CN114720509A - 一种气体检测组件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种气体检测组件及其制备方法，该气体检测组件包括：基底，以及沿远离基底方向上依次设置的第一测温层、隔离层、第二测温层；第一测温层包括加热元件和第一测温元件，第二测温层包括第二测温元件，第一测温元件与第二测温元件串联。本申请制备的气体检测组件具备体积小、功耗低、成本低、检测精度高和良好的平台兼容性等优势，进而具有较高的应用价值。
Description
技术领域
本申请涉及传感器制备技术领域，特别涉及一种气体检测组件及其制备方法。
背景技术
传感器芯片作为连接客观世界与智能算法间的纽带，其用于感知客观世界中目标器件所在环境的物理或化学参数，以便根据传感器芯片所采集的参数，对目标器件进行监控工作。
传感器芯片需与配套的电路设备进行连接，以便实现对传感器芯片能够正常感知目标器件所在环境的参数，传统的传感器芯片与配套的电路设备分别制备，通过预设连接关系，使传感器芯片与配套的电路设备配合使用，而在其配合使用的过程中，常常伴随着噪声干扰、生产流程复杂、功耗急剧增加、体积较大和使用成本大等问题，除此之外，现有技术中，由于目前传感器芯片的生产需要使用特定化合物或者铂等特殊材料，因此无法实现将传感器芯片与配套的电路设备，在COMS工艺的生产线上进行一体化集成。
因此，需要一种改进的气体检测组件技术方案，来解决上述技术问题。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本申请实施例提供了一种气体检测组件及其制备方法的技术方案，其中所述技术方案如下：
一方面，提供了一种气体检测组件，包括：基底，以及沿远离所述基底方向上依次设置的第一测温层、隔离层和第二测温层；
所述第一测温层包括加热元件和第一测温元件，所述第二测温层包括第二测温元件，所述第一测温元件与所述第二测温元件串联。
进一步地，还包括集成电路层和支撑层，所述集成电路层设置在所述基底与所述第一测温层之间，所述支撑层设置在所述集成电路层与所述第一测温层之间。
进一步地，所述集成电路层与所述支撑层之间设置有绝热层，所述绝热层设有在所述绝热层的延伸方向上延伸的绝热区域。
进一步地，所述加热元件、至少部分所述第一测温元件和至少部分所述第二测温元件均与所述绝热区域重叠。
进一步地，所述第一测温元件设有第一热电极，所述第二测温元件设有第二热电极，所述第一热电极与所述第二热电极串联。
进一步地，还包括多个释放孔，所述多个释放孔贯穿所述支撑层和所述隔离层。
进一步地，还包括电连接结构和焊盘结构，所述加热元件、所述第一测温元件和所述第二测温元件通过所述焊盘结构与所述集成电路层中的电路连接，所述加热元件、所述第一测温元件和所述第二测温元件通过所述电连接结构与所述焊盘结构连接。
进一步地，所述第一测温元件包括至少两个所述第一热电极，至少两个所述第一热电极串联，所述第二测温元件包括至少两个所述第二热电极，至少两个所述第二热电极串联。
进一步地，所述集成电路层包括电路功能层和电路保护层，所述电路功能层设置在所述基底上，所述电路保护层设置在所述电路功能层远离所述基底的一侧上。
另一方面，提供了一种制备上述气体检测组件的方法，包括如下步骤：
提供基底；
在所述基底的功能侧设置集成电路层，其中，所述集成电路层包括沿远离所述基底的方向上依次设置的电路功能层和电路保护层；
在所述集成电路层远离所述基底的一侧形成绝热层；
在所述绝热层远离所述集成电路层的一侧形成支撑层；
在所述支撑层远离所述绝热层的一侧形成第一功能层；并对所述第一功能层进行刻蚀处理，以使在预设位置形成加热元件和第一测温元件；
在所述第一功能层远离所述绝热层的一侧形成隔离层；
在所述隔离层远离所述第一功能层的一侧形成第二功能层；并对所述第二功能层进行刻蚀处理，以使在预设位置形成第二测温元件、电连接结构和焊盘结构；
在所述第二功能层远离所述隔离层的一侧形成保护层；
在所述保护层上进行图形化和刻蚀处理，以形成释放孔，其中，所述释放孔贯穿所述保护层、所述隔离层和所述支撑层，以使从所述释放孔对所述绝热层进行刻蚀处理；
对与所述加热元件、所述第二测温元件和所述第一测温元件对应的绝热层进行刻蚀处理，以形成绝热区域，得到气体检测组件。
本申请提供的一种气体检测组件及其制备方法，具有如下技术效果：
