化学品传感器及其形成方法技术

各种实施例涉及一种化学品传感器。化学品传感器可包括基板，基板包括第一密封(或隔离)腔以及与第一密封(或隔离)腔分开的第二密封(或隔离)腔。化学品传感器也可包括在第一密封(或隔离)腔中的发射器，发射器配置为发射红外光。化学品传感器还可包括在第二密封(或隔离)腔中的检测器。化学品传感器也可包括波导，波导配置为将红外光从发射器输送到检测器。波导可包括传感部分，传感部分配置为使通过传感部分输送的红外光的特性响应于与传感部分接触的化学实体而改变。检测器可配置为检测(红外光的)特性上的改变。

Chemical sensor and its formation method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】化学品传感器及其形成方法相关申请的交叉引用本申请要求2017年10月12日提交的新加坡申请No.10201708437Y的优先权，其内容通过全文引用结合于此。
本公开的各个方面涉及一种化学品传感器。本公开的各个方面涉及一种形成化学品传感器的方法。
技术介绍
气体传感技术已经发展了几十年，采用了各种方法，使挥发性气体的传感具有较高的灵敏度和选择性。一种方法是基于使用光学系统精确测量气体的光谱指纹，例如，太赫兹(THz)时域光谱法。然而，由于所需的系统庞大而复杂，这种方法的应用可能有限。事实上，在过去的几十年里，由于其在室内空气质量(IAQ)监测等领域的广泛应用，以及在食品储存、农业、医疗诊断和工业废物等领域的应用，对开发低成本解决方案、小型和可靠的气体传感器的需求不断增加。另一方面，目前大多数小型化和低成本的商用气体传感器都是基于金属氧化物半导体(例如，氧化锌(ZnO)等)，在多气体传感中受到一些固有的限制，包括灵敏度漂移、寿命短和交叉响应。事实上，一种更强大的解决方案-基于吸收光谱的非色散红外(NDIR)气体传感器，表现出优异的性能，如在多气体环境中减少交叉响应、高灵敏度、小漂移和长寿命时间(长至10年)。图1A是常规的非色散红外(NDIR)气体传感器的原理图。图1B是示出非色散红外(NDIR)气体传感器的工作原理。如图1B所示，诸如灯泡的光源产生红外波。红外波通过要测量的化学实体，在此情况下为二氧化碳(CO2)气体，其吸收一部分红外波。诸如热电堆的检测器用于检测由二氧化碳气体吸收的红外波的量。传统的NDIR气体传感器需要制造后封装和复杂的光学装配工艺，可能导致高成本且可能导致尺寸很大。以前有过利用晶片级集成在单个晶片上制造光源、反应室和光检测器来减小传感器尺寸的尝试。然而，由于光学结构复杂，耦合效率可能较低，这意味着可能需要高功率红外(IR)源。此外，曾经还提出过一种完全集成的红外气体传感器的概念。虽然这样的设计可以缩小到毫米级，但低光耦合效率和对瞬逝光感知不足的困难是很难克服的。此外，形成传感器的一些关键的制造工艺，包括形成低损耗光子学波导和光源，以及检测系统的集成过程是具有挑战性的。
技术实现思路
各种实施例涉及化学品传感器。化学品传感器可包括基板，基板包括第一密封(或隔离)腔以及与第一密封(或隔离)腔分开的第二密封(或隔离)腔。化学品传感器也可包括在第一密封(或隔离)腔中的发射器，发射器配置为发射红外光。化学品传感器还可包括在第二密封(或隔离)腔中的检测器。化学品传感器也可包括波导，波导配置为将红外光从发射器输送到检测器。波导可包括传感部分，传感部分配置为使通过传感部分输送的红外光的特性响应于与传感部分接触的化学实体而改变。检测器可配置为检测(红外光的)特性上的改变。各种实施例涉及形成化学品传感器的方法。该方法可包括提供或形成基板，基板包括第一密封(或隔离)腔以及与第一密封(或隔离)腔分开的第二密封(或隔离)腔。该方法也可包括在第一密封(或隔离)腔中提供或形成发射器，发射器配置为发射红外光。该方法还可包括在第二密封(或隔离)腔中提供检测器。该方法可另外包括形成波导，波导配置为将红外光从发射器输送到检测器。波导可包括传感部分，传感部分配置为使通过传感部分输送的红外光的特性根据与传感部分接触的化学实体而发生变化。检测器可配置为检测(红外光的)特性上的改变。附图说明结合非限定性示例和附图，本专利技术将参考详细描述而更好理解，附图中：图1A是常规非色散红外(NDIR)气体传感器的原理图。图1B是示出非色散红外(NDIR)气体传感器的工作原理的示意图。图2示出了根据各种实施例的化学品传感器的总图。图3示出了根据各种实施例的形成化学品传感器的方法的总图。图4示出了根据各种实施例化学品传感器或气体传感器系统的示意图。图5是示出根据各种实施例的采用双晶片连接形成的化学品传感器的示意图。图6是示出根据各种实施例的采用封装相关的单晶片方法的封装形成的化学品传感器的示意图。具体实施方式下面参见附图进行详细描述，附图以示例的方式示出了本专利技术可实施的特定细节和实施例。这些实施例被足够详细地描述，以使本领域技术人员能够实践本专利技术。可以使用其它实施例并进行结构和逻辑上的更改，而不偏离本专利技术的范围。各种实施例不一定是相互排斥的，因为一些实施例可以与一个或多个其他实施例相结合，以形成新的实施例。在其中一种方法或传感器的上下文中描述的实施例对其它方法或传感器具有类似的有效性。同样，方法的上下文中描述的实施例类似地对传感器有效，反之亦然。在一个实施例上下文中描述的特征可以相应地适用于其它实施例中的相同或类似特征。在一个实施例上下文中描述的特征可以相应地适用于其它实施例，即使在这些其他实施例中没有明确描述。此外，针对一个实施例上下文中的某一特征所描述的添加和/或组合和/或替代方案可相应地适用于其它实施例中的相同或类似特征。关于在一侧或表面“之上”形成沉积材料所用的词语“之上”本文可用于指沉积的材料可“直接形成在所述侧面或表面上”，例如，与其直接接触。关于在一侧或表面“之上”形成沉积材料所用的词语“之上”本文可用于指沉积的材料可“间接形成在所述侧面或表面上”，一个或多个附加层设置在所述侧面或表面与沉积材料之间。换言之，第一层在第二层“之上”是指第一层直接在第二层上，或者第一层和第二层由一个或多个插入层分开。此外，在当前的上下文中，在一侧或表面“上”或“之上”的层可不必是指该层在一侧或表面的上面。在一侧或表面“上”的层可以是指该层形成为与该侧面或表面直接接触，并且在一侧或表面“之上”的层可以是指该层形成为与该侧面或表面直接接触，或者可与该侧面或表面由一个或多个插入层分开。在各种实施例的上下文中，关于特征或元件所用的冠词“一(a)”、“一(an)”和“该”包括有关的一个或多个特征或元件。在各种实施例的上下文中，用于数值的术语“大约”或“近似”包括精确值和合理的变化。如这里所用，术语“和/或”包括一个或多个相关列表项的任何一个和全部组合。各种实施例可寻求解决上述问题的一个或多个。各种实施例可涉及化学品传感器，具有高选择性和/或老化后性能漂移低。各种实施例追求更低的成本，和/或与传统化学品传感器相比可具有更小尺寸。各种实施例可具有高耦合效率。图2示出了根据各种实施例的化学品传感器200的总图。在当前的上下文中，化学品传感器200可为一种装置，可用于测量或检测任何适当的化学实体。化学品传感器200可用于测量或检测气体。可选择地或另外地，化学品传感器200可用于测量或检测液体形式的化学品。化学品传感器200可为气体传感器(可选择地，可称为气体传感器系统)。化学品传感器200可包括基板202，基板202包括第一密封(或隔离)腔204以及与第一密封(或隔离)腔204分开的第二密封(或隔离)腔206。化学品传感器200也可包括在第一密封(或隔离)腔204中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化学品传感器，包括：/n基板，所述基板包括第一密封腔以及与所述第一密封腔分开的第二密封腔；/n发射器，所述发射器位于所述第一密封腔中，所述发射器配置为发射红外光；/n检测器，所述检测器位于所述第二密封腔中；以及/n波导，所述波导配置为将所述红外光从所述发射器输送到所述检测器；/n其中，所述波导包括传感部分，所述传感部分配置为使通过所述传感部分输送的所述红外光的特性响应于与所述传感部分接触的化学实体而改变；并且/n其中，所述检测器配置为检测所述特性上的改变。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171012 SG 10201708437Y1.一种化学品传感器，包括：
基板，所述基板包括第一密封腔以及与所述第一密封腔分开的第二密封腔；
发射器，所述发射器位于所述第一密封腔中，所述发射器配置为发射红外光；
检测器，所述检测器位于所述第二密封腔中；以及
波导，所述波导配置为将所述红外光从所述发射器输送到所述检测器；
其中，所述波导包括传感部分，所述传感部分配置为使通过所述传感部分输送的所述红外光的特性响应于与所述传感部分接触的化学实体而改变；并且
其中，所述检测器配置为检测所述特性上的改变。


