[发明专利]一种气体传感器结构及其制造方法

权利要求书

1.一种气体传感器结构，其特征在于，包括硅片衬底上形成的待测气体感测器件、标准气体感测器件、处理单元和输出单元；所述待测气体感测器件包括第一加热器、第一微通道和第一热敏电阻探测单元，所述标准气体感测器件包括第二加热器、第二微通道和第二热敏电阻探测单元；所述第一微通道和第二微通道成对设置，所述第一加热器和第二加热器分别设置在所述第一微通道和第二微通道的入口内，所述第一热敏电阻探测单元和第二热敏电阻探测单元分别设置在所述第一微通道和第二微通道的出口内，所述第一微通道用于通入待测气体，所述第二微通道用于通入标准气体；

在使用时，所述待测气体和标准气体同时进入所述第一微通道和第二微通道，所述待测气体和标准气体分别被所述第一加热器和第二加热器加热后，通过所述第一微通道和第二微通道传到所述热敏电阻探测单元处；所述第一热敏电阻探测单元和第二热敏电阻探测单元分别感测所述待测气体和标准气体的温度，通过所述处理单元对所述待测气体和标准气体的温度差异进行匹配性比对，对所述待测气体及其浓度进行识别和判断，并将识别结果由所述输出单元输出。

2.根据权利要求1所述的气体传感器结构，其特征在于，所述第一微通道和第二微通道在所述硅片衬底上以上下叠层架构设置，或者，所述第一微通道和第二微通道在所述硅片衬底平面内以对称架构设置。

3.根据权利要求1所述的气体传感器结构，其特征在于，所述第一加热器和第二加热器为多层电阻架构，以对所述待测气体和标准气体进行均匀加热。

4.根据权利要求3所述的气体传感器结构，其特征在于，所述多层电阻架构中的每一层形状为蛇形或脉冲型。

5.根据权利要求4所述的气体传感器结构，其特征在于，所述第一加热器和第二加热器的材料包括TiN、TaN、Ta或W。

6.根据权利要求1所述的气体传感器结构，其特征在于，所述第一微通道和第二微通道周围设置有隔热层。

7.根据权利要求1所述的气体传感器结构，其特征在于，所述第一热敏电阻探测单元和第二热敏电阻探测单元为多层结构，以均匀探测气体温度。

8.根据权利要求7所述的气体传感器结构，其特征在于，所述第一热敏电阻探测单元和第二热敏电阻探测单元的材料包括掺杂非晶硅、氧化钒或Pt。

9.根据权利要求1所述的气体传感器结构，其特征在于，所述第一热敏电阻探测单元和第二热敏电阻探测单元通过微桥结构与所述硅片衬底进行热隔离。

10.一种气体传感器结构的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：在硅片衬底上沉积一隔热层和一牺牲层，分别在硅片衬底上形成第一微通道和第二微通道的第一层区域、第一加热器和第二加热器的第一层区域、以及第一热敏电阻探测单元和第二热敏电阻探测单元的第一层区域；其中，所述第一微通道和第二微通道成对设置，所述第一加热器和第二加热器分别设置在所述第一微通道和第二微通道的入口内，所述第一热敏电阻探测单元和第二热敏电阻探测单元分别设置在所述第一微通道和第二微通道的出口内，所述第一微通道用于通入待测气体，所述第二微通道用于通入标准气体；

步骤S2：再在沉积一层牺牲层，分别在所述硅片衬底上形成所述第一微通道和第二微通道的第二层区域、所述第一加热器和第二加热器的第二层区域、以及所述第一热敏电阻探测单元和第二热敏电阻探测单元的第二层区域，以此类推，最终形成所述第一微通道和第二微通道、所述第一加热器和第二加热器、以及所述第一热敏电阻探测单元和第二热敏电阻探测单元的多层结构；

步骤S3：在所述牺牲层内刻蚀深沟槽，并在深沟槽内填充隔热材料以形成隔热层，所述隔热层填充沟槽内部，并覆盖沟槽外除所述第一微通道和第二微通道的进气口和出气口以外的牺牲层表面区域；

步骤S4：通过所述第一微通道和第二微通道的进气口和出气口进行释放，形成所述气体传感器结构。