[发明专利]一种智能嗅觉气味阵列传感器及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及气味传感器技术领域，具体为一种智能嗅觉气味阵列传感器及制作方法。

背景技术

迄今为止，牵涉气体探测，主要有四种常规技术：1、金属氧化物半导体（MOS）气体传感器，对许多还原气体都敏感，缺点是选择性很差，2、催化燃烧，利用催化剂助燃烧产生热量使传感器电阻变大的原理，缺点是只对可燃性气体响应、灵敏度低。3、电化学传感器对一些重要气体有一定选择性响应，缺点是寿命短，稳定性差。4、光学气体传感器：利用部分气体在红外光区有吸收谱，使用红外光光源发生器，滤波器，和红外探测器制成气体传感器、选择性好，缺点是仪器复杂、本身就相当于一部仪器，造价昂贵。

这些常规气体传感器的共同点是制造复杂，基本上是一个个手工单一装配，造成性能低，一致性差，无法实现大批量规模的生产。

世上目前用量最大的是半导体MOS结构的传感器，传感器需工作于200℃以上的温度，制造方法是高温燃烧，称为第一代，第二代采用丝绢漏印技术把传感器和加热器都印刷在陶瓷基片上，称为第二代产品。这类气体传感器的灵敏度取决于传感颗粒面积与体积比，颗粒越小，面积与体积比越大，灵敏度越高。就是取决于传感器颗粒大小和多孔性。第一代燃烧型，传感体很大，颗粒很大，表面与体积比很小，第二代厚膜的颗粒只是略小，表面与体积比值仍很低，造成这二代产品灵敏度都很低。要取得高灵敏度的条件，就是传感器颗粒需达到最小，达到纳米级。传感器体需做成薄膜， 否则无法做到颗粒为纳米的传感器。此外，目前所有气体传感器只包含传感器本身和加热器，没有测温器，没有测温功能，无法做精准温度控制，造成气体传感器检测精度很低。

目前气体传感器结构均非薄膜，无法达到高灵敏度，高一致，和高稳定性的批量生产，这是迄今世上单种气体传感器的背景状况。

嗅觉传感最起码要求需有多种气味传感器的阵列，目前世界上还没有可以探测香臭的传感器，也没有多种气味类型于一个芯片上的阵列传感器出现，也就是无法实现类似人鼻嗅觉电性能转换与探测的解决途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能嗅觉气味阵列传感器及制作方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种智能嗅觉气味阵列传感器，其组成包括：芯片，所述的芯片上表面设置有电绝缘层，所述的电绝缘层内设置有加热器和测温器，所述的测温器设置在加热器之间，所述的电绝缘层上表面设置有不同类型的气味传感器膜层，不同类型所述的气味传感器膜层成阵列布置，所述的气味传感器膜层里嵌入不同类型气味传感器，所述的不同类型气味传感器上设置有传感器电极，所述的电绝缘层上表面两侧设置有数个电极引线柱。

优选的，所述的智能嗅觉气味阵列传感器，数个所述的电极引线柱用于支撑芯片兼充导电引线。

优选的，所述的智能嗅觉气味阵列传感器的制作方法，

第一：利用微电子平面技术光刻，扩散，蒸发技术基片上制造加热器，测温器电极；

第二：在上述电极上覆盖电绝缘层 ；

第三：在电电绝缘层上制造各种类型传感器的电极引线；

第五：在上述各种类型传感器的电极引线上的限定区域，分别制造不同类型的气味传感器薄膜；

第六：对各种类型气味传感器膜层进行纳米化，使其颗粒具有最高的表面积/体积比。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该传感器使用微电子芯片技术，使传感器的制造进入微米级，在同一芯片上制造多种类型气味传感器阵列，改变常规气体传感器单一传感器制造的历史，实现人类气味传感所需嗅觉神经感元阵列，一个芯片可以集成多达十种不同香味类型的阵列芯片；使用微电子技术，使气体与气味传感器的制造使用硅集成电路平面技术，这样，气体传感器最主要，最大产量的半导体气体器（MOS）的传感膜制造，加热装置和测温器，可以在一个平面上完成，克服常规气体传感器不带测温器，无法实现精确温度控制的缺点；采用近代的MEMS技术：由于半导体气体传感器必须工作于较高温度，每个传感器都需加热，芯片的加热系统，互相电隔离，阻断传感器的热量流失，以最少功率使传感器长期稳定工作成为核心技术的一部分；薄膜化技术：把传感器、加热器和测温器用IC技术做在同一芯片上（On chip），使用光亮表面，IC技术实现传感器薄膜化，薄膜技术使传感器，加热器，测温器分层电隔离；传感器颗粒达到纳米水平，大大提高了传感器的灵敏度；采用耐高温基质材料，结合MEMS及时，使传感器的有源区达到极薄，使用悬空阻断热流失，使每个传感器的加热功率低于0.1使传感器阵列芯片的可靠性，稳定性大大提高。

附图说明