TWI743985B - 氣體感測器製造方法 - Google Patents
氣體感測器製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI743985B TWI743985B TW109131323A TW109131323A TWI743985B TW I743985 B TWI743985 B TW I743985B TW 109131323 A TW109131323 A TW 109131323A TW 109131323 A TW109131323 A TW 109131323A TW I743985 B TWI743985 B TW I743985B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- gas sensor
- doping
- manufacturing
- heating element
- gas
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 86
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 12
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 10
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 8
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 8
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N Hydrogen bromide Chemical compound Br CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 claims description 4
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 4
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 claims description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 claims description 3
- 230000008439 repair process Effects 0.000 claims description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 3
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 claims description 2
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000042 hydrogen bromide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000043 hydrogen iodide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- SPVXKVOXSXTJOY-UHFFFAOYSA-N selane Chemical compound [SeH2] SPVXKVOXSXTJOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000058 selane Inorganic materials 0.000 claims description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 14
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 abstract description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 3
- 235000013877 carbamide Nutrition 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010006326 Breath odour Diseases 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- -1 fluorocarbon compound Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000002715 modification method Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/414—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS
- G01N27/4141—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS specially adapted for gases
-
- 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
-
- 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
- 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
- G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Immunology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
一種氣體感測器製造方法，用以解決習知氣體感測器的靈敏度受環境濕度影響且隨時間衰退的問題。係包含：一沉積製程，以沉積方法在一基板上堆疊一加熱元件、一感測層及二電極；及一摻雜製程，在沉積該感測層時，導入一摻雜氣體。
Description
本發明係關於一種環境監測技術，尤其是一種提升感測能力及降低環境濕度干擾的氣體感測器製造方法。
氣體感測技術普遍用於監控空氣品質、偵測危險工業氣體外洩及酒精濃度測試防治酒後駕車等與生活息息相關的事物上，而氣體感測的操作機制可概略區分為半導體、紅外光及電化學等技術，其中，透過微機電系統(Micro Electro Mechanical System,MEMS)製程可以生產半導體晶片型氣體感測器，能夠達到微型化、低耗能及量產等優勢；而透過印刷式製程可以生產軟性可撓的電化學氣體感測器，上述不同的感測技術係可以分別應用於偵測不同成分的氣體，及安裝於各種裝置。
上述習知的氣體感測器，如：電化學型呼氣酒精測試儀，係藉由氣敏材料製成的感測元件與待測氣體反應，而產生與氣體濃度相關的電流訊號，惟，習知的氣體感測器在長時間使用後，感測元件的靈敏度大幅衰減，將導致量測結果失去穩定性及準確性，而增加感測失效及讀值錯誤的發生機率，又，習知的氣體感測器在老化後，更容易受到環境濕度干擾，而降低對於目標氣體的感測能力。
有鑑於此，習知的氣體感測器製造方法確實仍有加以改善之必要。
為解決上述問題，本發明的目的是提供一種氣體感測器製造方法，係可以增加對目標氣體的感測靈敏度。
本發明的次一目的是提供一種氣體感測器製造方法，係可以減少環境濕度對氣體感測的影響。
本發明的又一目的是提供一種氣體感測器製造方法，係可以恢復氣體感測器的靈敏度及延長使用壽命。
本發明的再一目的是提供一種氣體感測器製造方法，係可以簡化製程及降低成本。
本發明全文所記載的元件及構件使用「一」或「一個」之量詞，僅是為了方便使用且提供本發明範圍的通常意義；於本發明中應被解讀為包括一個或至少一個，且單一的概念也包括複數的情況，除非其明顯意指其他意思。
本發明的氣體感測器製造方法，包含：一沉積製程，以沉積方法在一基板上堆疊一加熱元件、一感測層及二電極；及一摻雜製程，在沉積該感測層時，導入一摻雜氣體，該摻雜氣體係含有一摻雜元素，該摻雜元素的電負度值大於2。
據此，本發明的氣體感測器製造方法，藉由在該感測層摻雜高電負度的元素，係可以改善該感測層與待測氣體之間的反應靈敏度，又，透過摻雜改質的方式，係可以使氣體感測器在長時間使用後，可以恢復氣體感測器原有的測量穩定性及準確性，且還能夠減少環境濕度對氣體感測靈敏度的影響，係具有提升氣體感測器的感測能力及延長使用壽命的功效。
其中，該基板具有一空腔，該空腔位於該基板用於承載該加熱
元件之表面的另一側。如此，該空腔可以作為隔熱空間，係具有避免熱能傳遞至感測器外部的功效。
其中，該加熱元件電性連接一電源，該加熱元件將該電源之電能轉換為熱能，該加熱元件將熱能傳遞至該感測層。如此，係可以由該加熱元件提升該感測層的溫度，係具有提供氣體感測所需要的高溫狀態的功效。
其中，該摻雜元素是氟、氯、硫或氧。如此，該摻雜元素的電負度大且容易取得，係具有簡化製程及降低成本的功效。
其中，該摻雜元素在該感測層中的原子百分比為1%~10%。如此，該感測層可以保有表面特性及增加對電子的吸引能力，係具有提升感測靈敏度的功效。
其中，該二電極與該加熱元件電氣隔離。如此，係可以避免該加熱元件之電源干擾該二電極測量的電流值，係具有提升測量準確度的功效。
本發明另包含一絕緣膜，該絕緣膜位於該基板與該加熱元件之間。如此，該絕緣膜係可以承受高溫及減少電氣干擾，係具有維持使用安全及降低誤判機率的功效。
其中，該摻雜氣體是氧氣、氯氣、氟碳化合物、氨、硫化氫、硒化氫、氯化氫、溴化氫、碘化氫、氯化銨、碳酰二胺或選自上述氣體之組合。如此，該摻雜氣體係可以常溫供應，且適用於原本的沉積製程條件，係具有簡化製程及降低成本的功效。
其中，該摻雜製程用於對製造完成之氣體感測器進行改質，及修復長時間使用而耗損之氣體感測器。如此，該感測層係可以透過該摻雜製程重複加工處理，係具有恢復感測靈敏度及延長使用壽命的功效。
1:基板
2:加熱元件
3:感測層
4:電極
5:絕緣膜
C:空腔
〔第1圖〕本發明較佳實施例的分解立體圖。
〔第2圖〕本發明較佳實施例與習知技術對酒精濃度感測結果之比較圖。
〔第3圖〕本發明較佳實施例與習知技術受濕度影響的感測結果之比較圖。
