一种具有气体检测功能半导体器件制造技术

本发明专利技术提供了一种具有气体检测功能半导体器件，包括：硅基底，其具有一由刻蚀形成的凹槽；形成在凹槽内的绝缘层，在绝缘层内设置有导线，导线暴露在绝缘层的表面，用于将阵列气体传感器与外部电路连接；阵列气体传感器，其形成在绝缘层的底表面，并以阵列的方式排布在底表面；形成在阵列气体传感器上部的气隙，其是在阵列气体传感器上部的牺牲层去除之后形成的；形成在气隙中的支撑板；和盖层，其形成在支撑板的上部，且在盖层处具有至少一个通气孔，用于将气体引入气隙内，进而与阵列气体传感器接触。该半导体器件将气体传感器集成在半导体器件的硅基底上，节省了原料，而且将两个器件集成为一个器件，从体积和质量上都极大地降低。

【技术实现步骤摘要】
一种具有气体检测功能半导体器件
本专利技术涉及半导体器件
，特别是涉及一种具有气体检测功能半导体器件。
技术介绍
半导体器件(semiconductordevice)通常，利用不同的半导体材料、采用不同的工艺和几何结构，已研制出种类繁多、功能用途各异的多种晶体二极，晶体二极管的频率覆盖范围可从低频、高频、微波、毫米波、红外直至光波。三端器件一般是有源器件，典型代表是各种晶体管(又称晶体三极管)。晶体管又可以分为双极型晶体管和场效应晶体管两类。根据用途的不同，晶体管可分为功率晶体管微波晶体管和低噪声晶体管。除了作为放大、振荡、开关用的一般晶体管外，还有一些特殊用途的晶体管，如光晶体管、磁敏晶体管，场效应传感器等。这些器件既能把一些环境因素的信息转换为电信号，又有一般晶体管的放大作用得到较大的输出信号。此外，还有一些特殊器件，如单结晶体管可用于产生锯齿波，可控硅可用于各种大电流的控制电路，电荷耦合器件可用作摄橡器件或信息存储器件等。在通信和雷达等军事装备中，主要靠高灵敏度、低噪声的半导体接收器件接收微弱信号。随着微波通信技术的迅速发展，微波半导件低噪声器件发展很快，工作频率不断提高，而噪声系数不断下降。微波半导体器件由于性能优异、体积小、重量轻和功耗低等特性，在防空反导、电子战、C(U3)I等系统中已得到广泛的应用。气体传感器从工作原理、特性分析到测量技术，从所用材料到制造工艺，从检测对象到应用领域，都可以构成独立的分类标准，衍生出一个纷繁庞杂的分类体系。气体传感器主要有以下特性：稳定性、灵敏度、选择性和抗腐蚀性。稳定性是指传感器在整个工作时间内基本响应的稳定性，取决于零点漂移和区间漂移。零点漂移是指在没有目标气体时，整个工作时间内传感器输出响应的变化。区间漂移是指传感器连续置于目标气体中的输出响应变化，表现为传感器输出信号在工作时间内的降低。理想情况下，一个传感器在连续工作条件下，每年零点漂移小于10％。灵敏度是指传感器输出变化量与被测输入变化量之比，主要依赖于传感器结构所使用的技术。大多数气体传感器的设计原理都采用生物化学、电化学、物理和光学。首先要考虑的是选择一种敏感技术，它对目标气体的阀限制(TLV-thresh-oldlimitvalue)或最低爆炸限(LEL-lowerexplosivelimit)的百分比的检测要有足够的灵敏性。选择性也被称为交叉灵敏度。可以通过测量由某一种浓度的干扰气体所产生的传感器响应来确定。这个响应等价于一定浓度的目标气体所产生的传感器响应。这种特性在追踪多种气体的应用中是非常重要的，因为交叉灵敏度会降低测量的重复性和可靠性，理想传感器应具有高灵敏度和高选择性。抗腐蚀性是指传感器暴露于高体积分数目标气体中的能力。在气体大量泄漏时，探头应能够承受期望气体体积分数10～20倍。在返回正常工作条件下，传感器漂移和零点校正值应尽可能小。气体传感器的基本特征，即灵敏度、选择性以及稳定性等，主要通过材料的选择来确定。选择适当的材料和开发新材料，使气体传感器的敏感特性达到最优。目前，半导体器件一般具有硅基底，在将半导体器件和气体传感器集成在一起时，是将单独的半导体器件和单独的气体传感器设置在一个封装壳体中。如此设置，由于是相当于将两个单独的器件布置在一起，导致器件的体积较大，质量较重，不满足目前小型化的趋势。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种具有气体检测功能半导体器件，包括：硅基底，其具有一由刻蚀形成的凹槽；形成在所述凹槽内的绝缘层，在所述绝缘层内设置有导线，所述导线暴露在所述绝缘层的表面，用于将阵列气体传感器与外部电路连接；阵列气体传感器，其形成在所述绝缘层的底表面，并以阵列的方式排布在所述底表面；形成在所述阵列气体传感器上部的气隙，其是在所述阵列气体传感器上部的牺牲层去除之后形成的；形成在所述气隙中的支撑板；和盖层，其形成在所述支撑板的上部，且在所述盖层处具有至少一个通气孔，用于将气体引入所述气隙内，进而与所述阵列气体传感器接触。进一步地，所述绝缘层的所述底表面的厚度小于所述绝缘层的两个侧表面中任一侧表面的厚度。进一步地，所述导线从所述底表面延伸至所述侧表面，并直至暴露于所述盖层的上部，用于连接外电路。进一步地，所述导线的数量为两个。