一种MEMS气体传感器及其阵列、气体检测和制备方法技术

本申请实施例公开了一种MEMS气体传感器及其阵列、气体检测和制备方法，气体传感器包括在第一表面开设有腔体的第一衬底，设置于腔体开口处的气体检测组件，气体检测组件包括：架设在腔体开口上的支撑悬桥，以及设置于支撑悬桥上的气体检测部，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第一检测电极部和第二检测电极部，第一检测电极部与第二检测电极部之间设有第一开口，气敏材料部设置于第一开口位置处，气敏材料部第一端与第一检测电极部连接，气敏材料部第二端与第二检测电极部连接。通过该实施例方案，将支撑悬桥作为气体传感器的传感部位，热质量小、功耗低。

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS气体传感器及其阵列、气体检测和制备方法
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、气体检测和制备方法。
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、气体检测和制备方法，热质量小、功耗低。一方面，本申请实施例提供了一种MEMS气体传感器，可以包括：在第一表面开设有腔体的第一衬底，设置于腔体开口处的气体检测组件，其中：所述气体检测组件可以包括：架设在所述腔体开口第一边缘与第二边缘的支撑悬桥，以及设置于所述支撑悬桥上远离所述腔体一侧的气体检测部，其中：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。在本申请的示例性实施例中，所述MEMS气体传感器还可以包括：设置于所述第一衬底上的加热电极引脚，第一接地引脚，检测电极引脚和第二接地引脚，其中：所述加热电极引脚与所述条形加热电极部的第一端连接，所述条形加热电极部的第二端与所述第一接地引脚连接；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所述检测电极引脚连接；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所述第二接地引脚连接。在本申请的示例性实施例中，所述腔体可以包括一个或多个；其中：任意一个腔体的腔体开口的不同位置处分别设置气体检测组件；或者，任意多个腔体中每个腔体的腔体开口的不同位置处分别设置气体检测组件；或者，任意多个腔体中每个腔体的腔体开口处设置一个气体检测组件；或者，任意一个腔体的腔体开口处设置一个气体检测组件。在本申请的示例性实施例中，所述腔体可以包括一个或多个，任意一个腔体的腔体开口处的多个气体检测组件共用引脚，或者任意多个腔体的腔体开口处的多个气体检测组件共用引脚，所述多个气体检测组件共用引脚可以包括以下方式中的一种或多种：所述多个气体检测组件的条形加热电极部共用所述第一接地引脚；所述多个气体检测组件的条形检测电极部共用所述第二接地引脚；所述多个气体检测组件的条形检测电极部共用所述检测电极引脚。在本申请的示例性实施例中，所述任意多个腔体的腔体开口处的多个气体检测组件共用引脚，可以包括：所述任意多个腔体中的第一腔体的腔体开口处的m个气体检测组件与所述任意多个腔体中的第二腔体的腔体开口处的n个气体检测组件共用第一接地引脚和第二接地引脚，所述m和n均为正整数。在本申请的示例性实施例中，所述第一接地引脚和第二接地引脚可以设置于所述第一腔体与第二腔体之间。在本申请的示例性实施例中，所述m个气体检测组件共用第一检测电极引脚，所述n个气体检测组件共用第二检测电极引脚；或者，所述m个气体检测组件和n个气体检测组件共用一个检测电极引脚。在本申请的示例性实施例中，多个气敏材料部采用的气敏材料均不相同；或者，至少两个气敏材料部采用的气敏材料相同。另一方面，本申请实施例还提供了一种MEMS气体传感器的气体检测方法，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：在进行气体检测时，选择所述MEMS气体传感器中的任意一个或多个气体检测组件，对所述气体检测组件中的条形加热电极部施加加热电压，采集所述气体检测组件中第一检测电极部与第二检测电极部之间的电压值，根据采集得到的电压值，以实现对气体的检测，其中，对多个条形加热电极部施加加热电压时，每个条形加热电极部的电压相同或不同。又一方面，本申请实施例还提供了一种MEMS气体传感器阵列，所述传感器阵列可以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；在所述第一衬底的第一表面上形成支撑膜；在所述支撑膜上设置气体检测部、加热电极引脚，第一接地引脚，检测电极引脚和第二接地引脚；对所述支撑膜进行加工获取支撑悬桥，并在所述第一衬底的第一表面形成一个或多个腔体。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、加热电极引脚，第一接地引脚，检测电极引脚和第二接地引脚可以包括：在所述支撑膜上形成气体检测部中的条形加热电极部、加热电极引脚和第一接地引脚；在所述第一衬底上所述条形加热电极、所述加热电极引脚和第一接地引脚的上一层形成隔离膜；所述条形加热电极部上的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检测电极引脚和第二接地引脚；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检测电极引脚和第二接地引脚之后，所述方法还可以包括：对所述加热电极引脚和第一接地引脚上方的隔离膜进行加工，以露出所述加热电极引脚和所述第一接地引脚。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、加热电极引脚和第一接地引脚可以包括：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：在第一表面开设有腔体的第一衬底，设置于腔体开口处的气体检测组件，其中：/n所述气体检测组件包括：架设在所述腔体开口第一边缘与第二边缘的支撑悬桥，以及设置于所述支撑悬桥上远离所述腔体一侧的气体检测部，其中：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

【技术特征摘要】
1.一种MEMS气体传感器，其特征在于，包括：在第一表面开设有腔体的第一衬底，设置于腔体开口处的气体检测组件，其中：
所述气体检测组件包括：架设在所述腔体开口第一边缘与第二边缘的支撑悬桥，以及设置于所述支撑悬桥上远离所述腔体一侧的气体检测部，其中：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。


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加热电极引脚，第一接地引脚，检测电极引脚和第二接地引脚，其中：
所述加热电极引脚与所述条形加热电极部的第一端连接，所述条形加热电极部的第二端与所述第一接地引脚连接；
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所述检测电极引脚连接；
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所述第二接地引脚连接。


3.根据权利要求2所述的MEMS气体传感器，其特征在于，所述腔体包括一个或多个；其中：
任意一个腔体的腔体开口的不同位置处分别设置气体检测组件；或者，
任意多个腔体中每个腔体的腔体开口的不同位置处分别设置气体检测组件；或者，
任意多个腔体中每个腔体的腔体开口处设置一个气体检测组件；或者，
任意一个腔体的腔体开口处设置一个气体检测组件。


4.根据权利要求2或3所述的MEMS气体传感器，其特征在于，所述腔体包括一个或多个，任意一个腔体的腔体开口处的多个气体检测组件共用引脚，或者任意多个腔体的腔体开口处的多个气体检测组件共用引脚，所述多个气体检测组件共用引脚包括以下方式中的一种或多种：
所述多个气体检测组件的条形加热电极部共用所述第一接地引脚；
所述多个气体检测组件的条形检测电极部共用所述第二接地引脚；
...

【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