绝缘材料制成；
所述第一栅金属层与所述敏感栅金属层通过互连线连接。
在一些实施例中，所述敏感栅金属层的侧面和底面由所述敏感栅介质层整体包裹连接。
在一些实施例中，所述第一栅介质层和所述敏感栅介质层采用氧化铪、氧化铝、氧化硅、氧化钪、氧化钛、氮化铝、氮化硅、氮化硼、氮化碳、聚酰亚胺和BCB树脂中的一种或者多种的任意组合材料制成。
在一些实施例中，所述源电极和所述漏电极采用钨、钼、钯、铂、镍、铜和重掺杂多晶硅中一种或多种的任意组合材料制成。
在一些实施例中，所述敏感栅金属层采用铂、钯、银、镍、铜以及铱中一种或多种的任意组合材料制成；所述金属电极层采用钨、钼、铜、铝、金和重掺杂多晶硅中一种或多种的任意组合材料制成。
在一些实施例中，所述延栅结构下层设有厚膜加热器。
另一方面，本发明还提供一种延栅型场效应气体传感器制备方法，用于制备上述延栅型场效应气体传感器，所述方法包括：
获取第一介质层，在所述第一介质层上的第一侧，按照第一设定形状沉积碳纳米管薄膜有源层；
在所述碳纳米管薄膜有源层上按照第二设定形状光刻生长得到第一栅介质层；
在所述碳纳米管薄膜有源层之上，所述第一栅介质层的两侧沉积源电极和漏电极；
在所述第一栅介质上按照第三设定形状沉积第一栅金属层；
在所述第一栅金属层上按照第四设定形状沉积绝缘包封层；
在所述第一介质层上与所述第一侧相对的第二侧，按照第五设定形状沉积金属电极层；
在所述金属电极层上按照第六设定形状通过沉积生长得到敏感栅介质层；
在所述敏感栅介质层上按照第七设定形状沉积敏感栅金属层；所述敏感栅金属层的侧面和底面由所述敏感栅介质层整体包裹连接；
利用互连线将所述第一栅金属层与所述敏感栅金属层进行电气连接。
在一些实施例中，所述第一栅介质层采用原子层沉积工艺沉积制备；所述第一栅金属层和所述金属电极层采用电子束蒸镀法沉积制备；所述绝缘包封层采用气相沉积工艺制备；所述敏感栅介质层采用化学气相沉积工艺制备；所述敏感栅金属层采用磁控溅射工艺生长制备。
在一些实施例中，所述敏感栅介质层采用氧化硅、氮化硅、氧化钽或者氧化铝的一种或任意组合。
在一些实施例中，所述绝缘包封层的厚度大于等于100纳米，第一栅介质层厚度小于等于10纳米。
本发明的有益效果至少是：
本发明所述延栅型场效应气体传感器及制备方法中，所述延栅型场效应气体传感器采用碳纳米管薄膜有源层作为沟道层，并在空间上隔离设置顶栅结构和延栅结构，使得延栅结构与碳纳米管薄膜有源层之间可以设置隔热介质隔热，一方面在运行过程中减少环境干扰因素对碳纳米管薄膜有源层的影响，保证栅控效应稳定，确保灵敏度可控，显著提升了工作温度范围；另一方面，通过隔离设置顶栅结构和延栅结构可以在制备过程中分别制造后再进行连接，降低制造工艺的难度，也降低了制造成本。
本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。
本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：
图1为本发明一实施例所述延栅型场效应气体传感器的结构示意图。
图2为本发明一实施例所述延栅型场效应气体传感器中顶栅结构的结构示意图。
图3为本发明一实施例所述延栅型场效应气体传感器中顶栅结构与延栅结构的结构示意图。
附图标记说明：
101：第一介质层； 102：碳纳米管薄膜有源层； 103：第一栅介质层；
104：第一栅金属层； 105：绝缘包封层； 106：金属电极层；
107：敏感栅介质层； 108：敏感栅金属层； 109：源电极；
110：漏电极； 111：栅极； 112：互连线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
