[實用新型]微型集成式氣體傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201922388339.4
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN211263278U
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉瑞
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽芯淮電子有限公司
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00
• 代理公司: 南京利豐知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 趙世發(fā)

本實用新型公開了一種微型集成式氣體傳感器，其包括相對設(shè)置的加熱單元和氣體敏感單元，其中，所述氣體敏感單元包括測試電極和氣體敏感結(jié)構(gòu)，所述氣體敏感結(jié)構(gòu)直接形成在所述測試電極上；所述加熱單元包括與所述測試電極相匹配的加熱層，所述加熱層朝向所述氣體敏感結(jié)構(gòu)，且所述加熱層與所述氣體敏感結(jié)構(gòu)無直接接觸。本實用新型的氣體傳感器可靠性高，且該氣體傳感器在使用環(huán)境性能要求比較高的情況下可以滿足需求，而且還可以避免多層薄膜結(jié)構(gòu)在高溫下使用造成的熱應(yīng)力和熱膨脹系數(shù)匹配方面產(chǎn)生的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種氣體傳感器，特別涉及一種微型集成式氣體傳感器，屬于電子器件技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

氣體傳感器廣泛應(yīng)用于檢測可燃性氣體、有毒氣體以及大氣成分，以MEMS工藝為基礎(chǔ)的微熱板式氣體傳感器以其低功耗、體積小、易集成的特點(diǎn)成為當(dāng)前氣體傳感器領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。大多數(shù)MEMS氣體傳感器采用鉑金為加熱絲,采用背面體硅加工技術(shù)實現(xiàn)微熱板的懸空。

目前常用的MEMS氣體傳感器主要以硅基底為主，上面形成絕緣層，加熱層和測試層等，相對比較復(fù)雜，其制作工藝主要包括深硅刻蝕形成微孔、絕緣層/阻擋層/種子層的沉積、pad的制備及多次光刻等工藝技術(shù)，目前硅基MEMS氣體傳感器還存在良率低、性能差、器件容易損壞等方面的缺點(diǎn)。

為了克服現(xiàn)有硅基MEMS氣體傳感器還存在良率低、性能差、器件容易損壞等方面的缺點(diǎn)，目前常用的硅基MEMS氣體傳感器主要結(jié)合MEMS微加工工藝，利用薄膜沉積工藝制備絕緣層、阻擋層和種子層的淀積，然后分別沉積金屬加熱層和測試層，通過濕法或者干法的刻蝕工藝，形成；之后再通過濺射、噴涂、印刷等方式進(jìn)行敏感材料的沉積，經(jīng)過老化處理后完成MEMS氣體傳感器的整體結(jié)構(gòu)。然而，該類MEMS氣體傳感器存在如下方面的問題：一方面，在硅基材料上沉積多層薄膜，尤其是金屬薄膜和氧化硅、氮化硅等薄膜的多層復(fù)合，很容易形成高應(yīng)力而導(dǎo)致器件的失效；二是現(xiàn)有的MEMS氣體傳感器需要在一定溫度下進(jìn)行工作，多種材料的疊加，很容易造成材料之間的熱膨脹系數(shù)失配，進(jìn)而造成器件損壞；三是在背面刻蝕空腔的之后，印刷敏感材料時會對懸空結(jié)構(gòu)造成損傷。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的主要目的在于提供一種微型集成式氣體傳感器，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

為實現(xiàn)前述發(fā)明目的，本實用新型采用的技術(shù)方案包括：

本實用新型實施例提供了一種微型集成式氣體傳感器，其包括相對設(shè)置的加熱單元和氣體敏感單元，所述氣體敏感單元包括測試電極和氣體敏感結(jié)構(gòu)，所述氣體敏感結(jié)構(gòu)直接形成在所述測試電極上；所述加熱單元包括與所述測試電極相匹配的加熱層，所述加熱層朝向所述氣體敏感結(jié)構(gòu)，且所述加熱層與所述氣體敏感結(jié)構(gòu)無直接接觸。

進(jìn)一步的，所述氣體敏感單元還包括第一襯底，所述第一襯底的第一面設(shè)置有收容槽，至少所述氣體敏感結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述收容槽中；

所述加熱單元還包括第二襯底，所述加熱層設(shè)置在所述第二襯底的第三面上，

所述第一襯底與第二襯底結(jié)合而形成一氣體腔室，所述氣體敏感結(jié)構(gòu)以及加熱層被封裝在所述氣體腔室內(nèi)；所述氣體腔室還與設(shè)置在所述第一襯底內(nèi)的氣孔連通。

進(jìn)一步的，所述第一襯底的第一面上還設(shè)置有第一絕緣層，所述測試電極設(shè)置在所述第一絕緣層上，所述第二襯底的第三面還設(shè)置有第二絕緣層，所述加熱層設(shè)置在所述第二絕緣層上。

更進(jìn)一步的，所述第一襯底的第二面還設(shè)置有第一焊盤，所述第一焊盤與所述測試電極電連接；所述第二襯底的第四面還設(shè)置有第二焊盤，所述第二焊盤與所述加熱層電連接；其中，所述第一面與所述第二面背對設(shè)置，所述第三面與所述第四面背對設(shè)置。

更進(jìn)一步的，所述第一襯底內(nèi)還設(shè)置有第一導(dǎo)電通道，所述第一導(dǎo)電通道的一端與所述測試電極電連接，另一端與所述第一焊盤電連接；所述第二襯底內(nèi)還設(shè)置有第二導(dǎo)電通道，所述第二導(dǎo)電通道的一端與所述加熱層電連接，另一端與所述第二焊盤電連接。