[实用新型]半导体气体传感器

说明书

技术领域

本公开涉及一种半导体气体传感器以及一种制造气体传感器的方法，且更特别地，涉及一种能够使用要用于检测特定种类的气体的氧化物半导体材料检测气体的半导体气体传感器以及一种制造半导体气体传感器的方法。

背景技术

通常，半导体气体传感器可使用当与特定种类的气体相接触时具有可变电阻的氧化物半导体材料检测气体。半导体气体传感器可通过半导体制造工艺进行制造。半导体气体传感器具有相对小尺寸、低制造成本、高灵敏度和高响应速度的优点。

半导体气体传感器包括基板、加热电极、在加热电极上方形成的感测电极、用于覆盖感测电极的检测层以及在基板上堆叠的多个绝缘层。检测层为用于大体上检测气体的构件且是使用氧化物半导体材料形成的。当检测层暴露于气体时，气体可被吸附至检测层的表面以具有变化的电阻值以检测是否存在有气体。特别地，为了确保气体检测，可能需要半导体气体传感器以将检测层的温度保持在300℃以上，从而可能需要在检测层下形成的加热电极产生要传输至检测层的热量以实现检测层的有效检测。

然而，因为半导体气体传感器的耐久性可能由于热量而劣化，因此半导体气体传感器可能受损。为了改进半导体气体传感器的热耐久性，半导体气体传感器可能具有在加热电极下形成的腔室以散发源于发热电极的热量。可通过部分地移除基板来形成腔室，在腔室上堆叠的多个绝缘层可覆盖腔室以形成薄膜结构。

覆盖腔室的一部分可能未通过基板稳定地进行支撑，以使得在腔室上形成的薄膜结构可能下陷。因此，可能由于薄膜具有的热应力或固有应力导致薄膜发生的下陷情况。

特别地，可能需要加热电极保持电阻均匀，以将热量稳定地传输至感测电极。当薄膜下陷时，设置在薄膜中的加热电极的电阻可能发生变化，且因此可能难于使加热电极向感测电极稳定地提供热量。此外，由于薄膜的下陷，感测电极的加热区域可能变形，以使得感测区域的温度分布是不均匀的。

实用新型内容

本公开提供了一种能够保持感测区域的温度恒定以及感测区域的温度分布均匀的半导体气体传感器以及一种制造半导体气体传感器的方法。

根据本实用新型的一个方面，一种半导体气体传感器包括基板，其具有腔室；第一绝缘层，其形成在基板上且包括在与腔室和腔室的外周部分相应的位置上形成的暴露孔；第二绝缘层，其形成在第一绝缘层上且覆盖暴露孔；加热电极，其形成在第二绝缘层上且形成在与腔室相应的位置上；感测电极，其形成在加热电极上方，且感测电极与加热电极电绝缘；以及检测层，其覆盖感测电极且感测电极还能够当与预定种类的气体相交互时具有可变电阻。

在一个示例实施例中，半导体气体传感器还可包括至少一个突出部分，其从第二绝缘层的表面突出，突出部分形成在与腔室的外周部分相应的位置上以阻止第二绝缘层下陷至腔室。

在一个示例实施例中，突出部分可形成在暴露孔中以面对基板。

在一个示例实施例中，突出部分可与基板的表面间隔开。

在一个示例实施例中，突出部分可与基板的表面相接触。

在一个示例实施例中，多个突出部分可沿腔室的圆周线形成且彼此分离开。

在一个示例实施例中，突出部分可与第一绝缘层相分离。

在一个示例实施例中，突出部分可具有圆柱形。

在一个示例实施例中，突出部分可与第二绝缘层一体形成。

在一个示例实施例中，腔室和暴露孔中的每一个可具有圆筒形。

在一个示例实施例中，半导体气体传感器还可包括加热垫，其形成在第二绝缘层上以及暴露孔的外面，加热垫被电连接至加热电极；感测垫，其与感测电极共面形成，感测垫与感测电极电连接；以及第三绝缘层，其形成在具有加热电极和加热垫的第二绝缘层上且包括一个表面，且在该表面上，形成感测电极和感测垫，以使得第三绝缘层将加热电极与感测电极相绝缘。

在一个示例实施例中，第一和第二绝缘层中的一个可包括氧化硅，且第一和第二绝缘层中的另一个可包括氮化硅。

根据本实用新型的一个方面，一种半导体气体传感器是通过在基板的一个表面上形成第一绝缘层；在第一绝缘层上形成第二绝缘层；在第二绝缘层上形成加热电极，该加热电极能够产生热量；在加热电极上形成感测电极，感测电极与加热电极相绝缘；对基板进行图案化以在加热电极下形成腔室；移除由腔室暴露的且对应于腔室的外周部分的第一绝缘层的一部分以形成暴露孔；以及形成覆盖感测电极的检测电极，检测电极在与预定种类的气体相交互时具有可变电阻。