CN103482562A - 一种叠层结构的微瓦斯传感器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种叠层结构的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。该传感器包括采用MEMS技术加工的单片瓦斯微反应器与单片温度检测器，二者通过键合形成整体的叠层结构的微瓦斯传感器。单片瓦斯微反应器独立加热催化剂载体，单片温度检测器独立检测单片瓦斯微反应器因瓦斯催化燃烧反应造成的温升，其测量时不受单片瓦斯微反应器上的电压或电流的影响，二者不存在电气连接，相互独立。其制备工艺与CMOS工艺兼容；该传感器可分别独立调控单片瓦斯微反应器与单片温度检测器，因此可具有多种工作模式，该传感器配置简单，操作容易，功耗低、灵敏度更高、性能稳定。

Description

一种叠层结构的微瓦斯传感器及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种基于微电子机械系统技术及封装技术的叠层结构的微瓦斯传感器及其制备方法，特别是一种叠层结构的微瓦斯传感器及其制备方法。

背景技术

目前基于传统铂丝加热的催化燃烧式瓦斯传感器仍在煤矿井下广泛应用，但其功耗较大，不能很好的满足物联网对低功耗瓦斯传感器的应用需求。而其它的瓦斯传感器亦无法适应煤矿井下高湿度的环境。现有报道的瓦斯传感器，多采用金属铂电阻作为加热元件，该铂电阻同时也作为测温元件。由于加热元件、测温元件是同一个铂电阻，这使得对温度测量的诸多先进技术受同时施加在铂电阻上加热电压或电流的制约而无法应用，限制了瓦斯检测技术的发展。

发明内容

本发明的目的是要提供一种基于微电子机械系统技术及封装技术的叠层结构的微瓦斯传感器及其制备方法，本发明的目的是提供一种微瓦斯传感器及其制备方法，解决现有催化燃烧式瓦斯传感器的铂丝电阻元件复用所带来的问题，即同一个铂丝电阻同时作为加热元件及测温元件在控制温度与测量温度时无法分别调控的问题，同时还解决了进一步提升灵敏度的问题。

本发明的目的是基于MEMS技术及封装技术实现的，详述如下：该叠层结构的微瓦斯传感器包括单片瓦斯微反应器及单片温度检测器；

所述单片瓦斯微反应器包括：硅框架支座、加热元件、2个固定端、2个键合-固定端、多个电极引出端、多个键合支撑端、金属凸点与催化剂载体；所述硅框架支座包括硅衬底与埋层氧化硅；所述固定端、键合-固定端、键合支撑端均相互独立的设在硅框架支座的埋层氧化硅上；固定端包括支撑硅层、设在支撑硅层外的氧化硅层、设在氧化硅层上的金属层，所述固定端的支撑硅层内设有掺杂硅层，金属层通过氧化硅层的窗口与掺杂硅层相接触形成欧姆接触；键合-固定端、电极引出端与键合支撑端均包括支撑硅层、设在支撑硅层外的氧化硅层、设在氧化硅层上的金属层；加热元件包括支撑硅层、设在支撑硅层外的氧化硅层；电极引出端也设在硅框架支座的埋层氧化硅上；每个键合-固定端、固定端均与一个对应的电极引出端的一端相连，尤其是金属层是相连的；电极引出端设有电引出焊盘Pad区域，电引出焊盘Pad区域较佳设在电极引出端的另一端，用引线连接外电路与电极引出端的电引出焊盘Pad区域；所述加热元件设有硅加热器、两个对称设置的硅悬臂，硅加热器较佳为圆环形，圆环形硅加热器中间较佳设有两个对称内伸的散热-支撑硅块；所述硅悬臂的一端与硅微加热器相连，另一端与硅框架支座之上的固定端相连；所述加热元件的硅加热器上设有催化剂载体，加热元件的硅加热器完全嵌入在催化剂载体中，并且催化剂载体贯穿于硅加热器中，尤其是催化剂载体是一个整体结构；在键合-固定端、键合支撑端的金属层上设有金属凸点；电极引出端与固定端较佳均设在硅框架支座的同一侧，排列顺序为一个电极引出端、一个固定端、另一个固定端、另一个电极引出端；

