CN115420777B - 一种阵列式fet加热的插指气敏传感器及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气敏传感器技术领域，公开一种阵列式FET加热的插指气敏传感器及其加工方法，阵列式FET加热的插指气敏传感器包括：衬底，设有隔热腔室，隔热腔室内设有硅岛；绝缘层，位于衬底和硅岛的同一侧；FET加热阵列，包括若干个FET加热单元，每个FET加热单元均包括栅极和若干个间隔排布在硅岛内的掺杂极，掺杂极分为源极和漏极；若干个插指敏感电极，形成在绝缘层上；若干个气敏层，每个气敏层均覆盖在一个插指敏感电极上；多孔微组件，填充在隔热腔室内。本发明公开的阵列式FET加热的插指气敏传感器，具有加热均匀、出现裂纹的概率低及使用寿命长的优点，增设的多孔微组件提升了气敏传感器的结构强度，适用于恶劣环境。

Description

一种阵列式FET加热的插指气敏传感器及其加工方法

技术领域

本发明涉及气敏传感器技术领域，尤其涉及一种阵列式FET加热的插指气敏传感器及其加工方法。

背景技术

现有的阵列式气敏传感器一般采用单独的金属加热线圈进行加热，使得阵列式气敏传感器存在加热不均匀、金属原子迁移及出现膜裂纹的问题，降低了气敏传感器的稳定性。这种结构的阵列式气敏传感器需要将热量限定在明确定义的区域内才能工作，因此需要对加热区域进行热隔离，由于硅衬底具有较高的导热率，常用的方法是去除加热区域周围的硅衬底，形成膜层或者微悬臂梁，膜层或者微悬臂梁对振动或者压力冲击很敏感，很难应用于恶劣环境。

发明内容

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种阵列式FET加热的插指气敏传感器及其加工方法，解决了现有的阵列式FET加热的插指气敏传感器存在的加热不均匀、金属原子迁移、出现膜裂纹、对振动或者压力冲击敏感以及不利于批量化生产的问题。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种阵列式FET加热的插指气敏传感器，包括：衬底，其上设有隔热腔室，所述隔热腔室内设有硅岛；绝缘层，位于所述衬底和所述硅岛的同一侧；FET加热阵列，包括若干个FET加热单元，每个所述FET加热单元均包括栅极和若干个掺杂极，所述掺杂极分为源极和漏极，所述源极和所述漏极间隔排布在所述硅岛内，所述栅极位于所述绝缘层内且位于所述源极和所述漏极之间，所述源极和所述漏极导通时能够产生热量；若干个插指敏感电极，形成在所述绝缘层上，每个所述插指敏感电极均与一个所述FET加热单元对应；若干个气敏层，每个所述气敏层均覆盖在一个所述插指敏感电极上；多孔微组件，填充在所述隔热腔室内，所述多孔微组件呈孔状设置且其导热率低于玻璃的导热率。

作为一种阵列式FET加热的插指气敏传感器的优选方案，所述多孔微组件包括多孔状的原子沉积层，所述原子沉积层的填充粉末为氮化硅粉末或者二氧化硅粉末，所述原子沉积层原子层沉积在所述隔热腔室内。

作为一种阵列式FET加热的插指气敏传感器的优选方案，所述多孔微组件还包括密封层，所述密封层在真空环境下形成在所述衬底和所述原子沉积层背离所绝缘层的一侧。

作为一种阵列式FET加热的插指气敏传感器的优选方案，所述原子沉积层的导热率位于0.04W/（m•K）至0.1W/（m•K）之间。

作为一种阵列式FET加热的插指气敏传感器的优选方案，至少两个所述FET加热单元通入相同的电流时能够在相同时长内分别将对应的所述气敏层加热至不同的温度，每个所述FET加热单元的所述掺杂极的深度均相同，沿每个所述FET加热单元的边缘至中心的方向，所述掺杂极的宽度逐渐减小。

