一种测量气体流量和VOC浓度的传感器及其制作方法技术

本申请公开一种测量气体流量和VOC浓度的传感器，包括膜式流量传感器主体结构，还包括位于所述流量传感器主体结构上的电容结构以及覆盖在所述电容结构上的金属氧化物薄膜，所述流量传感器包括基板、位于基板的悬浮薄膜，设置在悬浮薄膜上的加热电阻和至少一组位于加热电阻外侧的测温电阻，所述加热电阻上方覆盖有绝缘薄膜，所述电容结构位于所述绝缘薄膜上方。本申请测量气体流量和VOC浓度的传感器，通过整体结构的设计将气体流量传感器和VOC浓度传感器集成一体，同时可以实现对测量气体流量和VOC气体浓度，实现集成化和小型化。实现集成化和小型化。实现集成化和小型化。

【技术实现步骤摘要】
一种测量气体流量和VOC浓度的传感器及其制作方法


[0001]本专利技术涉及传感器
，具体涉及一种电测量气体流量和VOC浓度的传感器。

技术介绍

[0002]热膜式流量传感器核心结构包括加热电阻和测温电阻，主要是通过测量加热电阻两端的温度差来获得流量数据，具体来说是当加热电阻工作时，温度升高会在加热板周围形成一个稳定的热场分布，当没有气体流过时，热场均匀分布，上下游测温电阻位置处的温度相同；一旦有气体流过，气体的流动破坏了原先稳定的热场，造成上下游测温电位置处的温度不均匀，在传感器工作流量范围内会造成下游测温电阻位置的温度高于上游位置处，并且随着流速的增加，上下游之间的温度差值也在线性增加。
[0003]VOC气体浓度传感器包括一个加热电阻和加热电阻之上的电容结构，加热电阻和电容结构之间用绝缘薄膜隔开。电容结构上面有一层金属氧化物薄膜，当金属氧化物薄膜被加热到一定温度，遇到一定浓度的VOC气体，该金属氧化物薄膜电阻率随之发生变化，测量两个电容极板之间的电阻变化，就可以得到 VOC气体的浓度。
[0004]传统的流量传感器和VOC气体浓度传感器属于两种不同类型的传感器，在许多场合需要两种传感器配合使用，给检测造成不便。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种测量气体流量和VOC浓度的传感器，通过整体结构的设计将气体流量传感器和VOC浓度传感器集成一体，同时可以实现对测量气体流量和VOC气体浓度，实现集成化和小型化。
[0006]为解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0007]一种测量气体流量和VOC浓度的传感器，包括膜式流量传感器主体结构，还包括位于所述流量传感器主体结构上的电容结构以及覆盖在所述电容结构上的金属氧化物薄膜，所述流量传感器包括镂空的基板、位于基板的悬浮薄膜，设置在悬浮薄膜上的加热电阻和至少一组位于加热电阻外侧的测温电阻，所述加热电阻上方覆盖有绝缘薄膜，所述电容结构位于所述绝缘薄膜上方。
[0008]作为进一步优选的方案，本申请中所述的电容结构包括一对金属电极板，所述金属电极板位于所述加热电阻的上方并以垂直于加热电阻中心的垂直线为对称轴对称分布在加热电阻两侧。
[0009]作为进一步优选的方案，本申请中所述的金属电极板包含Ti、Pt、Au、Ni、 Ta、W元素中的一种或两种以上。
[0010]作为进一步优选的方案，本申请中，每组所述测温电阻不与所述加热电阻接触，且每组测温电阻以加热电阻的中心为对称中心对称分布在所述加热电阻外侧。
[0011]作为进一步优选的方案，本申请中所述悬浮薄膜底部位于基板的镂空处，使所述悬浮薄膜与基板之间形成通道。
[0012]作为进一步优选的方案，本申请中所述的悬浮薄膜是至少包含两层膜的复合薄膜，优选的，是由氧化硅膜与氮化硅膜组成的复合薄膜，所述复合薄膜的厚度不超过20μm。
[0013]作为进一步优选的方案，本申请中所述的加热电阻的材质为Ti、Pt、W、Ni、Ta中的一种或两种以上；所述测温电阻的材质为Pt、Ni、Cu中的一种或两种以上。
[0014]作为进一步优选的方案，本申请中所述的绝缘薄膜为SiO2薄膜，绝缘面膜的厚度为0.1
‑
10μm。
[0015]作为进一步优选的方案，本申请中所述的金属氧化物薄膜为氧化锡薄膜、氧化钨薄膜、氧化锆薄膜、氧化钇薄膜中的一种或者两种以上薄膜的复合膜。
[0016]本申请还提供了一种测量气体流量和VOC浓度的传感器的制作方法，该自作方法包括：
[0017]选择单晶硅片作为基板，用清洗液清洗单晶硅片；
[0018]在单晶硅片上生长复合薄膜，然后在复合薄膜背面的单晶硅表面中部进行刻蚀，形成中间镂空的基板，使复合薄膜在基板上形成悬浮膜；
[0019]在上述复合薄膜上制作加热电阻和测温电阻；
[0020]在加热电阻和测温电阻所在的复合薄膜上制作绝缘薄膜；
