隨著半導體集成電路加工技術以及超精密機械制造工藝的快速發展,微機電系統慢慢興起。盡管在外觀上看它僅有微米級的體積,但是其可包含各類微型結構、傳感器、執行器,同時具備信號處理、控制電路、電源和通信等部分,進而實現特殊的功能,并且由于其體積小、質量輕,在半導體制造工藝加持下,極易實現大規模批量生產。
基于MEMS在微型化、批量化和一致性方面的諸多優勢,在設計中往往很容易實現集成化以及低功耗。而自金屬氧化物半導體氣體傳感器用于氣體檢測以來,一直存在著功耗過大的制約因素,這就意味著若氣敏元件在工作時沒有達到理想的工作溫度,氣體傳感器便無法發揮其關鍵功能,因此MEMS的出現成為未來低功耗、高集成類氣體傳感器的一個重要發展方向。
MEMS氣體傳感器采用的是堆積式的設計,即由基底、絕熱層、加熱電極、絕緣層、叉指電極以及半導體氣敏材料層依次疊加而成。其中,基底是作為整個傳感器的支撐,往往采用的是Si材料,但由于Si導熱系數較大,極易分散熱量,因此需要在Si基底中心刻蝕出中空結構,避免增加功耗;然后是SiO2絕熱層,同樣為預防熱量的散失,也可以防止刻蝕時損傷到硅基底;隨后便是蛇形狀的加熱電極,為材料提供溫度;緊接著是SiNx絕緣層,防止測試電極與加熱電極接觸后短路,并且可有效傳遞熱量;最后便是承載半導體氣敏材料的測試電極,一般多為叉指結構,可有效探測材料電阻的變化。
以上便是對目前MEMS型氣體傳感器的介紹,在未來隨著工藝技術的革新,相信會有新型MEMS氣體傳感器的設計,取代目前傳統的堆積式制造工藝,進一步提升傳感器的氣敏性能。
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