本發(fā)明涉及微加熱器和微傳感器。更具體地，本發(fā)明涉及在其中多個(gè)孔隙形成為垂直延伸通過(guò)基板的微加熱器和微傳感器。

背景技術(shù)：

隨著近年來(lái)對(duì)于環(huán)境的關(guān)注逐漸增加，已經(jīng)存在對(duì)于開(kāi)發(fā)能夠在短時(shí)間段內(nèi)精確地獲得不同種類的信息的小尺寸傳感器的需求。特別地，出于使得居住空間舒適、應(yīng)對(duì)有害的工業(yè)環(huán)境和管理飲料和食品的生產(chǎn)過(guò)程的目的，已經(jīng)做出努力來(lái)實(shí)現(xiàn)尺寸減小、精度增加和價(jià)格減少的微傳感器，例如用于測(cè)量氣體濃度的氣體傳感器等。

由于半導(dǎo)體工藝技術(shù)的應(yīng)用，當(dāng)前可用的氣體傳感器逐漸從陶瓷燒結(jié)氣體傳感器或厚膜型氣體傳感器進(jìn)化到具有微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的形式的微氣體傳感器。從測(cè)量方法的觀點(diǎn)來(lái)看，在當(dāng)前可用的氣體傳感器中，最常使用的是當(dāng)氣體被吸附到傳感器的感測(cè)材料時(shí)測(cè)量感測(cè)材料的電特性的改變的方法。一般而言，金屬氧化物(例如SnO₂等)被用作測(cè)量取決于測(cè)量目標(biāo)氣體的濃度的電導(dǎo)率的改變的感測(cè)材料。這種測(cè)量方法具有下述優(yōu)點(diǎn)：相對(duì)易于使用這種方法。當(dāng)金屬氧化物感測(cè)材料被加熱到高溫并在高溫下工作時(shí)，測(cè)量值的改變會(huì)變得顯著。因此，精確的溫度控制是必要的，以便快速和準(zhǔn)確地測(cè)量氣體濃度。另外，在通過(guò)強(qiáng)制地去除已經(jīng)經(jīng)由高溫加熱吸附到感測(cè)材料的氣體組分或水分而重置感測(cè)材料或?qū)⑵鋸?fù)原到初始狀態(tài)之后，進(jìn)行氣體濃度測(cè)量。這樣，氣體傳感器的溫度特性直接影響主要測(cè)量因素，例如傳感器測(cè)量靈敏度、復(fù)原時(shí)間、反應(yīng)時(shí)間等。

因此，配置為局部并且均勻地僅加熱感測(cè)材料區(qū)域的微加熱器對(duì)于高 效加熱來(lái)說(shuō)是有效的。然而，當(dāng)微氣體傳感器執(zhí)行測(cè)量時(shí)如果將大量的電功率消耗在控制溫度上，盡管傳感器和測(cè)量電路的體積仍然還是小的，但是需要使用大電池或大功率供應(yīng)源。這將決定測(cè)量系統(tǒng)的整體尺寸。因此，為了實(shí)現(xiàn)微氣體傳感器，需要優(yōu)選考慮具有小功率消耗的結(jié)構(gòu)。

迄今，已經(jīng)主要使用具有極大的熱導(dǎo)率的硅基板制造大多數(shù)微氣體傳感器。因此，為了減少熱損失，經(jīng)過(guò)體細(xì)微加工在傳感器結(jié)構(gòu)中形成蝕刻坑或槽，從而形成與基板分離的懸掛結(jié)構(gòu)。之后，將微加熱器、絕緣膜和感測(cè)材料順序地形成在懸掛結(jié)構(gòu)上。這使得能夠部分地減少熱傳遞損失。然而，這種方法是主要集中于利用基板的晶體方向性的濕式蝕刻的制造方法。因此，這種方法在減小傳感器元件的尺寸方面有限制。另外，存在這樣的問(wèn)題：在這種方法中使用的蝕刻劑例如KOH(氫氧化鉀)等的物理屬性與標(biāo)準(zhǔn)CMOS半導(dǎo)體工藝不兼容。

圖1是一種常規(guī)微傳感器——濕度傳感器的立體圖。濕度傳感器10包括基板11、形成在基板11上的多孔陽(yáng)極氧化鋁(AAO)層13和形成在多孔陽(yáng)極氧化鋁層13上的電極15。

基板11由鋁制成并且形成為基本上矩形的板形。通過(guò)氧化基板11而形成多孔陽(yáng)極氧化鋁層13。如果鋁被氧化，則能夠形成具有形成在其表面上的多個(gè)孔洞13a的多孔陽(yáng)極氧化鋁層13。屏障層形成在多孔陽(yáng)極氧化鋁層13和基板11之間。

在這種情形中，孔洞13a被形成為具有60nm或更小的直徑。通過(guò)將孔洞13a形成為具有60nm或更小的直徑，能夠防止孔洞13a被蝕刻溶液損傷。電極15由金屬制成，例如鉑、鋁、銅等?？梢酝ㄟ^(guò)不同的方法形成電極15，例如氣相沉積法等。