作为一种阵列式FET加热的插指气敏传感器的优选方案，所述插指敏感电极为铂电极、金电极或者氮化钛电极。

一种适用于以上任一方案所述的阵列式FET加热的插指气敏传感器的加工方法，包括：

提供衬底，在所述衬底的局部区域渗入离子，形成硅岛；

在所述硅岛上形成绝缘层、每个所述FET加热单元的源极、漏极及栅极，所述源极和所述漏极间隔排布在所述硅岛内，所述栅极位于所述绝缘层内且位于所述源极和所述漏极之间；

在所述衬底上加工出隔热腔室；

在所述绝缘层上形成与每个所述FET加热阵列对应的插指敏感电极；

在每个所述插指敏感电极上形成用于检测敏感气体含量的气敏层，形成半成品；

将所述半成品进行退火并冷却；

在所述隔热腔室内形成孔状的多孔微组件。

作为一种阵列式FET加热的插指气敏传感器的加工方法的优选方案，所述多孔微组件包括原子沉积层，形成所述原子沉积层时包括：

向所述隔热腔室内填充干燥的填充粉末；

通过原子层沉积将填充粉末凝固成所述原子沉积层。

作为一种阵列式FET加热的插指气敏传感器的加工方法的优选方案，在所述衬底背离所述绝缘层的一侧形成所述隔热腔室，所述多孔微组件还包括密封层，所述密封层在真空环境下化学气相淀积在所述原子沉积层和所述衬底背离所述绝缘层的一侧。

作为一种阵列式FET加热的插指气敏传感器的加工方法的优选方案，所述隔热腔室在所述气敏层形成之后加工而成，形成所述隔热腔室之前，还包括：

在所述绝缘层、所述衬底及所述气敏层上形成保护层；

在所述保护层上形成固定层。

本发明的有益效果为：

本发明公开的阵列式FET加热的插指气敏传感器，FET加热阵列加热气敏层与现有的金属加热线圈加热相比，不会出现金属原子迁移的现象，提升了气敏层的温度的均匀性，减小了FET阵列气敏传感器出现裂纹的概率，延长了FET阵列气敏传感器的使用寿命，若是气敏层的气敏材料不同，该FET阵列气敏传感器还能够实现多种气体的识别，提升了FET阵列气敏传感器的应用空间，插指敏感电极能够检测气敏层电阻率的变化，填充在隔热腔室内的多孔微组件，在具有较低的导热率的前提下，还起到支撑硅岛、绝缘层、FET加热阵列、插指敏感电极及气敏层的作用，提高了该阵列式FET加热的插指气敏传感器对压力和振动的冲击，使得该阵列式FET加热的插指气敏传感器适用于恶劣环境。

本发明公开的阵列式FET加热的插指气敏传感器的加工方法，加工工艺简单，易于批量化生产，加工而成的阵列式FET加热的插指气敏传感器，不会出现金属原子迁移的现象，具有加热均匀、出现裂纹的概率低及使用寿命长的优点，填充在隔热腔室内的多孔微组件，在保证具有较低的导热率的前提下，提升了气敏传感器的结构强度，使得该阵列式FET加热的插指气敏传感器适用于恶劣环境。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明具体实施例提供的阵列式FET加热的插指气敏传感器的剖视图；