在此，还需要说明的是，如果没有特殊说明，术语“连接”在本文不仅可以指直接连接，也可以表示存在中间物的间接连接。
在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。
由于场效应气体传感器在利用碳纳米管材料作为沟道时，容易受工作环境温度的影响，导致栅控效应变差，灵敏度降低；并且，场效应气体传感器的制造过程中，复杂的多层叠结构，也使得制备流程繁琐，成本较高。
所以，本发明提供一种延栅型场效应气体传感器，如图1所示，包括：第一介质层101、碳纳米管薄膜有源层102、顶栅结构和延栅结构。
其中，第一介质层101为绝缘材料制成，作为本申请延栅型场效应气体传感器的基础层。
碳纳米管薄膜有源层102，设置在第一介质层101上的第一侧作为沟道层。
顶栅结构设置在碳纳米管薄膜有源层102上，顶栅结构包括从下至上依次设置的第一栅介质层103、第一栅金属层104和绝缘包封层105；顶栅结构的面积小于碳纳米管薄膜有源层102，并设置在述碳纳米管薄膜有源层102的中部；碳纳米管薄膜有源层102未被顶栅结构覆盖的两端分别连接设置源电极109和漏电极110；第一栅介质层103为绝缘材料制成。
延栅结构设置在第一介质层101上与第一侧相对的第二侧，延栅结构包括自下而上设置的金属电极层106、敏感栅介质层107和敏感栅金属层108；敏感栅介质层107为绝缘材料制成。
第一栅金属层104与敏感栅金属层108通过互连线112连接。
本申请中，为了将碳纳米管薄膜有源层102与延栅结构相互隔离，将碳纳米管薄膜有源层102与延栅结构分别设置在第一介质层101上的第一侧和第二侧，所述第一侧和所述第二侧并不是限定为一个特定的位置，而应当理解为是相对设置相互间隔不连接的两个位置。所以，第一介质层101的面积要大于碳纳米管薄膜有源层102和延栅结构横截面的和。碳纳米管薄膜有源层102与延栅结构之间通过隔热介质隔开，如空气或陶瓷等，能够有效阻止热传导，在运行环境中，延栅结构的接触外部环境导致的温度变化不会传导至碳纳米管薄膜有源层102，则不会影响沟道的栅控效应，不会对灵敏度产生影响。
顶栅结构的面积要小于碳纳米管薄膜有源层102的面积，顶栅结构设置在碳纳米管薄膜有源层102中部，碳纳米管薄膜有源层102没有与顶栅结构连接的两端分别连接设置源电极109和漏电极110。
另一侧，延栅结构自下而上设置的金属电极层106、敏感栅介质层107和敏感栅金属层108，用于与环境接触并与目标气体进行反应并产生电压。通过设置金属电极层106、敏感栅介质层107和敏感栅金属层108不同的材料组分，可以实现对不同气体的检测。其中，敏感栅金属层108同时作为传感器的气体过滤层。
由于顶栅结构和延栅结构分开设置，所以本申请中，通过互连线112将敏感栅金属层108连接至顶栅结构的第一栅金属层104，第一栅金属层104作为栅极111。在与目标气体接触的过程中，延栅结构产生相应的电压，添加在栅极111，能够控制源电极109和漏电极110之间的通断和电流大小，以实现对目标气体的检测。
在一些实施例中，敏感栅金属层108的侧面和底面由敏感栅介质层107整体包裹连接。
具体的，第一栅介质层103的材料成分可以包括但不限于氧化铪、氧化铝、氧化硅、氧化钪、氧化钛、氮化铝、氮化硅、氮化硼、氮化碳中的一种或者它们的任意组合。
在一些实施例中，第一栅介质层103和所述敏感栅介质层107采用氧化铪、氧化铝、氧化硅、氧化钪、氧化钛、氮化铝、氮化硅、氮化硼、氮化碳、聚酰亚胺和BCB树脂中的一种或者多种的任意组合材料制成。