電極15包括第一電極16和鄰近第一電極16布置的第二電極17。第一電極16具有朝第二電極17突出的多個(gè)電極突起16a。第二電極17具有朝第一電極16突出的多個(gè)電極突起17a。

然而，上述的微傳感器具有這樣的問(wèn)題：降低了熱絕緣性能并且產(chǎn)生了熱量損失。

同時(shí)，在形成電極圖案時(shí)，經(jīng)常使用液態(tài)光阻來(lái)確保圖案解析。然而，如果將液態(tài)光阻施加到具有多孔層的常規(guī)微傳感器，則出現(xiàn)這樣的問(wèn)題：液態(tài)光阻流入到孔隙中并且不能平滑地形成圖案。還出現(xiàn)另一個(gè)問(wèn)題：電極被氧化或損傷。

[現(xiàn)有技術(shù)文件]

[專利文件]

韓國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)：No.2009-0064693

韓國(guó)專利：No.1019576

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上面提及的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種微加熱器和微傳感器，其能夠改善熱絕緣性能并且能夠通過(guò)使用減少的電功率實(shí)現(xiàn)高溫度。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種微加熱器，包括：基板；和形成在基板上的加熱器電極，其中基板包括形成為垂直延伸通過(guò)基板的多個(gè)孔隙。

可以通過(guò)將鋁材料陽(yáng)極化并且然后去除鋁材料和屏障層以使得孔隙垂直延伸通過(guò)基板而形成基板，并且加熱器電極可以形成在去除了鋁材料和屏障層的表面上。

可以通過(guò)將鋁材料陽(yáng)極化并且然后去除鋁材料和屏障層以使得孔隙垂直延伸通過(guò)基板而形成基板，并且加熱器電極可以形成在基板的與去除了鋁材料和屏障層的表面相對(duì)的表面上。

在形成加熱器電極的區(qū)域中的基板的上表面的高度可以小于在其余區(qū)域中的基板的上表面的高度。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種微傳感器，包括：基板；形成在基板上的傳感器電極；和形成在基板上的加熱器電極，其中基板包括被形成為垂直延伸通過(guò)基板的多個(gè)孔隙。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種微加熱器，包括：基板；形成在 基板上的加熱器電極，其中保護(hù)層形成在加熱器電極上。

加熱器電極可以由選自由Pt、W、Co、Ni、Au、Cu和C以及其混合物組成的群組中的至少一者制成，并且保護(hù)層可以由選自由氧化鉭、氧化鈦、氧化硅、氧化鋁、銦錫氧化物、氧化銦和氧化錫組成的群組中的至少一者制成。

加熱器電極可以由選自由Pt、W、Co、Ni、Au、Cu和C以及其混合物組成的群組中的至少一者制成，中間層可以布置在基板和加熱器電極之間，并且中間層可以由選自由氧化鉭、氧化鈦、氧化硅、氧化鋁、銦錫氧化物、氧化銦和氧化錫組成的群組中的至少一者制成。

基板可以包括形成為垂直延伸通過(guò)基板的多個(gè)孔隙。

保護(hù)層可以形成在加熱器電極的一部分中，沒(méi)有在其中形成保護(hù)層的非保護(hù)部分可以形成在加熱器電極中。

加熱器電極可以包括加熱器配線線路和連接到加熱器配線線路的加熱器電極墊，并且非保護(hù)部分可以形成在加熱器電極墊的一部分上。

保護(hù)層可以形成在加熱器電極的上部分和側(cè)部分上。

保護(hù)層可以形成在基板上。

根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種微傳感器，包括：基板；形成在基板上的傳感器電極；和形成在基板上的加熱器電極，其中保護(hù)層形成在加熱器電極和傳感器電極中的至少一個(gè)的上部分上。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種微加熱器，包括：包括具有多個(gè)垂直延伸的孔隙的多孔層和定位在多孔層上的屏障層的基板；和形成在屏障層上的加熱器電極。

可以使用液態(tài)光阻形成加熱器電極。

可以部分地去除屏障層以使得多孔層的孔隙垂直延伸通過(guò)多孔層。

加熱器電極可以由鉑制成，并且氧化鉭層可以布置在基板和加熱器電極之間。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種微傳感器，包括：包括具有多個(gè) 垂直延伸的孔隙的多孔層和定位在多孔層上的屏障層的基板；形成在基板上的傳感器電極；和形成在基板上的加熱器電極，其中傳感器電極和加熱器電極中的至少一個(gè)形成在屏障層上。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種微加熱器，包括：具有多個(gè)孔隙的多孔基板；和形成在該基板上的加熱器電極，其中布置在加熱器電極下方的孔隙具有封閉的頂端。