图2是本发明具体实施例提供的阵列式FET加热的插指气敏传感器的一个FET加热单元掺杂极的俯视图；

图3是本发明具体实施例提供的阵列式FET加热的插指气敏传感器的另一个FET加热单元掺杂极的俯视图；

图4是本发明具体实施例提供的阵列式FET加热的插指气敏传感器的绝缘层的俯视图；

图5是本发明其他实施例的阵列式FET加热的插指气敏传感器的源极的俯视图；

图6是本发明第一个其他实施例的阵列式FET加热的插指气敏传感器的剖视图；

图7是本发明第二个其他实施例的阵列式FET加热的插指气敏传感器的剖视图；

图8是本发明具体实施例提供的阵列式FET加热的插指气敏传感器的加工方法的流程图；

图9至图25是本发明具体实施例提供的阵列式FET加热的插指气敏传感器的加工方法的过程图；

图26和图27是本发明其他实施例提供的阵列式FET加热的插指气敏传感器的加工方法的部分过程图。

图中：

1、衬底；10、隔热腔室；11、硅岛；

2、绝缘层；20、电极槽；201、第一子绝缘层；202、第二子绝缘层；

3、FET加热单元；31、源极；32、漏极；33、栅极；330、多晶硅层；

4、插指敏感电极；

5、气敏层；

6、多孔微组件；61、原子沉积层；62、密封层；

100、第一光刻胶层；1001、第一开口区域；200、第二光刻胶层；2001、第二开口区域；300、第三光刻胶层；3001、第三开口区域；400、第四光刻胶层；4001、第四开口区域；500、保护层；600、固定层；700、硬掩膜；7001、隔热孔；800、第五光刻胶层；8001、第五开口区域。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例提供一种阵列式FET加热的插指气敏传感器，如图1所示，包括衬底1、绝缘层2、FET加热阵列、两个插指敏感电极4、两个气敏层5及多孔微组件6，衬底1上设有隔热腔室10，隔热腔室10内设有硅岛11，绝缘层2位于衬底1和硅岛11的同一侧，绝缘层2的形状如图4所示，FET加热阵列包括两个FET加热单元3，每个FET加热单元3均包括栅极33和若干个掺杂极，掺杂极分为源极31和漏极32，源极31和漏极32间隔排布在硅岛11内，栅极33位于绝缘层2内，栅极33位于源极31和漏极32之间，源极31和漏极32导通时能够产生热量，两个插指敏感电极4形成在绝缘层2上，每个插指敏感电极4均与一个FET加热单元3对应，每个气敏层5均覆盖在一个插指敏感电极4上，多孔微组件6填充在隔热腔室10内，多孔微组件6呈孔状设置且其导热率低于玻璃的导热率。

本实施例提供的阵列式FET加热的插指气敏传感器，FET加热阵列加热气敏层5与现有的金属加热线圈加热相比，不会出现金属原子迁移的现象，提升了气敏层5的温度的均匀性，减小了FET阵列气敏传感器出现裂纹的概率，延长了FET阵列气敏传感器的使用寿命，若是气敏层5的气敏材料不同，该FET阵列气敏传感器还能够实现多种气体的识别，提升了FET阵列气敏传感器的应用空间，插指敏感电极4能够检测气敏层5电阻率的变化，填充在隔热腔室10内的多孔微组件6，不仅具有较低的导热率，还起到支撑硅岛11、绝缘层2、FET加热阵列、插指敏感电极4及气敏层5的作用，提高了该阵列式FET加热的插指气敏传感器对压力和振动的冲击，使得该阵列式FET加热的插指气敏传感器适用于恶劣环境。

如图1所示，本实施例的多孔微组件6包括多孔状的原子沉积层61，原子沉积层61的填充粉末为氮化硅粉末或者二氧化硅粉末，原子沉积层61原子层沉积在隔热腔室10内。多孔微组件6还包括密封层62，密封层62在真空环境下形成在衬底1和原子沉积层61背离所绝缘层2的一侧，本实施例的原子沉积层61的导热率为0.04W/（m•K）。在其他实施例中，若是非真空填充，原子沉积层61的导热率会有所上升，但会处于0.04W/（m•K）至0.1W/（m•K）之间。在其他实施例中，形成原子沉积层61的填充粉末还可以为玻璃碳粉末或者其他填充粉末，具体根据实际需要选定。

如图2和图3所示，两个FET加热单元3通入相同的电流时能够在相同时长内分别将对应的气敏层5加热至不同的温度，每个FET加热单元3的掺杂极的深度均相同，沿每个FET加热单元3的边缘至中心的方向，掺杂极的宽度逐渐减小，定义掺杂极的深度方向为硅岛11的厚度方向，掺杂极的宽度方向为FET加热单元3的径向，这种设置使得FET加热单元3能够更均匀的加热气敏层5，从而使每个气敏层5的受热更加均匀。如图2，其中一个FET加热单元3所包括的源极31、漏极32及栅极33的个数均为一个，形状均为环形，如图3所示，另一个FET加热单元3所包括的源极31和漏极32的个数均为两个，栅极33的个数为三个，每个栅极33均布置在源极31和漏极32之间。在其他实施例中，源极31和漏极32的形状还可以为环状多边形或者其他形状，如图5所示，掺杂极的形状呈环状正八边形，栅极33的形状可以与掺杂极的形状相同，还可以呈直线形状，具体根据实际需要进行设置。

现有的每个FET加热单元3的所有掺杂极的宽度均相同，导致气敏层5的中心区域的温度高于气敏层5的外圈的温度。对同一个FET加热单元3，本实施例的掺杂极的宽度按照上述结构设置，能够提高气敏层5外圈的温度，增加气敏层5温度分布的均匀性，从而使气敏层5能够更好地检测敏感气体的浓度。

