[发明专利]一种MEMS半导体气体传感器及其制造方法、及气体检测方法

权利要求书

1.一种MEMS半导体气体传感器，包括具有中空部(9)的衬底(1)和形成于所述衬底(1)上的感测模块，所述感测模块包括依次层叠设置的第一绝缘层(2)、加热电阻(3)、第二绝缘层(4)、测试电极(5)和气体敏感层(6)，其中，所述第一绝缘层(2)以遮盖所述中空部(9)的状态设置在所述衬底(1)上，所述气体敏感层(6)的上表面暴露于待测气体中，其特征在于，

所述传感器还包括控制模块和温度检测模块，所述温度检测模块、加热电阻(3)和测试电极(5)分别与所述控制模块连接；所述温度检测模块用于检测环境温度并将所述环境温度反馈至控制模块，所述控制模块根据所述环境温度调整加热电阻(3)的加热功率，进而控制所述气体敏感层(6)的温度至所需的工作温度。

2.如权利要求1所述的MEMS半导体气体传感器，其特征在于，所述控制模块为ASIC电路(8)，所述温度检测模块为测温电阻(7)；所述ASIC电路(8)和测温电阻(7)形成于所述衬底(1)上。

3.如权利要求1或2所述的MEMS半导体气体传感器，其特征在于，所述衬底(1)采用双面抛光双面氧化的硅片制成；

所述气体敏感层(6)采用金属氧化物半导体材料制成，所述金属氧化物半导体材料选自SnO₂、WO₃、In₂O₃和ZnO中的一种；

所述加热电阻(3)和测温电阻(7)均采用铂；所述测试电极(5)采用金；所述第一绝缘层(2)、第二绝缘层(4)采用氧化硅或氮化硅。

4.一种如权利要求1-3所述的MEMS半导体气体传感器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在衬底上加工形成中空部；

S2、在所述中空部上覆盖第一绝缘层，然后在第一绝缘层上依次向上制作加热电阻、第二绝缘层、测试电极和气体敏感层，制得感测模块；

S3、在衬底上制作测温电阻，制得温度检测模块；

S4、在衬底上制作ASIC电路，并预留出信号接口，制得控制模块；

S5、将所述加热电阻、测试电极和测温电阻通过桥接的方式或引线绑定的方式分别与ASIC电路连接。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述衬底采用双面抛光双面氧化的硅片制成。

6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述中空部通过深槽工艺加工形成于所述衬底上。

所述温度检测模块和控制模块均采用MEMS工艺制作形成于所述衬底上；

所述感测模块中，除气体敏感层采用丝网印刷方式形成于所述测试电极上外，感测模块其他部分均采用MEMS工艺制作。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中在制作测试电极前，先在第二绝缘层上制作一层钛或铬。

8.一种基于权利要求1-3所述的MEMS半导体气体传感器的气体检测方法，包括以下步骤：

1)温度检测模块检测环境温度并将所测得的环境温度反馈至控制模块；

2)所述控制模块根据所述环境温度调整加热电阻(3)两端的电压，进而自动调整加热电阻(3)的加热功率，从而控制气体敏感层(6)的温度至所需的工作温度。

9.如权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述控制模块根据所述环境温度调整加热电阻(3)两端的电压，具体为当所述环境温度上升时，下调所述加热电阻(3)两端的电压，当所述环境温度下降时，上调所述加热电阻(3)两端的电压。

10.如权利要求8或9所述的检测方法，其特征在于，所述控制模块为ASIC电路(8)，所述温度检测模块为测温电阻(7)。