上面提及的本發(fā)明的微加熱器和微傳感器可以提供以下效果。

由于孔隙形成在基板中以便垂直延伸通過(guò)基板，所以能夠改善熱絕緣性能并且能夠通過(guò)使用減少的電功率實(shí)現(xiàn)高溫度。另外，由于電極被多孔層穩(wěn)定地支撐，所以能夠保持力學(xué)可持久性。此外，能夠防止在熱處理過(guò)程中殘留在孔隙內(nèi)的有機(jī)物質(zhì)損傷電極。另外，能夠最優(yōu)地使微加熱器和微傳感器適應(yīng)于小設(shè)備，例如移動(dòng)設(shè)備等。

基板由多孔陽(yáng)極氧化鋁層構(gòu)成。因此，易于形成多孔層。加熱器電極形成在去除了鋁材料和屏障層的基板的表面上。在這種情形中，能夠在比多孔層在平面度上更好的表面上形成加熱器電極。這使得能夠增強(qiáng)加熱器電極的結(jié)合強(qiáng)度。

加熱器電極可以形成在基板的與去除了鋁材料和屏障層的表面相對(duì)的表面上。在這種情形中，可以在加熱器電極形成之后去除鋁材料和屏障層。這樣，當(dāng)形成加熱器電極或感測(cè)材料時(shí)，鋁材料和屏障層用于支撐多孔層，從而保持多孔層。

由于空氣間隙形成為圍繞加熱器配線線路，所以微加熱器具有減小的熱容量并且可以通過(guò)使用減少的電功率被加熱到高溫度。

由于在形成加熱器電極的區(qū)域中的基板的上表面的高度小于在其余區(qū)域中的基板的上表面的高度，所以能夠容易地形成加熱器電極。此外，孔隙布置在加熱器電極周圍?？諝獯嬖谟诳紫秲?nèi)。這樣，多個(gè)空氣柱布置在加熱器電極周圍。在這種方式中，由于作為熱絕緣材料的空氣柱布置在加熱器電極周圍，所以能夠防止加熱器電極的熱量被傳遞到側(cè)表面。這使得能夠進(jìn)一步增強(qiáng)微加熱器的熱絕緣效率。由于保護(hù)層形成在加熱器電極 上，所以能夠防止加熱器電極被氧化。這使得能夠保護(hù)加熱器電極。

加熱器電極由選自由Pt、W、Co、Ni、Au、Cu和C以及其混合物組成的群組中的至少一者制成。保護(hù)層可以由選自由氧化鉭、氧化鈦、氧化硅、氧化鋁、銦錫氧化物、氧化銦和氧化錫組成的群組中的至少一者制成。因此能夠有效地保護(hù)加熱器電極并有效地防止加熱器電極的氧化。

中間層布置在基板和加熱器電極之間。這使得能夠提高加熱器電極的結(jié)合強(qiáng)度。

提供了沒(méi)有在其中形成保護(hù)層的非保護(hù)部分。非保護(hù)部分形成在覆蓋有感測(cè)材料的傳感器配線線路的區(qū)域中。因此能夠使微傳感器精確地執(zhí)行感測(cè)操作。另外，非保護(hù)部分形成在加熱器電極墊和傳感器電極墊的一部分中。因此能夠平滑地執(zhí)行焊接工作。

保護(hù)層形成在加熱器電極的上部分和側(cè)部分中。保護(hù)層還形成在基板上。因此能夠有效地支撐加熱器電極和基板。

加熱器電極形成在基板的屏障層上。這樣，在形成加熱器電極時(shí)，防止液態(tài)光阻流到孔隙中。因此能夠平滑地形成加熱器電極的圖案。還能夠精確地以小尺寸形成加熱器電極的圖案。由于存在形成在基板中的多孔層，因此能夠改善熱絕緣性能并且能夠通過(guò)使用減少的電功率實(shí)現(xiàn)高溫度。另外，由于電極被多孔層穩(wěn)定地支撐，所以能夠保持力學(xué)可持久性。此外，能夠防止在熱處理過(guò)程中殘留在孔隙內(nèi)的有機(jī)物質(zhì)損傷電極。另外，能夠最優(yōu)地使微加熱器和微傳感器適應(yīng)于小設(shè)備，例如移動(dòng)設(shè)備等。在形成電極或感測(cè)材料時(shí)，屏障層起到支撐基板的多孔層的作用。這樣，保持了多孔層。

由于使用液態(tài)光阻形成加熱器電極，所以能夠減小產(chǎn)品的尺寸并且能夠精細(xì)地形成電極圖案。屏障層僅形成在多孔層的一部分中。多孔層包括垂直延伸通過(guò)多孔層的孔隙。因此能夠進(jìn)一步改善熱絕緣性能。加熱器電極由鉑制成。氧化鉭層布置在基板和加熱器電極之間。因此能夠增加電極的結(jié)合強(qiáng)度。

附圖說(shuō)明

圖1是示出常規(guī)濕度傳感器的立體圖。

圖2是示出常規(guī)多孔氧化鋁層的部分截出立體圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的配備有微加熱器的微傳感器的平面圖(其中省略了感測(cè)材料)。

圖4是沿圖3中的A-A線截取的截面圖。

圖5是由圖4中的B指示的部分的放大圖。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的配備有微加熱器的微傳感器的截面圖。