具体地，本实施例的气敏层5的气敏材料相同，气敏材料为二氧化锡、三氧化钨或氧化锌，气敏层5含有贵金属。贵金属可为具有催化作用的铂、金、钯、铑或铱等，贵金属能够降低二氧化锡、三氧化钨或氧化锌的半导体势垒，促进阵列式FET加热的插指气敏传感器的选择性。在其他实施例中，同一个阵列式FET加热的插指气敏传感器的不同气敏层5的气敏材料可以相同以检测相同的敏感气体，也可以不同以检测不同的敏感气体，具体根据实际需要进行选定，本实施例不做具体限定。

本实施例的插指敏感电极4为铂电极、金电极或者氮化钛电极，插指敏感电极4仅用于敏感气敏层5的电阻率，从而检测出敏感气体的浓度。本实施例的插指敏感电极4的每根齿状电极的横截面积远小于源极31的横截面积，这种结构的插指敏感电极4的单位面积更多，能够更有效的敏感气敏层5。在其他实施例中，插指敏感电极4的每根齿状电极的横截面积还可以设计为与源极31的横截面积相近或者相同，具体根据实际需要设置。

具体地，本实施例的隔热腔室10的内壁沿衬底1的轴向延伸，隔热腔室10的深度与衬底1的厚度相同，在衬底1上采用干法腐蚀形成隔热腔室10。在其他实施例中，还可以在衬底1上通过湿法腐蚀形成隔热腔室10，如图6所示，此时隔热腔室10的内壁与衬底1的轴向呈夹角设置。

在其他实施例中，阵列式FET加热的插指气敏传感器的结构还可以如图7所示，隔热腔室10为隔热槽，隔热槽的开口正对绝缘层2，隔热槽的深度小于衬底1的厚度，隔热槽在气敏层5形成之前加工而成。

本实施例还提供一种适用于上述技术方案的阵列式FET加热的插指气敏传感器的加工方法，如图8所示，包括：

S1、提供衬底1，在衬底1的局部区域渗入离子，形成硅岛11。

具体地，S1包括以下步骤：

S11、在衬底1的上表面涂覆光刻胶，形成第一光刻胶层100；

S12、图形化第一光刻胶层100，在第一光刻胶层100上形成第一开口区域1001；

S13、通过第一开口区域1001向衬底1上渗入磷离子，掺杂有磷离子的部分衬底1即为N阱硅岛，如图9所示；

S14、去除图形化后的第一光刻胶层100，如图10所示。

具体地，本实施例的N阱硅岛的形状为正方形。在其他实施例中，N阱硅岛的形状还可以为长方形、圆形或者其他多边形，具体根据实际需要选定。

S2、在硅岛11上形成每个FET加热单元3的源极31和漏极32，源极31和漏极32间隔排布在硅岛11内。

具体地，形成源极31和漏极32时，S2包括以下步骤：

S21、在衬底1和硅岛11的上表面涂覆光刻胶，形成第二光刻胶层200；

S22、图形化第二光刻胶层200，在第二光刻胶层200上形成第二开口区域2001，如图11所示；

S23、通过第二开口区域2001向硅岛11上渗入硼离子，掺杂有硼离子的部分硅岛11即为源极31和漏极32，如图12所示；

S24、去除图形化后的第二光刻胶层200，如图13所示。

具体地，加工而成的源极31和漏极32的形状均为环形，其中一个FET加热单元3的源极31和漏极32的个数均为一个，另一个FET加热单元3的源极31和漏极32的个数均为两个，源极31和漏极32间隔分布在硅岛11上。在其他实施例中，源极31和漏极32的形状还可以为环状多边形，源极31和漏极32的个数可以均为两个以上，或者源极31的个数比漏极32多一个，具体根据实际需要设置。