在一些实施例中，源电极109和漏电极110采用钨、钼、钯、铂、镍、铜和重掺杂多晶硅中一种或多种的任意组合材料制成。
在一些实施例中，敏感栅金属层108采用铂、钯、银、镍、铜以及铱中一种或多种的任意组合材料制成；金属电极层106采用钨、钼、铜、铝、金和重掺杂多晶硅中一种或多种的任意组合材料制成。
在一些实施例中，延栅结构下层设有厚膜加热器，促进敏感栅金属层108与敏感栅介质层107与气体产生反应。
另一方面，本发明还提供一种延栅型场效应气体传感器制备方法，用于制备上述延栅型场效应气体传感器，所述方法包括步骤S101～S109：
步骤S101：获取第一介质层101，在第一介质层101上的第一侧，按照第一设定形状沉积碳纳米管薄膜有源层102。
步骤S102：在碳纳米管薄膜有源层102上按照第二设定形状光刻生长得到第一栅介质层103。
步骤S103：在碳纳米管薄膜有源层102之上，第一栅介质层103的两侧沉积源电极109和漏电极110。
步骤S104：在第一栅介质上按照第三设定形状沉积第一栅金属层104。
步骤S105：在第一栅金属层104上按照第四设定形状沉积绝缘包封层105。
步骤S106：在第一介质层101上与第一侧相对的第二侧，按照第五设定形状沉积金属电极层106。
步骤S107：在金属电极层106上按照第六设定形状通过沉积生长得到敏感栅介质层107。
步骤S108：在敏感栅介质层107上按照第七设定形状沉积敏感栅金属层108；敏感栅金属层108的侧面和底面由敏感栅介质层107整体包裹连接。
步骤S109：利用互连线112将第一栅金属层104与敏感栅金属层108进行电气连接。
在步骤S101～S109中，第一设定形状、第二设定形状、第三设定形状…第七设定形状，是根据具体应用场景的需求设置的。其中，延栅结构横截面可以是矩形、圆柱形、正棱柱形或其他形状。而顶栅结构中各部分的形状可以采用本领域通用的技术规范。
在一些实施例中，第一栅介质层103采用原子层沉积工艺沉积制备；第一栅介质层103采用氧化铪、氧化铝、氧化硅、氧化钪、氧化钛、氮化铝、氮化硅、氮化硼、氮化碳、聚酰亚胺和BCB树脂中的一种或者多种的任意组合材料制成。
第一栅金属层104和金属电极层106采用电子束蒸镀法沉积制备；金属电极层106采用钨、钼、铜、铝、金和重掺杂多晶硅中一种或多种的任意组合材料制成。
绝缘包封层105采用气相沉积工艺制备。
敏感栅介质层107采用化学气相沉积工艺制备；敏感栅介质层107采用介质薄膜材料，其材料类型包括但不限于金属氧化物、化合物，薄膜沉积方式包括但不限蒸镀、磁控溅射和化学气相沉积。
敏感栅金属层108采用磁控溅射工艺生长制备，敏感栅金属层108采用铂、钯、银、镍、铜以及铱中一种或多种的任意组合材料制成。
在一些实施例中，敏感栅介质层107采用氧化硅、氮化硅制备、氧化钽或者氧化铝的一种或任意组合。
在一些实施例中，绝缘包封层105的厚度大于等于100纳米，第一栅介质层103厚度小于等于10纳米。
下面结合一具体实施例对本发明进行说明：
如图1所示，根据本公开的一个实施方式，本公开的碳纳米管薄膜沟道的延栅型场效应气体传感器，包括：
第一介质层101以及设置在第一介质层101上第一侧的碳纳米管薄膜有源层102，碳纳米管薄膜有源层102作为延栅型场效应气体传感器的沟道层。
第一栅介质层103在碳纳米管薄膜有源层102之上，第一栅金属层104在第一栅介质层103之上。
在碳纳米管薄膜有源层102上未被第一栅介质层103覆盖的两端，一端设置源电极109S，一端设置漏电极110D，且源电极109S与漏电极110D沿第一方向间隔地设置；