所述单片温度检测器包括硅框架支座、硅测温单元、2个固定端、若干键合支撑端；所述硅测温单元设有硅测温器、两个对称设置的硅连接臂，2个对称设置的硅支撑臂；所述硅测温器、硅连接臂、硅支撑臂、固定端依次相连；所述硅测温器较佳具有蜿蜒曲折形状以具有较大的覆盖硅加热器的受热面积；所述硅框架支座包括硅衬底与埋层氧化硅；所述键合支撑端、固定端均设在硅框架支座的埋层氧化硅上，所述键合支撑端、固定端均包括支撑硅层、设在支撑硅层外的氧化硅层、设在氧化硅层上的金属层；固定端的支撑硅层设有掺杂硅层，金属层通过氧化硅层的窗口与固定端的掺杂硅层相接触形成欧姆接触；硅测温单元包括支撑硅层、设在支撑硅层上的氧化硅层，硅测温单元通过固定端固定在硅框架支座上的埋层氧化硅上；

单片温度检测器的2个固定端与分别与单片瓦斯微反应器的2个键合-固定端在距离、位置上相对应，单片温度检测器的键合支撑端与单片瓦斯微反应器对应的键合支撑端在位置上相对应，单片瓦斯微反应器与单片温度检测器通过金属凸点紧密连接；单片温度检测器的硅测温单元位于单片瓦斯微反应器的有催化剂载体的加热元件正上方；单片瓦斯微反应器的位于外侧的一个电极引出端、一个键合-固定端及其上的金属凸点、单片温度检测器的一个固定端、硅测温单元、单片温度检测器的另一个固定端、单片瓦斯微反应器的另一个键合-固定端及其上的金属凸台与单片瓦斯微反应器的另一个位于外侧的电极引出端形成一个二端测温器件通路；单片温度检测器的尺寸小于单片瓦斯微反应器的尺寸使单片瓦斯微反应器的电极引出端的电引出焊盘Pad区域不被单片温度检测器覆盖，并能进行引线键合；

所述的单片瓦斯微反应器、单片温度检测器均采用SOI硅片加工；

单片瓦斯微反应器的加热元件独立加热催化剂载体，单片温度检测器的硅测温单元独立检测因瓦斯催化燃烧造成的温升，其测量时不受单片瓦斯微反应器的加热元件所施加的加热电压或电流的影响；所述单片温度检测器还可以用于测量环境温度。

叠层结构的微瓦斯传感器的制备方法包括：单片瓦斯微反应器与单片温度检测器的制备方法和叠层结构的微瓦斯传感器的封装制备方法；

一、所述的单片瓦斯微反应器与单片温度检测器的制备方法：

单片瓦斯微反应器与单片温度检测器制备时可以在同一SOI硅片上加工；或者在不同的SOI硅片上加工，其制备步骤为：

第一步，在SOI硅片上制备氧化硅层；图形化顶层硅之上的氧化硅层；掺杂或离子注入；淀积金属，图形化金属形成电引出焊盘的金属；

第二步，刻蚀SOI硅片顶层硅即支撑硅层，刻蚀停止于埋层氧化硅，形成单片瓦斯微反应器与单片温度检测器的图形；

第三步，湿法刻蚀或干法刻蚀SOI硅片底层硅即硅衬底，刻蚀停止于埋层氧化硅，背面形成单片瓦斯微反应器与单片温度检测器对应的硅杯结构；

第四步，湿法或干法刻蚀硅杯形成之后所暴露出的埋层氧化硅，释放出单片瓦斯微反应器的加热元件与单片温度检测器的测温元件；

第五步，制备催化剂载体包裹单片瓦斯微反应器的加热元件的硅加热器，将微喷印设备的喷嘴对准硅加热器，先单面对准并喷印或滴注液态或胶态催化剂载体，使催化剂载体饱满得上下贯穿于硅加热器的圆环中，加热元件的硅加热器及其内伸的两个散热-支撑块支撑负担催化剂载体；翻转并再次对准硅加热器在另一面上喷印或滴注催化剂载体并干燥，使硅加热器正反两面上的催化剂载体形成一个整体并完整包裹硅加热器；根据需要在催化剂载体上制作催化剂并干燥；

