[发明专利]一种气敏探测模块、制造方法及系统

说明书

本发明公开了一种气敏探测模块、制造方法及系统，该气敏探测模块，包括半导体基底，在所述半导体基底上集成有若干个气敏传感器阵列单元和外部电路；所述外部电路，用于对外部电压进行分压；所述气敏传感器阵列单元均包括电极阵列和气体探测薄膜阵列；所述气体探测薄膜阵列用于探测环境中的气体种类和浓度；所述电极阵列和所述外部电路相连接，所述气体探测薄膜阵列覆盖在电极阵列上，当气体探测薄膜阵列在遇到敏感气体时，电极阵列用于调整气体探测薄膜阵列的薄膜电阻。通过将气体探测薄膜阵列覆盖在电极阵列上，当气体探测薄膜阵列在遇到敏感气体时，在电极阵列的作用下能够维持薄膜电阻不会发生改变，从而提高探测的精度以及抗干扰能力。

技术领域

本发明涉及检测技术，具体涉及一种气敏探测模块气敏探测模块、制造方法及系统。

背景技术

随着科技水平的发展，气体检测在矿井安全、污染源检测、医疗卫生等各个领域有着越来越广泛的运用。

电子鼻是一种能够识别和量化目标气体的人工嗅觉系统，一般由气敏传感器阵列，数据采集系统和模式识别系统三部分构成，其中，气敏传感器阵列一般由多个不同材料体系，制作工艺和工作方式不同的分立传感器元件构成，这些气敏传感器对于工作环境的温度和湿度要求必然不一样，虽然我们可以通过外部补偿的方式来调整，必然会造成系统体积增大，功耗增加的后果，不利于系统的集成化发展。

传统气敏传感器在气体探测方面往往是对一个类别的气体都会有响应，例如氧化铁@石墨烯气敏传感器对于乙醇、丙酮、氨等还原性气体都有一定的响应。另一方面，气敏传感器的响应度一般会随着气体的浓度增加而增加，直至饱和。所以传统的气敏传感器在探测气体时，需要根据气体情况进行设置与选择，才能准确探测气体浓度。传统的气敏传感器元件缺少对干扰气体的处理能力。

发明内容

为了解决传统的气敏传感器元件缺少对干扰气体的处理能力的问题，本发明的目的旨在提供气敏探测模块、制造方法及系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种气敏探测模块，包括半导体基底，在所述半导体基底上集成有若干个气敏传感器阵列单元和外部电路；

所述外部电路，用于对外部电压进行分压；

所述若干个气敏传感器阵列单元均包括电极阵列和气体探测薄膜阵列；所述气体探测薄膜阵列用于探测环境中的气体种类和浓度；所述电极阵列和所述外部电路相连接，所述气体探测薄膜阵列覆盖在电极阵列上，当气体探测薄膜阵列在遇到敏感气体时，电极阵列用于调整气体探测薄膜阵列的薄膜电阻。

进一步地，在所述半导体基底上还集成有加热电阻，以采用旁热式加温的方式，使气体探测薄膜阵列能够工作在适合的工作温度下。

进一步地，所述电极阵列采用多个电极组合的形式而组成，单个电极采用的是叉指电极的形式。

第二方面，本发明实施例提供了一种气敏探测模块的制造方法，包括：

步骤1：采用基本的半导体制造工艺，首先在半导体基底上制备外部电路和电极阵列；

步骤2：在半导体基底的表面涂上光刻胶，用来保护外部电路；在电极阵列所在区域，首先溅射一层氧化锌种子层，然后水热生长氧化锌纳米棒作为牺牲层，最后通过置换反应腐蚀氧化锌纳米棒，得到氧化铁纳米柱阵列；

步骤3：对在步骤2中制得的薄膜进行掺杂，使用磁控溅射对各个薄膜部分进行不同的掺杂；

步骤4：去除光刻胶，老化处理后得到气敏探测模块。

第三方面，本发明实施例提供了一种气体探测系统，包括电源模块、气敏探测模块、数据采集模块以及模式识别和显示模块；

所述电源模块用于为气敏探测模块、数据采集模块以及模式识别和显示模块的工作提供电量；