[发明专利]一种气体传感器的制造方法以及由此制造的气体传感器

说明书

本发明涉及一种气体传感器的制造方法，包括：在硅衬底上产生硅突出平台；淀积第一金属薄膜层，在第一金属薄膜层上得到矩形的金属反射层图形；淀积第二金属薄膜层，在第二金属薄膜层上得到加热电阻图形；淀积第三金属薄膜层，在第三金属薄膜层上得到气敏电阻电极层叉指图形；在第三金属薄膜层上得到矩形的气敏电阻区图形；淀积第四金属薄膜层，该第四金属薄膜层为氧化物气敏材料层；在第三金属薄膜层上的气敏电阻区图形的区域留下第四金属薄膜层。本发明还提供一种根据上述制造方法得到的气体传感器。本发明的气体传感器横向切断加热电阻的热导路径，纵向形成热反射隔离，提高热绝缘效果。

技术领域

本发明涉及传感器领域，更具体地涉及一种气体传感器的制造方法以及由此制造的气体传感器。

背景技术

环境的质量与人们的生活和工作舒适度，健康息息相关。近几年来，随着人们对环境的要求越来越高，人们希望能有简单可靠，价格便宜的方法和产品检测环境空气的质量，比如一氧化碳，可燃性气体，乙醇，NO₂等的不适或有毒气体在空气中的浓度。

用金属氧化物的气敏原理来检测气体浓度是一种比较常用的方法。因为金属氧化物的气敏特性只有在较高的温度下才能表现出来，通常的用金属氧化物的气敏原理来检测气体浓度的传感器需要有加热功能和绝热功能。因此，该传感器的结构比较复杂，通常具有以下两个缺点。第一是为了使得气敏器件得到热隔离，需要使用MEMS工艺制作硅空腔，而MEMS工艺流程冗长，结构复杂，一致性和可靠性都不高。第二是因为使用硅空腔，其结构不稳定，不可靠，容易在操作中造成机械失效，增加成本。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种气体传感器的制造方法以及由此制造的气体传感器。

本发明所述的气体传感器的制造方法，包括以下步骤：S1，在硅衬底上生长第一介质层，在第一介质层上涂第一光刻胶，在第一介质层上的保护区域内对硅衬底进行第一次光刻和硅刻蚀，产生硅突出平台；S2，在硅突出平台上淀积作为热反射层的第一金属薄膜层，在第一金属薄膜层上进行第二次光刻和第一金属薄膜层刻蚀，得到矩形的金属反射层图形；S3，在硅衬底和第一金属薄膜层上通过淀积第二介质层，在硅突出平台的第二介质层上淀积作为加热电阻层的第二金属薄膜层，在第二金属薄膜层上进行第三次光刻和第二金属薄膜层刻蚀，得到加热电阻图形；S4，在第二介质层和第二金属薄膜层上淀积第三介质层，在覆盖硅突出平台的第三介质层上淀积作为气敏电阻电极层的第三金属薄膜层，在第三金属薄膜层上进行第四次光刻和第三金属薄膜层刻蚀，得到气敏电阻电极层叉指图形；S5，在第三介质层和第三金属薄膜层上涂覆第五光刻胶，在第三金属薄膜层上进行第五次光刻，得到矩形的气敏电阻区图形，而第三介质层上的第五光刻胶保留；S6，在剩余的第五光刻胶和第三金属薄膜层上淀积第四金属薄膜层，该第四金属薄膜层为氧化物气敏材料层；S7，利用溶剂将第三介质层上的第五光刻胶去除，在第三金属薄膜层上的气敏电阻区图形的区域留下第四金属薄膜层，其它区域的第四金属薄膜层随第五光刻胶的去除而被剥离。

所述硅衬底为N型或P型硅片；所述第一、第二、第三介质层为氧化硅层或氮化硅层；所述第一、第二、第三金属薄膜层为TiW、Ti、或Pt；所述第四金属薄膜层为SnO₂、ZnO、或TiO₂。

所述第一、第二、第三介质层的厚度介于0.1微米到2微米之间；所述硅突出平台的厚度介于0.5微米到2微米之间；所述第一、第二、第三金属薄膜层的厚度介于10纳米至2微米之间；所述第四金属薄膜层的厚度介于0.1微米至2微米之间。

所述硅突出平台具有坡度而具有矩形的顶部边缘和底部边缘。

所述淀积通过PECVD、PVD实现。

所述加热电阻图形和气敏电阻电极层叉指图形分别由若干平行间隔开的条状连接而成。

所述加热电阻图形和气敏电阻电极层叉指图形的条纹相互垂直。