半导体气体传感器制造技术

一种半导体气体传感器包括基板，其具有腔室；第一绝缘层，其形成在所述基板上且包括在与所述腔室和所述腔室的外周部分相应的位置上形成的暴露孔；第二绝缘层，其形成在所述第一绝缘层上且覆盖所述暴露孔；加热电极，其形成在所述第二绝缘层上且形成在与所述腔室相应的位置上；感测电极，其形成在所述加热电极上方且与所述加热电极电绝缘；以及检测层，其覆盖所述感测电极且能够当与预定种类的气体相作用时具有可变电阻。该半导体气体传感器能够保持感测区域的温度恒定以及感测区域的温度分布均匀。

【技术实现步骤摘要】
半导体气体传感器
本公开涉及一种半导体气体传感器以及一种制造气体传感器的方法，且更特别地，涉及一种能够使用要用于检测特定种类的气体的氧化物半导体材料检测气体的半导体气体传感器以及一种制造半导体气体传感器的方法。
技术介绍
通常，半导体气体传感器可使用当与特定种类的气体相接触时具有可变电阻的氧化物半导体材料检测气体。半导体气体传感器可通过半导体制造工艺进行制造。半导体气体传感器具有相对小尺寸、低制造成本、高灵敏度和高响应速度的优点。半导体气体传感器包括基板、加热电极、在加热电极上方形成的感测电极、用于覆盖感测电极的检测层以及在基板上堆叠的多个绝缘层。检测层为用于大体上检测气体的构件且是使用氧化物半导体材料形成的。当检测层暴露于气体时，气体可被吸附至检测层的表面以具有变化的电阻值以检测是否存在有气体。特别地，为了确保气体检测，可能需要半导体气体传感器以将检测层的温度保持在300℃以上，从而可能需要在检测层下形成的加热电极产生要传输至检测层的热量以实现检测层的有效检测。然而，因为半导体气体传感器的耐久性可能由于热量而劣化，因此半导体气体传感器可能受损。为了改进半导体气体传感器的热耐久性，半导体气体传感器可能具有在加热电极下形成的腔室以散发源于发热电极的热量。可通过部分地移除基板来形成腔室，在腔室上堆叠的多个绝缘层可覆盖腔室以形成薄膜结构。覆盖腔室的一部分可能未通过基板稳定地进行支撑，以使得在腔室上形成的薄膜结构可能下陷。因此，可能由于薄膜具有的热应力或固有应力导致薄膜发生的下陷情况。特别地，可能需要加热电极保持电阻均匀，以将热量稳定地传输至感测电极。当薄膜下陷时，设置在薄膜中的加热电极的电阻可能发生变化，且因此可能难于使加热电极向感测电极稳定地提供热量。此外，由于薄膜的下陷，感测电极的加热区域可能变形，以使得感测区域的温度分布是不均匀的。
技术实现思路
本公开提供了一种能够保持感测区域的温度恒定以及感测区域的温度分布均匀的半导体气体传感器以及一种制造半导体气体传感器的方法。根据本技术的一个方面，一种半导体气体传感器包括基板，其具有腔室；第一绝缘层，其形成在基板上且包括在与腔室和腔室的外周部分相应的位置上形成的暴露孔；第二绝缘层，其形成在第一绝缘层上且覆盖暴露孔；加热电极，其形成在第二绝缘层上且形成在与腔室相应的位置上；感测电极，其形成在加热电极上方，且感测电极与加热电极电绝缘；以及检测层，其覆盖感测电极且感测电极还能够当与预定种类的气体相交互时具有可变电阻。在一个示例实施例中，半导体气体传感器还可包括至少一个突出部分，其从第二绝缘层的表面突出，突出部分形成在与腔室的外周部分相应的位置上以阻止第二绝缘层下陷至腔室。在一个示例实施例中，突出部分可形成在暴露孔中以面对基板。在一个示例实施例中，突出部分可与基板的表面间隔开。在一个示例实施例中，突出部分可与基板的表面相接触。在一个示例实施例中，多个突出部分可沿腔室的圆周线形成且彼此分离开。在一个示例实施例中，突出部分可与第一绝缘层相分离。在一个示例实施例中，突出部分可具有圆柱形。在一个示例实施例中，突出部分可与第二绝缘层一体形成。在一个示例实施例中，腔室和暴露孔中的每一个可具有圆筒形。在一个示例实施例中，半导体气体传感器还可包括加热垫，其形成在第二绝缘层上以及暴露孔的外面，加热垫被电连接至加热电极；感测垫，其与感测电极共面形成，感测垫与感测电极电连接；以及第三绝缘层，其形成在具有加热电极和加热垫的第二绝缘层上且包括一个表面，且在该表面上，形成感测电极和感测垫，以使得第三绝缘层将加热电极与感测电极相绝缘。在一个示例实施例中，第一和第二绝缘层中的一个可包括氧化硅，且第一和第二绝缘层中的另一个可包括氮化硅。根据本技术的一个方面，一种半导体气体传感器是通过在基板的一个表面上形成第一绝缘层；在第一绝缘层上形成第二绝缘层；在第二绝缘层上形成加热电极，该加热电极能够产生热量；在加热电极上形成感测电极，感测电极与加热电极相绝缘；对基板进行图案化以在加热电极下形成腔室；移除由腔室暴露的且对应于腔室的外周部分的第一绝缘层的一部分以形成暴露孔；以及形成覆盖感测电极的检测电极，检测电极在与预定种类的气体相交互时具有可变电阻。在一个示例实施例中，在形成第二绝缘层之前，可对第一绝缘层进行图案化以形成至少一个模孔以在第二绝缘层的一个表面处形成突出部分，其中在与腔室的外周部分相应的位置上和第一绝缘层的位置上形成模孔，且形成暴露孔可包括通过移除邻近突出部分的第一绝缘层的一部分来在暴露孔中形成突出部分。在一个示例实施例中，模孔可具有凹形，以使得突出部分与基板的表面相分离。在一个示例实施例中，模孔可具有穿孔形状以部分地暴露基板，以使得突出部分与基板的表面相接触。在一个示例实施例中，多个模孔可围绕与腔室相应的第一绝缘层的一部分且可彼此相分离。在一个示例实施例中，形成加热电极可包括在第二绝缘层上和在暴露孔外部形成加热垫，且加热垫与加热电极电连接；以及形成感测电极可包括形成与感测电极电连接的感测垫。在一个示例实施例中，形成暴露孔可包括使用作为蚀刻掩模的具有腔室的基板通过湿蚀刻过程来对第一绝缘层进行图案化。在一个示例实施例中，可使用不同于第二绝缘层的材料来形成第一绝缘层。根据示例实施例，半导体气体传感器包括用于减少薄膜至腔室的下陷的暴露孔。此外，半导体气体传感器可包括多个突出部分以支撑在第二绝缘层的下表面下形成的第二绝缘层以缓解薄膜的下陷。因此，加热电极可均匀地保持电阻以提供检测层热量以保持温度恒定。因此，要提供热量的感测电极的区域的温度分布将不会发生变化，这是因为检测层均匀地产生热量。其结果是，半导体气体传感器具有热耐久性且不会遭受热损伤。附图说明根据结合附图的下列说明，将更详细地理解示例性实施例，其中：图1为示出根据本技术一个示例实施例的半导体气体传感器的横截面视图；图2为示出如在图1中所示的半导体气体传感器的仰视图；图3至7为示出根据本技术一个示例实施例的制造半导体气体传感器的方法的横截面视图；图8为示出根据本技术一个示例实施例的半导体气体传感器的横截面视图；以及图9和10为示出根据本技术一个示例实施例的制造半导体气体传感器的方法的横截面视图。具体实施方式在下文中，将参考附图更详细地描述特定实施例。然而，本技术可按不同的方式进行具体化且不应被解释为局限于本文所述的实施例。如在本申请中使用的明确定义，当层、薄膜、区域或板被称为在另一个的“上面”时，其可直接在另一个的上面或也可以存在有一个或多个中间层、薄膜、区域或板。与此不同地，也可以理解为当层、薄膜、区域或板被称为直接在另一个的“上面”时，其直接在另一个的上面且不存在有一个或多个中间层、薄膜、区域或板。另外，然而在所要求保护的本技术的各种实施例中被用于描述各种组件、组合物、区域和层的术语，如第一、第二和第三并不仅限于这些术语。此外且仅为了便于描述，元件可被称之为在另一个的“上方”或“下方”。应该理解的是，这种描述指在所描述的图中的所示取向，且在各种用途和替代实施例中，这些元件可按替代布置和配置进行旋转或移位。类似地，在一些实施例中使用术语“上”和“下”。这些术语用于指代如图中所示的取向，但不一定是在任何其他参考本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体气体传感器，其包括：基板，其限定延伸至外周部分的腔室；第一绝缘层，其形成在所述基板上且限定邻近所述腔室和所述外周部分的暴露孔；第二绝缘层，其形成在所述第一绝缘层上并布置在与所述腔室相对的所述暴露孔处；加热电极，其形成在所述第二绝缘层上与所述暴露孔和所述腔室相对的表面上；感测电极，其按与所述加热电极相对且远离所述暴露孔和所述腔室的方式进行布置，其中所述感测电极与所述加热电极电绝缘；以及检测层，其覆盖所述感测电极并当与预定气体相交互时具有可变电阻。