圖7是由圖6中的C指示的部分的放大圖。

圖8是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的配備有微加熱器的微傳感器的截面圖。

圖9是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式的配備有微加熱器的微傳感器的截面圖。

圖10是由圖9中的D指示的部分的放大圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。出于參考，在下面的描述中，將不詳細(xì)描述與相關(guān)技術(shù)的配置相同的本發(fā)明的配置。對(duì)相關(guān)技術(shù)的前述描述進(jìn)行參考。

<本發(fā)明的第一實(shí)施方式>

如在圖3到5中示意的，用于制造根據(jù)第一實(shí)施方式的配備有微加熱器的微傳感器的方法包括形成基板100的步驟和在基板100上形成加熱器電極200和傳感器電極300的步驟。

基板100被形成為具有多個(gè)垂直延伸的孔隙102的多孔層。為了描述上方便，在圖中稍微夸大了孔隙102的直徑和長(zhǎng)度。

在將基板100形成為多孔層的步驟中，通過(guò)將鋁材料陽(yáng)極化而形成多孔陽(yáng)極氧化鋁(AAO)層。如果鋁材料的表面(上表面)被陽(yáng)極化，則形成具有開(kāi)放的頂端和封閉的底端的孔隙102。這樣，鋁基板包括孔隙102、布置在孔隙102下方的屏障層和布置在屏障層下方的鋁材料。

然后，通過(guò)蝕刻鋁基板而在鋁基板中形成空氣間隙101。將鋁基板的上表面的加熱器電極200和傳感器電極300將形成在其中的區(qū)域蝕刻成使得在被蝕刻的區(qū)域中的上表面的高度低于在其余區(qū)域中的上表面的高度。加熱器電極200和傳感器電極300形成在具有減小的高度的鋁基板的被蝕刻的區(qū)域中?？梢酝ㄟ^(guò)噴濺等方式形成加熱器電極200和傳感器電極300。加熱器電極200和傳感器電極300形成在鋁基板的與鋁材料和屏障層相對(duì)的表面上。

如果在以這種方式形成加熱器電極200和傳感器電極300時(shí)由鋁材料和屏障層支撐多孔層，則即使在加熱器電極200和傳感器電極300是通過(guò)噴濺等方式而形成的情況下仍然能夠保持多孔層。

加熱器電極200包括加熱器配線線路210和連接到加熱器配線線路210的加熱器電極墊220。傳感器電極300包括傳感器配線線路310和連接到傳感器配線線路310的傳感器電極墊320。加熱器配線線路210和傳感器配線線路310布置在鋁基板的中央?yún)^(qū)域中。加熱器電極墊220和傳感器電極墊320布置在加熱器配線線路210和傳感器配線線路310的外側(cè)。

不同于前面的描述，可以在形成加熱器電極200和傳感器電極300之后形成空氣間隙101。

用于制造根據(jù)第一實(shí)施方式的配備有微加熱器的微傳感器的方法還包括在鋁基板的上表面上形成感測(cè)材料400從而覆蓋加熱器配線線路210和傳感器配線線路310的步驟。

去除存在于鋁基板下方的鋁材料并且然后去除屏障層。由此，基板100僅包括多孔層。

如果以這種方式從鋁基板去除鋁材料和屏障，則孔隙102在其底端是開(kāi)放的。結(jié)果，具有開(kāi)放的頂端和底端的孔隙102形成在基板100中以垂 直延伸。

如上所述，加熱器電極200和傳感器電極300形成在鋁基板的與去除了鋁材料和屏障層的表面相對(duì)的表面上。

不同于前面的描述，加熱器電極200和傳感器電極300可以形成在去除了鋁材料和屏障層的鋁基板的表面上。在這種情形中，能夠在比多孔層的表面在平面度上更好的表面上形成加熱器電極200和傳感器電極300。這使得能夠增強(qiáng)加熱器電極200和傳感器電極300的結(jié)合強(qiáng)度。

以這種方式，加熱器電極200和傳感器電極300形成在基板100上，其中，形成了具有開(kāi)放的頂端和底端的孔隙102。這樣，由于存在于孔隙102內(nèi)的空氣，在加熱器電極200和傳感器電極300下方和周圍形成垂直空氣層。結(jié)果，根據(jù)本實(shí)施方式的微傳感器能夠享有改善的熱絕緣性能并且能夠通過(guò)使用減少的電功率實(shí)現(xiàn)高溫度。

由前面提及的微傳感器制造方法制造的微傳感器包括基板100、形成在基板100上的加熱器電極200和形成在基板100上的傳感器電極300。多個(gè)垂直延伸的孔隙102形成在基板100中。

基板100由鋁制成并且形成為基本上矩形的板形?；?00被形成為多孔層。也就是說(shuō)，基板100由多孔材料制成。這樣，具有開(kāi)放的頂端和底端的多個(gè)孔隙102形成在基板100中從而垂直延伸通過(guò)基板100。

