一种MEMS气体传感器及其阵列和制备方法技术

本申请实施例公开了一种MEMS气体传感器及其阵列和制备方法，该MEMS气体传感器包括：设有第一腔体的第一衬底，设置于第一腔体开口处的N个气体检测组件；每个气体检测组件包括：支撑臂以及设置于支撑臂上的气体检测部；气体检测部包括依次叠设的条形加热电极部、绝缘层、条形检测电极部以及气敏材料部，条形检测电极部包括之间设置有第一开口的第一检测电极部和第二检测电极部，气敏材料部设置于第一开口处，气敏材料部的第一端与第一检测电极部连接，气敏材料部的第二端与第二检测电极部连接；每个气体检测组件中的条形加热电极部顺序连接，构成一个加热器。该实施例方案降低了功耗，减少了加热器数量。

A MEMS gas sensor and its array and preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS气体传感器及其阵列和制备方法
本文涉及但不限于气体检测
，尤指一种MEMS气体传感器及其阵列和制备方法。
技术介绍
气味识别是气体传感器的重要应用领域之一，由于不同的气体有着不同的特性而每一个传感器对不同气体的响应程度有差别，所以现有的气味识别设备或者电子鼻设备通常会用多类型的气体传感器搭建一个多路传感器阵列，每个传感器用来监测某种特殊的气体。金属氧化物半导体式气体传感器以其低功耗、低成本、高集成度、对多种气体都有良好的响应等优越特性，被广泛应用于气味识别设备中。传统的MOS(金属氧化物半导体)类MEMS(微机电系统)气体传感器主要以基于封闭膜式和悬浮膜式的研究居多，前者具有较高的机械强度，后者具有较快的热响应速度。但是以上类型的气体传感器仍具有散热较快、功耗较大的问题。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种MEMS气体传感器及其阵列和制备方法，能够减少加热器数量，并降低功耗。一方面，本申请实施例提供了一种MEMS气体传感器，可以包括：在第一表面开设有第一腔体的第一衬底，设置于第一腔体开口处的N个气体检测组件；N≥2，N为正整数；其中：每个气体检测组件包括：支撑臂以及设置于所述支撑臂上的气体检测部；所述气体检测部包括依次叠设的条形加热电极部、绝缘层、条形检测电极部以及气敏材料部，所述条形检测电极部包括第一检测电极部和第二检测电极部，所述第一检测电极部与第二检测电极部之间设置有第一开口，所述气敏材料部设置于所述第一开口位置处，所述气敏材料部的第一端与所述第一检测电极部连接，所述气敏材料部的第二端与所述第二检测电极部连接；所述气体检测部可以对称设置，每个气体检测组件中的条形加热电极部顺序连接，构成一个加热器。在本申请的示例性实施例中，所述的MEMS气体传感器还可以包括：设置于所述第一衬底上的第一加热电极引脚，第二加热电极引脚，一个或N个第一检测电极引脚以及一个或N个第二检测电极引脚，其中：所述第一加热电极引脚与所述加热器的第一端连接，所述第二加热电极引脚与所述加热器的第二端连接；所述第一检测电极部的第一端与所述气敏材料部的第一端连接，所述第一检测电极部的第二端与一个第一检测电极引脚连接；所述第二检测电极部的第一端与所述气敏材料部的第二端连接，所述第二检测电极部的第二端与一个第二检测电极引脚连接。在本申请的示例性实施例中，N个气体检测组件中可以包括N对第一检测电极引脚和第二检测电极引脚；所述N对第一检测电极引脚和第二检测电极引脚分别与N个气体检测组件中的第一检测电极部和第二检测电极部相连。在本申请的示例性实施例中，所述第一检测电极部和所述第二检测电极部相互对称；所述第一开口位于所述第一检测电极部和所述第二检测电极部的对称轴上。在本申请的示例性实施例中，所述第一检测电极部和所述第二检测电极部形成的对称形状可以包括以下任意一种或多种：对称几何形、对称字符形、对称图案以及任意对称的不规则图形。在本申请的示例性实施例中，所述第一检测电极部上具有第一弯折点；所述第一检测电极部在所述第一弯折点处产生弯折；所述第一弯折点将所述第一检测电极部分为第一检测电极段和第二检测电极段；所述第二检测电极部上具有第二弯折点；所述第二检测电极部在所述第二弯折点处产生弯折；所述第二弯折点将所述第二检测电极部分为第三检测电极段和第四检测电极段；其中，所述第一开口设置于所述第一检测电极段和所述第三检测电极段之间，N个气体检测组件中的所述第一检测电极段和所述第三检测电极段构成第一形状；所述第一形状为对称形状；每个气体检测组件中的条形加热电极部设置于第一弯折点和第二弯折点之间的区域。在本申请的示例性实施例中，所述第一形状可以包括对称几何形。在本申请的示例性实施例中，所述加热器的形状可以与所述第一形状相同。在本申请的示例性实施例中，所述第一腔体为多个；多个第一腔体对应的加热器相互连接，构成一个总加热器。另一方面，本申请实施例还提供了一种MEMS气体传感器阵列，所述传感器阵列包括多个上述任意一项所述的MEMS气体传感器。再一方面，本申请实施例还提供了一种MEMS气体传感器的制备方法，所述MEMS气体传感器为上述任意一项所述的MEMS气体传感器；所述方法可以包括：准备第一衬底，所述第一衬底为硅基衬底；在第一衬底的第一表面上形成支撑膜；在所述支撑膜上形成气体检测部、第一加热电极引脚、第二加热电极引脚、第一检测电极引脚、第二检测电极引脚和一个加热器；对所述支撑膜进行加工获取支撑臂，并在所述第一衬底的第一表面形成一个或多个第一腔体。在本申请的示例性实施例中，所述在所述支撑膜上形成气体检测部、第一加热电极引脚、第二加热电极引脚、第一检测电极引脚、第二检测电极引脚和一个加热器可以包括：在所述支撑膜上形成气体检测部中的条形加热电极部、第一加热电极引脚和第二加热电极引脚；其中全部条形加热电极部顺序连接构成一个加热器；在所述第一衬底上所述条形加热电极部、第一加热电极引脚和第二加热电极引脚的上一层形成隔离膜；所述隔离膜构成条形加热电极部和条形检测电极部之间的绝缘层；在所述条形加热电极上方的绝缘层上形成条形检测电极部，并在所述隔离膜上非绝缘层的区域形成第一检测电极引脚和第二检测电极引脚；其中，所述条形检测电极部包括第一检测电极部和第二检测电极部；所述第一检测电极部与所述第二检测电极部之间形成有第一开口；在所述第一开口之间形成气敏材料部。在本申请的示例性实施例中，在所述条形加热电极上方的绝缘层上形成条形检测电极部，并在所述隔离膜上非绝缘层的区域形成第一检测电极引脚和第二检测电极引脚之后，所述方法还可以包括：对所述第一加热电极引脚和第二加热电极引脚上方的隔离膜进行加工，以露出所述第一加热电极引脚和第二加热电极引脚。在本申请的示例性实施例中，所述在所述第一衬底的第一表面上形成支撑膜可以包括：在所述硅基衬底的第一面沉积第一预设厚度的第一硅化合物的单层膜或复合膜作为所述支撑膜。在本申请的示例性实施例中，所述方法还可以包括：在所述硅基衬底的第一面形成所述支撑膜后，在所述硅片的第二面沉积第二预设厚度的第二硅化合物作为保护膜。在本申请的示例性实施例中，所述在所述支撑膜上形成气体检测部中的条形加热电极部、第一加热电极引脚和第二加热电极引脚可以包括：在支撑膜上的一个或多个第一区域沉积第三预设厚度的金属体作为所述条形加热电极部，并在所述第一区域以外的一个或多个第二区域沉积第三预设厚度的金属体作为第一加热电极引脚和第二加热电极引脚；所述在所述第一衬底上所述条形加热电极部、第一加热电极引脚和第二加热电极引脚的上一层形成隔离膜可以包括：在所述第一衬底上所述条形加热电极、所述第一加热电极引脚和所述第二加热电极引脚的上一层沉积第四预设厚度的第三硅化合物作为隔离膜；所述在所述条形加热电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MEMS气体传感器，其特征在于，包括：在第一表面开设有第一腔体的第一衬底，设置于第一腔体开口处的N个气体检测组件；N≥2，N为正整数；/n其中：每个气体检测组件包括：支撑臂以及设置于所述支撑臂上的气体检测部；所述气体检测部包括依次叠设的条形加热电极部、绝缘层、条形检测电极部以及气敏材料部，所述条形检测电极部包括第一检测电极部和第二检测电极部，所述第一检测电极部与第二检测电极部之间设置有第一开口，所述气敏材料部设置于所述第一开口位置处，所述气敏材料部的第一端与所述第一检测电极部连接，所述气敏材料部的第二端与所述第二检测电极部连接；/n每个气体检测组件中的条形加热电极部顺序连接，构成一个加热器。/n