【技术特征摘要】
2016.01.27 KR 10-2016-00102551.一种半导体气体传感器，其包括：基板，其限定延伸至外周部分的腔室；第一绝缘层，其形成在所述基板上且限定邻近所述腔室和所述外周部分的暴露孔；第二绝缘层，其形成在所述第一绝缘层上并布置在与所述腔室相对的所述暴露孔处；加热电极，其形成在所述第二绝缘层上与所述暴露孔和所述腔室相对的表面上；感测电极，其按与所述加热电极相对且远离所述暴露孔和所述腔室的方式进行布置，其中所述感测电极与所述加热电极电绝缘；以及检测层，其覆盖所述感测电极并当与预定气体相交互时具有可变电阻。2.根据权利要求1所述的半导体气体传感器，其还包括：至少一个突出部分，其从所述第二绝缘层的下表面突出，所述突出部分形成在与所述腔室的所述外周部分相应的位置上且被配置成至少部分地防止所述第二绝缘层下陷至所述腔室。3.根据权利要求2所述的半导体气体传感器，其中所述突出部分形成在从所述下表面向所述基板突出的所述暴露孔中。4.根据权利要求3所述的半导体气体传感器，其中所述突出部分与所述基板的上表面间隔开。5.根据权利要求3所述的半导体气体传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：李周炫，李汉春，
申请(专利权)人：东部HITEK株式会社，
类型：新型
国别省市：韩国,KR