[发明专利]基于MEMS集成式的气体传感器及其制作方法

说明书

本发明公开了一种基于MEMS集成式的气体传感器及其制作方法。该气体传感器包括相对设置的加热单元和气体敏感单元，其中，所述气体敏感单元包括测试电极和气体敏感结构，所述气体敏感结构与所述测试电极电连接；所述加热单元包括与所述测试电极相匹配的加热层，所述加热层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。本发明的气体传感器的制作方法可靠性更高，且该气体传感器在使用环境性能要求比较高的情况下可以满足需求，而且还可以避免多层薄膜结构在高温下使用造成的热应力和热膨胀系数匹配方面产生的问题。

技术领域

本发明涉及一种气体传感器，特别涉及一种基于MEMS集成式的气体传感器及其制作方法，属于电子器件技术领域。

背景技术

气体传感器广泛应用于检测可燃性气体、有毒气体以及大气成分，以MEMS工艺为基础的微热板式气体传感器以其低功耗、体积小、易集成的特点成为当前气体传感器领域的研究热点。大多数MEMS气体传感器采用铂金为加热丝,采用背面体硅加工技术实现微热板的悬空。

目前常用的MEMS气体传感器主要以硅基底为主，上面形成绝缘层，加热层和测试层等，相对比较复杂，其制作工艺主要包括深硅刻蚀形成微孔、绝缘层/阻挡层/种子层的沉积、pad 的制备及多次光刻等工艺技术，目前硅基MEMS气体传感器还存在良率低、性能差、器件容易损坏等方面的缺点。

为了克服现有硅基MEMS气体传感器还存在良率低、性能差、器件容易损坏等方面的缺点，目前常用的硅基MEMS气体传感器主要结合MEMS微加工工艺，利用薄膜沉积工艺制备绝缘层、阻挡层和种子层的淀积，然后分别沉积金属加热层和测试层，通过湿法或者干法的刻蚀工艺，形成；之后再通过溅射、喷涂、印刷等方式进行敏感材料的沉积，经过老化处理后完成MEMS气体传感器的整体结构。然而，该类MEMS气体传感器存在如下方面的问题：一方面，在硅基材料上沉积多层薄膜，尤其是金属薄膜和氧化硅、氮化硅等薄膜的多层复合，很容易形成高应力而导致器件的失效；二是现有的MEMS气体传感器需要在一定温度下进行工作，多种材料的叠加，很容易造成材料之间的热膨胀系数失配，进而造成器件损坏；三是在背面刻蚀空腔的之后，印刷敏感材料时会对悬空结构造成损伤 。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于MEMS集成式的气体传感器及其制作方法，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种基于MEMS集成式的气体传感器，其包括：相对设置的加热单元和气体敏感单元，其中，所述气体敏感单元包括测试电极和气体敏感结构，所述气体敏感结构与所述测试电极电连接；所述加热单元包括与所述测试电极相匹配的加热层，所述加热层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。

进一步的，所述气体敏感单元还包括第一衬底，所述第一衬底的第一面设置有收容槽，至少所述气体敏感结构设置在所述收容槽中；

所述加热单元还包括第二衬底，所述加热层设置在所述第二衬底的第三面上，

所述第一衬底与第二衬底结合而形成一气体腔室，所述气体敏感结构以及加热层被封装在所述气体腔室内；所述气体腔室还与设置在所述第一衬底内的气孔连通。

进一步的，所述第一衬底的第一面上还设置有第一绝缘层，所述测试电极设置在所述第一绝缘层上，所述第二衬底的第三面还设置有第二绝缘层，所述加热层设置在所述第二绝缘层上。

更进一步的，所述第一衬底的第二面还设置有第一焊盘，所述第一焊盘与所述测试电极电连接；所述第二衬底的第四面还设置有第二焊盘，所述第二焊盘与所述加热层电连接；其中，所述第一面与所述第二面背对设置，所述第三面与所述第四面背对设置。