為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：請參照第1圖所示，其係本發明氣體感測器的較佳實施例，係包含一基板1、一加熱元件2、一感測層3及二電極4，該加熱元件2位於該基板1上，該感測層3覆蓋於該加熱元件2上，該二電極4分別電性連接該感測層3。
該基板1用於承載各種電子元件、線路，係可以藉由濺射、蒸鍍、化學氣相沉積及離子佈值等半導體製程技術，將金屬、半導體及絕緣體等材料成形於該基板1上。該基板1可以具有一空腔C作為隔熱空間，該空腔C較佳位於該基板1用於承載該加熱元件2之表面的另一側，係可以使該加熱元件2產生的熱能散抑於該空腔C，且還可以避免熱能傳遞至感測器外部。該基板1可以是矽基板(Silicon Substrate)，以具有良好的導熱性及熱穩定性，係可以在高溫工作環境下操作電訊號。
該加熱元件2電性連接一電源(未繪示)，係可以將該電源之電能轉換為熱能，以提供氣體感測所需要的高溫狀態，該加熱元件2係可以由金屬材料形成盤繞線路，使加熱元件2與其它元件的接觸面積增加，以提
高熱能傳遞的效率。
該感測層3的主要材料係金屬氧化物半導體(Metal Oxide Semiconductor,MOS)材料，例如：二氧化錫(SnO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化鎳(NiO)、氧化鐵(Fe2O3)等，係可以依據不同的待測氣體選擇對應的材料作為該感測層3，且該感測層3含有一摻雜元素，該摻雜元素的電負度(Electronegativity,EN)值大於2，該摻雜元素可以是氟(F)、氯(Cl)、硫(S)、氧(O)等，該摻雜元素對電子的吸引力強，係可以提升該感測層3表面捕捉游離電子的能力，該摻雜元素在該感測層3中的原子百分比(Atom%)較佳為1%~10%。該感測層3在200℃~400℃的工作溫度下，其金屬氧化物半導體的表面與待測氣體發生氧化或還原反應，而改變該感測層3之電阻值。
該二電極4係用於測量通過該感測層3表面的電流值，係可以記錄該感測層3的電阻值變化，該二電極4還可以是交叉排列的叉狀電極，由該二電極4可以同時收集該感測層3表面不同位置的電流值，係具有提高測量靈敏度及準確度的作用。另外，該二電極4較佳與該加熱元件2電氣隔離，以避免該加熱元件2之電源干擾該二電極4測量的電流值。
本發明氣體感測器還可以具有一絕緣膜5，該絕緣膜5位於該基板1與該加熱元件2之間，該絕緣膜5的材料可以是二氧化矽(SO2)，係具有耐高溫及電絕緣的特性，該絕緣膜5係可以承受感測時的高溫及減少電氣干擾對測量的影響。
本發明氣體感測器係可以透過該加熱元件2以提升該感測層3的溫度，並對應於不同的待測氣體可以設定不同的工作溫度，再由該感測層3接觸待測氣體而發生反應形成游離電子，使該感測層3表面的導電率上升，再透過測量通過該二電極4之間的電流，可以得知該感測層3表面的電阻值大小及其對應的待測氣體濃度。
本發明氣體感測器製造方法的較佳實施例，係包含一沉積製程，以沉積方法在該基板1上堆疊該加熱元件2、該感測層3、該二電極4及該絕緣膜5；及一摻雜製程，在沉積該感測層3時，導入一摻雜氣體，該摻雜氣體係含有該摻雜元素，使該摻雜元素在該感測層3中的原子百分比為1%~10%。
沉積該加熱元件2、該二電極4及該絕緣膜5時，係可以導入氬(Ar)氣體，並使用各層所對應的靶材，例如：該加熱元件2可以使用鉑(Pt)、該二電極4使用銅或銀等導電材料，惟，本發明不以此為限。
沉積該感測層3時，係同時導入氬氣及該摻雜氣體，並依據不同的待測氣體使用對應的材料作為靶材，例如：二氧化錫、氧化鋅、氧化鎳、氧化鐵等，其中，氬氣的工作壓力可以是8毫托(mTorr)，該摻雜氣體的工作壓力可以是4毫托，該摻雜氣體可以是氧氣(O2)、氯氣(Cl2)、氟碳化合物(CnFn，n為大於0之整數)、氨(NH3)、硫化氫(H2S)、硒化氫(H2Se)、氯化氫(HCl)、溴化氫(HBr)、碘化氫(HI)、氯化銨(NH4Cl)、碳酰二胺(CO(NH2)2，尿素)或選自上述氣體之組合，係分別含有氧、氯、氟、硫等元素。
請參照第2圖所示，其係未摻雜硫與摻雜硫之氣體感測器對不同濃度酒精的感測結果比較，摻雜硫之氣體感測器所測量到的電阻值較高，尤其是低於10ppm之酒精濃度，摻雜硫之氣體感測器的電阻值變化率大幅提升，係可以增加酒精感測的靈敏度。
請參照第3圖所示，其係未摻雜硫與摻雜硫之氣體感測器在不同濕度環境的感測結果比較，未摻雜硫之氣體感測器所測量的電阻值隨著濕度增加而下降，而摻雜硫之氣體感測器所測量的電阻值對應於濕度變化的改變較小，係可以減少環境濕度對氣體感測器之靈敏度的影響。
該摻雜製程除了可以在沉積該感測層3的過程中進行摻雜，還可以對製造完成之氣體感測器進行改質，及修復長時間使用而耗損之氣體感測器，係具有恢復感測靈敏度及延長使用壽命的作用。
綜上所述，本發明的氣體感測器製造方法，藉由在該感測層摻雜高電負度的元素，係可以改善該感測層與待測氣體之間的反應靈敏度，又，透過摻雜改質的方式，係可以使氣體感測器在長時間使用後，可以恢復氣體感測器原有的測量穩定性及準確性，且還能夠減少環境濕度對氣體感測靈敏度的影響，係具有提升氣體感測器的感測能力及延長使用壽命的功效。
雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1:基板
2:加熱元件
3:感測層
4:電極
5:絕緣膜
C:空腔
Claims (9)