S3、在硅岛11上形成绝缘层2和每个FET加热单元3的栅极33，栅极33位于绝缘层2内且位于源极31和漏极32之间。

本实施例的栅极33为多晶硅电极，S3包括以下步骤：

S31、在硅岛11、衬底1、源极31和漏极32上形成第一子绝缘层201，在第一子绝缘层201上形成多晶硅层330，如图14所示；

S32、在多晶硅层330上形成第三光刻胶层300，如图15所示；

S33、图形化第三光刻胶层300，形成第三开口区域3001，如图16所示；

S34、刻蚀正对第三开口区域3001的多晶硅层330，如图17所示；

S35、去除图形化后的第三光刻胶层300，剩余的多晶硅层330形成多晶硅电极，如图18所示；

S36、在衬底1、硅岛11、第一子绝缘层201及栅极33上形成第二子绝缘层202，第一子绝缘层201和第二子绝缘层202组成绝缘层2，如图19所示。

本实施例的多晶硅电极的形状为环形，多晶硅电极位于源极31和漏极32之间。在其他实施例中，多晶硅电极的形状还可以为直线状或者环状多边形，具体根据实际需要设置。

具体地，通过化学气相淀积工艺形成绝缘层2，本实施例的绝缘层2为氧化硅层。在其他实施例中，绝缘层2还可以为氮化硅或者氧化铝等绝缘材料形成的单层结构，或者为氧化硅、氮化硅或者氧化铝等绝缘材料形成的至少两层结构，具体根据实际需要选定。

S4、在绝缘层2上形成与每个FET加热阵列对应的插指敏感电极4。

在绝缘层2上形成插指敏感电极4时，S5包括以下步骤：

S41、在绝缘层2上形成第四光刻胶层400；

S42、图形化第四光刻胶层400，形成第四开口区域4001；

S43、刻蚀正对第四开口区域4001的绝缘层2，形成电极槽20，如图20所示；

S44、向电极槽20内溅射或者化学气相淀积导电材料；

S45、去除图形化后的第四光刻胶层400，淀积在电极槽20内的导电材料形成插指敏感电极4，如图21所示。

步骤S45中的两个插指敏感电极4能够分别对两个气敏层5电阻率的变化进行敏感，从而检测出各个气敏层5检测的敏感气体的浓度。该插指敏感电极4为铂电极、金电极或者氮化钛电极，或者由其他导电材料制成，本实施例不做具体限定。

S5、在每个插指敏感电极4上形成用于检测敏感气体含量的气敏层5。

采用丝网印刷方法或者喷墨打印的方法将气敏材料滴涂在插指敏感电极4上，气敏层5呈水滴状，如图22所示，或者采用蒸镀方法使气敏材料成型在插指敏感电极4上，形成气敏层5。

具体地，本实施例的气敏层5的气敏材料为二氧化锡、三氧化钨或氧化锌，气敏层5含有的贵金属可为具有催化作用的铂、金、钯、铑或铱等，贵金属能够降低二氧化锡、三氧化钨或氧化锌的半导体势垒，促进FET加热的插指气敏传感器的选择性。在本发明的其他实施例中，气敏层5的气敏材料还可以为氧化铟等材料。具体根据实际需要选定。

当然，在本发明的其他实施例中，还可以采用蒸镀方法使气敏材料成型在插指敏感电极4上，形成气敏层5，此时S5包括以下步骤：

S51、在绝缘层2和插指敏感电极4上涂覆第六光刻胶层；

S52、图形化第六光刻胶层，形成第六开口区域；

S53、向第六开口区域内采用蒸镀方法使气敏材料成型在插指敏感电极4上，形成气敏层5；

S54、去掉已经图形化的第六光刻胶层。

S6、在衬底1背离绝缘层2的一端加工出隔热腔室10，形成半成品。

形成隔热腔室10之前，包括以下步骤：

在绝缘层2、衬底1及气敏层5上形成保护层500；

在保护层500上形成固定层600，如图23所示。

在气敏层5和绝缘层2上形成用于保护气敏层5的保护层500和固定层600，避免加工隔热腔室10时损坏气敏层5。

加工隔热腔室10时，包括以下步骤：

S61、在衬底1上化学淀积绝缘材料，形成硬掩膜700；

S62、在硬掩膜700上涂覆第五光刻胶层800；

S63、图形化第五光刻胶层800，形成第五开口区域8001；

S64、刻蚀正对第五开口区域8001的硬掩膜700，形成隔热孔7001，如图23所示；

S65、深硅刻蚀正对隔热孔7001的衬底1，形成隔热腔室10，如图24所示；

S66、去掉图形化的第五光刻胶层800和硬掩膜700，如图25所示。

步骤S65中的干法刻蚀工艺兼有各向异性和选择性好的优点，与湿法刻蚀相比，成本低但刻蚀速率慢。当然，在本发明的其他实施例中，还可以采用湿法自停止腐蚀工艺形成隔热腔室10，例如，采用氢氧化钾溶液或者四甲基氢氧化铵溶液等腐蚀液对衬底1进行湿法腐蚀，由于硅岛11中磷离子的浓度高于衬底1中自带的硼离子的浓度，而腐蚀液对低离子浓度的衬底1腐蚀速率远高于硅岛11的腐蚀速率，从而表现为自停止的效果，刻蚀速率快、设备简单，具有较高的机械灵敏度，实际加工时根据实际需要选择加工工艺。

