[发明专利]电阻整合式气体传感器

说明书

本发明提供了一种电阻整合式气体传感器，包括基板、第一金属氧化物层，绝缘层，接触金属层，接触空穴，第二金属氧化物层以及指叉状电极层。第一金属氧化物层配置于基板中。绝缘层配置于基板及第一金属氧化物层上。接触金属层及接触空穴配置于绝缘层中。第二金属氧化物层配置于绝缘层上。指叉状电极层的一部分配置于绝缘层上，另一部分配置于第二金属氧化物层中。接触金属层及接触空穴连接第一金属氧化物层与指叉状电极层。

技术领域

本发明是有关于一种气体传感器，且特别是有关于一种电阻整合式气体传感器。

背景技术

气体传感器组件通常由加热器及气体传感器本体所组成，通常还需另外搭配其他配件(例如：参考电阻、电压随耦器(Voltage follower)、模拟数字转换器(ADC)或计算器(Computer)等)，才能使气体传感器应用于生活中。

加热器具有耗能的问题，且具有潜在的操作危险性，因此，在气体传感器的研发过程中，藉由移除加热器，以达到降低耗能及成本的效果。然而，在应用上仍需串联外接电阻达成电阻匹配，外接串联电阻的缺点如下：1)越不匹配的电阻，需要越高分辨率的ADC；2)外接电路无法避免环境噪声。如此一来，高分辨率的ADC会增加使用成本，噪声会造成判断上的误差，且气体传感器的感测薄膜材料电阻值较大，例如需要数百万奥姆(MΩ)至数十亿奥姆(GΩ)，因此，SMD电阻不易匹配，都是此类型气体传感器会遇到的问题。

基于上述，发展出一种电阻整合式气体传感器，以减少环境噪声及外部电路的使用面积，进而降低使用成本以及误差，为目前所需研究的重要课题。

发明内容

本发明提供一种堆栈型的电阻整合式气体传感器，配合特定材料，使外接电阻整合至气体传感器中，减少外部电路的使用，使其可以直接与电压随耦器甚至模拟数字转换器整合，以减少环境噪声及外部电路的使用面积，进而降低使用成本以及判断误差。

本发明的电阻整合式气体传感器包括基板、第一金属氧化物层、第一绝缘层、接触金属层、第一接触空穴、第二金属氧化物层以及指叉状电极层。第一金属氧化物层配置于基板中。第一绝缘层配置于基板及第一金属氧化物层上。接触金属层配置于第一绝缘层中。第一接触空穴配置于第一绝缘层中，且位于接触金属层上。第二金属氧化物层配置于第一绝缘层上。指叉状电极层具有第一部分及第二部分，第一部分配置于第一绝缘层上，第二部分配置于第二金属氧化物层中。接触金属层及第一接触空穴连接第一金属氧化物层与指叉状电极层。

在本发明的一实施例中，电阻整合式气体传感器更包括配置于第一绝缘层与指叉状电极层之间的第二绝缘层，第二接触空穴及金属加热层配置于第二绝缘层中，且第二接触空穴位于金属加热层上，金属加热层及第二接触空穴连接第一接触空穴与指叉状电极层。

在本发明的一实施例中，第一金属氧化物层为蛇状结构。

在本发明的一实施例中，第一金属氧化物层为倒三角结构。

在本发明的一实施例中，第一金属氧化物层及第二金属氧化物层的材料相同。

在本发明的一实施例中，第一金属氧化物层及第二金属氧化物层的材料包括氧化锌、氧化钼、氧化铝、氧化钛、氧化锡、氧化钨或其掺杂物。

在本发明的一实施例中，形成第二金属氧化物层的方法包括3D打印工艺。

在本发明的一实施例中，基板经刻蚀以具有凹槽，凹槽用以配置第一金属氧化物层，刻蚀深度为10纳米至10微米。

基于上述，本发明提供一种堆栈型的电阻整合式气体传感器，其中第一金属氧化物层及第二金属氧化物层的材料相同，上层的第二金属氧化物层用于感测，下层的第一金属氧化物层作为内电阻使用，使外接电阻整合至气体传感器中，而不用另外配置外部电阻。如此一来，可减少外部电路的使用，使其可以直接与电压随耦器甚至模拟数字转换器整合，以减少环境噪声及外部电路的使用面积，进而降低使用成本以及判断误差。