一种层状结构、制备方法及传感器件

本申请涉及半导体加工，尤其涉及一种层状结构、制备方法及传感器件。

背景技术：

1、化学传感器是一种将检测对象的化学组成与电学信号相联系的传感器，除了用于监测环境污染物，还在医学疾病检测以及食品安全领域发挥着显著的作用，是推动现代社会发展的重要器件；化学传感器一般由敏感材料、转换器件以及电子线路组成，其中，化学传感器的敏感材料一般直接通过滴涂等方法负载在基底、即转换器件的敏感区域上，通过对敏感材料的优化，目前已经有很多传感器具有高灵敏度、高选择性等优点。

2、但是，滴涂过程依赖人工经验来点样，具有很大的不确定性，通过滴涂负载方式制备的传感器的一致性无法得到有效控制；而在传统的微纳加工工艺中，材料的图案化集成可以借助光刻来实现。但是，对于大部分敏感材料而言，它们作为负载于基底上的目标材料会接触到图案化过程中用到的光刻胶、显影液、去胶液等试剂，这些试剂会对接触的敏感材料造成污染或腐蚀，破坏其传感性能，无法高效地批量化生产高性能化学传感器。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中存在的问题，本申请提供了一种层状结构、制备方法及传感器件，不会污染或腐蚀目标材料，使得目标材料能够稳定可靠地集成于基底上，提升层状结构制备的可重复性、制备精度以及性能。所述技术方案如下：

2、本申请提供了一种层状结构的制备方法，包括：

3、s1，提供基底；

4、s2，在所述基底的表面施加惰性材料，形成惰性薄膜；所述惰性材料为高分子聚合物；

5、s3，对所述惰性薄膜进行图案化处理，得到图案化掩膜；

6、s4，在所述基底具有所述图案化掩膜的一面施加目标材料，形成目标材料层；所述目标材料层层叠设置于所述图案化掩膜上和所述基底的裸露区域，所述惰性材料与所述目标材料之间存在化学惰性；

7、s5，机械剥离所述图案化掩膜，以去除所述图案化掩膜和所述目标材料层中与所述图案化掩膜对应的图案化区域，在所述基底上形成图案化功能层，得到层状结构。

8、进一步地，所述目标材料包括纳米金属氧化物、碳纳米管、石墨烯、二维材料、有机材料和有机-无机杂化材料中的一种或多种的混合物。

9、进一步地，所述惰性材料为高分子聚合物，所述高分子聚合物包括聚对二甲苯、聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚苯乙烯、聚丁烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯和环氧树脂中的一种或多种的混合物。

10、进一步地，所述聚对二甲苯包括c型聚对二甲苯、d型聚对二甲苯、n型聚对二甲苯、ht型聚对二甲苯和f型聚对二甲苯中的一种或多种的混合物。

11、进一步地，所述s2步骤包括：

12、提供形成所述惰性材料的聚合物原材料；

13、以所述聚合物原材料作为沉积原材料，对所述基底进行薄膜沉积，得到所述惰性薄膜；在所述薄膜沉积过程中，所述聚合物原材料分解为惰性材料单体，所述惰性材料单体沉积于所述基底上生成所述惰性材料并形成所述惰性薄膜。

14、进一步地，所述s3步骤包括：

15、在所述惰性薄膜上施加光刻胶；

16、对所述光刻胶进行光刻处理，得到图案化光刻胶；

17、对所述惰性薄膜进行刻蚀处理，得到复合薄膜层；所述复合薄膜层包括所述图案化光刻胶与所述图案化掩膜；

18、去除所述图案化光刻胶，得到所述图案化掩膜。

19、进一步地，所述惰性薄膜的厚度为50nm～100μm。

20、进一步地，所述层状结构包括至少两种所述图案化功能层，至少两种所述图案化功能层层叠设置和/或同层设置，所述方法包括：

21、针对所述至少两种所述图案化功能层中的每一种所述图案化功能层，执行所述s2-s5的步骤，以在所述基底上进行所述至少两种所述图案化功能层的多重套刻，得到包括至少两种所述图案化功能层的所述层状结构。

