[发明专利]一种阵列式FET加热的插指气敏传感器及其加工方法

说明书

本发明涉及气敏传感器技术领域，公开一种阵列式FET加热的插指气敏传感器及其加工方法，阵列式FET加热的插指气敏传感器包括：衬底，设有隔热腔室，隔热腔室内设有硅岛；绝缘层，位于衬底和硅岛的同一侧；FET加热阵列，包括若干个FET加热单元，每个FET加热单元均包括栅极和若干个间隔排布在硅岛内的掺杂极，掺杂极分为源极和漏极；若干个插指敏感电极，形成在绝缘层上；若干个气敏层，每个气敏层均覆盖在一个插指敏感电极上；多孔微组件，填充在隔热腔室内。本发明公开的阵列式FET加热的插指气敏传感器，具有加热均匀、出现裂纹的概率低及使用寿命长的优点，增设的多孔微组件提升了气敏传感器的结构强度，适用于恶劣环境。

技术领域

本发明涉及气敏传感器技术领域，尤其涉及一种阵列式FET加热的插指气敏传感器及其加工方法。

背景技术

现有的阵列式气敏传感器一般采用单独的金属加热线圈进行加热，使得阵列式气敏传感器存在加热不均匀、金属原子迁移及出现膜裂纹的问题，降低了气敏传感器的稳定性。这种结构的阵列式气敏传感器需要将热量限定在明确定义的区域内才能工作，因此需要对加热区域进行热隔离，由于硅衬底具有较高的导热率，常用的方法是去除加热区域周围的硅衬底，形成膜层或者微悬臂梁，膜层或者微悬臂梁对振动或者压力冲击很敏感，很难应用于恶劣环境。

发明内容

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种阵列式FET加热的插指气敏传感器及其加工方法，解决了现有的阵列式FET加热的插指气敏传感器存在的加热不均匀、金属原子迁移、出现膜裂纹、对振动或者压力冲击敏感以及不利于批量化生产的问题。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种阵列式FET加热的插指气敏传感器，包括：衬底，其上设有隔热腔室，所述隔热腔室内设有硅岛；绝缘层，位于所述衬底和所述硅岛的同一侧；FET加热阵列，包括若干个FET加热单元，每个所述FET加热单元均包括栅极和若干个掺杂极，所述掺杂极分为源极和漏极，所述源极和所述漏极间隔排布在所述硅岛内，所述栅极位于所述绝缘层内且位于所述源极和所述漏极之间，所述源极和所述漏极导通时能够产生热量；若干个插指敏感电极，形成在所述绝缘层上，每个所述插指敏感电极均与一个所述FET加热单元对应；若干个气敏层，每个所述气敏层均覆盖在一个所述插指敏感电极上；多孔微组件，填充在所述隔热腔室内，所述多孔微组件呈孔状设置且其导热率低于玻璃的导热率。

作为一种阵列式FET加热的插指气敏传感器的优选方案，所述多孔微组件包括多孔状的原子沉积层，所述原子沉积层的填充粉末为氮化硅粉末或者二氧化硅粉末，所述原子沉积层原子层沉积在所述隔热腔室内。

作为一种阵列式FET加热的插指气敏传感器的优选方案，所述多孔微组件还包括密封层，所述密封层在真空环境下形成在所述衬底和所述原子沉积层背离所绝缘层的一侧。

作为一种阵列式FET加热的插指气敏传感器的优选方案，所述原子沉积层的导热率位于0.04W/（m•K）至0.1W/（m•K）之间。

作为一种阵列式FET加热的插指气敏传感器的优选方案，至少两个所述FET加热单元通入相同的电流时能够在相同时长内分别将对应的所述气敏层加热至不同的温度，每个所述FET加热单元的所述掺杂极的深度均相同，沿每个所述FET加热单元的边缘至中心的方向，所述掺杂极的宽度逐渐减小。

作为一种阵列式FET加热的插指气敏传感器的优选方案，所述插指敏感电极为铂电极、金电极或者氮化钛电极。

一种适用于以上任一方案所述的阵列式FET加热的插指气敏传感器的加工方法，包括：

提供衬底，在所述衬底的局部区域渗入离子，形成硅岛；

在所述硅岛上形成绝缘层、每个所述FET加热单元的源极、漏极及栅极，所述源极和所述漏极间隔排布在所述硅岛内，所述栅极位于所述绝缘层内且位于所述源极和所述漏极之间；

在所述衬底上加工出隔热腔室；