[发明专利]一种MEMS可燃气体传感器及其加工方法

说明书

本发明提供一种MEMS可燃气体传感器及其加工方法，包括硅基底，硅基底的下表面设有2个绝热槽，上表面设有绝热层，绝热层表面设有对称分布且为多孔结构的第一贵金属催化层和第二贵金属催化层，第一贵金属催化层和第二贵金属催化层分别位于2个绝热槽的正上方，第一贵金属催化层表面设有气体隔绝层，第二贵金属催化层表面开有透气孔，气体隔绝层表面设有一组参比电阻，且与第一贵金属催化层和第二贵金属催化层串联，气体隔绝层边缘设有若干引线窗口。本发明提供的MEMS可燃气体传感器体积小，功耗低，性能稳定，加工方法简单，生产效率高。

技术领域

本发明属于可燃气体传感器技术领域，具体涉及一种MEMS可燃气体传感器及其加工方法。

背景技术

MEMS全称Micro Electromechanical System，微机电系统，是指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置，其内部结构一般在微米甚至纳米量级，是一个独立的智能系统。是在微电子技术(半导体制造技术)基础上发展起来的，融合了光刻、腐蚀、薄膜、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等技术制作的高科技电子机械器件。

可燃气体传感器广泛应用于煤矿、家用燃气报警、工业监测、安防等领域。随着氢燃料电池汽车逐渐走向人们的视野，可燃气体传感器也开始进入汽车电子领域，用于监测汽车的燃料—氢气的泄露情况，保障驾驶员的安全。催化型可燃气体传感器是利用难熔金属铂丝加热后的电阻变化来测定可燃气体浓度。当可燃气体进入探测器时，在铂丝表面引起氧化反应(无焰燃烧)，其产生的热量使铂丝的温度升高，而铂丝的电阻便发生变化，根据电阻的变化即可计算出气体的浓度。

传统的催化燃烧气体传感器体积大、能耗高，加工时需要手工制作，工艺复杂，生产效率低，且人工生产具有很大的误差，容易导致传感器的性能不稳定。

发明内容

本发明的目的是针对现有催化燃烧气体传感器的不足，提供一种体积小，功耗低，性能稳定，加工方法简单，生产效率高的MEMS可燃气体传感器及其加工方法。

本发明提供了如下的技术方案：

一种MEMS可燃气体传感器，包括硅基底，所述硅基底的下表面设有2个绝热槽，上表面设有绝热层，所述绝热层表面设有对称分布且为多孔结构的第一贵金属催化层和第二贵金属催化层，所述第一贵金属催化层和第二贵金属催化层分别位于2个所述绝热槽的正上方，所述第一贵金属催化层表面设有气体隔绝层，所述第二贵金属催化层表面开有透气孔，所述气体隔绝层表面设有一组参比电阻，且与所述第一贵金属催化层和所述第二贵金属催化层串联，所述气体隔绝层边缘设有若干引线窗口。

优选的，所述第一贵金属催化层和所述第二贵金属催化层的下表面均设有第一抗氧化缓冲层，所述第一贵金属催化层与所述气体隔绝层间设有第二抗氧化缓冲层。

优选的，所述第一抗氧化缓冲层和所述第二抗氧化缓冲层为氮化钛、氮化钽、氧化钛、氧化铝、氧化锆、氧化钨、氧化钇和氧化钒中的一种或者几种。

优选的，所述参比电阻的温度系数小于50PPM/℃。

优选的，所述参比电阻的电阻阻值为所述第一贵金属催化层和第二贵金属催化层的100-1000倍。

优选的，所述参比电阻为氮化钛或者氮化钽。

优选的，所述第一贵金属催化层和所述第二贵金属催化层为铂、钯或铂钯合金，厚度为400nm-3000nm。

一种MEMS可燃气体传感器的加工方法，包括以下步骤：

S1：清洗硅基底并吹干，分别以低压化学气相沉积法和等离子体增强化学气相沉积法，在硅基底表面依次沉积一层氮化硅和一层二氧化硅，获得1-5μm厚的绝热层；

S2：以磁控溅射法在绝热层表面沉积一组对称的贵金属催化层并图形化，经过退火处理获得多孔结构的第一贵金属催化层和第二贵金属催化层；