2.如权利要求1所述的化学品传感器，
其中，所述第一密封腔是真空密封腔；并且
其中，所述第二密封腔是进一步的真空密封腔。


3.如权利要求1所述的化学品传感器，
其中，所述传感部分暴露以允许化学品与所述传感部分接触。


4.如权利要求3所述的化学品传感器，所述化学品传感器还包括：
覆层，所述覆层覆盖所述波导的剩余部分。


5.如权利要求1所述的化学品传感器，还包括：
第一光栅耦合器，所述第一光栅耦合器配置为将红外光从所述发射器耦合到所述波导；以及
第二光栅耦合器，所述第二光栅耦合器配置为将红外光从所述波导耦合到所述检测器。


6.如权利要求5所述的化学品传感器，还包括：
第一反射器，所述第一反射器配置为将红外光从所述第一光栅耦合器定向到所述波导；以及
第二反射器，所述第二反射器配置为将红外光从所述波导定向到所述第二光栅耦合器。


7.如权利要求1所述的化学品传感器，
其中，所述发射器悬挂在所述第一密封腔中；并且
其中，所述检测器悬挂在所述第二密封腔中。


8.如权利要求1所述的化学品传感器，
其中，所述基板包括第一晶片以及连接到所述第一晶片的第二晶片以形成所述第一密封腔和所述第二密封腔。


9.如权利要求8所述的化学品传感器，
其中，所述第二晶片...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡虹，陶继方，李耀庭，古元冬，
申请(专利权)人：新加坡科技研究局，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG