JP2023517401A - Ｍｅｍｓガスセンサー及びそのアレイ、ガス検知及び製造方法 - Google Patents

Ｍｅｍｓガスセンサー及びそのアレイ、ガス検知及び製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2023517401A
JP2023517401A JP2023500115A JP2023500115A JP2023517401A JP 2023517401 A JP2023517401 A JP 2023517401A JP 2023500115 A JP2023500115 A JP 2023500115A JP 2023500115 A JP2023500115 A JP 2023500115A JP 2023517401 A JP2023517401 A JP 2023517401A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
sensing
cavity
mems
sensing electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2023500115A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7466052B2 (ja
Inventor
シュー，レイ
シエ，ドンチェン
チェン，ドンリャン
Original Assignee
ウィーナー カンパニー リミテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ウィーナー カンパニー リミテッド filed Critical ウィーナー カンパニー リミテッド
Publication of JP2023517401A publication Critical patent/JP2023517401A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7466052B2 publication Critical patent/JP7466052B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0031—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector comprising two or more sensors, e.g. a sensor array
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/0009—Structural features, others than packages, for protecting a device against environmental influences
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/02—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems containing distinct electrical or optical devices of particular relevance for their function, e.g. microelectro-mechanical systems [MEMS]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/04—Networks or arrays of similar microstructural devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00642—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for improving the physical properties of a device
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00642—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for improving the physical properties of a device
    • B81C1/0069—Thermal properties, e.g. improve thermal insulation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/125—Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/128—Microapparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0292—Sensors not provided for in B81B2201/0207 - B81B2201/0285
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/01—Suspended structures, i.e. structures allowing a movement
    • B81B2203/0109—Bridges

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

ＭＥＭＳガスセンサーＡ及びそのアレイＢ、ガス検知及び製造方法であって、前記ガスセンサーＡは、第１表面にキャビティーＡ１が開設される第１基板Ａ２と、キャビティーＡ１の開口に設置されるガス検知アセンブリＡ３と、を備え、ガス検知アセンブリＡ３は、キャビティーＡ１の開口に架設されるサポートブリッジＡ３１、及びサポートブリッジＡ３１に設置されるガス検知部Ａ３２を含み、ガス検知部Ａ３２は順に積層設置されるストリップ加熱電極部Ａ３２１、絶縁層Ａ３２２、ストリップ検知電極部Ａ３２３及びガス感応材料部Ａ３２４を含み、ストリップ検知電極部Ａ３２３は第１検知電極部Ａ３２３－１及び第２検知電極部Ａ３２３－２を含み、第１検知電極部Ａ３２３－１と第２検知電極部Ａ３２３－２との間に第１開口Ａ３２５が設置され、ガス感応材料部Ａ３２４は第１開口Ａ３２５の位置に設置され、ガス感応材料部Ａ３２４の第１端は第１検知電極部Ａ３２３－１に接続され、ガス感応材料部Ａ３２４の第２端は第２検知電極部Ａ３２３－２に接続される。【選択図】図１