进一步地，所述盖层设置成正好与所述凹槽的口所在平面齐平。进一步地，所述绝缘层的材料为柔性高分子材料，所述盖层的材料为柔性高分子。进一步地，所述气隙的厚度大于或等于所述绝缘层和所述盖层的厚度之和的1-2倍。进一步地，所述阵列气体传感器为圆形阵列或方形阵列。进一步地，所述通气孔以阵列的方式排列在所述盖层处，并与所述阵列气体传感器的排列方式保持一致。进一步地，每个阵列气体传感器的传感位点上的所述盖层处设置4-6个通孔。根据本专利技术的方案，该半导体器件将气体传感器集成在半导体器件的硅基底上，由此，不仅节省了原料，将硅基底最大限度地利用，而且将两个器件集成为一个器件，从体积和质量上都极大地降低。此外，将导线从绝缘层的底表面引至侧表面上，并且是埋覆在绝缘层内，一方面，对导线具有很强的保护作用，不至于将导电暴露出去，增加可靠性，另一方面，将导线从底表面引出至侧表面，极大地方便了外电路的设置，并且外表美观，不至于布线凌乱。此外，由于气隙的形成，使得外部气体能够充分地与阵列气体传感器的传感位点充分接触，极大地提高了阵列气体传感器的灵敏度。根据下文结合附图对本专利技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本专利技术的上述以及其他目的、优点和特征。附图说明后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本专利技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：图1是根据本专利技术一个实施例的具有气体检测功能半导体器件的示意性结构图。附图标记：10-硅基底，101-凹槽，20-绝缘层，201-底表面，202-侧表面，203-导线，30-阵列气体传感器，40-气隙，50-支撑板，60-盖层，601-通气孔。具体实施方式图1示出了根据本专利技术一个实施例的具有气体检测功能半导体器件的示意性结构图。如图1所示，该具有气体检测功能半导体器件，包括：硅基底10，其具有一由刻蚀形成的凹槽101；形成在所述凹槽101内的绝缘层20，在所述绝缘层20内设置有导线203，所述导线203暴露在所述绝缘层20的表面，用于将阵列气体传感器30与外部电路连接；阵列气体传感器30，其形成在所述绝缘层20的底表面201，并以阵列的方式排布在所述底表面201；形成在所述阵列气体传感器30上部的气隙40，其是在所述阵列气体传感器30上部的牺牲层去除之后形成的；形成在所述气隙40中的支撑板50；和盖层60，其形成在所述支撑板50的上部，且在所述盖层60处具有至少一个通气孔601，用于将气体引入所述气隙40内，进而与所述阵列气体传感器30接触。在优选实施例中，该半导体器件包括电源接触垫。该电源接触垫的组包括对应的相邻气体传感器芯片的电源接触垫。这意味着，将为其加热器同时提供电流的气体传感器芯片相邻布置到载体上。相邻意味着沿任何方向将它们布置为一个挨一个。该阵列气体传感器30包括敏感层，所述敏感层可以由对一种或多种被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有气体检测功能半导体器件，其特征在于，包括：硅基底，其具有一由刻蚀形成的凹槽；形成在所述凹槽内的绝缘层，在所述绝缘层内设置有导线，所述导线暴露在所述绝缘层的表面，用于将阵列气体传感器与外部电路连接；阵列气体传感器，其形成在所述绝缘层的底表面，并以阵列的方式排布在所述底表面；形成在所述阵列气体传感器上部的气隙，其是在所述阵列气体传感器上部的牺牲层去除之后形成的；形成在所述气隙中的支撑板；和盖层，其形成在所述支撑板的上部，且在所述盖层处具有至少一个通气孔，用于将气体引入所述气隙内，进而与所述阵列气体传感器接触。

【技术特征摘要】
1.一种具有气体检测功能半导体器件，其特征在于，包括：硅基底，其具有一由刻蚀形成的凹槽；形成在所述凹槽内的绝缘层，在所述绝缘层内设置有导线，所述导线暴露在所述绝缘层的表面，用于将阵列气体传感器与外部电路连接；阵列气体传感器，其形成在所述绝缘层的底表面，并以阵列的方式排布在所述底表面；形成在所述阵列气体传感器上部的气隙，其是在所述阵列气体传感器上部的牺牲层去除之后形成的；形成在所述气隙中的支撑板；和盖层，其形成在所述支撑板的上部，且在所述盖层处具有至少一个通气孔，用于将气体引入所述气隙内，进而与所述阵列气体传感器接触。2.根据权利要求1所述的具有气体检测功能半导体器件，其特征在于，所述绝缘层的所述底表面的厚度小于所述绝缘层的两个侧表面中任一侧表面的厚度。3.根据权利要求2所述的具有气体检测功能半导体器件，其特征在于，所述导线从所述底表面延伸至所述侧表面，并直至暴露于所述盖层的上部，用于连接外电路。4.根据权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡静，
申请(专利权)人：佛山市车品匠汽车用品有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44