可以通過(guò)將鋁板陽(yáng)極化而形成基板100。這樣，上面提及的多孔基板為多孔陽(yáng)極氧化鋁(AAO)層。由于從氧化鋁基板100去除了鋁材料和屏障層，所以基板100的孔隙102垂直延伸通過(guò)基板100。

傳感器電極300形成在基板100的上表面上。傳感器電極300配置為感測(cè)氣體。不同于前面的描述，傳感器電極300可以配置為感測(cè)濕度等。傳感器電極300包括第一傳感器電極300a和以與第一傳感器電極300a間隔開(kāi)的關(guān)系布置的第二傳感器電極300b。第一傳感器電極300a和第二傳感器電極300b在左右方向上相互間隔開(kāi)并且相對(duì)于在平面上垂直延伸的中線對(duì)稱。

第一傳感器電極300a包括第一傳感器配線線路和連接到第一傳感器 配線線路的第一傳感器電極墊。第二傳感器電極300b包括第二傳感器配線線路和連接到第二傳感器配線線路的第二傳感器電極墊。

傳感器配線線路310包括第一傳感器配線線路和第二傳感器配線線路。傳感器電極墊320包括第一傳感器電極墊和第二傳感器電極墊。

傳感器配線線路310布置在基板100的中央?yún)^(qū)域中。傳感器配線線路310形成為具有均勻?qū)挾鹊木€性形狀。傳感器電極墊320形成為具有比傳感器配線線路310的寬度更大的寬度。另外，當(dāng)以平面視圖進(jìn)行觀看時(shí)，傳感器電極墊320在面積上比傳感器配線線路310大。

第一和第二傳感器電極300a和300b的傳感器電極墊320分別布置在具有矩形形狀的基板100的兩個(gè)相鄰角部并且被形成為使得其寬度朝其自由端變大。換言之，傳感器電極墊320形成為使得其寬度朝傳感器配線線路310變小。

加熱器電極200形成在基板100的上表面上。這樣，布置在加熱器電極200和傳感器電極300下方的孔隙102的上端被加熱器電極200和傳感器電極300封閉。布置在加熱器電極200和傳感器電極300下方的孔隙102的下端是敞開(kāi)的。布置在沒(méi)有形成加熱器電極200和傳感器電極300的區(qū)域(存在于加熱器電極200和傳感器電極300周圍的區(qū)域)中的孔隙102中的至少一個(gè)的上端和下端是敞開(kāi)的。

以這種方式，在多孔層上形成加熱器電極200。由于孔隙102的存在，增強(qiáng)了熱絕緣效果。

另外，加熱器電極200和傳感器電極300形成在上表面的高度小于其余區(qū)域的上表面的高度的基板100的區(qū)域中。換言之，加熱器電極200和傳感器電極300形成在基板100的下陷區(qū)域中。這樣，在形成加熱器電極200和傳感器電極300的區(qū)域中的基板100厚度小于在其余區(qū)域中的基板100的厚度。

加熱器電極200包括加熱器配線線路210和連接到加熱器配線線路210的加熱器電極墊220，加熱器配線線路210比傳感器電極墊320更靠近傳感器配線線路310。

加熱器配線線路210布置在基板100的中央?yún)^(qū)域中。加熱器配線線路210包括第一彎曲部分211、與第一彎曲部分211間隔開(kāi)的第二彎曲部分213和配置成互連第一彎曲部分211和第二彎曲部分213的彎曲連接部分212。當(dāng)以平面視圖進(jìn)行觀看時(shí)，第一彎曲部分211和第二彎曲部分213曲線地形成為倒U形形狀。當(dāng)以平面視圖進(jìn)行觀看時(shí)，彎曲連接部分212曲線地形成為U形形狀。這樣在第一彎曲部分211和第二彎曲部分213之間限定出孤立空間部分214。傳感器配線線路310布置在孤立空間部分214中。換言之，加熱器配線線路210形成為圍繞第一傳感器電極300a和第二傳感器電極300b的至少一些部分。這使得能夠有效地加熱稍后將進(jìn)行描述的感測(cè)材料。

加熱器電極墊220包括分別連接到加熱器配線線路210的相對(duì)端的第一和第二加熱器電極墊220a和220b。以這種方式，形成有至少兩個(gè)加熱器電極墊220。

加熱器電極墊220布置在基板100的兩個(gè)角部，該兩個(gè)角部不是傳感器電極墊320被布置的角部。加熱器電極墊220形成為使得其寬度向外變大。換言之，加熱器電極墊220形成為使得其寬度朝加熱器配線線路210變小。當(dāng)以平面視圖進(jìn)行觀看時(shí)，加熱器電極墊220在面積上比加熱器配線線路210大。

防止變色保護(hù)層(未示出)形成在加熱器電極200和傳感器電極300的整體上方。防止變色保護(hù)層可以由基于氧化物的材料制成。可替換地，防止變化保護(hù)層可以由二氧化硅或氧化鋁制成。