Description

本願は２０２０年３月２６日に中国特許庁に提出された、出願番号が２０２０１０２２２３４１．９であり、発明名称が「ＭＥＭＳガスセンサー及びそのアレイ、ガス検知及び製造方法」である中国特許出願の優先権を要求し、その内容は引用の方式で本願に取り込まれるように理解されるべきである。
本願はガス検知の技術分野に関するが、それに限らず、特にＭＥＭＳガスセンサー及びそのアレイ、ガス検知及び製造方法を指す。
匂いの識別はガスセンサーの重要な適用分野の１つである。金属酸化物半導体式ガスセンサーはその低消費電力、低コスト、高集積度、複数種のガスに対する良好な応答等の優れた特性により、匂い識別装置に幅広く適用される。ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、金属酸化物半導体）類ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ－Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ、微小電気機械システム）ガスセンサーは、主に閉鎖膜式と懸濁膜式に基づく研究が多く、前者は比較的高い機械強度を有し、後者は比較的速い熱応答速度を有する。しかし、上記タイプのガスセンサーには依然として消費電力が比較的高いという問題が存在する。
以下は、本明細書に記載されるテーマに対する概要である。本概要は特許請求の範囲の保護範囲を限定するものではない。
本開示の実施例はＭＥＭＳガスセンサー及びそのアレイ、ガス検知及び製造方法を提供する。
一態様で、本開示の実施例はＭＥＭＳガスセンサーを提供し、第１表面にキャビティーが開設される第１基板と、キャビティーの開口に設置されるガス検知アセンブリと、を備えてもよく、
前記ガス検知アセンブリは、前記キャビティーの開口の第１エッジと第２エッジに架設されるサポートブリッジ、及び前記サポートブリッジにおける前記キャビティーから離れる一側に設置されるガス検知部を含んでもよく、前記ガス検知部は順に積層設置されるストリップ加熱電極部、絶縁層、ストリップ検知電極部及びガス感応材料部を含み、前記ストリップ検知電極部は第１検知電極部及び第２検知電極部を含み、前記第１検知電極部と第２検知電極部との間に第１開口が設置され、前記ガス感応材料部は前記第１開口の位置に設置され、前記ガス感応材料部の第１端は前記第１検知電極部に接続され、前記ガス感応材料部の第２端は前記第２検知電極部に接続される。
他の態様で、本開示の実施例はＭＥＭＳガスセンサーのガス検知方法を更に提供し、前記ＭＥＭＳガスセンサーは上記のいずれか１つのＭＥＭＳガスセンサーであり、前記方法は、
前記ＭＥＭＳガスセンサーにおけるいずれか１つ又は複数のガス検知部を選択して、前記ガス検知アセンブリにおけるストリップ加熱電極部に加熱電圧を印加し、前記ガス検知部における第１検知電極部と第２検知電極部との間の電圧値を取得することを含んでもよい。
他の態様で、本開示の実施例は複数の上記のいずれか１つのＭＥＭＳガスセンサーを含んでもよいＭＥＭＳガスセンサーアレイを提供する。
更なる態様で、本開示の実施例はＭＥＭＳガスセンサーの製造方法を提供し、前記ＭＥＭＳガスセンサーは上記のＭＥＭＳガスセンサーであり、前記方法は、
第１基板を用意することと、
前記第１基板の第１表面に支持膜を形成することと、
前記支持膜にガス検知部を形成し、前記ガス検知部は順に積層設置されるストリップ加熱電極部、絶縁層、ストリップ検知電極部及びガス感応材料部を含み、前記ストリップ検知電極部は第１検知電極部及び第２検知電極部を含み、前記第１検知電極部と第２検知電極部との間に第１開口が設置され、前記ガス感応材料部は前記第１開口の位置に設置され、前記ガス感応材料部の第１端は前記第１検知電極部に接続され、前記ガス感応材料部の第２端は前記第２検知電極部に接続されることと、
前記支持膜を加工してサポートブリッジを取得し、前記第１基板の第１表面に１つ又は複数のキャビティーを形成し、前記サポートブリッジは前記キャビティーの開口の第１エッジと第２エッジに架設されることと、を含んでもよい。
図面及び詳細の説明を読んで理解した後、他の方面を理解できる。
図１は本開示の１つの例示的な実施例におけるＭＥＭＳガスセンサーの構成構造断面図である。 図２は本開示の１つの例示的な実施例におけるＭＥＭＳガスセンサーの構成構造上面図である。 図３は本開示の例示的な実施例の第１基板に１つのキャビティーが設置され、１つのキャビティーの開口に複数のガス検知アセンブリが設置される模式図である。 図４は本開示の例示的な実施例の第１基板に複数のキャビティーが設置され、複数のキャビティーの開口に複数のガス検知アセンブリが設置される模式図である。 図５は本開示の例示的な実施例の第１基板に複数のキャビティーが設置され、各キャビティーの開口に１つのガス検知アセンブリが設置される模式図である。 図６ａは本開示の例示的な実施例のキャビティーの配列模式図である。 図６ｂは本開示の例示的な実施例のキャビティーの配列模式図である。 図６ｃは本開示の例示的な実施例のキャビティーの配列模式図である。 図６ｄは本開示の例示的な実施例のキャビティーの配列模式図である。 図７ａは本開示の例示的な実施例のいずれか１つのキャビティーにおけるガス検知アセンブリ又はガス検知部の配列模式図である。 図７ｂは本開示の例示的な実施例のいずれか１つのキャビティーにおけるガス検知アセンブリ又はガス検知部の配列模式図である。 図７ｃは本開示の例示的な実施例のいずれか１つのキャビティーにおけるガス検知アセンブリ又はガス検知部の配列模式図である。 図８は本開示の例示的な実施例の第１キャビティーの複数のガス検知アセンブリと第２キャビティーの複数のガス検知アセンブリがピンを共用する模式図である。 図９は本開示の例示的な実施例の魚骨形のＭＥＭＳガスセンサーの構成構造模式図である。 図１０は本開示の例示的な実施例の魚骨形のＭＥＭＳガスセンサーにおける魚骨構造の模式図である。 図１１は本開示の例示的な実施例のガス感応材料層の模式図である。 図１２は本開示の例示的な実施例のガス検知電極層の模式図である。 図１３は本開示の例示的な実施例の隔離膜層の模式図である。 図１４は本開示の例示的な実施例のヒーター層の模式図である。 図１５は本開示の例示的な実施例のＭＥＭＳガスセンサーの電圧入出力の模式図である。 図１６は本開示の例示的な実施例のＭＥＭＳガスセンサーの加熱回路の等価模式図である。 図１７は本開示の例示的な実施例のＭＥＭＳガスセンサーのガス検知回路の第１等価模式図である。 図１８は本開示の例示的な実施例のＭＥＭＳガスセンサーのガス検知回路の第２等価模式図である。 図１９は本開示の例示的な実施例の支持膜層の模式図である。 図２０は本開示の例示的な実施例の基板層の模式図である。 図２１は本開示の例示的な実施例のＭＥＭＳガスセンサーのガス検知方法のフローチャートである。 図２２は本開示の例示的な実施例のＭＥＭＳガスセンサーの製造方法のフローチャートである。 図２３は本開示の例示的な実施例の支持膜においてガス検知部、加熱電極ピン、第１グランドピン、検知電極ピン及び第２グランドピンを製造する方法のフローチャートである。 図２４は本開示の例示的な実施例のＭＥＭＳガスセンサーの各層を製造する方法のフローチャートである。 図２５は本開示の例示的な実施例のＭＥＭＳガスセンサーアレイの構成ブロック図である。
本文は複数の実施例を説明するが、該説明は例示的なものであり、制限のためのものではない。特に制限しない限り、いかなる実施例のいかなる特徴又は要素は、いかなる他の実施例におけるいかなる他の特徴又は要素とを組合わせて使用でき、又はいかなる他の実施例におけるいかなる他の特徴又は要素を替えることができる。
１つの例示的な実施例において、ＭＥＭＳガスセンサーＡを提供し、図１、図２に示すように、第１表面にキャビティーＡ１が開設される第１基板Ａ２と、キャビティーの開口に設置されるガス検知アセンブリＡ３と、を備えてもよく、
前記ガス検知アセンブリＡ３は、前記キャビティーの開口の第１エッジＡ２１と第２エッジＡ２２に架設されるサポートブリッジＡ３１、及び前記サポートブリッジＡ３１における前記キャビティーから離れる一側に設置されるガス検知部Ａ３２を含んでもよく、前記ガス検知部Ａ３２は順に積層設置されるストリップ加熱電極部Ａ３２１、絶縁層Ａ３２２、ストリップ検知電極部Ａ３２３及びガス感応材料部Ａ３２４を含み、前記ストリップ検知電極部Ａ３２３は第１検知電極部Ａ３２３－１及び第２検知電極部Ａ３２３－２を含み、前記第１検知電極部Ａ３２３－１と第２検知電極部Ａ３２３－２との間に第１開口Ａ３２５が設置され、前記ガス感応材料部Ａ３２４は前記第１開口Ａ３２５の位置に設置され、前記ガス感応材料部Ａ３２４の第１端は前記第１検知電極部Ａ３２３－１に接続され、前記ガス感応材料部Ａ３２４の第２端は前記第２検知電極部Ａ３２３－２に接続される。
１つの例示的な実施例において、キャビティーＡ１は１つ又は複数を含んでもよく、ガス検知アセンブリＡ３は１つ又は複数であってもよく、対応的に、各キャビティーＡ１に架設されるサポートブリッジＡ３１は１つ又は複数を含んでもよい。本文はキャビティーＡ１、サポートブリッジＡ３１の数量を制限しない。
１つの例示的な実施例において、キャビティーＡ１は必ずしも第１基板Ａ２の１つの表面に設置されるとは限らず、第１基板Ａ２の複数の表面にキャビティーＡ１を設置し、対応的に異なる表面におけるキャビティーＡ１に１つ又は複数のガス検知アセンブリＡ３を設置するようにしてもよい。
本開示の実施例に記載のＭＥＭＳガスセンサーは、ＭＥＭＳプロセスにより製造され、単一プロセスセンサーの製造パッケージングを実現し、ガスセンサー大量製造過程は簡単化され、コストは大幅に低減され、効率は向上し、製造周期は短縮され、センサーの一致性と安定性の向上に役立つ。ストリップサポートブリッジ構造を採用して、センサーの有効領域をストリップサポートブリッジに製作することにより、蛇行巻き、らせん巻き、又は折返し巻きのヒーター構造及び櫛型電極構造を省略し、ガスセンサーの消費電力を大幅に低減し、熱応答速度を向上させることができる。キャビティーの２つのエッジにより上記サポートブリッジを支持することで、ガス検知アセンブリにおける加熱電極部が通電した後、特にガス感応材料を比較的高い温度に加熱する必要がある場合、依然として比較的良い支持性を確保できる。
該実施例の方案により、サポートブリッジをガスセンサーの感知部位（即ち、ガス感応材料部）とすることで、熱質量が小さく、消費電力が低い。
１つの例示的な実施例において、図１と図２を参照すると、前記ＭＥＭＳガスセンサーＡは、以下のようなピン接続方式を採用してもよい。即ち、前記ＭＥＭＳガスセンサーＡは、前記第１基板Ａ２に設置される加熱電極ピンＡ４、第１グランドピンＡ５、検知電極ピンＡ６及び第２グランドピンＡ７を備え、
前記加熱電極ピンＡ４は前記ストリップ加熱電極部Ａ３２１の第１端に接続され、前記ストリップ加熱電極部Ａ３２１の第２端は前記第１グランドピンＡ５に接続され、それにより加熱回路を形成し、
前記第１検知電極部Ａ３２３－１の第１端は前記ガス感応材料部Ａ３２４の第１端に接続され、前記第１検知電極部Ａ３２３－１の第２端は前記検知電極ピンＡ６に接続され、前記第２検知電極部Ａ３２３－２の第１端は前記ガス感応材料部Ａ３２４の第２端に接続され、前記第２検知電極部Ａ３２３－２の第２端は前記第２グランドピンＡ７に接続され、それにより検知回路を形成する。
１つの例示的な実施例において、前記キャビティーＡ１は１つ又は複数を含んでもよく、
いずれか１つのキャビティーＡ１のキャビティー開口の異なる位置にはそれぞれ複数のガス検知アセンブリＡ３が設置されてもよく、又は、
いずれか複数のキャビティーＡ１のうちの各キャビティーのキャビティー開口の異なる位置にはそれぞれガス検知アセンブリＡ３が設置されてもよく、又は、
いずれか複数のキャビティーＡ１のうちの各キャビティーのキャビティー開口には１つのガス検知アセンブリＡ３が設置されてもよく、又は、
いずれか１つのキャビティーＡ１のキャビティー開口には１つのガス検知アセンブリＡ３が設置されてもよい。
例えば、１つの例示的な実施例において、該基板にはガス検知アセンブリが設置される１つのキャビティーが含まれてもよく、該１つのキャビティーには１つのみのガス検知アセンブリが設置されてもよく、又は該キャビティーの異なる位置に複数のガス検知アセンブリが設置されてもよい。他の例示的な実施例において、該基板にはガス検知アセンブリが設置される複数（２つ以上）のキャビティーが含まれてもよく、各キャビティーには１つのみのガス検知アセンブリが設置されてもよく、又は各キャビティーには複数のガス検知アセンブリが設置され、又は前記複数のキャビティーのうち、一部のキャビティーには１つのみのガス検知アセンブリが設置され、他の一部のキャビティーには複数のガス検知アセンブリが設置される。
更に例えば、他の例示的な実施例において、該基板には複数のキャビティーが含まれてもよく、一部のキャビティーには１つ又は複数のガス検知アセンブリが設置されてもよく、他の一部のキャビティーにはガス検知アセンブリが設置されなくてもよい。
