[发明专利]基于玻璃基底的MEMS半导体式气体传感器及其制作方法

说明书

本发明公开了一种基于玻璃基底的MEMS半导体式气体传感器及其制作方法。该MEMS半导体式气体传感器包括敏感测试结构以及封装结构，该封装结构包括透气盖板，透气盖板与敏感测试结构密封结合形成一气体腔室，敏感测试结构包括玻璃基底以及依次叠层设置在玻璃基底第一面上的加热层、绝缘层以及气体敏感材料层，所述气体敏感材料层还与设置在所述绝缘层上的测试层电连接。本实施例提供的基于玻璃基底的MEMS半导体式气体传感器，其加工工艺简单、可靠，其该传感器整体具有良好的热绝缘性能；而且该传感器具有更牢靠的结构，进而可以在受冲击、振动的环境下使用。

技术领域

本发明涉及一种气体传感器，特别涉及一种基于玻璃基底的MEMS半导体式气体传感器及其制作方法，属于电子器件技术领域。

背景技术

气体传感器广泛应用于检测可燃性气体、有毒气体以及大气成分，以MEMS工艺为基础的微热板式气体传感器以其低功耗、体积小、易集成的特点成为当前气体传感器领域的研究热点，现有MEMS气体传感器多采用铂金为加热丝,采用背面体硅加工技术实现微热板的悬空。

目前常用的MEMS气体传感器的结构如图1a、图1b所示，其主要以硅基底为主，硅基底上形成绝缘层、加热层和测试层等，结构相对比较复杂，其制备工艺主要包括深硅刻蚀形成微孔、绝缘层/阻挡层/种子层的沉积、pad的制备及多次光刻等工艺技术；为了提高加热效率，通常采用悬臂梁式的加热结构，然而，目前硅基MEMS气体传感器还存在良率低、性能差、器件容易损坏等方面的缺点。

为了解决上述MEMS气体传感器所存在的问题：现有硅基MEMS气体传感器主要结合MEMS微加工工艺，利用薄膜沉积工艺制备绝缘层、阻挡层和种子层的淀积，然后分别沉积金属加热层和测试层，并通过湿法或者干法的刻蚀工艺形成传感器的主体结构，之后再通过溅射、喷涂、印刷等方式进行敏感材料的沉积，经过老化试验后完成MEMS气体传感器的整体结构；然而，此种MEMS气体传感器存在如下问题：一方面在硅基材料在上沉积多层薄膜，尤其是金属薄膜和氧化硅、氮化硅等薄膜的多层复合，很容易形成高应力，造成器件失效；二是目前的MEMS气体传感器是需要在一定温度下进行工作，多种材料的叠加，很容易造成材料之间的热膨胀系数失配，造成器件损坏；三是背面刻蚀背腔的之后再印刷敏感材料时对悬空结构也会造成损伤。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于玻璃基底的MEMS半导体式气体传感器及其制作方法，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种基于玻璃基底的MEMS半导体式气体传感器，其包括：敏感测试结构以及封装结构，其中，

所述封装结构包括透气盖板，所述透气盖板与所述敏感测试结构密封结合形成一气体腔室，所述气体腔室与设置在所述透气盖板上的至少一个气孔连通；

所述敏感测试结构包括玻璃基底以及依次叠层设置在玻璃基底第一面上的加热层、绝缘层以及气体敏感材料层，所述气体敏感材料层还与设置在所述绝缘层上的测试层电连接，至少所述气体敏感材料层被设置在所述气体腔室中，以及，所述玻璃基底的第二面还设置有背腔，且所述气体敏感材料层被对应设置在所述背腔的上方，其中，所述第一面与所述第二面背对设置。

进一步的，该背腔的顶部具有第一区域和第二区域，所述第一区域的玻璃基底的厚度小于所述第二区域的玻璃基底的厚度而形成悬臂结构，所述气体敏感材料层对应设置在位于所述玻璃基底第二区域的上方。

进一步的，所述玻璃基底的厚度为100-1000μm，所述悬臂结构的厚度为10-100μm，宽度为10-100μm。

进一步的，所述透气盖板包括玻璃盖板。

进一步的，所述气孔的直径为10-500μm。

进一步的，所述加热层的材质包括Pt、Au、Ag、Cu中的任意一种或两种以上的组合。