第六步，在单片瓦斯微反应器的键合-固定端、键合支撑端上制备金属凸点，金属凸点的高度应使叠层结构的微瓦斯传感器的单片瓦斯微反应器的催化剂载体与硅测温器不相接触，二者之间距离至少为3微米，较佳小于100微米；

第七步，划片，分离得到分立的单片瓦斯微反应器与单片温度检测器；

二、叠层结构的微瓦斯传感器的封装制备方法：

将分立的单片瓦斯微反应器的正面与分立的单片温度检测器的正面对准并贴合，将单片瓦斯微反应器的金属凸点与单片温度检测器对应的键合-固定端、键合支撑端接触并施加压力、升温进行键合形成整体的叠层结构的微瓦斯传感器。

所述叠层结构的微瓦斯传感器的制备顺序是首先采用所述单片瓦斯微反应器与单片温度检测器的制备方法制备单片瓦斯微反应器与单片温度检测器；然后采用叠层结构的微瓦斯传感器的封装制备方法将制备好的单片瓦斯微反应器的正面与单片温度检测器制备成叠层结构的微瓦斯传感器。

有益效果，由于采用了上述方案，本发明的叠层结构的微瓦斯传感器的单片瓦斯微反应器的加热元件与单片温度检测器的测温元件采用MEMS工艺加工从SOI硅片释放出来；同时将温度检测器单片制作并通过封装与瓦斯微反应器对准并封装固定；二者单片瓦斯微反应器的加热元件与单片温度检测器的测温元件之间也没有直接接触；有效降低了单片瓦斯微反应器的加热功耗；瓦斯微反应器所释放的热量主要通过空气的热传导及热辐射的方式被温度检测器所检测。相比于在一个SOI硅片上设置加工独立的瓦斯微反应器和独立的温度检测器的方式，本发明的结构中的温度检测器具有与瓦斯微反应器所相对的更大的受热面积，因此能更加有效的独立获取瓦斯微反应器的温度变化信息，从而获得更高的灵敏度。本发明的叠层结构的微瓦斯传感器不再受传统的单一元件加热与测温功能复用的限制，可单独调控加热元件、单独对测温元件进行检测。分别对加热元件与测温元件进行调控，可为传感器提供多样性的工作模式，且配置简单、工作灵活、因此提高了传感器的综合性能。

优点：单片瓦斯微反应器的硅悬臂支撑的加热元件有利于提高加热器的电-发热效率，与铂丝相比具有更长的使用寿命；瓦斯微反应器的加热元件的硅加热器负载整体催化剂，整体式的催化剂全面包裹硅加热器，减少了加热器的一个散热路径，从而高效地利用了加热器的热量；同时温度检测器具有更多的受热面积，因此在保证低功耗的同时灵敏度更高。所提供的叠层结构的微瓦斯传感器，其制备方法可与CMOS工艺兼容，批量制作可降低成本、并提高一致性；能够满足煤矿井下环境物联网对瓦斯传感器的需求。

