[发明专利]一种具有四支撑悬梁四层结构的电阻式气体传感器及方法

权利要求书

1.一种具有四支撑梁四层结构的电阻式气体传感器，其特征在于所述的电阻式气体传感器是一个自下而上分为四层具有不同功能结构，其中最下层第一层是(100)面硅衬底制作的硅框架，其中包含一个隔热腔体；第二层是位于隔热腔体上方的加热膜区和支撑悬梁，由氧化硅和氮化硅的多层复合膜组成；加热膜区通过四根支撑梁与衬底框架相连；第三层是加热电阻丝、供电引线、叉指电极和探测引线，加热电阻丝以折线形式排布在加热膜区上，叉指电极与加热电阻丝位于同一层上，且排布在加热电阻丝的间隙中，并与最上面第四层用于气体探测的敏感膜连接，敏感膜位于加热膜区上，覆盖整个加热电阻丝和叉指电极，并和叉指电极有良好的电连接。

2.按权利要求1所述的传感器，其特征在于所述的加热膜区的形状为矩形。

3.按权利要求1或2所述的传感器，其特征在于四根支撑悬梁的每一端以中心对称的方式和加热膜区的四个顶角相连，另一端连接衬底框架。

4.按权利要求1所述的传感器，其特征在于所述隔热腔体的形状是通过正面硅各向异性湿法腐蚀形成的横截面呈倒梯形或V字型结构。

5.按权利要求1所述的传感器，其特征在于折线形式排布的加热电阻丝通过的供电引线与衬底框架上的供电电极相连。

6.按权利要求1所述的传感器，其特征在于叉指电极通过探测引线与衬底框架上的探测电极相连。

7.制作如权利要求1所述的传感器的方法，其特征在于先利用MEMS工艺制作微型加热器和叉指电极，再利用传统工艺在加热膜区定位制作敏感膜；具体步骤是：

(a)选择衬底：采用(100)面的单面或双面抛光硅片作为衬底；

(b)制作复合膜：复合膜用于形成加热膜区，过渡区和支撑悬梁；复合膜由单层或多层的氧化硅和氮化硅复合而成，采用氧化、等离子增强化学气相沉积、或低压化学气相沉积等方法制备；

(c)制作加热电阻丝、供电引线、供电电极、叉指电极、探测引线和探测电极；采用铂或金金属材料，利用剥离工艺或者湿法腐蚀工艺制作；

(d)开薄膜释放窗口：利用反应离子刻蚀或离子束刻蚀刻蚀暴露的氧化硅和氮化硅复合膜，露出衬底硅形成薄膜释放窗口；

(e)释放薄膜：使用四甲基氢氧化铵或氢氧化钾各向异性湿法腐蚀液，或氢氧化钾；通过薄膜释放窗口腐蚀衬底硅，加热膜区和支撑悬梁下面得硅，完成薄膜释放；

(f)制作敏感膜：采用气相法，液相法或固相法来制作敏感膜。

8.按权利要求7所述的方法，其特征在于：

1)所述的单层复合膜为一层氧化硅和一层氮化硅复合而成；

或2)所述的多层复合膜先用LPCVD方法依次沉积一层氧化硅和一层氮化硅，然后再利用PECVD方法沉积一层氧化硅和一层氮化硅。

9.按权利要求7所述的方法，其特征在于所述的(100)面硅片为N型或P型。