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原文传递基于MEMS集成式的气体传感器及其制作方法

专利名称：	基于MEMS集成式的气体传感器及其制作方法
摘要：	本发明公开了一种基于MEMS集成式的气体传感器及其制作方法。该气体传感器包括相对设置的加热单元和气体敏感单元，其中，所述气体敏感单元包括测试电极和气体敏感结构，所述气体敏感结构与所述测试电极电连接；所述加热单元包括与所述测试电极相匹配的加热层，所述加热层朝向所述气体敏感结构，且所述加热层与所述气体敏感结构无直接接触。本发明的气体传感器的制作方法可靠性更高，且该气体传感器在使用环境性能要求比较高的情况下可以满足需求，而且还可以避免多层薄膜结构在高温下使用造成的热应力和热膨胀系数匹配方面产生的问题。
专利类型：	发明专利
申请人：	安徽芯淮电子有限公司
发明人：	刘瑞
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T21:00:00+0805
申请号：	CN201911371286.3
公开号：	CN111044576A
代理机构：	南京利丰知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	赵世发
分类号：	G01N27/00;G01N27/12;B81B7/02;B81B7/00;B81C1/00;G;B;G01;B81;G01N;B81B;B81C;G01N27;B81B7;B81C1;G01N27/00;G01N27/12;B81B7/02;B81B7/00;B81C1/00
申请人地址：	235000 安徽省淮北市经济开发区梧桐路1号
主权项：	1.一种基于MEMS集成式的气体传感器，其特征在于包括：相对设置的加热单元和气体敏感单元，其中，所述气体敏感单元包括测试电极和气体敏感结构，所述气体敏感结构与所述测试电极电连接；所述加热单元包括与所述测试电极相匹配的加热层，所述加热层朝向所述气体敏感结构，且所述加热层与所述气体敏感结构无直接接触。 2.根据权利要求1所述的基于MEMS集成式的气体传感器，其特征在于：所述气体敏感单元还包括第一衬底，所述第一衬底的第一面设置有收容槽，至少所述气体敏感结构设置在所述收容槽中气体敏感结构；所述加热单元还包括第二衬底，所述加热层设置在所述第二衬底的第三面上，所述第一衬底与第二衬底结合而形成一气体腔室，所述气体敏感结构和加热层被封装在所述气体腔室内，所述气体腔室还与设置在第一衬底内的气孔连通。 3.根据权利要求2所述的基于MEMS集成式的气体传感器，其特征在于：所述第一衬底的第一面上还设置有第一绝缘层，所述测试电极设置在所述第一绝缘层上，所述第二衬底的第三面还设置有第二绝缘层，所述加热层设置在所述第二绝缘层上。 4.根据权利要求2所述的基于MEMS集成式的气体传感器，其特征在于：所述第一衬底的第二面还设置有第一焊盘，所述第一焊盘与所述测试电极电连接；所述第二衬底的第四面还设置有第二焊盘，所述第二焊盘与所述加热层电连接；其中，所述第一面与所述第二面背对设置，所述第三面与所述第四面背对设置。 5.根据权利要求4所述的基于MEMS集成式的气体传感器，其特征在于：所述第一衬底内还设置有第一导电通道，所述第一导电通道的一端与所述测试电极电连接，另一端与所述第一焊盘电连接；所述第二衬底内还设置有第二导电通道，所述第二导电通道的一端与所述加热层电连接，另一端与所述第二焊盘电连接。 6.根据权利要求5所述的基于MEMS集成式的气体传感器，其特征在于：所述第一衬底内具有沿厚度方向贯穿所述第一衬底的第一通孔，所述第一通孔内填充有导电材料而形成所述的第一导电通道；所述第二衬底内具有沿厚度方向贯穿所述第二衬底的第二通孔，所述第二通孔内填充有导电材料而形成所述的第二导电通道。 7.根据权利要求2所述的基于MEMS集成式的气体传感器，其特征在于：所述气体敏感单元与所述加热单元通过键合的方式连接成一体。 8.根据权利要求6所述的基于MEMS集成式的气体传感器，其特征在于：所述第一衬底和第二衬底包括硅衬底；和/或，所述第一绝缘层和第二绝缘层的材质均包括氧化硅，厚度为100-5000nm；和/或，所述第一通孔和第二通孔的深度为50-1000μm；和/或，所述气孔的直径为10-500μm；和/或，所述测试电极的材质包括Au、Ag、Cu、Ni中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述气体敏感结构的材质包括半导体型敏感材料；和/或，所述加热层的材质包括Pt、Au、Ag、Cu中的任意一种或两种以上的组合，所述加热层的厚度为100-5000nm。 9.一种制作如权利要求1-8中任一项所述的基于MEMS集成式的气体传感器的方法，其特征在于包括，制作气体敏感单元：提供第一衬底，并在所述第一衬底的第一面的指定区域加工形成收容槽；在所述第一衬底的第一面制作形成第一绝缘层，在所述收容槽内的第一绝缘层上制作形成测试电极，并在所述测试电极上制作形成气体敏感结构；在所述第一衬底内加工形成沿厚度方向连续贯穿所述第一衬底、第一绝缘层的气孔和第一通孔，并在所述第一通孔内填充导电材料而形成第一导电通道，其中，所述气孔与所述收容槽连通；在所述第一绝缘层上制作形层第一金属层，并使所述第一金属层分别与所述测试电极、第一导电通道电连接；制作加热单元：提供第二衬底，在所述第二衬底的第三面上制作形成第二绝缘层，并在所述第二绝缘层上制作加热层；在所述第二衬底内加工形成沿厚度方向连续贯穿所述第二衬底和第二绝缘层的第二通孔，在所述第二通孔内填充导电材料而形成第二导电通道；在所述第二绝缘层上制作形成第二金属层，所述第二金属层分别与所述第二导电通道和加热层电连接；采用键合的方式将所述气体敏感单元与所述加热单元连接成一体，而在所述加热单元与所述气体敏感单元之间围合形成一气体腔室，所述气体敏感结构以及加热层被封装在所述气体腔室内，所述加热层朝向所述气体敏感结构，且所述加热层与所述气体敏感结构无直接接触。 10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于还包括：在所述第一衬底的第二面制作第一焊盘，所述第一焊盘与所述第一导电通道电连接，在所述第二衬底的第四面制作第二焊盘，所述第二焊盘与所述第二导电通道电连接；其中，所述第一面与所述第二面背对设置，所述第三面与所述第四面背对设置。
所属类别：	发明专利