他の例示的な実施例において、ガス検知アセンブリが複数のキャビティーに跨る場合は除外されない。例えば、複数のキャビティー１の上方には１つのガス検知アセンブリＡ３が架設され、又は複数のキャビティー１の上方には複数のガス検知アセンブリＡ３が架設される。ここで、各ガス検知アセンブリＡ３はいずれも複数のキャビティーＡ１の上方に架設される。
図２は第１基板Ａ２に１つのキャビティーＡ１が設置され、１つのキャビティーＡ１に１つのサポートブリッジＡ３１が架設される例示的な実施例を示す。即ち、該例示的な実施例において、１つのキャビティーＡ１のキャビティー開口には１つのガス検知アセンブリＡ３が設置される。
図３は第１基板Ａ２に１つのキャビティーＡ１が設置され、１つのキャビティーＡ１に複数のサポートブリッジＡ３１が架設される例示的な実施例を示す。即ち、該例示的な実施例において、１つのキャビティーＡ１には複数のガス検知アセンブリＡ３が設置される。
図４は第１基板Ａ２に複数のキャビティーＡ１が設置され、各キャビティーＡ１に複数のサポートブリッジＡ３１が架設される例示的な実施例を示す。即ち、該例示的な実施例において、各キャビティーＡ１には複数のガス検知アセンブリＡ３が設置される。図４は３つのキャビティーを例とするが、他の実施例において、２つのキャビティー又は３つ以上のキャビティーを設置してもよい。
図５は第１基板Ａ２に複数のキャビティーＡ１が設置され、各キャビティーＡ１に１つのサポートブリッジＡ３１が架設される例示的な実施例を示す。即ち、該例示的な実施例において、各キャビティーＡ１には１つのガス検知アセンブリＡ３が設置される。図５におけるキャビティー数は例に過ぎず、実際の数量は需要に応じて設定されてもよい。
本開示の例示的な実施例において、キャビティーＡ１の開口形状は限らず、例えば正方形、矩形、円形、リング又は不規則な形状等であってもよい。
本開示の例示的な実施例において、複数のキャビティーＡ１の間の配列方式は、並列配列、直線に沿う配列、及び所定の幾何学的図形に従う配列のうちのいずれか１つ又は複数の方式を含んでもよいが、それらに限らない（例えば、アレイに配列され、又は対称幾何学的図形に配列され、又は非対称幾何学的図形に配列されてもよい）。図６ａ～６ｄに示すように、図６ａはキャビティーが並列配列される例であり、図６ｂはキャビティーが直線に沿う配列される例であり、図６ｃと図６ｄは幾何学的図形に配列される例である。図６ａ～６ｄはキャビティーが長方形であることを例示し、キャビティーの個数も例に過ぎない。他の実施例において、キャビティーの個数と形状はいずれも需要に応じて設定されてもよい。いずれか１つのキャビティーＡ１の開口での複数のサポートブリッジＡ３１の配列方式は、キャビティーの配列形式によって複数種類の変化を有してもよい。例えば、並列配列、及び所定の図形に従う配列のうちのいずれか１つ又は複数の方式を含んでもよいが、それらに限らない（前記所定の幾何学的図形は対称のもの又は非対称のものであってもよい）。ストリップガス検知アセンブリの並列配列の例については図３又は図４を参照し、ストリップガス検知アセンブリの所定の図形に従う配列については図７ａ～７ｃを参照する（図面はガス検知アセンブリのキャビティーでの概略のみを示す）。図７ａ～７ｃはキャビティーが長方形であることを例示し、ストリップガス検知アセンブリの個数も例に過ぎない。他の実施例において、キャビティーの個数及びストリップガス検知アセンブリの個数はいずれも需要に応じて設定されてもよい。
図２、図３、図４、図５に示す例において、サポートブリッジＡ３１の形状はストリップである。図４、図５に示す例において、複数のキャビティーＡ１が存在する場合、複数のキャビティーが並列配列される実施例は示される。図３、図４に示す例において、１つのキャビティーの開口に複数のサポートブリッジＡ３１が含まれる場合、複数のサポートブリッジＡ３１が並列配列される実施例は示される。
１つの例示的な実施例において、１つのキャビティーの開口に複数のサポートブリッジＡ３１が含まれる場合、複数のサポートブリッジＡ３１は対称に配列されてもよく、消費電力を低減できる。
１つの例示的な実施例において、１つのキャビティーの開口での複数のサポートブリッジＡ３１が対称に配列される場合、対称の多角形、円形、楕円形又はミラー対称図形に囲んで構成してもよい。例えば、複数のサポートブリッジＡ３１は正多角形（例えば、正三角形、正方形又は正五角形等）となるように架設されてもよい。また例えば、複数のサポートブリッジＡ３１を弧形に設置してもよく、複数の弧形のサポートブリッジは円形又は楕円形を構成してもよい。更に例えば、複数のサポートブリッジはある面を軸としてミラー対称図形に配列されてもよい。更に例えば、１つのキャビティーの開口での複数のＶ字形のサポートブリッジＡ３１は、主骨のない魚骨形を構成してもよい。
１つの例示的な実施例において、複数のキャビティーの開口でのサポートブリッジＡ３１は一緒に１つ又は複数の形状（該形状は幾何学的形状、文字形状及び／又は任意の所定のパターン等、例えば商標、商標略称等を含んでもよいが、それらに限らない）を構成してもよい。該形状は対称形状であってもよい。例えば、２つのキャビティーの開口に設置されるサポートブリッジＡ３１は、一緒に魚骨形（該魚骨形に主骨がある）を構成する。
例えば、複数のキャビティーがある場合、複数のキャビティーの開口での複数のサポートブリッジＡ３１はミラー対称に配列され、ミラー対称図形を構成してもよい。例えば、２つのキャビティーが設置される場合、各キャビティーの開口に複数のサポートブリッジが並列配列され、２つのキャビティーの開口でのサポートブリッジは、２つのキャビティーの間の、基板に垂直する面を軸として対称に配列される。２つのキャビティーの開口でのサポートブリッジは魚骨のように配列される。
上記例示的な実施例において、説明の都合上、サポートブリッジの配列を例として説明し、ガス検知アセンブリ又はガス検知部の配列はサポートブリッジの配列と同じである。図１から分かるように、各サポートブリッジには１つのガス検知部がある。サポートブリッジはストリップである場合、サポートブリッジでのガス検知部における加熱電極部、絶縁層、検知電極部もストリップである。
１つの例示的な実施例において、前記キャビティーＡ１は１つ又は複数を含んでもよく、いずれか１つのキャビティーＡ１のキャビティー開口での複数のガス検知アセンブリＡ３はピンを共用してもよく、又はいずれか複数のキャビティーＡ１のキャビティー開口での複数のガス検知アセンブリＡ３はピンを共用してもよい。ピンの共用により配線空間を節約できる。前記複数のガス検知アセンブリＡ３がピンを共用することは、
前記複数のガス検知アセンブリＡ３のストリップ加熱電極部Ａ３２１が前記第１グランドピンＡ５を共用すること、
前記複数のガス検知アセンブリＡ３のストリップ検知電極部Ａ３２１が前記第２グランドピンＡ７を共用すること、
前記複数のガス検知アセンブリＡ３のストリップ検知電極部Ａ３２１が前記検知電極ピンＡ６を共用すること、のうちの１つ又は複数の方式を含んでもよい。
１つの例示的な実施例において、図８に示すように、前記いずれか複数のキャビティーＡ１は第１キャビティーＡ１－１と第２キャビティーＡ１－２を含んでもよい。第１キャビティーＡ１－１と第２キャビティーＡ１－２を例として説明すると、前記いずれか複数のキャビティーＡ１のキャビティー開口での複数のガス検知アセンブリＡ３がピンを共用することは、
前記いずれか複数のキャビティーのうちの第１キャビティーＡ１－１のキャビティー開口でのｍ個のガス検知アセンブリＡ３と、前記いずれか複数のキャビティーのうちの第２キャビティーＡ１－２のキャビティー開口でのｎ個のガス検知アセンブリＡ３とが第１グランドピンＡ５と第２グランドピンＡ７を共用することを含んでもよい。例えば、ｍ個のガス検知アセンブリＡ３におけるｍ個のストリップ加熱電極部とｎ個のガス検知アセンブリＡ３におけるｎ個のストリップ加熱電極部とは前記第１グランドピンＡ５を共用し、ｍ個のガス検知アセンブリＡ３におけるｍ個のストリップ検知電極部とｎ個のガス検知アセンブリＡ３におけるｎ個のストリップ検知電極部とは前記第２グランドピンＡ７を共用する。図８に示すピンの形状と配線方式は例に過ぎず、他の実施例において、グランドピンの形状及び／又は位置は異なってもよい。例えば、グランドピンの面積はより小さくしてもよく、対応的に、電極部とグランドピンとの間のリード全長は増加してもよい。リードによる接続の他、例示的な実施例において、電極部とピンは直接に接続されてもよい。
１つの例示的な実施例において、ｍとｎはいずれも正整数であり、ｍとｎは同じであってもよく、異なってもよい。
１つの例示的な実施例において、前記第１グランドピンＡ５と第２グランドピンＡ７は、前記第１キャビティーＡ１－１と第２キャビティーＡ１－２との間に設置されてもよい。
１つの例示的な実施例において、前記第１グランドピンＡ５と第２グランドピンＡ７はいずれもリングに製作されてもよく、該リングは複数のキャビティーＡ１（例えば、第１キャビティーＡ１－１と第２キャビティーＡ１－２）周りに設置されてもよい。それにより、複数のキャビティーにおけるガス検知アセンブリＡ３は、第１グランドピンＡ５及び第２グランドピンＡ７に接続される。
１つの例示的な実施例において、前記ｍ個のガス検知アセンブリとｎ個のガス検知アセンブリは１つの検知電極ピンＡ６を共用してもよい。他の例示的な実施例において、検知電極ピンＡ６は第１検知電極ピンと第２検知電極ピンを含んでもよく、前記ｍ個のガス検知アセンブリＡ３は第１検知電極ピンを共用してもよく、前記ｎ個のガス検知アセンブリは第２検知電極ピンを共用してもよい。
１つの例示的な実施例において、第１キャビティーＡ１－１と第２キャビティーＡ１－２は、それぞれ自体の共用する検知電極ピン（例えば、第１検知電極ピンと第２検知電極ピン）を設置してもよく、１つの検知電極ピンを共用してもよい。
１つの例示的な実施例において、図８に示すように、第１キャビティーＡ１－１と第２キャビティーＡ１－２が１つの検知電極ピンＡ６を共用する実施例の模式図は示される。
１つの例示的な実施例において、複数のガス感応材料部Ａ３２４に採用されるガス感応材料はいずれも異なってもよく、又は、少なくとも２つのガス感応材料部Ａ３２４に採用されるガス感応材料は同じである。
１つの例示的な実施例において、前記ガス感応材料は、酸化スズ、酸化インジウム、酸化タングステン及び酸化亜鉛のうちのいずれか１つ又は複数のものを含んでもよい。
以下では、魚骨形のＭＥＭＳガスセンサーの例示的な実施例を示す。該例示的な実施例において、第１基板の表面に複数のガス検知アセンブリが設置され、該複数のガス検知アセンブリは魚骨のように配列される。
１つの例示的な実施例において、魚骨形のＭＥＭＳガスセンサーは２つのキャビティーを備えてもよい。各キャビティーには複数のガス検知アセンブリ、即ち複数、例えば２つ、３つ、４つ又はより多くのサポートブリッジＡ３１が設置されてもよく、ガス検知アセンブリの数は需要に応じて設定されてもよく、又はセンサーの大きさ即ち第１基板の表面積に応じて決定されてもよい。各サポートブリッジＡ３１には１つのガス検知部Ａ３２が設置されてもよい。
１つの例示的な実施例において、魚骨形のＭＥＭＳガスセンサーは、複数のガス検知部Ａ３２における複数のストリップ加熱電極部Ａ３２１に対応する複数の加熱電極ピンＡ４を備えてもよい。２つのキャビティーが設置され、且つ各キャビティーの開口に４つのガス検知アセンブリが設置されることを例として、１つのキャビティーに４つのサポートブリッジＡ３１が設置されると、対応的に４つのストリップ加熱電極部があり、このため、基板の表面において、該キャビティーの一側に４つの加熱電極ピンＡ４が設置され、２つのキャビティーには合計８つのサポートブリッジＡ３１が設置され、８つのストリップ加熱電極部が対応的に設置され、対応的に、合計８つの加熱電極ピンＡ４が設置される。加熱電極ピンＡ４の数は加熱電極部の数に応じて決定される。
２つのキャビティーが設置されることを例として、魚骨形のＭＥＭＳガスセンサーは２つの検知電極ピンＡ６を備えてもよい。各キャビティーの開口でのガス検知アセンブリにおけるストリップ検知電極部Ａ３２３は１つの検知電極ピンＡ６を共用し、即ち、検知電極ピンの数はキャビティーの数に応じて決定されてもよい。他の例示的な実施例において、該検知電極ピンＡ６は１つのみ設置されてもよく、即ちすべてのガス検知アセンブリにおけるストリップ検知電極部Ａ３２３は、１つの検知電極ピンＡ６を共用する。
１つの例示的な実施例において、魚骨形のＭＥＭＳガスセンサーは、１つの第１グランドピンＡ５と１つの第２グランドピンＡ７を備えてもよい。２つのキャビティーの開口での複数のガス検知アセンブリにおけるストリップ検知電極部Ａ３２３はいずれも第２グランドピンＡ７を共用し、２つのキャビティーの開口での複数のガス検知アセンブリにおけるストリップ加熱電極部Ａ３２１はいずれも第１グランドピンＡ５を共用する。
１つの例示的な実施例において、空間を節約するために、魚骨形のＭＥＭＳガスセンサーの１つの第１グランドピンＡ５と１つの第２グランドピンＡ７は、いずれも２つのキャビティーの間の位置に設置され、且つ異なる層に設置されてもよい。