另外，焊接金屬布置在加熱器電極墊220和傳感器電極墊320的端部中。焊接金屬布置在防止變色保護(hù)層上。焊接金屬可以是金、銀和錫中的至少一種。

空氣間隙101形成在基板100中以便圍繞加熱器配線線路210和傳感器配線線路310。空氣間隙101布置在加熱器配線線路210和傳感器配線線路310周圍。空氣間隙101的最大寬度(左右寬度)設(shè)置為大于孔隙102的最大寬度。在本實(shí)施方式中，形成三個(gè)弧形的空氣間隙101?？諝忾g隙101沿圓周方向間隔開(kāi)。換句話說(shuō)，空氣間隙101以復(fù)數(shù)數(shù)量不連續(xù)地形 成。

更具體地，空氣間隙101布置在第一傳感器電極300a的第一傳感器電極墊320和第一加熱器電極墊220a之間、在第一加熱器電極墊220a和第二加熱器電極墊220b之間和在第二加熱器電極墊220b和第二傳感器電極300b的傳感器電極墊320之間。也就是說(shuō)，空氣間隙101形成在除了支撐加熱器電極200和傳感器電極300的區(qū)域之外的區(qū)域中。

空氣間隙101垂直延伸穿過(guò)基板100。換言之，空氣間隙101形成為從基板100的上表面延伸到其下表面。不同于前面的描述，空氣間隙101可以形成為槽形。

由于空氣間隙101的存在，支撐加熱器配線線路210和傳感器配線線路310的第一支撐部分110及支撐加熱器電極墊220和傳感器電極墊320的第二支撐部分120形成在基板100中。也就是說(shuō)，空氣間隙101形成在第一支撐部分110和第二支撐部分120之間。隨著空氣間隙101的寬度變得越寬，發(fā)熱峰值溫度變得越高。

第一支撐部分110形成為圓形形狀以便支撐加熱器配線線路210和傳感器配線線路310。第一支撐部分110和第二支撐部分120在配線線路和墊相互連接的區(qū)域中相互連接。在其余區(qū)域中，第一支撐部分110和第二支撐部分120相互間隔開(kāi)。相應(yīng)地，第一支撐部分110和第二支撐部分120在三個(gè)點(diǎn)相互連接。

第一支撐部分110形成為圓形形狀并且被空氣間隙101包圍。第一支撐部分110在面積上比加熱器配線線路210和傳感器配線線路310大?？諝忾g隙101形成為圍繞第一支撐部分110。由于存在于空氣間隙101中的空氣的存在，增強(qiáng)了熱絕緣效果、減小了熱導(dǎo)率并且使得熱容量變小。

另外，覆蓋加熱器配線線路210和傳感器配線線路310的感測(cè)材料400形成在第一支撐部分110上。也就是說(shuō)，感測(cè)材料400形成在與第一支撐部分110對(duì)應(yīng)的位置中。感測(cè)材料400通過(guò)印制形成。如果感測(cè)材料以這種方式通過(guò)印制形成，則在感測(cè)材料400形成之后，網(wǎng)眼狀的標(biāo)記被留在感測(cè)材料400的表面上。

接下來(lái)，將對(duì)根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的配備有微加熱器的微傳感器的操作進(jìn)行描述。

為了測(cè)量氣體濃度，首先將電功率施加到加熱器電極200的兩個(gè)加熱器電極墊220，由此將形成在微傳感器的中央部分中的感測(cè)材料400加熱到預(yù)定溫度。

在該狀態(tài)中，通過(guò)經(jīng)由外部電路測(cè)量電連接到感測(cè)材料400的傳感器電極墊320之間的電勢(shì)差并且然后量化感測(cè)材料400的電導(dǎo)率而測(cè)量感測(cè)材料400的特性的改變，在存在于微傳感器周圍的氣體被吸附到感測(cè)材料400或者從感測(cè)材料400被解附時(shí)產(chǎn)生這種特性的改變。

為了精確執(zhí)行測(cè)量，已經(jīng)吸附到感測(cè)材料400的氣體組分或水分通過(guò)利用加熱器電極200將其加熱到高溫度而被強(qiáng)制地去除。以這種方式在將感測(cè)材料400復(fù)原到初始狀態(tài)之后，對(duì)感興趣的氣體的濃度進(jìn)行測(cè)量。

<本發(fā)明的第二實(shí)施方式>

接下來(lái)，將對(duì)根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的配備有微加熱器的微傳感器進(jìn)行描述。在下面的描述中，與第一實(shí)施方式的微傳感器和微加熱器的組件相同或相似的組件將被指定同樣的參考標(biāo)記，并且省略對(duì)其的詳細(xì)描述和示意。

如在圖6到7中示意的，根據(jù)第二實(shí)施方式的配備有微加熱器的微傳感器包括基板100、形成在基板100上的傳感器電極和形成在基板100上的加熱器電極。保護(hù)層600形成在加熱器電極和傳感器電極中的至少一個(gè)上。