延栅结构，延栅结构设置在碳纳米管薄膜有源层102上与第一侧相对的第二侧，延栅结构包括金属电极层106、敏感栅介质层107和敏感栅金属层108和互连线112，第一栅金属层104与敏感栅金属层108通过互连线112实现电气连接。
本实施例中的延栅结构可以为如图1所示的矩形形状，也可以是圆柱形状、正棱柱形状，本领域技术人员在本公开技术方案的启示下，对延栅结构的形状进行选择/调整，均落入本公开的保护范围。
敏感栅介质层107为介质薄膜材料，其材料类型包括但不限于金属氧化物、化合物，薄膜沉积方式包括但不限蒸镀、磁控溅射和化学气相沉积。本实施例中，敏感栅介质层107的材料成份包括但不限于氮化硅、氧化硅、氧化钽、氧化铝、氧化铪中的一种或者它们的任意组合。优选地，本公开的敏感栅介质层107材料使用氧化硅或氮化硅介质。
本实施例中，敏感栅金属层108的材料成分包括但不限于铂、钯、银、镍、铜以及铱或者它们的任意组合，对敏感金属层材料组成的选择/调整，均落入本公开的保护范围。
本实施例所述延栅型场效应气体传感器的敏感栅金属层108设置在敏感栅介质层107之上且敏感栅金属层108直接与敏感栅介质层107接触；敏感栅金属层108用于选择性通过气体分子与敏感栅介质层107接触。使得本实施例的敏感栅金属层108起到气体过滤层，消除干扰物气体直接与敏感栅介质层107接触。
具体的，在一些实施例中，敏感栅金属层108正对敏感栅介质层107，并敏感栅介质层107至少包裹敏感栅金属层108的侧壁。
本实施例所述延栅型场效应气体传感器，通过互连线112将延栅结构中的敏感栅金属层108与顶栅结构中的第一栅金属层104互连。
本实施例中，第一栅介质层103的材料成份包括但不限于氧化铪、氧化铝、氧化硅、氧化钪、氧化钛、氮化铝、氮化硅、氮化硼、氮化碳、聚酰亚胺、BCB树脂中的一种或者它们的任意组合。本领域技术人员在本公开技术方案的启示下对第一栅介质层103的材料成份进行选择/调整，均落入本公开的保护范围。本实施例中，基于碳纳米管薄膜沟道的延栅型场效应气体传感器的第一栅介质层103的厚度小于或等于10纳米。
本实施例中，源电极109S与漏电极110D的金属材料成份包括但不限于钨、钼、铜、重掺杂多晶硅中的一种或者它们的任意组合。优选地，本实施例中源电极109S与漏电极110D的材料使用金属铜。
本实施例中，延栅结构的金属电极层106的材料成份包括但不限于钨、钼、铜、铝、金、重掺杂多晶硅中的一种或者它们的任意组合。
进一步的，敏感栅介质层107可以是任意绝缘介质，两者的材料成份包括但不限于氧化硅、氮化硅、氧化钽、氮化硼、聚酰亚胺、BCB树脂中的一种或者它们的任意组合。
进一步的，敏感栅金属层108的材料成份包括但不限于铂、钯、银、镍、铜以及铱的一种或者它们的任意组合。本领域技术人员在本公开技术方案的启示下，对敏感金属层材料成份进行选择/调整，均落入本公开的保护范围。
参考图1至图3，本实施例提供一种用于制备上述延栅型场效应气体传感器的制备方法，包括以下步骤：
S1：在第一介质层101上沉积碳纳米管薄膜有源层102，参考图2。
S2：在碳纳米管薄膜有源层102上生长第一栅介质层103，参考图2。
S3：在碳纳米管薄膜有源层102上沉积源电极109S和漏电极110D，参考图3。
S4；在第一栅介质层103上生长第一栅金属层104，参考图3。
S5：在第一栅金属层104上沉积绝缘包封层105，参考图2。
S6：在第一介质层101上沉积延栅结构的金属电极层106，参考图3。
S7：在延栅结构的金属电极层106上生长敏感栅介质层107，参考图3。
S8：在敏感栅介质层107上沉积敏感栅金属层108，参考图1。
