[发明专利]半导体气体传感器

说明书

技术领域

本发明属于电子器件制造技术领域，具体涉及一种半导体气体传感器。

背景技术

随着社会的发展和科技的进步，工业生产规模逐渐扩大，但是由此导致的事故也不断发生，比如石油化工和煤矿行业所产生的易燃易爆、有毒有害的气体，这些气体一旦超标、泄漏，将严重影响生产人员及周围生活居民的身体健康，如果引起爆炸将造成人员伤亡和财产损失。另外，随着人们生活水平的提高及人们对家居环境装饰要求的转变，使得室内空气质量问题日益突出，由于装修后有毒超标造成的恶性病例更是时有报道。为了确保安全和防患于未然，人们研制了各种检测方法和检测仪器，其中气体传感器已经广泛应用于各行业的生产和生活领域。

气体传感器主要分为电化学式、半导体式、热传导式和光学式等。其中半导体传感器因为检测灵敏度高、响应恢复时间短、元件尺寸微小、寿命长、价格低廉而越来越受到人们的重视。尤其是近年来随着微机械加工技术的发展，半导体气体传感器更是向着集成化、智能化方向发展。由于作为气体敏感材料的金属氧化物半导体需要加热到较高温度时才显现出较好的敏感特性，因此在制备半导体气敏传感器时必须先制备气敏材料的加热电极，然后再制备信号感测电极。

目前用微电子工艺制备气体传感器时，现有技术中气体传感器，大部分的功耗比较大，不节能，或者用一次昂贵的材料来完成低功耗，但是成本比较高；另一种通过将基底底部刻蚀成倒金字塔形的坑而达到降低功耗的目的，但这种结构的传感器虽然功耗很低，但制备过程需要经过多次光刻工艺、刻蚀工艺和沉积工艺，工艺流程较为复杂，成本较高；还有就是加热电极在基底表面的温度不均匀，区域性温度不同。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低功耗的半导体气体传感器。

为实现上述发明目的，本发明提供一种半导体气体传感器，包括：

基底，所述基底具有表面；

设置在所述表面的加热电极、以及位于所述加热电极形成的热场中的信号感测电极，所述加热电极和所述信号感测电极彼此绝缘，所述加热电极包括邻近所述信号感测电极主加热部以及相对远离所述信号感测电极的次加热部；其中，

所述主加热部的电阻大于所述次加热部的电阻。

作为本发明的进一步改进，所述主加热部的宽度小于所述次加热部的宽度。

作为本发明的进一步改进，所述主加热部具有第一线宽，所述次加热部具有第二线宽。

作为本发明的进一步改进，所述加热电极在远离所述信号感测电极的方向上电阻逐渐减小。

作为本发明的进一步改进，所述信号感测电极包括金属氧化物薄膜、或至少两个导电电极以及连接所述导电电极的功能层。

作为本发明的进一步改进，所述金属氧化物薄膜选自SnO₂、ZnO、In₂O₃、WO₃、NiO、TiO₂、Fe₂O₃、CoO、Co₃O、MnO中的一种。

作为本发明的进一步改进，所述加热电极环绕所述信号感测电极设置，所述主加热部与所述信号感测电极纵长方向上延长线的相交段的电阻小于剩余部分主加热部的电阻。

作为本发明的进一步改进，所述主加热部与所述信号感测电极纵长方向上延长线的相交段的线宽大于剩余部分主加热部的线宽。

作为本发明的进一步改进，所述加热电极和所述导电电极由金属或合金薄膜制得，所述金属选自Pt、Au、Ag、Cu、Al、Ni、W中的一种，所述合金薄膜选自Ni/Cr、Mo/Mn、Cu/Zn、Ag/Pd、Pt/Au、Fe/Co中的一种。

上述发明目的还可以以下方法实现，提供一种半导体气体传感器，包括：

基底，所述基底具有表面；

设置在所述表面的加热电极、以及位于所述加热电极形成的热场中的信号感测电极，所述加热电极和所述信号感测电极彼此绝缘；其中，

与所述信号感测电极之间的距离大于预设间距的部分加热电极的电阻小于与所述信号感测电极之间的距离小于预设间距的部分加热电极的电阻。

与现有技术相比，本发明提供的半导体气体传感器通过将加热电极中邻近信号感测电极的主加热部设置为相对远离信号感测电极的次加热部具有更大的电阻，保证了加热电极产生的热量的更有效利用，降低了表面功耗损失，进而降低了传感器功耗，且热场均匀。

附图说明

图1是本发明半导体气体传感器一实施方式的结构示意图；