１つの例示的な実施例において、図９に示すように、魚骨形のＭＥＭＳガスセンサーＡは上から下へ、ガス感応材料層１（ガス感応材料部Ａ３２４の所在する層）、ガス検知電極層２（ストリップ検知電極部Ａ３２３、検知電極ピンＡ６及び第２グランドピンＡ７の所在する層）、隔離膜層３（ストリップ加熱電極部Ａ３２１とストリップ検知電極部Ａ３２３との間の絶縁層Ａ３２２の所在する層）、ヒーター層４（ストリップ加熱電極部Ａ３２１、加熱電極ピンＡ４及び第１グランドピンＡ５の所在する層）、支持膜層５（サポートブリッジＡ３１の所在する層）及び基板層６（第１基板Ａ２の所在する層）を順に備えてもよい。
１つの例示的な実施例において、図１０に示すように、魚骨形のＭＥＭＳガスセンサーにおける魚骨構造２１は、主骨２１１（１つの第１グランドピンＡ５と１つの第２グランドピンＡ７が設置される）、及び前記主骨２１１の両側に配列される分岐骨２１２（ガス検知アセンブリからなり、各ガス検知アセンブリはサポートブリッジＡ３１及びサポートブリッジＡ３１に設置されるガス検知部Ａ３２を含む）を含んでもよい。分岐骨の数は限らず、ガス検知アセンブリの数に応じて決定され、例示的な実施例において、前記主骨２１１の両側のうちの各側には４つの分岐骨２１２が含まれてもよい。ガス検知電極ピン２２（即ち、検知電極ピンＡ６）は、第１検知電極部Ａ３２３－１を介して電極検知部位２３（即ち、第１開口Ａ３２５）でのガス感応材料部Ａ３２４に接続される。
１つの例示的な実施例において、該魚骨形のＭＥＭＳガスセンサーは魚骨形のプログラマブルＭＥＭＳガスセンサーであってもよく、複数の加熱電極ピンを備え、加熱電極ピンを介してプログラミングされた電圧が入力されてもよい。主骨２１１と分岐骨２１２の幅は実際の需要に応じて自主的に定義されてもよく、分岐骨２１２の数も実際の需要に応じて自主的に定義されてもよく、ここでは制限しない。図９、図１０は魚骨構造に８つの分岐骨２１２が設置される実施例の方案を示し、後続の図面ではいずれも８つの分岐骨２１２を例として説明する。
ガスセンサーの空間と体積が一定である場合、分岐骨２１２の数が多ければ多いほど、その分、分岐骨２１２の幅は小さくなる。
１つの例示的な実施例において、８つのガス検知部Ａ３２は８つのストリップサポートブリッジに設置され、８つの分岐骨を構成し、ストリップ分岐骨をガスセンサーの感知部位とすることにより、熱質量が小さく、消費電力が低い。
１つの例示的な実施例において、各分岐骨２１２、即ち各ガス検知アセンブリは、いずれも１つの独立のガスセンサーとして使用してもよい。そのうちのいずれか１つのガス検知アセンブリが壊れても、他のガス検知アセンブリの使用に影響を与えず、互換性が良い。
１つの例示的な実施例において、分岐骨２１２、即ちガス検知アセンブリの数は需要に応じて設計されてもよく、実施例における数は例に過ぎず、対応的に増加又は減少してもよい。分岐骨２１２の数の増加により、プログラミングの組合せが倍増し、拡張性が良い。
１つの例示的な実施例において、ガスセンサーが８つのガス検知アセンブリを備えることを例として、８つのガス検知アセンブリに設置されるガス感応材料１１はいずれも異なってもよく、即ち各ガス検知アセンブリに１種のガス感応材料が設置され、合計８種が設置される。他の例示的な実施例において、８つのガス検知アセンブリのうち、少なくとも２つのガス検知アセンブリに設置されるガス感応材料１１は同じであってもよく、同じガス感応材料を設置することで、検知結果を検証できる。
１つの例示的な実施例において、図１１に示すように、ガス感応材料層１は、８つの互いに独立するガス感応材料部Ａ３２４の１－１、１－２、１－３、１－４、１－５、１－６、１－７及び１－８を含んでもよく、同一又は複数の異なる種類のガス感応材料を採用してもよく、いずれか１種又は複数種の可能なガス感応材料を任意に組合わせてもよい。
１つの例示的な実施例において、電極検知部位２３、即ち図１における第１開口Ａ３２５は各分岐骨２１２の中間位置に設置されてもよく、又は図１に示すキャビティー断面の垂直中線に設置されてもよい。
１つの例示的な実施例において、ガス感応材料１１は前記電極検知部位２３の位置をカバーしてもよい。例えば、第１検知電極部と第２検知電極部との間の第１開口Ａ３２５をカバーしてもよく、又は該第１開口Ａ３２５の内部に充填されてもよく、それぞれ第１検知電極部及び第２検知電極部との有効な電気的な接続を確保すればよい。
１つの例示的な実施例において、図１２はガス検知電極層２の模式図を示す。図面における主骨２１１は第１公共場２４、即ち第２グランドピンＡ７であってもよい。該第１公共場２４はガス検知電極ピン２２（図面における第１公共ガス検知電極ピン２２１と第２公共ガス検知電極ピン２２２を含む）と協力してガス検知電圧を出力してもよい。
１つの例示的な実施例において、図１２に示すように、ガス検知電極層２の模式図は示される。図１２から分かるように、主骨２１１を構成するための１つの第１公共場２４、分岐骨２１２（主骨２１１の各側にそれぞれ４つの分岐骨２１２が設置される）を構成するための８つのストリップ検知電極部及びガス検知電極ピンを含む。各ストリップ検知電極部は第１検知電極部と第２検知電極部を含み、各第１検知電極部と第２検知電極部との間に１つの電極検知部位があり、合計８つの電極検知部位２３（主骨２１１の一側に設置される２３１、２３２、２３３、２３４、及び主骨２１１の他側に設置される２３５、２３６、２３７、２３８を含み、対応的に８つのガス感応材料部Ａ３２４が設置される）が設置される。各第２検知電極部はいずれも第１公共場２４に接続され、４つの第１検知電極部ごとに１つのガス検知電極ピン２２が接続される。図示のように、主骨の一側の４つの第１検知電極部は第１公共ガス検知電極ピン２２１に接続され、主骨の他側の４つの第１検知電極部は第２公共ガス検知電極ピン２２２に接続される。図示のガス検知電極層のパターンは例に過ぎず、他の実施例において、グランドピンの大きさ、検知ピンの位置、検知電極部とグランドピンとの間の角度、検知電極部と検知ピンとの配線位置等はいずれも調整してもよく、対応的に、他の層における対応の部品の位置も調整すべきである。
電極検知部位２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６、２３７、２３８には、それぞれ前記のガス感応材料部Ａ３２４の１－１、１－２、１－３、１－４、１－５、１－６、１－７及び１－８が対応的にカバーしてもよく、これらのガス感応材料部Ａ３２４にはそれぞれガス感応材料１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８が採用されてもよい。
１つの例示的な実施例において、ガス検知電極ピン２２が第１公共ガス検知電極ピン２２１と第２公共ガス検知電極ピン２２２を含む場合、
図１０、図１２に示すように、前記主骨２１１の第１側の分岐骨２１２におけるガス感応材料１１からなる材料抵抗は並列抵抗を構成し、前記第１公共ガス検知電極ピン２２１を介してガス検知電圧を出力し、及び／又は、
前記主骨２１１の第２側の分岐骨２１２におけるガス感応材料１１からなる材料抵抗は並列抵抗を構成し、前記第２公共ガス検知電極ピン２２２を介してガス検知電圧を出力する。
１つの例示的な実施例において、電極検知部位２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６、２３７、２３８にガス感応材料部Ａ３２４を設置した後、電極検知部位２３１、２３２、２３３、２３４において、所在する分岐骨を介して第１公共ガス検知電極ピン２２１と電気的に接続する時に、ガス感応材料部Ａ３２４のうちの１－１、１－２、１－３、１－４のガス感応材料１１１、１１２、１１３、１１４は並列接続される４つの材料抵抗を形成し、第１公共ガス検知電極ピン２２１は該並列接続される４つの材料抵抗の電圧値を出力できる。電極検知部位２３５、２３６、２３７、２３８において、所在する分岐骨を介して第２公共ガス検知電極ピン２２２と電気的に接続する時に、ガス感応材料部Ａ３２４のうちの１－５、１－６、１－７、１－８のガス感応材料１１５、１１６、１１７、１１８は並列接続される他の４つの材料抵抗を形成し、第２公共ガス検知電極ピン２２２は該並列接続される他の４つの材料抵抗の電圧値を出力できる。
１つの例示的な実施例において、前記ガス検知電極ピン２２は１つである場合、前記８つの分岐骨２１２におけるガス感応材料Ａ３２４からなる材料抵抗は並列抵抗を構成し、前記ガス検知電極ピン２２を介してガス検知電圧を出力する。
ガス検知電圧を出力した後、ガスセンサーは検知を完成する。１つの例示的な実施例において、取得したガス検知電圧は他のパラメータ、例えばガス濃度等を組合わせて、ガス成分の判断を行うことができる。他の例示的な実施例において、初期ガス検知電圧を取得した後、単一のガス感応材料の下方のヒーターの加熱温度を逐一的に変更することで、ガス検知電圧スペクトルを取得し、波形変化の観察によりガスセンサーの検知したガスを判断することができる。
１つの例示的な実施例において、図１３は隔離膜層の模式図を示す。前記隔離膜層３は前記ガス検知電極層２と前記ヒーター層４を隔離することに用いられてもよい。前記隔離膜層３は第１絶縁膜３１を含んでもよい。前記第１絶縁膜３１には第１ウィンドウ３１１と第２ウィンドウ３１２が設置されてもよい。
前記第１ウィンドウ３１１は、ヒーターの加熱電極ピンと第１グランドピンを露出させることに用いられる。
前記第２ウィンドウ３１２はキャビティーを露出させることに用いられる。該第２ウィンドウはエッチングウィンドウ、即ちキャビティーをエッチングするためのウィンドウと見なされてもよく、複数のサブウィンドウを含んでもよい。第１形状に設置されてもよい。前記第１形状は、前記魚骨構造２１の中空部分が前記隔離膜層３に垂直投影することによる形状を有してもよい。
１つの例示的な実施例において、前記第２ウィンドウ３１２は湿式エッチングのためのウィンドウであってもよい。
１つの例示的な実施例において、隔離膜層３は絶縁膜であり、ヒーター層３とガス検知電極層２を隔離することに用いられる。第１ウィンドウ３１１はヒーターの電極ピンウィンドウであり、ヒーターのパッド（ピン）とグランドピンを露出させることに用いられる。第２ウィンドウ３１２はエッチングウィンドウである。
１つの例示的な実施例において、図１４に示すように、前記ヒーター層４には前記魚骨構造２１の形状に対応する魚骨形の加熱アセンブリが設置されてもよい。前記魚骨形の加熱アセンブリは、第２公共場４１（即ち、第１グランドピンＡ５）、ヒーター４２（即ち、ストリップ加熱電極部Ａ３２１）及び加熱電極ピン４３（即ち、加熱電極ピンＡ４）を含んでもよく、
第２公共場４１は２つのキャビティーの間に設置されてもよく、主骨を構成することに用いられ、８つのヒーター４２は８つの分岐骨に位置する。
８つのヒーター４２の一端は前記第２公共場４１に接続され、８つのヒーター４２の他端はそれぞれＮ個の加熱電極ピン４３に接続される。
１つの例示的な実施例において、図１４は魚骨形の加熱アセンブリの実施例の模式図を示す。前記魚骨形の加熱アセンブリにおける主骨の各側には４つの分岐骨が設置されてもよく、各分岐骨には１つのヒーターが設置される。例えば、主骨の第１側にはヒーター４２１、４２２、４２３、４２４が設置されてもよく、主骨の第２側にはヒーター４２５、４２６、４２７、４２８が設置されてもよい。
１つの例示的な実施例において、ヒーター４２１、４２２、４２３、４２４、４２５、４２６、４２７、４２８に対応して設置され、且つ接続される８つの加熱電極ピンは４３１、４３２、４３３、４３４、４３５、４３６、４３７、４３８である。
１つの例示的な実施例において、すべてのヒーターは１つの場を共用し、ピン（パッド）の数を効果的に減少する。
該例示的な実施例の方案における８つのガス検知アセンブリは全部で１１個又は１２個のパッドを設置でき、即ち全部で１１個又は１２個の電極ピン（８つの加熱電極ピン、１つ又は２つのガス検知電極ピン、２つの公共場電極ピンを含む）を必要とする。ピンの数を大幅に減少し、リード及び関連の回路設計に寄与する。該例示的な実施例では８つのガス検知アセンブリを１つのガスセンサーに集積し、１つのガス検知アセンブリは１つの従来のガスセンサーに相当する。
１つの例示的な実施例において、各ヒーターは幅が異なるように設計されてもよい。加熱電極ピンを介して同じ加熱電圧を印加する場合、発生するジュール熱が異なるため、異なる幅の分岐骨に合わせて同じ又は異なる加熱温度を取得できる。
通常、半導体ガス感応材料は異なる作動温度での異なるガスに対する感度が異なる。同一のセンサーは３００度でＡガスに対する応答が最も良いが、４００度でＢガスに対する応答が最も良い場合がある。現在の応用では、ガスセンサーはそのヒーターに固定の電圧を印加してガス感応材料を一定の温度に到達させる。複数種のガスの同時検知を実現するために、複数の異なるガスセンサーを設置する必要があり、異なる供給電圧も必要である。本開示の実施例に記載のガスセンサーによれば、加熱電極ピンにより異なるガス検知アセンブリにおけるヒーターに異なる電圧を印加することができ、各ガス検知アセンブリは１つの独立のガスセンサーであり、複数種のガスの測定を行う場合、利用率が高く、コストが低い。