S9：延栅结构的敏感栅金属层108通过互连线112与第一栅金属层104实现电气连接，参考图1。
需要强调的是，参考图2，本实施例描述的第一栅金属层104与绝缘包封层105下的第一栅金属层104接触电极G通过互连线112直接接触，使得延栅结构可以与顶栅结构分开制造。
在步骤S2中，在碳纳米管有源层上光刻形成第一栅介质图形，使用原子层沉积ALD生长第一栅介质层103。本处只是列举其中一种常用方式，除此之外还可以采用电子束蒸镀、磁控溅射以及PECVD或者它们的任意组合来形成第一栅金属层104。
在步骤S4中，优选地，通过电子束蒸镀法沉积第一栅金属层104。本处只是列举其中一种常用方式，除此之外还可以采用磁控溅射以及PECVD或者它们的任意组合来形成第一栅金属层104。
在步骤S5中，优选地，使用CVD方法在第一栅金属层104104上生长绝缘包封层105，绝缘包封层105的厚度大于等于100纳米，优选为100纳米。
在步骤S6中，优选地，采用电子束蒸镀方法在第一介质层101上沉积延栅结构的金属电极层106。本处只是列举其中一种常用方式，除此之外还可以采用磁控溅射以及PECVD或者它们的任意组合来形成第一栅金属层104
在步骤S7中，优选地，在延栅结构的金属电极层106上生长敏感栅介质层107。具体的，可以采用原子层沉积、电子束蒸镀、磁控溅射以及PECVD或者它们的任意组合来形成敏感介质层。优选地，使用化学气相沉积PECVD工艺生长100纳米氧化硅或者氮化硅作为敏感栅介质层107。
在步骤S8中，优选地，使用磁控溅射PECVD工艺生长敏感栅金属层108。本处只是列举其中一种常用方式，除此之外还可以采用电子束蒸镀、热蒸镀以及PECVD或者它们的任意组合来形成敏感栅金属层108。
在步骤S9中，优选地，使用绑线工艺形成互连线112，将第一栅金属层104与敏感栅金属层108互连。
需要说明的是，本领域技术人员在本公开上文描述的制备方法的启示下，对各个步骤中的工艺、材质等进行调整，均落入本公开的保护范围。
由上文对本公开的延栅型场效应气体传感器及制备方法的描述可知，本发明采用延栅结构来抑制场效应晶体管由于温度上升引起的栅控效应和传感器灵敏度的降低，敏感金属层同时还作为气体传感器的气体过滤层。
与现有技术中的常规场效应气体传感器相比，本发明提供的延栅型场效应气体传感器能大幅度提升场效应气体的环境适应性和灵敏度。并且，本公开采用的延栅结构可以降低场效应气体传感器件制造工艺的难度，由于延栅结构通过互连线将顶栅结构的第一栅金属层与延栅结构的敏感栅金属层互连，因此，顶栅结构和延栅结构可以分别制造后互连。这显著降低场效应气体传感器的制造工艺难度和成本。同时，延栅结构与碳纳米管薄膜沟道之间有空气绝热作用，显著提升了延栅结构的工作温度范围，本公开的场效应气体传感器具有更为广阔的应用场景，具有显著的技术进步。
本发明所述延栅型场效应气体传感器及制备方法中，所述延栅型场效应气体传感器采用碳纳米管薄膜有源层作为沟道层，并在空间上隔离设置顶栅结构和延栅结构，使得延栅结构与碳纳米管薄膜有源层之间可以设置隔热介质隔热，一方面在运行过程中减少环境干扰因素对碳纳米管薄膜有源层的影响，保证栅控效应稳定，确保灵敏度可控，显著提升了工作温度范围；另一方面，通过隔离设置顶栅结构和延栅结构可以在制备过程中分别制造后再进行连接，降低制造工艺的难度，也降低了制造成本。
还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。
本发明中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种延栅型场效应气体传感器，其特征在于，包括：