附图说明

图1为本发明的未制作催化剂载体及催化剂的单片瓦斯微反应器。

图2为本发明的单片温度检测器的俯视结构图。

图3为本发明的负载有催化剂载体后的单片瓦斯微反应器的俯视结构图。

图4为本发明的单片温度检测器的固定端的结构示意图，即沿悬臂伸出方向的截面剖视图。

图5为本发明的单片瓦斯微反应器的硅加热器负载催化剂载体后的结构示意图，即图2中的B-B截面剖视图。

图6为本发明的单片瓦斯微反应器的一种划片结果示意图。

图7为本发明的单片温度检测器的一种划片结果示意图。

图8为本发明的叠层结构的微瓦斯传感器的封装制备方法的顺序示意图。

图9为本发明的叠层结构的微瓦斯传感器的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：

实施例1：该叠层结构的微瓦斯传感器包括图1、图2、图3、图6、图7所示的单片瓦斯微反应器1及单片温度检测器2；

所述单片瓦斯微反应器1包括：硅框架支座101、加热元件103、2个固定端102、2个键合-固定端1021、多个电极引出端104、多个键合支撑端301、金属凸点400与催化剂载体105；所述硅框架支座101包括硅衬底11与埋层氧化硅12，如图4所示；所述固定端102、键合-固定端1021、键合支撑端301均相互独立的设在硅框架支座101的埋层氧化硅12上；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上的金属层22，所述固定端102的支撑硅层21内设有掺杂硅层24，金属层22通过氧化硅层23的窗口与掺杂硅层24相接触形成欧姆接触；键合-固定端1021、电极引出端104与键合支撑端301均包括支撑硅层21、设在支撑硅层21外的氧化硅层23、设在氧化硅层23上的金属层22；加热元件103包括支撑硅层21、设在支撑硅层21外的氧化硅层23；电极引出端104也设在硅框架支座101的埋层氧化硅12上；每个键合-固定端1021、固定端102均与一个对应的电极引出端104的一端相连，尤其是金属层22是相连的；电极引出端104设有电引出焊盘Pad区域，电引出焊盘Pad区域较佳设在电极引出端104的另一端，用引线连接外电路与电极引出端104的电引出焊盘Pad区域；所述加热元件103设有硅加热器1031、两个对称设置的硅悬臂1032，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，如图1、图6所示；所述硅悬臂1032的一端与硅微加热器1031相连，另一端与硅框架支座101之上的固定端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，如图3、图5所示；在键合-固定端1021、键合支撑端301的金属层22上设有金属凸点400；电极引出端1021与固定端102较佳均设在硅框架支座101的同一侧，排列顺序为一个电极引出端、一个固定端、另一个固定端、另一个电极引出端；

所述单片温度检测器2包括硅框架支座101、硅测温单元203、2个固定端202、若干键合支撑端301；所述硅测温单元203设有硅测温器2031、两个对称设置的硅连接臂2033，2个对称设置的硅支撑臂2032；所述硅测温器2031、硅连接臂2033、硅支撑臂2033、固定端202依次相连；所述硅测温器2031较佳具有如图2、图7所示的蜿蜒曲折形状以具有较大的覆盖硅加热器1031的受热面积；所述硅框架支座101包括硅衬底11与埋层氧化硅12；所述键合支撑端301、固定端202均设在硅框架支座101的埋层氧化硅12上，所述键合支撑端301、固定端202均包括支撑硅层21、设在支撑硅层21外的氧化硅层23、设在氧化硅层23上的金属层22；固定端202的支撑硅层21设有掺杂硅层24，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相接触形成欧姆接触；硅测温单元203包括支撑硅层21、设在支撑硅层21上的氧化硅层23，硅测温单元203通过固定端202固定在硅框架支座101上的埋层氧化硅12上；

单片温度检测器2的2个固定端202与分别与单片瓦斯微反应器1的2个键合-固定端1021在距离、位置上相对应，单片温度检测器2的键合支撑端301与单片瓦斯微反应器1对应的键合支撑端301在位置上相对应，单片瓦斯微反应器1与单片温度检测器2通过金属凸点400紧密连接；单片温度检测器2的硅测温单元203位于单片瓦斯微反应器1的有催化剂载体105的加热元件103正上方；单片瓦斯微反应器1的位于外侧的一个电极引出端104、一个键合-固定端1021及其上的金属凸点400、单片温度检测器2的一个固定端202、硅测温单元203、单片温度检测器2的另一个固定端202、单片瓦斯微反应器1的另一个键合-固定端1021及其上的金属凸台400与单片瓦斯微反应器1的另一个位于外侧的电极引出端104形成一个二端测温器件通路；单片温度检测器2的尺寸小于单片瓦斯微反应器1的尺寸使单片瓦斯微反应器1的电极引出端104的电引出焊盘Pad区域不被单片温度检测器2覆盖，并能进行引线键合；