22、本申请还提供一种层状结构，由以上所述的制备方法得到，所述层状结构包括基底，所述基底上设有至少一种目标材料对应的图案化功能层。

23、本申请还提供一种传感器件，包括由以上任一项所述的制备方法制得的层状结构或包括如上所述的层状结构。

24、实施本申请，具有如下有益效果：

25、1、本申请采用由惰性材料形成的图案化掩膜，在基底具有图案化掩膜的一面施加目标材料再机械剥离图案化掩膜，以使得目标材料在基底上形成图案化功能层，且惰性材料与目标材料之间存在化学惰性，惰性材料本身以及在机械剥离图案化掩膜的过程中都不会污染或腐蚀目标材料，使得目标材料能够稳定可靠地集成于基底上，提升制备图案化功能层及层状结构的一致性和可重复性，有利于批量化制备；此外，也有利于提升图案化功能层的制备精度，进而提升层状结构的制备精度，提升制得的层状结构的良率和性能。

26、2、图案化掩膜采用的惰性材料与多种目标材料之间存在化学惰性，能够适用于多种不同目标材料在基底上的选择性沉积，适用范围广泛；该制备方法简单易行，可重复性好，有利于提升批量化生产的一致性，降低生产成本，促进高性能的层状结构以及传感器件的批量化生产及商业化。

27、3、传感器件包括由该制备方法制得的层状结构，能够有效避免破坏图案化功能层及其传感性能，大大提升了传感器件的制备良率，提升传感器件的综合性能。

技术特征：

1.一种层状结构的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述目标材料包括纳米金属氧化物、碳纳米管、石墨烯、二维材料、有机材料和有机-无机杂化材料中的一种或多种的混合物。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述惰性材料为高分子聚合物，所述高分子聚合物包括聚对二甲苯、聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚苯乙烯、聚丁烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯和环氧树脂中的一种或多种的混合物。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述聚对二甲苯包括c型聚对二甲苯、d型聚对二甲苯、n型聚对二甲苯、ht型聚对二甲苯和f型聚对二甲苯中的一种或多种的混合物。

5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述s2步骤包括：

6.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述s3步骤包括：

7.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述惰性薄膜的厚度为50nm～100μm。

8.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述层状结构包括至少两种所述图案化功能层，至少两种所述图案化功能层层叠设置和/或同层设置，所述方法包括：

9.一种层状结构，其特征在于，由如权利要求1-8任一项所述的制备方法得到，所述层状结构包括基底(1)，所述基底(1)上设有至少一种目标材料对应的图案化功能层(2)。

10.一种传感器件，其特征在于，包括由如权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的层状结构或包括如权利要求9所述的层状结构。

技术总结本申请公开了一种层状结构、制备方法及传感器件，包括提供基底；在基底的表面施加惰性材料，形成惰性薄膜；对惰性薄膜进行图案化处理，得到图案化掩膜；在基底具有图案化掩膜的一面施加目标材料，形成目标材料层；所述惰性材料与所述目标材料之间存在化学惰性；机械剥离图案化掩膜，以去除图案化掩膜和目标材料层中与图案化掩膜对应的图案化区域，在基底上形成图案化功能层，得到层状结构。本申请在基底具有图案化掩膜的一面施加目标材料再机械剥离图案化掩膜，图案化掩膜采用的惰性材料与目标材料之间存在化学惰性，在机械剥离图案化掩膜过程中不会污染或腐蚀目标材料，使目标材料稳定可靠地集成于基底上，提升制备层状结构的制备精度和一致性。技术研发人员：涂敏,唐振元受保护的技术使用者：中国科学院上海微系统与信息技术研究所技术研发日：技术公布日：2024/1/15