S7、将半成品进行退火并冷却。

此步骤中的半成品指的是单个阵列式FET加热的插指气敏传感器的半成品，退火后的阵列式FET加热的插指气敏传感器的气敏层5呈孔状，与不采用退火并冷却的工艺相比，具有较高的线性度和灵敏度。退火温度和退火时长属于本领域常用的技术手段，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置，本实施例不做具体限定。

S8、在隔热腔室10内形成孔状的多孔微组件6。

本实施例的多孔微组件6包括原子沉积层61和密封层62，S8包括：

S81、向隔热腔室10内填充干燥的填充粉末；

S82、通过原子层沉积将填充粉末凝固成原子沉积层61；

S83、在原子沉积层61和衬底1背离绝缘层2的一侧，在真空环境下化学气相淀积密封层62，如图26所示；

S84、去除保护层500和固定层600，如图27所示。

本实施例的原子沉积层61的导热率接近0.04W/（m•K）。在其他实施例中，多孔微组件6还可以只包括原子沉积层61，此时原子沉积层61的导热率接近0.1W/（m•K）。填充在隔热腔室10内的多孔微组件6，在保证具有较低的导热率的前提下，还能够起到支撑硅岛11、FET加热单元3、插指敏感电极4及气敏层5的作用，使得加工而成的阵列式FET加热的插指气敏传感器对振动或者压力冲击敏感性降低，提高了阵列式FET加热的插指气敏传感器的结构强度。

本实施例提供的阵列式FET加热的插指气敏传感器的加工方法，加工工艺简单，易于批量化生产，加工而成的阵列式FET加热的插指气敏传感器，不会出现金属原子迁移的现象，具有加热均匀、出现裂纹的概率低及使用寿命长的优点，填充在隔热腔室10内的多孔微组件6，在保证具有较低的导热率的前提下，提升了气敏传感器的结构强度，使得该阵列式FET加热的插指气敏传感器适用于恶劣环境。

为了将绝缘层2加工成如图4所示的形状，需要对绝缘层2进行刻蚀，具体地，在绝缘层2形成之后、气敏层5形成之前，在绝缘层2上形成第七光刻胶层，图形化第七光刻胶层，形成第七开口区域，刻蚀正对第七开口区域的绝缘层2，使得绝缘层2形成如图4所示的形状，最后去除第七光刻胶层。在其他实施例中，绝缘层2的加工步骤还可以是隔热腔室10形成之后，保护层500去除之前，在衬底1、绝缘层2及硅岛11上形成第八光刻胶层，图形化第八光刻胶层，形成第八开口区域，刻蚀正对第八开口区域的绝缘层2，使得绝缘层2形成如图4所示的形状，最后去除第八光刻胶层。

加工如图7所示的阵列式FET加热的插指气敏传感器时，隔热腔室10在气敏层5形成之前、绝缘层2形成之后形成，多孔微组件6在气敏层5形成之前进行填充，多孔微组件6可以只包括原子沉积层61，还可以同时包括原子沉积层61和密封层62，此时密封层62覆盖在原子沉积层61上。

需要说明的是，在本发明的其他实施例中，还可以是先加工栅极33，然后再加工出源极31和漏极32，具体根据实际需要选定。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (6)

1.一种阵列式FET加热的插指气敏传感器，其特征在于，包括：

衬底，其上设有隔热腔室，所述隔热腔室的内壁沿所述衬底的轴向延伸，所述隔热腔室的深度与所述衬底的厚度相同，所述隔热腔室内设有硅岛；

绝缘层，位于所述衬底和所述硅岛的同一侧，所述绝缘层包括第一子绝缘层和第二子绝缘层；

FET加热阵列，包括若干个FET加热单元，每个所述FET加热单元均包括栅极和若干个掺杂极，所述掺杂极分为源极和漏极，所述源极和所述漏极间隔排布在所述硅岛内，所述栅极位于所述绝缘层内且位于所述源极和所述漏极之间，所述源极和所述漏极导通时能够产生热量，所述硅岛、所述衬底、所述源极和所述漏极上形成有所述第一子绝缘层，所述栅极为多晶硅层，形成所述栅极和所述第二子绝缘层时包括：在所述第一子绝缘层上形成多晶硅层，在所述多晶硅层上形成第三光刻胶层，图形化所述第三光刻胶层，形成第三开口区域，刻蚀正对所述第三开口区域的所述多晶硅层，去除图形化后的所述第三光刻胶层，剩余的所述多晶硅层形成所述栅极，在所述衬底、所述硅岛、所述第一子绝缘层及所述栅极上形成第二子绝缘层；