- 一種氣體感測器製造方法，包含：一沉積製程，以沉積方法在一基板上堆疊一加熱元件、一感測層及二電極；及一摻雜製程，在沉積該感測層時，導入一摻雜氣體，該摻雜氣體係含有一摻雜元素，該摻雜元素的電負度值大於2。
- 如請求項1之氣體感測器製造方法，其中，該基板具有一空腔，該空腔位於該基板用於承載該加熱元件之表面的另一側。
- 如請求項1之氣體感測器製造方法，其中，該加熱元件電性連接一電源，該加熱元件將該電源之電能轉換為熱能，該加熱元件將熱能傳遞至該感測層。
- 如請求項1之氣體感測器製造方法，其中，該摻雜元素是氟、氯、硫或氧。
- 如請求項1之氣體感測器製造方法，其中，該摻雜元素在該感測層中的原子百分比為1%~10%。
- 如請求項1之氣體感測器製造方法，其中，該二電極與該加熱元件電氣隔離。
- 如請求項1至6中任一項之氣體感測器製造方法，另包含一絕緣膜，該絕緣膜位於該基板與該加熱元件之間。
- 如請求項1之氣體感測器製造方法，其中，該摻雜氣體是氧氣、氯氣、氟碳化合物、氨、硫化氫、硒化氫、氯化氫、溴化氫、碘化氫、氯化銨、碳酰二胺或選自上述氣體之組合。
- 如請求項1之氣體感測器製造方法，其中，該摻雜製程用於對製造完成之氣體感測器進行改質，及修復長時間使用而耗損之氣體感測 器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW109131323A TWI743985B (zh) | 2020-09-11 | 2020-09-11 | 氣體感測器製造方法 |
| US17/088,754 US20220082523A1 (en) | 2020-09-11 | 2020-11-04 | Gas sensor and method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW109131323A TWI743985B (zh) | 2020-09-11 | 2020-09-11 | 氣體感測器製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWI743985B true TWI743985B (zh) | 2021-10-21 |
| TW202211306A TW202211306A (zh) | 2022-03-16 |
Family
ID=80627693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW109131323A TWI743985B (zh) | 2020-09-11 | 2020-09-11 | 氣體感測器製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220082523A1 (zh) |
| TW (1) | TWI743985B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201224446A (en) * | 2010-12-03 | 2012-06-16 | Ind Tech Res Inst | Gas sensor and fabricating method thereof |
| CN105572170A (zh) * | 2015-12-10 | 2016-05-11 | 郑州大学 | 具有环境温、湿度自补偿能力的SnO2基热线型半导体气体传感器 |
| US20190041346A1 (en) * | 2015-12-14 | 2019-02-07 | Ams Sensors Uk Limited | Sensing Layer Formation |
| US20190277791A1 (en) * | 2018-03-12 | 2019-09-12 | Ams Sensors Uk Limited | Gas Sensor |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0864549A (ja) * | 1994-08-24 | 1996-03-08 | Sony Corp | イオンドーピング方法及びイオンドーピング装置 |
| JP5603193B2 (ja) * | 2010-09-29 | 2014-10-08 | 株式会社日立製作所 | ガスセンサ |
| CN106706710A (zh) * | 2015-11-11 | 2017-05-24 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 基于硫掺杂石墨烯的氮氧化物气体传感器及其制备方法 |
| JP2017223557A (ja) * | 2016-06-15 | 2017-12-21 | 富士電機株式会社 | ガスセンサ |
| US20190234896A1 (en) * | 2016-09-21 | 2019-08-01 | Sensirion Ag | Resistive metal oxide gas sensor coated with a fluoropolymer filter |
-
2020
- 2020-09-11 TW TW109131323A patent/TWI743985B/zh active