１つの例示的な実施例において、入力される加熱電圧をプログラミングすることで、２Ｎ種の異なる感応電圧を取得でき、複数種のガス識別への適用、ガスセンサーの適用範囲の拡張、及びガスセンサーの利用率の向上に寄与する。
１つの例示的な実施例において、前記８つの加熱電極ピンのうちのいずれか１つ又は複数の加熱電極ピンは組合わせて、複数種の組合せ方式を取得することができる。各組合せ方式における加熱電極ピンにはそれぞれ異なる加熱電圧が印加され、又は少なくとも２つの加熱電極ピンには同じ加熱電圧が印加されるようにしてもよい。２８種の電圧印加方式を取得し、対応的に２８種の加熱温度を取得することができる。
１つの例示的な実施例において、図１５は魚骨形のプログラマブルＭＥＭＳガスセンサーの電圧入出力の模式図を示す。ＶＨ１、ＶＨ２、ＶＨ３、ＶＨ４、ＶＨ５、ＶＨ６、ＶＨ７及びＶＨ８はヒーターにおける加熱電圧であり、ＧＮＤ１は加熱電圧の共用する場（即ち、第２公共場４１）であり、ＶＳ１とＶＳ２は材料感応電圧（即ち、第１公共ガス検知電極ピン２２１が出力する電圧と第２公共ガス検知電極ピン２２２が出力する電圧）である。Ｖｓ１は電圧成分ＶＳ１１、ＶＳ１２、ＶＳ１３、ＶＳ１４からなり、該４つの電圧成分は、主骨２１１の第１側の４つの分岐骨２１２におけるガス感応材料からなる材料抵抗の分圧である。Ｖｓ２は電圧成分ＶＳ２５、ＶＳ２６、ＶＳ２７、ＶＳ２８からなり、該４つの電圧成分は主骨２１１の第２側の４つの分岐骨２１２におけるガス感応材料からなる材料抵抗の分圧である。ＧＮＤ２はＶＳ１、ＶＳ２の共用する場（即ち、第１公共場２４）である。
図１６は魚骨形のプログラマブルＭＥＭＳガスセンサーの加熱回路の等価模式図を示す。ＲＨ１、ＲＨ２、ＲＨ３、ＲＨ４、ＲＨ５、ＲＨ６、ＲＨ７、ＲＨ８はヒーターの抵抗であり、ＶＨＮ（Ｎ＝１，２，３，４……，８）が通電する場合、ＲＨＮ（Ｎ＝１，２，３，４……，８）にはジュール熱が発生してガス感応材料を一定の作動温度に加熱する。ＶＨ１が通電すると、ＲＨ１にはジュール熱が発生してガス感応材料１１１の抵抗を変更し、他の材料抵抗は変わらない。また、ＶＨ１とＶＨ６に同時に電力を供給する場合、ＲＨ１とＲＨ６にはジュール熱が発生して、それぞれ材料１１１、１１６の抵抗を変更する。
図１７は魚骨形のプログラマブルＭＥＭＳガスセンサーのガス検知回路の第１等価模式図を示し、２つの検知電極ピンの例に対応する。ＶＳ１とＶＳ２は検知電圧（即ち、材料感応電圧）であり、ＶＬ１とＶＬ２は測定電圧であり、ＲＬ１とＲＬ２はマッチング抵抗であり、ＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３、ＲＳ４、ＲＳ５、ＲＳ６、ＲＳ７、ＲＳ８はそれぞれガス感応材料１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８の抵抗を代表する。ＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３、ＲＳ４のうちのいずれか１つの抵抗が変化する場合、ＶＳ１は変化し、ＲＳ５、ＲＳ６、ＲＳ７、ＲＳ８のうちのいずれか１つの抵抗が変化する場合、ＶＳ２は変化する。測定電圧ＶＬはマッチング抵抗ＲＬを介してガス検知電極ピンに接続される。図１７に示すように、ＶＳ１とＲＬ１の両端の電圧との和はＶＬ１に等しく、ＶＳ２とＲＬ２の両端の電圧との和はＶＬ１に等しく、ＶＳ１とＶＳ２はセンサーの出力電圧（以下、出力電圧と略称する）である。使用する時にＶＳ１とＶＳ２を測定して取得し、又はマッチング抵抗に負荷する電圧を測定することができる。
図１８は魚骨形のプログラマブルＭＥＭＳガスセンサーのガス検知回路の第２等価模式図を示し、１つの検知電極ピンの例に対応する。そうすると、ＶＳ１とＶＳ２を接続して、１つのＶＳを取得し、且つ同一のマッチング抵抗ＲＬと測定電圧ＶＬを使用することに相当する。ＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３、ＲＳ４、ＲＳ５、ＲＳ６、ＲＳ７、ＲＳ８のうちのいずれか１つの抵抗が変化する場合、ＶＳは変化する。
１つの例示的な実施例において、仮にＲＨＮ（Ｎ＝１，２，３，４……，８）を通電することを、ＶＨＮ（Ｎ＝１，２，３，４……，８）が高い電気的レベル１（１はある固定正電圧又はいくつかの異なる固定正電圧の組合せである）であることで表示し、通電しないことを低い電気的レベル０で表示すると、ヒーターの入力電圧をプログラミングすることができる。例えば、１００００００はＶＨ１のみが高い電気的レベルであることを代表し、１００１０００１はＶＨ１、ＶＨ４及びＶＨ８が高い電気的レベルであることを代表する。００００００００～１１１１１１１１の全部で２８種の状況があり、材料感応抵抗は８！種の異なる組合せを有し、同時に２８種の異なるＶＳ出力を有することを意味する。ＶＳ１とＶＳ２、又はＶＳを検知することで、検知の目的を達成できる。
１つの例示的な実施例において、前記２８種の加熱温度は８つの分岐骨における１種又は複数種のガス感応材料と任意に組合わせて、複数種のガスに対する検知を実現することができる。
１つの例示的な実施例において、図１９は支持膜層の模式図を示す。前記支持膜層５には第２絶縁膜５１が設置されてもよい。前記第２絶縁膜５１にはエッチングウィンドウが開設されてもよい。第２形状５２が設置され、前記第２形状５２は第１形状と同じであってもよい。
１つの例示的な実施例において、支持膜層５も絶縁膜であってもよい。第２絶縁膜５１は分岐骨２１２の支持膜であり、サポートブリッジとすることに用いられる。第２形状５２はエッチングウィンドウであってもよく、魚骨形のプログラマブルＭＥＭＳガスセンサーの構造形状を形成して湿式の方式で構造を形成することに用いられる。
１つの例示的な実施例において、図２０に示すように、第１基板はシリコン基板であってもよく、前記シリコン基板層６には２つの中空溝が設置されてもよく、図２０における第１中空溝６１と第２中空溝６２のように、それぞれ前記の第１キャビティーと第２キャビティーに対応してもよい。
前記２つの中空溝は前記魚骨構造２１の主骨を中心として互いに対称に設置されてもよい。
１つの例示的な実施例において、シリコン基板層６は＜１００＞結晶配向のシリコン基板であってもよく、６１、６２は湿式エッチングによる中空溝であってもよい。
上記実施例に記載の魚骨形のＭＥＭＳガスセンサーは例に過ぎず、他の例示的な実施例において、上記魚骨形のＭＥＭＳガスセンサーに対して様々な変形を行ってもよい。１つの例示的な実施例において、半魚骨形のＭＥＭＳガスセンサーを設置してもよく、即ち、図９における主骨と上半部の分岐骨のみを含み、又は図９における主骨と下半部の分岐骨のみを含む。他の例示的な実施例において、非対称魚骨形のＭＥＭＳガスセンサーを設置してもよく、例えば、主骨の両側の分岐骨の位置は非対称であってもよく、又は主骨の両側の分岐骨の数は異なる。本開示の実施例は主骨と分岐骨との間の角度を制限しない。
一方、本開示の実施例はＭＥＭＳガスセンサーのガス検知方法（又は検知方法と称する）を更に提供し、前記ＭＥＭＳガスセンサーは上記のいずれか１つの実施例に記載のＭＥＭＳガスセンサーであってもよく、即ち上記のＭＥＭＳガスセンサーの実施例の方案におけるいずれかの実施例も該ガス検知方法の実施例に適用する。ここでは繰り返して説明しない。図２１に示すように、ガス検知を行う場合、前記方法はステップＳ１１、Ｓ１２を含んでもよい。
ステップＳ１１では、前記ＭＥＭＳガスセンサーにおけるいずれか１つ又は複数のガス検知アセンブリ（即ち、ガス検知部）を選択して、前記ガス検知アセンブリにおけるストリップ加熱電極部に加熱電圧を印加する。
ステップＳ１２では、前記ガス検知部における第１検知電極部と第２検知電極部との間の電圧値を取得する。
上記電圧値を取得した後、センサーは検知を完成する。取得した電圧値に基づいて、ガスの検知を実現できる。
複数のストリップ加熱電極部に加熱電圧を印加する場合、いずれか２つのストリップ加熱電極部の電圧は同じであり又は異なる。
第１検知電極部と第２検知電極部との間の電圧値を取得することは、第１検知電極部と第２検知電極部との間の電圧値を直接に採集することであってもよく、又はマッチング抵抗の両端の電圧を採集して、測定電圧を組合わせて算出することであってもよい。
１つの例示的な実施例において、前記複数種の異なるガスは２Ｎ（Ｎはガス検知アセンブリの数であり、１つのガス検知アセンブリは１つのサポートブリッジ、及び該サポートブリッジに設置される１つのガス検知部を含み、Ｎは正整数である）種のガスを含んでもよい。
更に、本開示の実施例はＭＥＭＳガスセンサーの製造方法を提供し、前記ＭＥＭＳガスセンサーは上記のいずれか１つの実施例に記載のガスセンサーである。該実施例に記載の「構図プロセス」は膜層の堆積、フォトレジストのコーティング、マスク露出、現像、エッチング及びフォトレジストの取り除き等の処理を含むが、それらに限らない。図２２に示すように、前記方法はステップＳ２１～Ｓ２４を含んでもよい。
ステップＳ２１では、第１基板を用意する。
１つの例示的な実施例において、前記第１基板は例えばシリコン基板であってもよい。
例えば、＜１００＞結晶配向の単面又は両面研磨シリコンウェーハを第１基板として選択してもよい。
ステップＳ２２では、前記第１基板の第１表面に支持膜を形成する。
１つの例示的な実施例において、前記第１基板の第１表面に支持膜を形成することは、
前記第１基板の第１面に第１所定厚さの第１ケイ素化合物の単層膜又は複合膜を前記支持膜として堆積することを含んでもよい。
例えば、酸化ケイ素膜、又は窒化ケイ素膜、又は酸化ケイ素層及び窒化ケイ素層からなる複合膜であってもよい。１セットの酸化ケイ素層及び窒化ケイ素層であってもよく、複数セットの酸化ケイ素層及び窒化ケイ素層であってもよい。熱酸化、プラズマ増強化学気相堆積又は低圧化学気相堆積等の方法を採用して、第１基板の第１表面に順に酸化ケイ素層及び／又は窒化ケイ素層を成長してもよい。
１つの例示的な実施例において、前記方法は更に、前記第１基板の第１面に前記支持膜を形成した後、前記第１基板の第２面（例えば、第１表面に対向する表面）に、第２所定厚さの第２ケイ素化合物を保護膜として堆積することを含んでもよい。１つの例示的な実施例において、前記第１面と第２面に成膜する材料は同じであってもよく、異なってもよい。また、第１面と第２面における膜は同時に形成されてもよく、順に形成されてもよい。
ステップＳ２３では、前記支持膜にガス検知部を形成し、前記ガス検知部は順に積層設置されるストリップ加熱電極部、絶縁層、ストリップ検知電極部及びガス感応材料部を含み、前記ストリップ検知電極部は第１検知電極部及び第２検知電極部を含み、前記第１検知電極部と第２検知電極部との間に第１開口が設置され、前記ガス感応材料部は前記第１開口の位置に設置され、前記ガス感応材料部の第１端は前記第１検知電極部に接続され、前記ガス感応材料部の第２端は前記第２検知電極部に接続される。
１つの例示的な実施例において、前記支持膜にガス検知部、加熱電極ピン、第１グランドピン、検知電極ピン及び第２グランドピンを形成してもよい。
１つの例示的な実施例において、図２３に示すように、前記支持膜にガス検知部、加熱電極ピン、第１グランドピン、検知電極ピン及び第２グランドピンを形成することは、ステップＳ２３１～Ｓ２３４を含んでもよい。
ステップＳ２３１では、前記支持膜にガス検知部におけるストリップ加熱電極部、加熱電極ピン及び第１グランドピンを形成する。
選択肢として、１つの例示的な実施例において、加熱電極部と加熱電極ピンとの間にリードを更に形成し、及び／又は、加熱電極部と第１グランドピンとの間にリードを形成してもよい。リードを形成するかどうかは、加熱電極部とピンとの距離により決定されてもよい。
１つの例示的な実施例において、上記ステップＳ２３１は、
支持膜における１つ又は複数の第１領域に第３所定厚さの金属体を前記ストリップ加熱電極部として堆積して、前記第１領域以外の１つ又は複数の第２領域に第３所定厚さの金属体を加熱電極ピン及び第１グランドピンとして堆積することを含んでもよい。
選択肢として、１つの例示的な実施例において、加熱電極ピンと加熱電極部との間にリードを更に形成し、及び／又は、第１グランドピンと加熱電極部との間にリードを形成してもよい。
例えば、支持膜に金属薄膜を堆積し、構図プロセスにより金属薄膜に対して構図を行い、加熱電極部パターン、加熱電極ピンパターン、第１グランドピンパターンを含むヒーター層パターンを形成する。
ステップＳ２３２では、前記第１基板において、前記ストリップ加熱電極部、前記加熱電極ピン及び第１グランドピンの上層に隔離膜を形成し、前記ストリップ加熱電極部における隔離膜はストリップ加熱電極部とストリップ検知電極部との間の絶縁層（ストリップ絶縁層）を構成する。
前記第１基板において、前記ストリップ加熱電極部、前記加熱電極ピン及び第１グランドピンの上層に隔離膜を形成することは、