1、本申请制备的气体检测组件具有体积小、功耗低和检测精度高等优势，拥有较高的应用价值。
2、本申请制备的气体检测组件通过设置加热元件和测温元件，同时结合集成式的集成电路层，以实现集数据采集功能和数据处理功能于一体，进而极大降低了噪声干扰和功耗，同时，还简化了生产流程和减少气体检测组件的体积，具有较广的应用场景。
3、本申请制备的气体检测组件中设置有测温元件，通过测温元件检测气体检测组件所在环境的气体浓度，以实现对气体的精准监控。
4、本申请制备的气体检测组件，能够在气体浓度较高的情况下，具有较高的检测精度，且明显降低对气体进行检测的热响应速度。
5、在制备气体检测组件的过程中，均采用CMOS工艺通用材料，因此具备良好的平台兼容性。
6、本申请中气体检测组件的制备方法，操作简单，便于大量生产。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种气体检测组件的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的气体检测组件的侧视图一；
图3为本申请实施例提供的另一种气体检测组件的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的气体检测组件的侧视图二；
图5为本申请实施例提供的一种气体检测组件的制备方法的流程示意图；
其中，附图标记对应为：100-基底；200-集成电路层；201-电路功能层；202-电路保护层；300-支撑层；301-隔离层；302-保护层；303-第四薄膜；401-加热元件；501-第二测温元件；402-第一测温元件；600-释放孔；700-电连接结构；800-焊盘结构；900-绝热区域。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
实施例1：
请参阅图1-图4，下面结合图1-图4对气体检测组件进行详细的描述，该气体检测组件具体包括：基底100，以及沿远离基底100方向上依次设置的第一测温层、隔离层301和第二测温层，其中，第一测温层包括加热元件401和第一测温元件402，第二测温层包括第二测温元件501，第一测温元件402与第二测温元件501串联。
在一个可选的实施方式中，该气体检测组件还包括集成电路层200和支撑层300，其中，集成电路层200设置在基底100与第一测温层之间，支撑层300设置在集成电路层200与第一测温层之间。
在本申请实施例中，气体检测组件用于检测所处环境的气体浓度，通过在基底100上设置加热元件401、测温元件和集成电路层200，以实现集数据采集功能和数据处理功能于一体，进而极大降低了噪声干扰和功耗，其中，利用加热元件401和测温元件的变化值，实现对当前环境的数据采集功能，利用集成电路层200，实现对当前环境的数据处理功能。同时，数据采集功能和数据处理功能集成在一体，进而简化了制备具有数据采集功能的设备和具有数据处理功能的设备的制备生产流程，具有较广的应用场景。
具体的，第一测温元件402与第二测温元件501串联连接，第一测温元件402的两端分别与第二测温元件501的两端互相连接，形成测温检测回路，以便根据测温检测回路的输出值，确定气体检测组件所处环境的气体浓度，进而实现对气体浓度的检测，示例性的，测温检测回路可以为热电偶，根据热电偶的输出值，确定与热电偶的输出值对应的气体浓度，进而通过检测到的气体检测组件所在环境的气体浓度，以实现对气体的精准监控。
在实际应用中，加热元件401可以包括但不限于加热电阻和加热器件等，通过加热元件401的温度变化值，确定热电偶的输出电压值，进而基于热电偶的输出电压值与气体浓度的关系，确定当前环境中的气体浓度，实现对气体的检测。具体的，加热元件401与集成电路层200连接，以便通过集成电路层200中的控制电路对加热元件401施加电压、电流或电阻等，以施加电压为例，其所施加的电压可以为0.5V~5V的任一值，并确保加热元件401处于恒温状态，在加热元件401处于恒温状态的情况下，热电偶输出与当前加热元件401所处恒温状态相对应的输出电压值，其输出电压值用于指示加热元件401的温度。需要说明的是，气体检测组件所检测的气体具有一定的热导率，示例性的，检测的气体可以为氢气，由于氢气的热导率比空气的热导率高，当气体检测组件所处的环境中存在氢气时，加热元件401的温度则会降低，进而根据加热元件401的温度变化值，相应的，热电偶输出与加热元件401的温度变化值对应的电压值，从而基于热电偶的输出电压值确定当前环境中氢气浓度，实现对氢气的检测。