若干个插指敏感电极，形成在所述绝缘层上，每个所述插指敏感电极均与一个所述FET加热单元对应；

若干个气敏层，每个所述气敏层均覆盖在一个所述插指敏感电极上，所述气敏层含有贵金属，所述贵金属为具有催化作用的铂、金、钯、铑或铱；

多孔微组件，填充在所述隔热腔室内，所述多孔微组件呈孔状设置且其导热率低于玻璃的导热率，所述多孔微组件包括多孔状的原子沉积层，所述原子沉积层的填充粉末为氮化硅粉末或者二氧化硅粉末，所述原子沉积层原子层沉积在所述隔热腔室内，所述原子沉积层的导热率位于0.04W/(m·K)至0.1W/(m·K)之间，所述多孔微组件还包括密封层，所述密封层在真空环境下形成在所述衬底和所述原子沉积层背离所述绝缘层的一侧。

2.根据权利要求1所述的阵列式FET加热的插指气敏传感器，其特征在于，至少两个所述FET加热单元通入相同的电流时能够在相同时长内分别将对应的所述气敏层加热至不同的温度，每个所述FET加热单元的所述掺杂极的深度均相同，沿每个所述FET加热单元的边缘至中心的方向，所述掺杂极的宽度逐渐减小。

3.根据权利要求1所述的阵列式FET加热的插指气敏传感器，其特征在于，所述插指敏感电极为铂电极、金电极或者氮化钛电极。

4.一种适用于权利要求1-3任一项所述的阵列式FET加热的插指气敏传感器的加工方法，其特征在于，包括：

提供衬底，在所述衬底的局部区域渗入离子，形成硅岛；

在所述硅岛上形成绝缘层、每个所述FET加热单元的源极、漏极及栅极，所述源极和所述漏极间隔排布在所述硅岛内，所述栅极位于所述绝缘层内且位于所述源极和所述漏极之间；

在所述衬底上加工出隔热腔室；

在所述绝缘层上形成与每个所述FET加热阵列对应的插指敏感电极；

在每个所述插指敏感电极上形成用于检测敏感气体含量的气敏层，形成半成品；

将所述半成品进行退火并冷却；

在所述隔热腔室内形成孔状的多孔微组件，所述多孔微组件包括原子沉积层，形成所述原子沉积层时包括：

向所述隔热腔室内填充干燥的填充粉末；

通过原子层沉积将填充粉末凝固成所述原子沉积层；

形成所述绝缘层和所述栅极时，包括步骤：

在所述硅岛、所述衬底、所述源极和所述漏极上形成第一子绝缘层，在所述第一子绝缘层上形成多晶硅层；

在所述多晶硅层上形成第三光刻胶层；

图形化所述第三光刻胶层，形成第三开口区域；

刻蚀正对所述第三开口区域的所述多晶硅层；

去除图形化后的所述第三光刻胶层，剩余的所述多晶硅层形成栅极；

在所述衬底、所述硅岛、所述第一子绝缘层及所述栅极上形成第二子绝缘层，所述第一子绝缘层和所述第二子绝缘层组成绝缘层。

5.根据权利要求4所述的阵列式FET加热的插指气敏传感器的加工方法，其特征在于，在所述衬底背离所述绝缘层的一侧形成所述隔热腔室，所述多孔微组件还包括密封层，所述密封层在真空环境下化学气相淀积在所述原子沉积层和所述衬底背离所述绝缘层的一侧。

6.根据权利要求5所述的阵列式FET加热的插指气敏传感器的加工方法，其特征在于，所述隔热腔室在所述气敏层形成之后加工而成，形成所述隔热腔室之前，还包括：

在所述绝缘层、所述衬底及所述气敏层上形成保护层；

在所述保护层上形成固定层。

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