[发明专利]基于硅加热器的MEMS甲烷传感器及其制备方法与应用

摘要

一种基于硅加热器的MEMS甲烷传感器及其制备方法，属于甲烷传感器及其制备方法，特别属于采用微电子机械系统加工技术的甲烷传感器及其制备方法与甲烷检测方法。该甲烷传感器采用普通的单晶硅硅圆片加工硅加热器，硅加热器同时作为甲烷敏感元件、不需催化剂载体及催化剂材料。该甲烷传感器的加工工艺与CMOS工艺兼容，若大批量生产具有价格低廉的优势，且可批量校准。该甲烷传感器具有功耗低、灵敏度高、响应速度快、缺乏氧气时不会对甲烷检测产生影响、不受积碳、中毒等因催化剂所带来影响的特点。

主权项

一种基于硅加热器的MEMS甲烷传感器，其特征在于：它包括P型硅衬底(01)，P型硅衬底(01)上设有N型硅(02)；以所述P型硅衬底(01)上的N型硅(02)加工制备硅加热元件(101)；所述硅加热元件(101)包括两个固定端(102)、硅加热器(1011)、两个硅悬臂(1012)；所述单个的硅悬臂(1012)长度至少300um；所述单个的硅悬臂(1012)的一端与硅加热器(1011)相连，另一端与一个固定端(102)相连，为硅加热器(1011)提供电连接；所述两个硅悬臂(1012)平行并排设置、与硅加热器(1011)整体构成U形悬臂结构，将硅加热器(1011)悬于空气中；所述硅加热元件(101)的硅加热器(1011)及硅悬臂(1012)的外表面设有钝化保护层(22)；所述固定端(102)设在P型硅衬底(01)上，包括N型硅(02)、N型硅(02)上的氧化硅层(20)及用作电引出焊盘金属Pad(21)，所述电引出焊盘金属Pad(21)设在N型硅(02)之上的氧化硅层(20)上，且电引出焊盘金属Pad(21)通过氧化硅层(20)的窗口与其下面的N型硅(02)直接接触构成欧姆接触，电引出焊盘金属Pad(21)与其下的N型硅层(02)接触部分没有氧化硅层(20)；在所述硅加热元件(101)的固定端(102)周围设置有去除掉N型硅的隔离沟槽(103)，所述隔离沟槽(103)使所述硅加热元件(101)及其固定端(102)的N型硅与P型硅衬底(01)上的其余N型硅之间为高阻状态，尤其是使设在P型硅衬底(01)上的硅加热元件(101)的两个固定端(102)之间除了由硅悬臂(1012)和硅加热器(1011)构成的电通路之外无其它电路通路。