所述的单片瓦斯微反应器1与单片温度检测器2均采用SOI硅片加工；单片瓦斯微反应器1与单片温度检测器2采用封装的方法形成本发明所述的叠层结构的微瓦斯传感器的整体结构。其中的单片瓦斯微反应器1的加热元件103独立加热催化剂载体105，单片温度检测器2的硅测温单元203独立检测因瓦斯催化燃烧造成的温升，其测量时不受加热元件103所施加的电压或电流的影响；所述单片温度检测器2还可以用于测量环境温度。

叠层结构的微瓦斯传感器的制备方法包括：单片瓦斯微反应器1与单片温度检测器2的制备方法、叠层结构的微瓦斯传感器的封装制备方法；

一、所述的单片瓦斯微反应器1与单片温度检测器2的制备方法：

单片瓦斯微反应器1与单片温度检测器2制备时可以在同一SOI硅片上加工；或者在不同的SOI硅片上加工，其制备步骤为：

第一步，在SOI硅片上制备氧化硅层23；图形化顶层硅之上的氧化硅层23；掺杂或离子注入；淀积金属，图形化金属形成电引出焊盘的金属22；

第二步，刻蚀SOI硅片顶层硅即支撑硅层21，刻蚀停止于埋层氧化硅12，形成单片瓦斯微反应器1与单片温度检测器2的图形；

第三步，湿法刻蚀或干法刻蚀SOI硅片底层硅即硅衬底11，刻蚀停止于埋层氧化硅12，背面形成单片瓦斯微反应器1与单片温度检测器2对应的硅杯结构；

第四步，湿法或干法刻蚀硅杯形成之后所暴露出的埋层氧化硅12，释放出单片瓦斯微反应器1的加热元件103与单片温度检测器2的测温元件104；

第五步，制备催化剂载体包裹单片瓦斯微反应器1的加热元件103的硅加热器1031，将微喷印设备的喷嘴对准硅加热器1031，先单面对准并喷印或滴注液态或胶态催化剂载体，使催化剂载体饱满得上下贯穿于硅加热器1031的圆环中，加热元件103的硅加热器1031及其内伸的两个散热-支撑块1033支撑负担催化剂载体；翻转并再次对准硅加热器1031在另一面上喷印或滴注催化剂载体105并干燥，使硅加热器1031正反两面上的催化剂载体形成一个整体105并完整包裹硅加热器，如图5所示；根据需要在催化剂载体105上制作催化剂并干燥；

第六步，在单片瓦斯微反应器1的键合-固定端1021、键合支撑端301上制备金属凸点400，金属凸点400的高度应使叠层结构的微瓦斯传感器的催化剂载体105与硅测温器2031不相接触，距离至少为3微米，较佳小于100微米；

第七步，划片,分离得到分立的单片瓦斯微反应器1与单片温度检测器2；划片后的外形如图1与图2或图6与图7所示；

二、叠层结构的微瓦斯传感器的封装制备方法：

如图8中次序a所示，将制备好的单片瓦斯微反应器1的正面与单片温度检测器2的正面对准并贴合，尤其是单片温度检测器2的硅测温器2031与单片瓦斯微反应器1的硅加热器1031相对；随后如图8中次序b所示，将单片瓦斯微反应器1的金属凸点400与单片温度检测器2对应的键合-固定端1021、键合支撑端301接触并施加压力、升温进行键合固定形成如图9所示的整体的叠层结构的微瓦斯传感器。

所述叠层结构的微瓦斯传感器的制备顺序是首先采用所述单片瓦斯微反应器1与单片温度检测器2的制备方法制备如图2所示的单片瓦斯微反应器1与图1、图单片温度检测器2；然后采用叠层结构的微瓦斯传感器的封装制备方法将制备好的单片瓦斯微反应器（1）的正面与单片温度检测器（2）制备成叠层结构的微瓦斯传感器。

所述硅测温单元203、加热元件103等构件的图形根据MEMS加工实际情况可能不同于本发明的描述，仍属本发明所主张的权力要求。

Claims (2)

