[发明专利]一种气体传感器结构及其制造方法

说明书

本发明提出一种气体传感器结构及其制造方法，该结构包括硅片衬底上形成待测气体感测器件、标准气体感测器件、处理单元和输出单元；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，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；第一和第二微通道成对设置，第一和第二加热器分别设置在第一和第二微通道的入口内，第一和第二热敏电阻探测单元分别设置在第一和第二微通道的出口内，第一微通道用于通入待测气体，第二微通道用于通入标准气体。该方法包括在衬底上沉积牺牲层，制造加热器和探测单元，在牺牲层内刻蚀除形成沟槽，用隔热层材料填充并将整个结构覆盖，最后通过结构两侧将其释放形成器件结构。

技术领域

本发明涉及集成电路的制造领域，具体涉及一种气体传感器结构及其制造方法。

背景技术

气体传感器为一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。现有技术中的传统气体传感器一般使用金属氧化物对气体进行吸附，或者利用电化学方法(电解质吸附气体后电导变化)，来实现对气体的检测，并且，探测头通过气体样品种类选择性比较大，尤其是包括滤除杂质和干扰气体，对后续的数据处理过程形成不确定性。此外，上述这些气体感测方法，往往存在成本高、体积大等问题，无法满足低成本、小型化等市场需求。

因此，如何满足上述市场需求，已成为业界对气体传感器产品设计的一个重要考量因素。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气体传感器结构及其制造方法，为实现上述目的，其技术方案如下：

一种气体传感器结构，其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。

进一步，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。

进一步，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。

进一步，所述多层电阻架构中的每一层形状为蛇形或脉冲型。

进一步，所述第一加热器和第二加热器的材料为与CMOS工艺兼容的TiN、TaN、Ta或W。

进一步，所述第一微通道和第二微通道周围设置有隔热层。

进一步，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。

进一步，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。

进一步，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。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种气体传感器结构的制造方法，其包括如下步骤：