[0021]在绝缘薄膜上制作电容电极形成电容结构；
[0022]在电容结构上制备金属氧化物薄膜。相比现有技术，本申请方案的有益效果包括：
[0023]1.本申请所述的测量气体流量和VOC浓度的传感器在膜式流量传感器上设置电容结构，实现了既可以测量气体流量又可以测量VOC浓度的集成两用传感器，实现了传感器多种功能的集成化。
[0024]2.本申请所述的测量气体流量和VOC浓度的传感器通过设置一个加热电阻，实现了多用传感器的小型化，在本申请的实施例中，所述加热电阻不仅可以分时用来测量湿度，还可以用来对VOC气体传感器进行湿度补偿，提升VOC 气体传感器的精度和长期稳定性。
[0025]3.本申请所述的测量气体流量和VOC浓度的传感器采用悬浮薄膜结构，将加热电阻与测温电阻设置在悬浮薄膜上，悬浮薄膜与基板之间存在空隙，使加热电阻产生的热量不从基板导走，降低加热电阻的功耗，提高测温电阻的灵敏度。
[0026]下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细说明。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本申请一个实施例所述的测量气体流量和VOC浓度的传感器解耦股示意图。
[0029]其中，各附图标记为：10、金属氧化物薄膜；11、基板；12、悬浮薄膜； 13、加热电阻；14、测温电阻；15、绝缘薄膜；16、金属电极板。
具体实施方式
[0030]在本申请的实施中，具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限
制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
[0031]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0032]本申请中说明书和权利要求所涉及的术语“包括”以及与其等同的其他描述方式，均在于覆盖不排他的包含，既包含了已明确在说明书和权利要求书中描述的内容，也可以包含未在说明书和权利要求书中描述，但为产品、方法或结构中所固有的步骤或单元。
[0033]本申请提供一种测量气体流量和VOC浓度的传感器，包括膜式流量传感器主体结构，还包括位于所述流量传感器主体结构上的电容结构以及覆盖在所述电容结构上的金属氧化物薄膜10，所述流量传感器包括镂空的基板11、位于基板11的悬浮薄膜12，设置在悬浮薄膜12上的加热电阻13和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测量气体流量和VOC浓度的传感器，包括膜式流量传感器主体结构，其特征在于，还包括位于所述流量传感器主体结构上的电容结构以及覆盖在所述电容结构上的金属氧化物薄膜，所述流量传感器包括镂空的基板、位于基板上方的悬浮薄膜，设置在悬浮薄膜上的加热电阻和至少一组位于加热电阻外侧的测温电阻，所述加热电阻上方覆盖有绝缘薄膜，所述电容结构位于所述绝缘薄膜上方。2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述电容结构包括一对金属电极板，所述金属电极板位于所述加热电阻的上方并以垂直于加热电阻中心的垂直线为对称轴对称分布在加热电阻两侧。3.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述金属电极板包含Ti、Pt、Au、Ni、Ta、W元素中的一种或两种以上。4.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，每组所述测温电阻不与所述加热电阻接触，每个组测温电阻以加热电阻的中心为对称中心对称分布在所述加热电阻外侧。5.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述悬浮薄膜底部位于基板的镂空处，使所述悬浮薄膜与基板之间形成通道。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的传感器，其特征在于，所述悬浮薄膜为氧化硅膜与氮化硅膜的复合薄膜，所述复合薄膜的厚度不超过...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宾，程元红，陈新准，庄磊，朱瑞，肖钧尹，马鹏飞，郭林林，
申请(专利权)人：广州奥松电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：