[发明专利]基于MEMS集成式的气体传感器及其制作方法

权利要求书

1.一种基于MEMS集成式的气体传感器，其特征在于包括相对设置的加热单元和气体敏感单元，且所述气体敏感单元与加热单元通过键合方式连接成一体；

所述气体敏感单元包括第一衬底、测试电极和气体敏感结构，所述第一衬底的第一面直接形成有第一绝缘层，同时所述第一衬底的第一面还设置有收容槽，所述气体敏感结构设置在所述收容槽中，所述测试电极及气体敏感结构均直接设置在所述第一绝缘层上，所述气体敏感结构与所述测试电极电连接，所述第一衬底的第二面设置有第一焊盘，所述第一衬底内具有沿厚度方向贯穿所述第一衬底的第一通孔，所述第一通孔内填充有导电材料而形成第一导电通道，所述第一导电通道的一端与所述测试电极电连接，另一端与所述第一焊盘电连接，所述第一面与所述第二面背对设置；

所述加热单元包括第二衬底以及与所述测试电极相匹配的加热层，所述第二衬底的第三面直接形成有第二绝缘层，所述加热层直接设置在所述第二绝缘层上并朝向所述气体敏感结构，且所述加热层与所述气体敏感结构无直接接触，所述第二衬底的第四面设置有第二焊盘，所述第二衬底内具有沿厚度方向贯穿所述第二衬底的第二通孔，所述第二通孔内填充有导电材料而形成第二导电通道，所述第二导电通道的一端与所述加热层电连接，另一端与所述第二焊盘电连接，所述第三面与所述第四面背对设置；

所述第一衬底与第二衬底结合而形成一气体腔室，所述气体敏感结构和加热层被封装在所述气体腔室内，所述气体腔室还通过设置在第一衬底内的气孔与外界连通；

所述气体敏感结构具有由多根多孔导电纤维交织形成的三维多孔结构，所述多孔导电纤维包括紧密堆积的多个半导体金属氧化物纳米颗粒，并且至少部分所述半导体金属氧化物纳米颗粒之间还分布有磺化石墨烯及噻吩低聚物，所述多孔导电纤维的直径为0.5μm-20μm，长度为10μm以上，孔隙率为60-85％，所含孔洞的孔径为20-100nm，

所述多孔导电纤维包含质量比为90-95：0.01-0.5：2-5的半导体金属氧化物纳米颗粒、磺化石墨烯与噻吩低聚物，所述半导体金属氧化物纳米颗粒包括氧化铜纳米颗粒、氧化亚铜纳米颗粒、氧化铝纳米颗粒中的任意一种，所述半导体金属氧化物纳米颗粒的粒径为10-100nm，所述噻吩低聚物含有2- 20 个单体单元，分子量为 800 - 3000g/mol；

所述第一衬底、第二衬底为硅衬底，所述第一绝缘层、第二绝缘层的厚度均为100-5000nm，所述第一通孔、第二通孔的深度均为50-1000μm，所述气孔的直径均为10-500μm，所述加热层的厚度均为100-5000nm。

2.根据权利要求1所述的基于MEMS集成式的气体传感器，其特征在于：所述第一绝缘层、第二绝缘层的材质均包括氧化硅。

3.根据权利要求1所述的基于MEMS集成式的气体传感器，其特征在于：所述测试电极的材质包括Au、Ag、Cu、Ni中的任意一种或两种以上的组合。

4.根据权利要求1所述的基于MEMS集成式的气体传感器，其特征在于：所述加热层的材质包括Pt、Au、Ag、Cu中的任意一种或两种以上的组合。