前記第１基板において、前記ストリップ加熱電極部、前記加熱電極ピン及び第１グランドピンの上層に第４所定厚さの第３ケイ素化合物を隔離膜として堆積することを含んでもよい。例えば、ステップＳ２３１における前記第３所定厚さの金属体の上層に絶縁薄膜を堆積する。１つの例示的な実施例において、構図プロセスにより絶縁薄膜に対して構図を行って、隔離膜層パターン、即ち絶縁層パターンを形成してもよい。
ステップＳ２３３では、前記ストリップ加熱電極の上方の絶縁層においてストリップ検知電極部を形成して、前記隔離膜における非絶縁層の領域において検知電極ピンと第２グランドピンを形成し、前記ストリップ検知電極部は第１検知電極部と第２検知電極部を含み、前記第１検知電極部と前記第２検知電極部との間には第１開口が設置される。
製造の時、前記加熱電極ピン及び第１グランドピンの上層の隔離膜をエッチングして、前記加熱電極ピン及び前記第１グランドピンを露出させる。
１つの例示的な実施例において、検知電極ピンと検知電極部との間にリードを形成し、及び／又は、第２グランドピンと検知電極部との間にリードを形成することを更に含んでもよい。
前記ストリップ加熱電極の上方の絶縁層においてストリップ検知電極部を形成して、前記隔離膜における非絶縁層の領域において検知電極ピンと第２グランドピンを形成することは、
前記絶縁層の第１部分に第５所定厚さの導体を前記第１ストリップ検知電極部として堆積し、前記絶縁層の第２部分に第５所定厚さの導体を前記第２ストリップ検知電極部として堆積し、前記第１部分と第２部分との間の部分が前記第１開口を構成することを含んでもよい。選択肢として、第１ストリップ検知電極部と第２ストリップ検知電極部を同時に堆積してもよく、前記絶縁層は前記第１部分、前記第２部分及び第３部分を含み、前記第３部分は前記第１部分と前記第２部分との間に位置し、前記第１開口に対応する。
例えば、ステップＳ２３２において形成した隔離膜の上層に金属薄膜を堆積し、構図プロセスにより金属薄膜に対して構図を行い、ストリップ検知電極部パターン、検知電極ピンパターン及び第２グランドピンパターンを含むガス検知電極層パターンを形成する。前記ストリップ検知電極部パターンの基板での投影と前記ストリップ加熱電極部の基板での投影との位置は完全に重なり、又は大部分で重なってもよく、それによりストリップ加熱電極部が検知電極部の間のガス感応材料を加熱できるように確保する。
１つの例示的な実施例において、前記ストリップ加熱電極の上方の絶縁層においてストリップ検知電極部を形成して、前記隔離膜における非絶縁層の領域において検知電極ピンと第２グランドピンを形成した後、前記方法は更に、
前記加熱電極ピン及び第１グランドピンの上層の隔離膜を加工して、前記加熱電極ピン及び前記第１グランドピンを露出させることを含んでもよい。１つの例示的な実施例において、フォトリソグラフィプロセス及び／又は乾式エッチングプロセスを採用して、前記加熱電極ピンと第１グランドピンの上方の隔離膜をエッチングしてもよい。
ステップＳ２３４では、前記第１開口の間にガス感応材料部を形成する。
前記ガス感応材料部は気相法、液相法又は固相法により製造されてもよい。該ステップはステップ２４の後に、即ちキャビティーのエッチングの後に製造してもよい。
ステップＳ２４では、前記支持膜を加工してサポートブリッジを取得し、前記第１基板の第１表面に１つ又は複数のキャビティーを形成し、前記サポートブリッジは前記キャビティーの開口の第１エッジと第２エッジに架設される。
１つの例示的な実施例において、前記支持膜を加工してサポートブリッジを取得することは、前記支持膜において乾式エッチングプロセス（例えば、反応性イオンエッチング）を採用して、少なくとも２つの中空形状を形成して、２つの中空形状の間に前記サポートブリッジを形成することを含んでもよい。
１つの例示的な実施例において、前記第１基板の第１表面において１つ又は複数のキャビティーを形成することは、前記第１基板において所定化合物の異方性エッチング液を採用して前記キャビティーを形成することを含んでもよい。
例えば、エッチングの時、前記キャビティーが第１基板を貫くようにし、又は、前記キャビティーの深さを制御して、前記ガス検知アセンブリと前記キャビティーの底部との間に断熱のための隙間を保留することができる。
１つの例示的な実施例において、エッチングの時、層ごとに隔離膜と支持膜を一度エッチングすることができる。支持膜をエッチングする時、まず反応性イオンエッチングプロセス又はイオンビームエッチングプロセスを利用して支持膜をエッチングし、ガス検知アセンブリを支持するためのサポートブリッジパターン（例えば、ガス検知アセンブリの正投影位置でのパターン）及びキャビティー境界を定義し、シリコン基板を露出させてエッチングウィンドウを形成する。それから、水酸化テトラメチルアンモニウム又は水酸化カリウム等のシリコンの異方性ウェットエッチャント、又は等方性ウェットエッチャント、又は等方性ドライエッチングガスを採用して、エッチングウィンドウによりシリコン基板をエッチングし、サポートブリッジの下方のシリコン基板を空洞化してキャビティーを形成する。エッチングに採用される材料と方法によって、キャビティーの側壁の形状は異なってもよい（垂直、傾斜、又は屈曲）。例えば、異方性エッチングによるキャビティーの断面は逆台形又はＶ字型であってもよく、等方性エッチングによるキャビティーの断面はほぼ楕円形である。上記方法により、一回的に１つ又は複数のキャビティーをエッチングすることができる。キャビティーの開口での、前記ガス検知アセンブリを支持するためのストリップ支持膜は保留され、サポートブリッジとする。
以下、１つの例示的な実施例で、上記魚骨形のＭＥＭＳガスセンサーの製造方法を説明する。該例示的な実施例において、図２４に示すように、順にシリコン基板層、支持膜層、ヒーター層、隔離膜層、ガス検知電極層及びガス感応材料層を製造し、ステップＳ３１～Ｓ３９を含んでもよい。
ステップＳ３１では、シリコン基板を選択して第１基板を製作し、該第１基板はシリコン基板層を含んでもよいがそれに限らず、前記シリコン基板は片面研磨又は両面研磨シリコンウェーハを含んでもよい。
該例示的な実施例において、＜１００＞結晶配向の片面研磨又は両面研磨シリコンウェーハを基板として選択してもよい。
ステップＳ３２では、前記第１基板の第１面に第１所定厚さの第１ケイ素化合物の単層膜又は複合膜を支持膜として堆積し、支持膜層を形成し、前記第１基板の第２面に第２所定厚さの第２ケイ素化合物を保護膜として堆積する。
前記第１所定厚さは１．５ミクロン～２．５ミクロンを含んでもよく、前記第１ケイ素化合物は酸化ケイ素及び／又は窒化ケイ素を含んでもよい。前記第２所定厚さは２００ナノ～５００ナノを含んでもよく、前記第２ケイ素化合物は窒化ケイ素を含んでもよい。
シリコンウェーハの正面（即ち上記の第１面であり、通常は研磨面であり、非研磨面であってもよい）において、ＰＥＣＶＤ（ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、プラズマ増強化学気相堆積）又はＬＰＣＶＤ（ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、低圧化学気相堆積）により、第１ケイ素化合物（例えば、酸化ケイ素及び窒化ケイ素）の単層膜又は複合膜を支持膜として堆積してもよく、総厚さ（即ち、上記第１所定厚さ）は２ミクロンであってもよい。
１つの例示的な実施例において、シリコンウェーハの裏面（即ち上記の第２面であり、通常は非研磨面であり、研磨面であってもよい）において、ＰＥＣＶＤ又はＬＰＣＶＤにより２００ナノ～５００ナノ（第２所定厚さ）の第２ケイ素化合物（例えば、窒化ケイ素）を湿式エッチングの保護膜として堆積してもよい。該保護膜は第１基板の１つの面又は複数の面に設置されてもよい。
ステップＳ３３では、支持膜に第３所定厚さの金属体をヒーターとして堆積し、ヒーター層を形成する。
前記第３所定厚さは１５０ナノ～２５０ナノを含んでもよく、前記金属体材料はプラチナを含んでもよい。
フォトリソグラフィプロセス及び金属コーティングプロセスを採用して、支持膜に第３所定厚さ（例えば、２００ナノ）の金属体（例えば、プラチナ）を堆積して、ヒーター層を形成してもよい。
前記フォトリソグラフィプロセスは紫外線リソグラフィであってもよく、コーティングプロセスは、電子ビーム蒸着コーティング又はマグネトロンスパッタリングコーティングであってもよい。
ステップＳ３４では、前記ヒーター層に第４所定厚さの第３ケイ素化合物を隔離膜として堆積し、隔離膜層を形成する。
前記第４所定厚さは３５０ナノ～５００ナノを含んでもよく、前記第３ケイ素化合物は窒化ケイ素を含んでもよい。
ＰＥＣＶＤを採用して第４所定厚さ（例えば、３５０ナノ～５００ナノ）の第３ケイ素化合物（例えば、窒化ケイ素）を隔離膜として堆積してもよい。
ステップＳ３５では、隔離膜に第５所定厚さの導体をガス検知電極として堆積し、ガス検知電極層を形成する。
前記第５所定厚さは１５０ナノ～２５０ナノを含んでもよく、前記金属体はプラチナ又は金を含んでもよい。
ステップＳ２３３に記載のプロセスを採用してガス検知電極層を製作してもよい。即ち、隔離膜に第５所定厚さ（例えば、２００ナノ）の導体を検知電極として堆積し、検知電極材料はプラチナ又は金であってもよい。
ステップＳ３６では、前記隔離膜において加工して、ヒーターの加熱電極領域を露出させる。
フォトリソグラフィプロセス及び乾式エッチングプロセスを採用して加工し、ヒーターの加熱電極領域を露出させてもよい。乾式エッチングプロセスは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）又は誘導結合プラズマエッチング（ＩＣＰ－Ｅｔｃｈ）であってもよい。
ステップＳ３７では、所定の加工プロセスを採用して、前記隔離膜において前記魚骨構造の主骨と分岐骨を加工し得て、エッチングウィンドウを形成する。
前記所定の加工プロセスはフォトリソグラフィプロセス及び／又は乾式エッチングプロセスを含んでもよい。即ち、フォトリソグラフィプロセス及び乾式エッチングプロセス（ＲＩＥ又はＩＣＰ－Ｅｔｃｈ）を採用して、魚骨形のプログラマブルガスセンサーの主骨と分岐骨構造を形成してもよい。
ステップＳ３８では、所定化合物の異方性エッチング液を採用して、エッチングウィンドウによりシリコン基板に中空溝を形成する。
前記所定化合物は水酸化カリウム（ＫＯＨ）又は水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）溶液を含んでもよい。即ち、水酸化カリウム又は水酸化テトラメチルアンモニウム溶液等のシリコンの異方性エッチング液を採用して主骨と分岐骨構造を形成し、同時にシリコン基板に中空溝を形成してもよい。
ステップＳ３９では、前記電極検知部位にガス感応材料を添加する。
１つの例示的な実施例において、ステップＳ３９はステップＳ３７又はＳ３８の前に実施されてもよい。
電極検知部位に半導体ガス感応材料、例えば酸化スズ、酸化インジウム、酸化タングステン又は酸化亜鉛等を添加してもよい。
更に、本開示の実施例はＭＥＭＳガスセンサーアレイＢを更に提供し、図２５に示すように、前記ＭＥＭＳセンサーアレイは複数の上記実施例に記載のＭＥＭＳガスセンサーを含む。
１つの例示的な実施例において、該ガスセンサーアレイＢは複数のガスセンサー装置により構成されてもよい。少なくとも１つのガスセンサー装置は本開示の実施例に記載のガスセンサーＡである。
以上は本開示の実施例に過ぎず、本開示の保護範囲を制限するためのものではない。当業者が理解できるように、本開示の実施例の技術方案の精神と範囲を逸脱せずに、本開示の実施例の技術方案に対して変更又は等同置換を行うことができる。それらの変更又は等同置換はいずれも本願の請求項の範囲に含まれるべきである。
他の例示的な実施例において、ガス検知アセンブリが複数のキャビティーに跨る場合は除外されない。例えば、複数のキャビティーＡ１の上方には１つのガス検知アセンブリＡ３が架設され、又は複数のキャビティーＡ１の上方には複数のガス検知アセンブリＡ３が架設される。ここで、各ガス検知アセンブリＡ３はいずれも複数のキャビティーＡ１の上方に架設される。
１つの例示的な実施例において、前記キャビティーＡ１は１つ又は複数を含んでもよく、いずれか１つのキャビティーＡ１のキャビティー開口での複数のガス検知アセンブリＡ３はピンを共用してもよく、又はいずれか複数のキャビティーＡ１のキャビティー開口での複数のガス検知アセンブリＡ３はピンを共用してもよい。ピンの共用により配線空間を節約できる。前記複数のガス検知アセンブリＡ３がピンを共用することは、
前記複数のガス検知アセンブリＡ３のストリップ加熱電極部Ａ３２１が前記第１グランドピンＡ５を共用すること、
前記複数のガス検知アセンブリＡ３のストリップ検知電極部Ａ３２３が前記第２グランドピンＡ７を共用すること、
前記複数のガス検知アセンブリＡ３のストリップ検知電極部Ａ３２３が前記検知電極ピンＡ６を共用すること、のうちの１つ又は複数の方式を含んでもよい。
１つの例示的な実施例において、シリコン基板層６は＜１００＞結晶配向のシリコン基板であってもよく、第１中空溝６１、第２中空溝６２は湿式エッチングによる中空溝であってもよい。