第一介质层，所述第一介质层为绝缘材料制成；
碳纳米管薄膜有源层，设置在所述第一介质层上的第一侧作为沟道层；
顶栅结构，设置在所述碳纳米管薄膜有源层上，所述顶栅结构包括从下至上依次设置的第一栅介质层、第一栅金属层和绝缘包封层；所述顶栅结构的面积小于所述述碳纳米管薄膜有源层，并设置在所述述碳纳米管薄膜有源层的中部；所述碳纳米管薄膜有源层未被所述顶栅结构覆盖的两端分别连接设置源电极和漏电极；所述第一栅介质层为绝缘材料制成；
延栅结构，设置在所述第一介质层上与第一侧相对的第二侧，所述延栅结构包括自下而上设置的金属电极层、敏感栅介质层和敏感栅金属层；所述敏感栅介质层为绝缘材料制成；
所述第一栅金属层与所述敏感栅金属层通过互连线连接。
2.根据权利要求1所述的延栅型场效应气体传感器，其特征在于，所述敏感栅金属层的侧面和底面由所述敏感栅介质层整体包裹连接。
3.根据权利要求2所述的延栅型场效应气体传感器，其特征在于，所述第一栅介质层和所述敏感栅介质层采用氧化铪、氧化铝、氧化硅、氧化钪、氧化钛、氮化铝、氮化硅、氮化硼、氮化碳、聚酰亚胺和BCB树脂中的一种或者多种的任意组合材料制成。
4.根据权利要求3所述的延栅型场效应气体传感器，其特征在于，所述源电极和所述漏电极采用钨、钼、钯、铂、镍、铜和重掺杂多晶硅中一种或多种的任意组合材料制成。
5.根据权利要求4所述的延栅型场效应气体传感器，其特征在于，所述敏感栅金属层采用铂、钯、银、镍、铜以及铱中一种或多种的任意组合材料制成；所述金属电极层采用钨、钼、铜、铝、金和重掺杂多晶硅中一种或多种的任意组合材料制成。
6.根据权利要求5所述的延栅型场效应气体传感器，其特征在于，所述延栅结构下层设有厚膜加热器。
7.一种延栅型场效应气体传感器制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1至6任意一项所述延栅型场效应气体传感器，所述方法包括：
获取第一介质层，在所述第一介质层上的第一侧，按照第一设定形状沉积碳纳米管薄膜有源层；
在所述碳纳米管薄膜有源层上按照第二设定形状光刻生长得到第一栅介质层；
在所述碳纳米管薄膜有源层之上，所述第一栅介质层的两侧沉积源电极和漏电极；
在所述第一栅介质上按照第三设定形状沉积第一栅金属层；
在所述第一栅金属层上按照第四设定形状沉积绝缘包封层；
在所述第一介质层上与所述第一侧相对的第二侧，按照第五设定形状沉积金属电极层；
在所述金属电极层上按照第六设定形状通过沉积生长得到敏感栅介质层；
在所述敏感栅介质层上按照第七设定形状沉积敏感栅金属层；所述敏感栅金属层的侧面和底面由所述敏感栅介质层整体包裹连接；
利用互连线将所述第一栅金属层与所述敏感栅金属层进行电气连接。
8.根据权利要求7所述的延栅型场效应气体传感器制备方法，其特征在于，所述第一栅介质层采用原子层沉积工艺沉积制备；
所述第一栅金属层和所述金属电极层采用电子束蒸镀法沉积制备；
所述绝缘包封层采用气相沉积工艺制备；
所述敏感栅介质层采用化学气相沉积工艺制备；
所述敏感栅金属层采用磁控溅射工艺生长制备。
9.根据权利要求8所述的延栅型场效应气体传感器制备方法，其特征在于，所述敏感栅介质层采用氧化硅、氮化硅、氧化钽或者氧化铝的一种或任意组合。
10.根据权利要求9所述的延栅型场效应气体传感器制备方法，其特征在于，所述绝缘包封层的厚度大于等于100纳米，所述第一栅介质层厚度小于等于10纳米。
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