傳感器電極包括第一傳感器電極和與第一傳感器電極間隔開(kāi)的第二傳感器電極。第一和第二傳感器電極中的每一個(gè)包括傳感器配線線路310和連接到感器配線線路310的傳感器電極墊。傳感器電極形成在去除了鋁材料和屏障層的基板100的上表面上。傳感器電極可以由Pt、W、Co、Ni、Au、Cu和C或其混合物中的一者制成。

加熱器電極包括加熱器配線線路210和連接到加熱器配線線路210的加熱器電極墊220，加熱器配線線路210比傳感器電極墊更靠近傳感器配 線線路310。

加熱器電極形成在去除了鋁材料和屏障層的基板100的上表面上。不同于前面的描述，加熱器電極和傳感器電極可以形成在基板100的與去除了鋁材料和屏障層的表面相對(duì)的表面上。加熱器電極可以由Pt、W、Co、Ni、Au、Cu和C或其混合物中的一者制成。

保護(hù)層600形成在加熱器電極和傳感器電極的整體上方。保護(hù)層600可以由氧化鉭(TaOx)、氧化鈦(TiO₂)、氧化硅(SiO₂)、氧化鋁(Al₂O₃)、銦錫氧化物(ITO)、氧化銦(In₂O₃)和氧化錫(SnO₂)中的至少一者制成。保護(hù)層600防止加熱器電極和傳感器電極被氧化。這樣，加熱器電極和傳感器電極被保護(hù)層600保護(hù)。

另外，中間層700布置在基板100的上表面和加熱器電極和傳感器電極的下表面之間。通過(guò)中間層700增加了加熱器電極和傳感器電極的結(jié)合強(qiáng)度。中間層700可以由氧化鉭(TaOx)、氧化鈦(TiO₂)、氧化硅(SiO₂)、氧化鋁(Al₂O₃)、銦錫氧化物(ITO)、氧化銦(In₂O₃)和氧化錫(SnO₂)中的至少一者制成。

空氣間隙101形成在基板100中以便圍繞加熱器配線線路210和傳感器配線線路310。由于空氣間隙101的存在，支撐加熱器配線線路210和傳感器配線線路310的第一支撐部分110及支撐加熱器電極墊220和傳感器電極墊的第二支撐部分120形成在基板100中。感測(cè)材料400形成為覆蓋加熱器配線線路210和傳感器配線線路310的上表面和側(cè)表面并且形成為覆蓋第一支撐部分110的上表面。

通過(guò)使用根據(jù)第二實(shí)施方式的微傳感器測(cè)量氣體濃度的方法與上面描述的第一實(shí)施方式的方法相同。因此，將省略對(duì)其的詳細(xì)描述。

<本發(fā)明的第三實(shí)施方式>

接下來(lái)，將對(duì)根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的配備有微加熱器的微傳感器進(jìn)行描述。在下面的描述中，與第一和第二實(shí)施方式的微傳感器和微加熱器的組件相同或相似的組件將被指定同樣的參考標(biāo)記，并且省略對(duì)其的詳細(xì)描述和示意。

如在圖8中示意的，根據(jù)第三實(shí)施方式的配備有微加熱器的微傳感器包括僅形成在加熱器電極或傳感器電極的一部分中的保護(hù)層600’。這樣，不覆蓋有保護(hù)層的非保護(hù)部分221形成在加熱器電極或傳感器電極中。

保護(hù)層600’不形成在覆蓋有感測(cè)材料400的傳感器電極的傳感器配線線路310的區(qū)域中。這樣，傳感器配線線路310的上表面和側(cè)表面與感測(cè)材料400直接接觸。這使得能夠平滑地傳輸信號(hào)。

另外，保護(hù)層600’不形成在加熱器電極的加熱器電極墊220和傳感器電極的傳感器電極墊的一些部分中。這樣，保護(hù)層600’形成在加熱器配線線路210中、加熱器電極墊220的一部分中、加熱器電極墊220和加熱器配線線路210的連接部分中、傳感器電極墊的一部分中及傳感器電極墊和傳感器配線線路310的連接部分中。換言之，非保護(hù)部分221形成在覆蓋有感測(cè)材料400的傳感器電極的區(qū)域中以及傳感器電極墊和加熱器電極墊220的一部分中。

更具體地，保護(hù)層600’不形成在傳感器電極墊和加熱器電極墊220的區(qū)域中，傳感器電極墊和加熱器電極墊220鄰接基板100的相應(yīng)角部。這使得能夠在暴露區(qū)域中平滑地執(zhí)行焊接。

另外，保護(hù)層600’形成為覆蓋加熱器電極和傳感器電極的上部分和側(cè)部分。保護(hù)層600’還形成在基板100上。

保護(hù)層600’形成在覆蓋有感測(cè)材料400的基板100的第一支撐部分110中。然而，保護(hù)層600’可以不形成在傳感器配線線路310周圍的基板100上。

保護(hù)層600’形成在支撐傳感器電極墊和加熱器電極墊220的基板100的第二支撐部分120的上部分中。在形成保護(hù)層600’的基板100的區(qū)域中，孔隙的頂端被保護(hù)層600’封閉。保護(hù)層600’不形成在基板100的形成空氣間隙101的區(qū)域中。