1.一种叠层结构的微瓦斯传感器，其特征在于：该叠层结构的微瓦斯传感器包括单片瓦斯微反应器（1）及单片温度检测器（2）；

所述单片瓦斯微反应器（1）包括：硅框架支座（101）、加热元件（103）、2个固定端（102）、2个键合-固定端（1021）、多个电极引出端（104）、多个键合支撑端（301）、金属凸点（400）与催化剂载体（105）；所述硅框架支座（101）包括硅衬底（11）与埋层氧化硅（12）；所述固定端（102）、键合-固定端（1021）、键合支撑端（301）均相互独立的设在硅框架支座（101）的埋层氧化硅（12）上；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）上的金属层（22），所述固定端（102）的支撑硅层（21）内设有掺杂硅层（24），金属层（22）通过氧化硅层（23）的窗口与掺杂硅层（24）相接触形成欧姆接触；键合-固定端（1021）、电极引出端（104）与键合支撑端（301）均包括支撑硅层（21）、设在支撑硅层（21）外的氧化硅层（23）、设在氧化硅层（23）上的金属层（22）；加热元件（103）包括支撑硅层（21）、设在支撑硅层（21）外的氧化硅层（23）；电极引出端（104）也设在硅框架支座（101）的埋层氧化硅（12）上；每个键合-固定端（1021）、固定端（102）均与一个对应的电极引出端（104）的一端相连，尤其是金属层（22）是相连的；电极引出端（104）设有电引出焊盘Pad区域，电引出焊盘Pad区域较佳设在电极引出端（104）的另一端，用引线连接外电路与电极引出端（104）的电引出焊盘Pad区域；所述加热元件（103）设有硅加热器（1031）、两个对称设置的硅悬臂（1032），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）的一端与硅微加热器（1031）相连，另一端与硅框架支座（101）之上的固定端（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；在键合-固定端（1021）、键合支撑端（301）的金属层（22）上设有金属凸点（400）；电极引出端（1021）与固定端（102）较佳均设在硅框架支座（101）的同一侧，排列顺序为一个电极引出端、一个固定端、另一个固定端、另一个电极引出端；

所述单片温度检测器（2）包括硅框架支座（101）、硅测温单元（203）、2个固定端（202）、若干键合支撑端（301）；所述硅测温单元（203）设有硅测温器（2031）、两个对称设置的硅连接臂（2033），2个对称设置的硅支撑臂（2032）；所述硅测温器（2031）、硅连接臂（2033）、硅支撑臂（2033）、固定端（202）依次相连；所述硅框架支座（101）包括硅衬底（11）与埋层氧化硅（12）；所述键合支撑端（301）、固定端（202）均设在硅框架支座（101）的埋层氧化硅（12）上，所述键合支撑端（301）、固定端（202）均包括支撑硅层（21）、设在支撑硅层（21）外的氧化硅层（23）、设在氧化硅层（23）上的金属层（22）；固定端（202）的支撑硅层（21）内设有掺杂硅层（24），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）相接触形成欧姆接触；硅测温单元（203）包括支撑硅层（21）、设在支撑硅层（21）上的氧化硅层（23），硅测温单元（203）通过固定端（202）固定在硅框架支座（101）上的埋层氧化硅（12）上；

单片温度检测器（2）的2个固定端（202）与分别与单片瓦斯微反应器（1）的2个键合-固定端（1021）在距离、位置上相对应，单片温度检测器（2）的键合支撑端（301）与单片瓦斯微反应器（1）对应的键合支撑端（301）在位置上相对应，单片瓦斯微反应器（1）与单片温度检测器（2）通过金属凸点（400）紧密连接；单片温度检测器（2）的硅测温单元（203）位于单片瓦斯微反应器（1）的有催化剂载体（105）的加热元件（103）正上方；单片瓦斯微反应器（1）的位于外侧的一个电极引出端（104）、一个键合-固定端（1021）及其上的金属凸点（400）、单片温度检测器（2）的一个固定端（202）、硅测温单元（203）、单片温度检测器（2）的另一个固定端（202）、单片瓦斯微反应器（1）的另一个键合-固定端（1021）及其上的金属凸台（400）与单片瓦斯微反应器（1）的另一个位于外侧的电极引出端（104）形成一个二端测温器件通路；单片温度检测器（2）的尺寸小于单片瓦斯微反应器（1）的尺寸使单片瓦斯微反应器（1）的电极引出端（104）的电引出焊盘Pad区域不被单片温度检测器（2）覆盖，并能进行引线键合；

