[實用新型]一種氣體傳感器及傳感器陣列

有效

• 申請號: 201820709700.1
• 申請日: 2018-05-11
• 公開（公告）號: CN208313878U
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 許磊;彭書峰;謝東成;周睿穎
• 申請（專利權）人: 合肥微納傳感技術有限公司
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 王亞洲

本實用新型公開了一種氣體傳感器，包括依次層疊設置的硅襯底、檢測電極、第一隔離膜、加熱電阻和第二隔離膜，具有基體結構和自由端卷曲的懸臂結構，在懸臂結構的端部上設有氣敏材料。本實用新型還提供了一種由氣體傳感器組成的傳感器陣列，本實用新型的優點在于，該傳感器功耗低、尺寸小、集成度高，加熱均勻，檢測響應速度更快，并具有生產工藝簡單，易于定位，有效提高了生產效率的好處。

技術領域

本實用新型屬于本實用新型屬于微電子機械系統和氣體檢測技術領域，具體涉及一種氣體傳感器及傳感器陣列。

背景技術

基于微電子機械系統(MEMS)技術的氣體傳感器，由于其小尺寸、低功耗、高靈敏度和快速響應等特點，逐步顯現出巨大的應用潛力，將有望取代基于傳統技術的氣體傳感器，在物聯網、移動端和人工智能等領域廣泛應用。而在MEMS 氣體傳感器中，又因采用金屬氧化物半導體(MOS)材料的傳感器具有廣泛的檢測范圍，在未來的大規模應用中具有更為廣闊的市場空間。

目前MEMS MOS氣體傳感器中，主要以基于懸膜式微型加熱器的研究居多，該結構的傳感器具有較低的功耗，一般可低至20毫瓦，如專利號為 201520759054.6的實用新型專利提供了一種具有四支撐懸梁四層結構的電阻式氣體傳感器，其具有自下而上依次設置的硅襯底框架、加熱膜層、加熱電極層和敏感膜層，其中加熱膜層包括加熱膜區，該加熱膜區通過四根懸梁與硅襯底框架連接。又如專利號為CN201520759055.0的實用新型專利提供了一種具有兩支撐懸梁四層結構的電阻式氣體傳感器，該傳感器也包括自下而上依次設置的硅襯底框架、加熱膜層、加熱電極層和敏感膜層，其中加熱膜層包括加熱膜區，該加熱膜區通過兩根懸梁與硅襯底框架連接。這些多懸梁式氣體傳感器功耗雖然較低，但隨著移動端和物聯網應用的高速發展，其已不能滿足需要。同時多懸梁式氣體傳感器在制備時，存在工藝復雜、定位困難、效率低下的問題。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題在于：如何進一步降低懸梁式氣體傳感器的功耗。

本實用新型采用以下技術方案解決上述技術問題：

一種氣體傳感器，具有基體結構和懸梁結構，包括自下而上依次層疊設置的如下各部分：

硅襯底；

檢測電極，包括第一基部，所述第一基部的一側邊設有向上翹曲的第一懸臂，所述第一懸臂的自由端設有第一卷曲部；第一基部遠離第一懸臂的一側設有第一窗口，所述第一懸臂上設有第二窗口，該第二窗口沿第一懸臂延伸至第一卷曲部，并將第一卷曲部分割，第二窗口與第一窗口聯通，將檢測電極分割為兩部分；第一基部位于第一窗口兩側的位置處分別設有第一引線；

第一隔離膜，為氮化硅層，包括第二基部，所述第二基部的一側邊設有向上翹曲的第二懸臂，所述第二懸臂的自由端設有第二卷曲部；第二基部對應于第一引線的位置設有第一透過孔，所述第一引線穿過第一透過孔暴露在外；

加熱電阻，包括第三基部，所述第三基部的一側邊設有向上翹曲的第三懸臂，所述第三懸臂的自由端設有第三卷曲部；第三基部背離第三懸臂的一側設有第三窗口，所述第三懸臂上設有第四窗口，該第四窗口沿第三懸臂延伸至第三卷曲部，第四窗口與第三窗口聯通；第三基部位于第三窗口兩側的位置處分別設有第二引線；所述加熱電阻的厚度小于第一隔離膜的厚度，且加熱電阻不覆蓋第一基部；

第二隔離膜，為氮化硅層，包括第四基部，所述第四基部的一側邊設有向上翹曲的第四懸臂，所述第四懸臂的自由端設有第四卷曲部；第四基部上對應于第二引線的位置設有第二透過孔；且第四基部不遮蓋第一透過孔；

所述第一基部、第二基部、第三基部和第四基部對應設置形成所述基體結構；所述第一懸臂、第二懸臂、第三懸臂和第四懸臂對應設置，且所述第一卷曲部、第二卷曲部、第三卷曲部及第四卷曲部由內至外依次設置形成所述懸梁結構；

所述第一卷曲部外包裹有氣敏材料。