- 2020-11-04 US US17/088,754 patent/US20220082523A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201224446A (en) * | 2010-12-03 | 2012-06-16 | Ind Tech Res Inst | Gas sensor and fabricating method thereof |
| CN105572170A (zh) * | 2015-12-10 | 2016-05-11 | 郑州大学 | 具有环境温、湿度自补偿能力的SnO2基热线型半导体气体传感器 |
| US20190041346A1 (en) * | 2015-12-14 | 2019-02-07 | Ams Sensors Uk Limited | Sensing Layer Formation |
| US20190277791A1 (en) * | 2018-03-12 | 2019-09-12 | Ams Sensors Uk Limited | Gas Sensor |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Sarbani Basu, YEONG-HER Wang, C Ghanshyam, "Pawan Kapur, Fast response time alcohol gas sensor using nanocrystalline F-doped SnO2 films derived via sol–gel method", Bull. Mater. Sci., Vol. 36, No. 4, August 2013, pp. 521–533. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20220082523A1 (en) | 2022-03-17 |
| TW202211306A (zh) | 2022-03-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yuan et al. | Ag2Te nanowires for humidity-resistant trace-level NO2 detection at room temperature | |
| EP0252627B1 (en) | Hydrogen sulphide sensor | |
| US10533962B2 (en) | Miniature gas sensor and method for manufacturing the same | |
| JP6432672B2 (ja) | ガスセンサ及びセンサ装置 | |
| JP2005315700A (ja) | 水素センサ及び水素の検知方法 | |
| Moiz et al. | Effects of temperature and humidity on electrical properties of organic semiconductor orange dye films deposited from solution | |
| TWI743985B (zh) | 氣體感測器製造方法 | |
| US20190178860A1 (en) | Miniature gas sensor | |
| CN209992108U (zh) | 一种测量真空度的装置 | |
| KR20000068032A (ko) | 질소산화물의 검출방법 및 질소산화물 검출용 센서소자 | |
| WO2016125283A1 (ja) | ガスセンサ及びセンサ装置 | |
| KR960007784B1 (ko) | 일산화탄소(co)가스 센서 및 그 제조방법 | |
| KR101721119B1 (ko) | 벤젠 검출용 가스 센서 | |
| RU2546849C2 (ru) | Полупроводниковый датчик кислорода | |
| JPH0875698A (ja) | ガスセンサ | |
| Aleksanyan et al. | Magnetron sputtered ZnO thin films for hydrogen peroxide vapor detection | |
| TWI601850B (zh) | Magnesium oxide thin film hydrogen sensor | |
| RU2779966C1 (ru) | Диэлектрический газовый сенсор | |
| JP3314509B2 (ja) | ＮＯｘガス検知半導体およびその製造方法 | |
| JPH03277961A (ja) | 電気化学式ガスセンサ | |
| KR0179136B1 (ko) | 가스감지용 센서 | |
| JP2761086B2 (ja) | 電気化学式ガスセンサ装置 | |
| JP2003270201A (ja) | ガスセンサ | |
| Holm et al. | Water films, local cells and rusting | |
| JP2019039726A (ja) | ガス検出方法およびガス検出装置 |