Claims (15)

  1. 微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ガスセンサーであって、第１表面にキャビティーが開設される第１基板と、キャビティーの開口に設置されるガス検知アセンブリと、を備え、
    前記ガス検知アセンブリは、前記キャビティーの開口の第１エッジと第２エッジに架設されるサポートブリッジ、及び前記サポートブリッジにおける前記キャビティーから離れる一側に設置されるガス検知部を含み、前記ガス検知部は順に積層設置されるストリップ加熱電極部、絶縁層、ストリップ検知電極部及びガス感応材料部を含み、前記ストリップ検知電極部は第１検知電極部及び第２検知電極部を含み、前記第１検知電極部と第２検知電極部との間に第１開口が設置され、前記ガス感応材料部は前記第１開口の位置に設置され、前記ガス感応材料部の第１端は前記第１検知電極部に接続され、前記ガス感応材料部の第２端は前記第２検知電極部に接続される、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ガスセンサー。
  2. 前記第１基板に設置される加熱電極ピン、第１グランドピン、検知電極ピン及び第２グランドピンを更に備え、
    前記加熱電極ピンは前記ストリップ加熱電極部の第１端に接続され、前記ストリップ加熱電極部の第２端は前記第１グランドピンに接続され、
    前記第１検知電極部の第１端は前記ガス感応材料部の第１端に接続され、前記第１検知電極部の第２端は前記検知電極ピンに接続され、
    前記第２検知電極部の第１端は前記ガス感応材料部の第２端に接続され、前記第２検知電極部の第２端は前記第２グランドピンに接続される、請求項１に記載のＭＥＭＳガスセンサー。
  3. 前記キャビティーは１つ又は複数を含み、
    いずれか１つのキャビティーのキャビティー開口の異なる位置にはそれぞれガス検知アセンブリが設置され、又は、
    いずれか複数のキャビティーのうちの各キャビティーのキャビティー開口の異なる位置にはそれぞれガス検知アセンブリが設置され、又は、
    いずれか複数のキャビティーのうちの各キャビティーのキャビティー開口には１つのガス検知アセンブリが設置され、又は、
    いずれか１つのキャビティーのキャビティー開口には１つのガス検知アセンブリが設置される、請求項２に記載のＭＥＭＳガスセンサー。
  4. 前記キャビティーは１つ又は複数を含み、いずれか１つのキャビティーのキャビティー開口での複数のガス検知アセンブリはピンを共用し、又はいずれか複数のキャビティーのキャビティー開口での複数のガス検知アセンブリはピンを共用し、前記複数のガス検知アセンブリがピンを共用することは、
    前記複数のガス検知アセンブリのストリップ加熱電極部が前記第１グランドピンを共用すること、
    前記複数のガス検知アセンブリのストリップ検知電極部が前記第２グランドピンを共用すること、
    前記複数のガス検知アセンブリのストリップ検知電極部が前記検知電極ピンを共用すること、のうちの１つ又は複数の方式を含む、請求項２又は３に記載のＭＥＭＳガスセンサー。
  5. 前記いずれか複数のキャビティーのキャビティー開口での複数のガス検知アセンブリがピンを共用することは、
    前記いずれか複数のキャビティーのうちの第１キャビティーのキャビティー開口でのｍ個のガス検知アセンブリと、前記いずれか複数のキャビティーのうちの第２キャビティーのキャビティー開口でのｎ個のガス検知アセンブリとが第１グランドピンと第２グランドピンを共用し、ｍとｎがいずれも正整数であることを含む、請求項４に記載のＭＥＭＳガスセンサー。
  6. 前記ｍ個のガス検知アセンブリは第１検知電極ピンを共用し、前記ｎ個のガス検知アセンブリは第２検知電極ピンを共用し、又は、
    前記ｍ個のガス検知アセンブリとｎ個のガス検知アセンブリは１つの検知電極ピンを共用する、請求項５に記載のＭＥＭＳガスセンサー。
  7. 前記ＭＥＭＳガスセンサーは複数のガス検知アセンブリを備える場合、
    複数のガス感応材料部に採用されるガス感応材料はいずれも異なり、又は、
    少なくとも２つのガス感応材料部に採用されるガス感応材料は同じである、請求項３に記載のＭＥＭＳガスセンサー。
  8. 前記第１表面に第１キャビティーと第２キャビティーが開設され、各キャビティーの開口にそれぞれ複数のガス検知アセンブリが設置され、前記第１キャビティーと第２キャビティーとの間に層を分けて第１グランドピンと第２グランドピンが設置され、前記複数のガス検知アセンブリにおける複数の加熱電極部は前記第１グランドピンに接続され、前記複数のガス検知アセンブリにおける複数の第２検知電極部は前記第２グランドピンに接続される、請求項１又は２に記載のＭＥＭＳガスセンサー。
  9. 前記キャビティーは複数を含む場合、前記複数のキャビティーは、並列配列、直線に沿う配列、及び所定の幾何学的図形に従う配列のうちのいずれか１つ又は複数の方式で配列される、請求項３に記載のＭＥＭＳガスセンサー。
  10. いずれか１つのキャビティーに複数のガス検知アセンブリが含まれる場合、前記複数のガス検知アセンブリは、並列配列、及び所定の幾何学的図形に従う配列のうちのいずれか１つ又は複数の方式で配列される、請求項３又は９に記載のＭＥＭＳガスセンサー。
  11. 前記キャビティーは複数を含み、各キャビティーの開口に複数のガス検知アセンブリが含まれる場合、複数のキャビティーの複数のガス検知アセンブリはミラー対称に配列される、請求項１０に記載のＭＥＭＳガスセンサー。
  12. 微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ガスセンサーのガス検知方法であって、前記ＭＥＭＳガスセンサーは請求項１～１１のいずれか１項に記載のＭＥＭＳガスセンサーであり、前記方法は、
    前記ＭＥＭＳガスセンサーにおけるいずれか１つ又は複数のガス検知部を選択して、前記ガス検知部におけるストリップ加熱電極部に加熱電圧を印加し、前記ガス検知部における第１検知電極部と第２検知電極部との間の電圧値を取得することを含む、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ガスセンサーのガス検知方法。
  13. 複数のストリップ加熱電極部に加熱電圧を印加する場合、いずれか２つのストリップ加熱電極部の電圧が同じであり又は異なる、請求項１２に記載のガス検知方法。
  14. 複数の請求項１～１１のいずれか１項に記載のＭＥＭＳガスセンサーを含む、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ガスセンサーアレイ。
  15. 微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ガスセンサーの製造方法であって、前記ＭＥＭＳガスセンサーは請求項１～１１のいずれか１項に記載のＭＥＭＳガスセンサーであり、前記方法は、
    第１基板を用意することと、
    前記第１基板の第１表面に支持膜を形成することと、
    前記支持膜にガス検知部を形成し、前記ガス検知部は順に積層設置されるストリップ加熱電極部、絶縁層、ストリップ検知電極部及びガス感応材料部を含み、前記ストリップ検知電極部は第１検知電極部及び第２検知電極部を含み、前記第１検知電極部と第２検知電極部との間に第１開口が設置され、前記ガス感応材料部は前記第１開口の位置に設置され、前記ガス感応材料部の第１端は前記第１検知電極部に接続され、前記ガス感応材料部の第２端は前記第２検知電極部に接続されることと、
    前記支持膜を加工してサポートブリッジを取得し、前記第１基板の第１表面に１つ又は複数のキャビティーを形成し、前記サポートブリッジは前記キャビティーの開口の第１エッジと第２エッジに架設されることと、を含む微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ガスセンサーの製造方法。
JP2023500115A 2020-03-26 2020-07-10 Ｍｅｍｓガスセンサー及びそのアレイ、ガス検知及び製造方法 Active JP7466052B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010222341.9A CN111289582B (zh) 2020-03-26 2020-03-26 一种mems气体传感器及其阵列、气体检测和制备方法
CN202010222341.9 2020-03-26
PCT/CN2020/101406 WO2021189718A1 (zh) 2020-03-26 2020-07-10 Mems气体传感器及其阵列、气体检测和制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023517401A true JP2023517401A (ja) 2023-04-25
JP7466052B2 JP7466052B2 (ja) 2024-04-11