所述的单片瓦斯微反应器（1）、单片温度检测器（2）均采用SOI硅片加工；

单片瓦斯微反应器（1）的加热元件（103）独立加热催化剂载体（105），单片温度检测器（2）的硅测温单元（203）独立检测因瓦斯催化燃烧造成的温升，其测量时不受加热元件（103）所施加的加热电压或电流的影响；所述单片温度检测器（2）还可以用于测量环境温度。

2.一种权利要求1所述的叠层结构的微瓦斯传感器的制备方法，其特征是：叠层结构的微瓦斯传感器的制备方法包括：单片瓦斯微反应器（1）与单片温度检测器（2）的制备方法、叠层结构的微瓦斯传感器的封装制备方法；

一、所述的单片瓦斯微反应器（1）与单片温度检测器（2）的制备方法为：

单片瓦斯微反应器（1）与单片温度检测器（2）制备时可以在同一SOI硅片上加工；或者在不同的SOI硅片上加工，其制备步骤为：

第一步，在SOI硅片上制备氧化硅层（23）；图形化顶层硅之上的氧化硅层（23）；掺杂或离子注入；淀积金属，图形化金属形成电引出焊盘的金属（22）；

第二步，刻蚀SOI硅片顶层硅即支撑硅层（21），刻蚀停止于埋层氧化硅（12），形成单片瓦斯微反应器（1）与单片温度检测器（2）的图形；

第三步，湿法刻蚀或干法刻蚀SOI硅片底层硅即硅衬底（11），刻蚀停止于埋层氧化硅（12），背面形成单片瓦斯微反应器（1）与单片温度检测器（2）对应的硅杯结构；

第四步，湿法或干法刻蚀硅杯形成之后所暴露出的埋层氧化硅（12），释放出单片瓦斯微反应器（1）的加热元件（103）与单片温度检测器（2）的测温元件（104）；

第五步，制备催化剂载体包裹单片瓦斯微反应器（1）的加热元件（103）的硅加热器（1031），将微喷印设备的喷嘴对准硅加热器（1031），先单面对准并喷印或滴注液态或胶态催化剂载体，使催化剂载体饱满得上下贯穿于硅加热器（1031）的圆环中，加热元件（103）的硅加热器（1031）及其内伸的两个散热-支撑块（1033）支撑负担催化剂载体；翻转并再次对准硅加热器（1031）在另一面上喷印或滴注催化剂载体并干燥，使硅加热器（1031）正反两面上的催化剂载体形成一个整体（105）并完整包裹硅加热器；根据需要在催化剂载体（105）上制作催化剂并干燥；

第六步，在单片瓦斯微反应器（1）的键合-固定端（1021）、键合支撑端（301）上制备金属凸点（400）；

第七步，划片分离得到分立的单片瓦斯微反应器与分立的单片温度检测器；

二、叠层结构的微瓦斯传感器的封装制备方法：

将制备好的单片瓦斯微反应器（1）的正面与单片温度检测器（2）的正面对准并贴合，将单片瓦斯微反应器（1）的金属凸点（400）与单片温度检测器（2）对应的键合-固定端（1021）、键合支撑端（301）接触并施加压力、升温进行键合形成整体的叠层结构的微瓦斯传感器；

所述叠层结构的微瓦斯传感器的制备顺序是首先采用所述单片瓦斯微反应器（1）与单片温度检测器（2）的制备方法制备单片瓦斯微反应器（1）与单片温度检测器（2）；然后采用叠层结构的微瓦斯传感器的封装制备方法将制备好的单片瓦斯微反应器（1）的正面与单片温度检测器（2）制备成叠层结构的微瓦斯传感器。

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