[发明专利]一种单片微瓦斯传感器及其制备方法

摘要

一种单片微瓦斯传感器及其制备方法，属于瓦斯传感器及其制备方法。该传感器的加热元件和测温元件通过固定端固定在硅框架支座上，在加热元件上设有催化剂载体，加热元件和测温元件是相互独立的，加热元件、测温元件不存在电气连接；采用加热元件单独加热催化剂载体，测温元件单独检测因瓦斯催化燃烧形成的温升；采用MEMS技术加工的用于煤矿井下检测瓦斯浓度的一种瓦斯传感器，其制备工艺与CMOS工艺兼容。优点：该传感器配置简单，操作容易，功耗低、灵敏度高。加热元件整体嵌入催化剂载体中，提高电致发热效率，高效利用加热器的热量，还可独立调控加热元件、检测测温元件。

主权项

一种单片微瓦斯传感器，其特征在于：该单片微瓦斯传感器包括催化剂载体（105）、加热元件（103）、测温元件（104）、固定端（102）与硅框架支座（101）；所述硅框架支座（101）包括硅衬底（11）与设在硅衬底（11）上的埋层氧化硅（12）；所述固定端（102）包括支撑硅层（21）、设在支撑硅层（21）外的氧化硅层（23），设在氧化硅层（23）上的用作电引出焊盘Pad的金属层（22）；所述固定端（102）的支撑硅层（21）内设有掺杂硅层（24）；所述电引出焊盘Pad的金属层（22）通过氧化硅层（23）的窗口与固定端（102）的掺杂硅层（24）相接触构成欧姆接触；所述固定端（102）设在硅框架支座（101）上的埋层氧化硅（12）上；所述加热元件（103）、测温元件（104）均包括支撑硅层（21）、设在支撑硅层（21）外的氧化硅层（23）；加热元件（103）设有硅加热器（1031）、两个对称设置的硅悬臂（1032）；所述硅加热器（1031）较佳为圆环形，圆环形硅加热器（1031）中间较佳设有两个对称内伸的散热‑支撑硅块（1033）；所述硅悬臂（1032）的一端与硅加热器（1031）相连，另一端与硅框架支座（101）上的固定端（102）相连；所述加热元件（103）的硅加热器（1031）上设有催化剂载体（105），加热元件（103）的硅加热器（1031）完全嵌入在催化剂载体（105）中，并且催化剂载体（105）贯穿于硅加热器（1031）中，尤其是催化剂载体（105）是一个整体结构；所述测温元件（104）设有硅测温环（1041）、两个对称设置的硅连接臂（1042），两个对称设置的硅支撑臂（1043）；所述硅测温环（1041）、硅连接臂（1042）、硅支撑臂（1043）、固定端（102）依次相连；加热元件（103）、测温元件（104）分别与其各自的固定端（102）构成独立的二端器件通路，并通过固定端（102）固定在硅框架支座（101）上的埋层氧化硅（12）上； 所述测温元件（104）的硅测温环（1041）与加热元件（103）的硅加热器（1031）的边缘距离为3um至100um；与测温元件（104）相连的固定端（102）以及与加热元件（103）相连的固定端（102）较佳设置在硅框架支座（101）的相同一侧的位置；加热元件（103）独立加热催化剂载体（105），测温元件（104）独立检测因瓦斯催化燃烧造成的温升，测温元件（104）测量时不受加热元件（103）所施加的电压或电流的影响。