Family

ID=71021891

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023500115A Active JP7466052B2 (ja) 2020-03-26 2020-07-10 Ｍｅｍｓガスセンサー及びそのアレイ、ガス検知及び製造方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230341367A1 (ja)
EP (1) EP4102214A4 (ja)
JP (1) JP7466052B2 (ja)
KR (1) KR20220140855A (ja)
CN (1) CN111289582B (ja)
WO (1) WO2021189718A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111289582B (zh) * 2020-03-26 2022-03-11 微纳感知(合肥)技术有限公司 一种mems气体传感器及其阵列、气体检测和制备方法
CN113092541A (zh) * 2021-04-08 2021-07-09 香港科技大学深圳研究院 具有微型加热器的垂直型三维纳米气体传感器及制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58103654A (ja) * 1981-12-16 1983-06-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 多機能ガスセンサ
JPH02138858A (ja) * 1988-03-01 1990-05-28 Ricoh Co Ltd ガス検出装置
KR20050097421A (ko) * 2004-04-03 2005-10-07 동서대학교산학협력단 가스 감지 디바이스 어레이 및 그 제조방법
US20100314700A1 (en) * 2007-12-28 2010-12-16 Korea Electronics Technology Institute Fabricating method for micro gas sensor and the same
WO2011115321A1 (ko) * 2010-03-19 2011-09-22 전자부품연구원 마이크로 가스센서 어레이
JP2014153135A (ja) * 2013-02-07 2014-08-25 Panasonic Corp ガスセンサ及び匂い判別装置
JP2015200644A (ja) * 2014-04-07 2015-11-12 イノチップ テクノロジー シーオー エルティディー センサー素子
JP2017090188A (ja) * 2015-11-09 2017-05-25 フィガロ技研株式会社 ガス検出装置とガス検出方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02134551A (ja) * 1988-11-15 1990-05-23 Ricoh Co Ltd ガス選択性を有するガス検出装置
JPH0320658A (ja) * 1989-03-30 1991-01-29 Ricoh Co Ltd 多ガス識別ガス検出装置
US5406841A (en) * 1992-03-17 1995-04-18 Ricoh Seiki Company, Ltd. Flow sensor
JPH08278273A (ja) * 1995-02-07 1996-10-22 Ricoh Co Ltd ガス検知装置
EP0816844A3 (en) * 1996-06-28 1998-01-28 Osaka Gas Co., Ltd. Carbon monoxide sensor
CN101290302A (zh) * 2007-09-13 2008-10-22 复旦大学 基于单根金属氧化物纳米线场效应管的微腔气敏传感器
US9606078B2 (en) * 2007-11-11 2017-03-28 University Of North Florida Board Of Trustees Nanocrystalline indum tin oxide sensors and arrays
US20120036919A1 (en) * 2009-04-15 2012-02-16 Kamins Theodore I Nanowire sensor having a nanowire and electrically conductive film
JP2011033592A (ja) * 2009-08-06 2011-02-17 Hitachi Metals Ltd ガス計測基板ユニット及びガス計測システム並びにガス計測基板ユニットの製造方法
KR101135404B1 (ko) * 2010-03-29 2012-04-17 전자부품연구원 가스센서 어레이용 마이크로 플랫폼
CN102359981A (zh) * 2011-07-08 2012-02-22 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种具有两支撑悬梁六层结构的电阻式气体传感器及方法
CN102359980A (zh) * 2011-07-08 2012-02-22 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种具有两支撑悬梁四层结构的电阻式气体传感器及方法
CN103558265A (zh) * 2013-10-29 2014-02-05 陕西高新实业有限公司 气敏元件自动测试系统
CN104122320A (zh) * 2014-07-11 2014-10-29 京东方科技集团股份有限公司 一种气体检测传感器件、显示面板及显示装置
CN104297303B (zh) * 2014-11-05 2017-04-05 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 丙酮气敏传感器及其制备方法
JP2016102758A (ja) * 2014-11-28 2016-06-02 国立大学法人大阪大学 金属酸化物半導体センサ、および、その製造方法
US9459224B1 (en) * 2015-06-30 2016-10-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Gas sensor, integrated circuit device using the same, and manufacturing method thereof
CN106629575B (zh) * 2016-10-14 2018-02-13 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 旁热式微传感器及其制造方法
EP3382380B1 (en) * 2017-03-31 2020-04-29 Sensirion AG Sensor and sensing method for measuring a target gas concentration in ambient air
KR102414116B1 (ko) * 2017-07-27 2022-06-29 한국전자기술연구원 단열구조를 갖는 가스센서와 가스센서 어레이 및 그 제조방법
CN107941859A (zh) * 2017-11-10 2018-04-20 中国人民解放军陆军防化学院 气体传感器及其制备方法
CN110108757A (zh) * 2019-05-31 2019-08-09 合肥微纳传感技术有限公司 一种气体传感器、传感器制备方法及传感器阵列
CN111289582B (zh) * 2020-03-26 2022-03-11 微纳感知(合肥)技术有限公司 一种mems气体传感器及其阵列、气体检测和制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58103654A (ja) * 1981-12-16 1983-06-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 多機能ガスセンサ
JPH02138858A (ja) * 1988-03-01 1990-05-28 Ricoh Co Ltd ガス検出装置
KR20050097421A (ko) * 2004-04-03 2005-10-07 동서대학교산학협력단 가스 감지 디바이스 어레이 및 그 제조방법
US20100314700A1 (en) * 2007-12-28 2010-12-16 Korea Electronics Technology Institute Fabricating method for micro gas sensor and the same
WO2011115321A1 (ko) * 2010-03-19 2011-09-22 전자부품연구원 마이크로 가스센서 어레이
JP2014153135A (ja) * 2013-02-07 2014-08-25 Panasonic Corp ガスセンサ及び匂い判別装置
JP2015200644A (ja) * 2014-04-07 2015-11-12 イノチップ テクノロジー シーオー エルティディー センサー素子
JP2017090188A (ja) * 2015-11-09 2017-05-25 フィガロ技研株式会社 ガス検出装置とガス検出方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20230341367A1 (en) 2023-10-26
KR20220140855A (ko) 2022-10-18
EP4102214A1 (en) 2022-12-14
CN111289582A (zh) 2020-06-16
WO2021189718A1 (zh) 2021-09-30
EP4102214A4 (en) 2023-07-12
CN111289582B (zh) 2022-03-11
JP7466052B2 (ja) 2024-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7861575B2 (en) Micro gas sensor and manufacturing method thereof
KR101094870B1 (ko) 습도 센서 및 이의 제조 방법
KR100812996B1 (ko) 마이크로 가스 센서 및 그 제조방법
KR100942439B1 (ko) 마이크로 가스센서 및 제조방법
KR100449069B1 (ko) 미소전극, 미소전극 어레이 및 미소전극 제조 방법
US8101448B2 (en) Manufacturing method of a gas sensor integrated on a semiconductor substrate
JP2023517401A (ja) Ｍｅｍｓガスセンサー及びそのアレイ、ガス検知及び製造方法
KR101104306B1 (ko) 온도 및 다중 가스 감응 센서 어레이 및 이의 제조방법
US10697920B2 (en) Gas sensor
US12031930B2 (en) Gas sensor
US10801981B2 (en) Gas sensor, sensor array, and manufacturing method thereof
US20050082481A1 (en) Bolometric detector, infrared detection device employing such a bolometric detector and process for fabricating this detector
US20200284633A1 (en) Fluid sensor
CN113514498A (zh) 共片加热阵列式气体检测微芯片及制备方法
CN111272828B (zh) 一种mems气体传感器及其阵列、制备方法
KR102361250B1 (ko) 마이크로 가스센서 어레이 및 그 제조방법
JP2000275077A (ja) 薄膜ヒータ
KR101992022B1 (ko) 반도체식 가스센서
KR20170041506A (ko) 마이크로 가스센서 제조방법
CN111380918B (zh) 一种多检测电极的悬臂梁气体传感器
JP2019515279A (ja) ガスセンサ
KR100880044B1 (ko) 다기능 미소기전집적시스템 센서의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220920

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220920

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7426

Effective date: 20221214

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20221214

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230928

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231031

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240110

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240305

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240401

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7466052

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150