<本發(fā)明的第四實(shí)施方式>

接下來(lái)，將對(duì)根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式的配備有微加熱器的微傳感器進(jìn)行描述。在下面的描述中，與第一、第二和第三實(shí)施方式的微傳感器 和微加熱器的組件相同或相似的組件將被指定同樣的參考標(biāo)記，并且省略對(duì)其的詳細(xì)描述和示意。

如在圖9和10中示意的，根據(jù)第四實(shí)施方式的配備有微加熱器的微傳感器包括：由具有多個(gè)垂直延伸的孔隙102的多孔層103和定位在多孔層103上的屏障層104構(gòu)成的基板100’、形成在基板100’上的傳感器電極和形成在基板100’上的加熱器電極。傳感器電極和加熱器電極中的至少一個(gè)形成在屏障層104上。

基板100’包括多孔層103和形成在多孔層103上的屏障層104。也就是說(shuō)，基板100’由具有多個(gè)垂直延伸的孔隙102的多孔材料制成。為了描述上方便，在圖中稍微夸大了孔隙102的直徑和長(zhǎng)度。

可以通過(guò)將鋁板陽(yáng)極化而形成基板100’。這樣，多孔層為多孔陽(yáng)極氧化鋁(AAO)層。從陽(yáng)極化的鋁基板100’去除鋁以使得僅多孔層103和屏障層104被留在基板100’中?？紫?02的頂端被屏障層封閉而孔隙102的底端是敞開(kāi)的。這增強(qiáng)了熱絕緣效果。

不同于前面的描述，可以部分地移除屏障層以使得多孔層的孔隙能夠垂直延伸通過(guò)基板100’。換言之，屏障層可以僅形成在多孔層的一部分中。多孔層可以包括垂直延伸通過(guò)基板100’的孔隙。換言之，通過(guò)從除了加熱器電極和傳感器電極之外的基板的區(qū)域去除鋁材料和屏障層，可以僅留下多孔層。

傳感器電極包括第一傳感器電極和與第一傳感器電極間隔開(kāi)的第二傳感器電極。第一和第二傳感器電極中的每一個(gè)包括傳感器配線線路310和連接到感器配線線路310的傳感器電極墊。傳感器電極形成在去除了鋁材料的基板100’的屏障層104的上表面上。傳感器電極可以由鉑(Pt)制成。

加熱器電極包括加熱器配線線路210和連接到加熱器配線線路210的加熱器電極墊220，加熱器配線線路210比傳感器電極墊更靠近傳感器配線線路310。加熱器電極形成在去除了鋁材料的基板100’的屏障層104的上表面上。

使用液態(tài)光阻(LPR)來(lái)形成布置在屏障層104上的傳感器電極和加熱器電極。由于屏障層104的存在，液態(tài)光阻不流入到孔隙102中。這樣，可以平滑地形成傳感器電極和加熱器電極的圖案。還能夠精確地以小尺寸形成傳感器電極和加熱器電極的圖案?？梢酝ㄟ^(guò)噴濺等方式形成加熱器電極和傳感器電極。

如果在以這種方式形成加熱器電極和傳感器電極時(shí)由屏障層104支撐多孔層103，則即使在加熱器電極和傳感器電極是通過(guò)噴濺等方式而形成的情況下也能保持多孔層103。

例如，可以通過(guò)下述方法制造微傳感器。使鋁基板經(jīng)受陽(yáng)極化過(guò)程。之后，蝕刻掉鋁。然后，涂覆液態(tài)光阻。其后，通過(guò)噴濺形成加熱器電極和傳感器電極。在去除液態(tài)光阻之后，通過(guò)蝕刻基板而形成空氣間隙101。加熱器電極由鉑(Pt)制成。

加熱器電極包括加熱器配線線路210和連接到加熱器配線線路210的加熱器電極墊220，加熱器配線線路210比傳感器電極墊更靠近傳感器配線線路310。

由氧化鉭(TaOx)制成的保護(hù)層(未示出)可以形成在加熱器電極和傳感器電極的整個(gè)上部分的上方。保護(hù)層防止加熱器電極和傳感器電極被氧化。這樣，加熱器電極和傳感器電極可以被保護(hù)層保護(hù)。

另外，氧化鉭層700布置在基板100’的屏障層104與加熱器電極和傳感器電極之間。氧化鉭層700增強(qiáng)加熱器電極和傳感器電極的結(jié)合強(qiáng)度。

由于空氣間隙101的存在，支撐加熱器配線線路210和傳感器配線線路310的第一支撐部分110及支撐加熱器電極墊220和傳感器電極墊的第二支撐部分120形成在基板100’中。感測(cè)材料400形成為覆蓋加熱器配線線路210和傳感器配線線路310的上表面和側(cè)表面并且形成為覆蓋第一支撐部分110的上表面。

盡管在上面已經(jīng)描述的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員將能夠在不背離權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下不同地改變或改進(jìn)本發(fā)明。