【技术特征摘要】
1.一种MEMS气体传感器，其特征在于，包括：在第一表面开设有第一腔体的第一衬底，设置于第一腔体开口处的N个气体检测组件；N≥2，N为正整数；
其中：每个气体检测组件包括：支撑臂以及设置于所述支撑臂上的气体检测部；所述气体检测部包括依次叠设的条形加热电极部、绝缘层、条形检测电极部以及气敏材料部，所述条形检测电极部包括第一检测电极部和第二检测电极部，所述第一检测电极部与第二检测电极部之间设置有第一开口，所述气敏材料部设置于所述第一开口位置处，所述气敏材料部的第一端与所述第一检测电极部连接，所述气敏材料部的第二端与所述第二检测电极部连接；
每个气体检测组件中的条形加热电极部顺序连接，构成一个加热器。


2.根据权利要求1所述的MEMS气体传感器，其特征在于，还包括：设置于所述第一衬底上的第一加热电极引脚，第二加热电极引脚，一个或N个第一检测电极引脚以及一个或N个第二检测电极引脚，其中：
所述第一加热电极引脚与所述加热器的第一端连接，所述第二加热电极引脚与所述加热器的第二端连接；
所述第一检测电极部的第一端与所述气敏材料部的第一端连接，所述第一检测电极部的第二端与一个第一检测电极引脚连接；
所述第二检测电极部的第一端与所述气敏材料部的第二端连接，所述第二检测电极部的第二端与一个第二检测电极引脚连接。


3.根据权利要求2所述的MEMS气体传感器，其特征在于，N个气体检测组件中包括N对第一检测电极引脚和第二检测电极引脚；
所述N对第一检测电极引脚和第二检测电极引脚分别与N个气体检测组件中的第一检测电极部和第二检测电极部相连。


4.根据权利要求1所述的MEMS气体传感器，其特征在于，所述第一检测电极部和所述第二检测电极部相互对称；
所述第一开口位于所述第一检测电极部和所述第二检测电极部的对称轴上。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：许磊，谢东成，陈栋梁，
申请(专利权)人：合肥微纳传感技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34