在一具体实施例中，支撑层300用于支撑第一测温层中的加热元件401和第一测温元件402，除此之外，支撑层300还用于隔离基底100与加热元件401，避免加热元件401的热量传递至基底100上，进而降低了气体检测组件的热容，具有良好的隔热效果；隔离层301用于隔离第一测温元件402和第二测温元件501，以便形成测温检测回路，进而根据测温检测回路的输出电压值，实现对气体浓度的检测。
在另一具体的实施例中，集成电路层200中集成至少两种控制电路，以便对与集成电路层200中的控制电路连接的连接器件提供能量，进而实现对气体的检测。
在一实施例中，基底100可以为硅基底，也可以为其他基底材料，在此不做具体的限定。
在一实施例中，该气体检测组件还包括保护层302，保护层302设置在第二测温层远离隔离层301的一侧上，其用于隔绝第二测温元件501与空气中氧气接触，进而影响测温检测回路的输出值，实现对第二测温层中的第二测温元件501的保护。
在本申请实施例中，通过上述对基底100，以及沿远离基底100方向上依次设置的集成电路层200、支撑层300、第一测温层、隔离层301、第二测温层和保护层302的设置，进而形成具备体积小、功耗低、检测精度高和等优势的气体检测组件，从而具有较高的应用价值。且本申请制备的气体检测组件，能够在气体浓度较高的情况下，具有较高的检测精度，且明显降低对气体进行检测的热响应速度，例如，在气体浓度为80%的情况下，气体检测组件能够在0.09s内，达到热稳定的状态，实现对气体浓度的检测。
需要说明的是，利用本申请制备的气体检测组件，也可以实现对气体类型的检测，例如，在同一气体浓度下，根据气体的热导率与气体类型的对照表，实现对气体类型的检测。
在一个可选的实施方式中，集成电路层200与支撑层300之间设置有绝热层，绝热层设有在绝热层的延伸方向上延伸的绝热区域900。
在另一个可选的实施方式中，加热元件401、至少部分第一测温元件402和至少部分第二测温元件501均与绝热区域900重叠。
在本申请实施例中，至少部分第一测温元件402与绝热区域900重叠可以理解为，部分第一测温元件402与绝热区域900重叠或全部第一测温元件402与绝热区域900重叠，至少部分第二测温元件501与绝热区域900重叠可以理解为，部分第二测温元件501与绝热区域900重叠或全部第二测温元件501与绝热区域900重叠，全部加热元件401与绝热区域900重叠，具体的，将加热元件401、至少部分第一测温元件402和至少部分第二测温元件501与绝热区域900重叠设置，以便隔绝加热元件401、第一测温元件402和第二测温元件501与基底100之间的热量传递，降低气体检测组件的热容，提高气体检测组件的灵敏度，进而加快对氢气的响应速度。
需要说明的是，绝热区域900可以为盲孔结构，还可以为空腔结构，当其为空腔结构时，空腔结构的腔口直径大于等于空腔内部与腔口平行的横截面的直径，以便显著提高气体检测组件的检测精确度。
在一个可选的实施方式中，第一测温元件402设有第一热电极，第二测温元件501设有第二热电极，第一热电极与第二热电极串联。
在一个可选的实施方式中，第一测温元件402包括至少两个第一热电极，至少两个第一热电极串联，第二测温元件501包括至少两个第二热电极，至少两个第二热电极串联。
在本申请实施例中，第一测温元件402与第二测温元件501为不同类型的导体或半导体，其第一测温元件402与第二测温元件501串联连接，形成测温检测回路，具体的，第一测温元件402中的第一热电极与第二测温元件501中的第二热电极串联连接，形成测温检测回路，其中，在第一热电极与第二热电极互相连接的两接点温度不同时，测温检测回路中产生电动势，其测温检测回路中电动势的方向和大小与测温元件的材料及两接点的温度有关，其测温检测回路可以为热电偶，当环境中存在热导率较高的气体时，加热元件401的温度降低，相应的，热电偶输出与加热元件401温度相匹配的电动势，当气体浓度越高，加热元件401的温度下降的越多，热电偶输出的电动势越小，进而根据热电偶输出的电动势，确定当前环境中的气体浓度，从而实现对气体浓度的检测。
在实际应用中，至少两个第一热电极串联连接和至少两个第二热电极串联连接，均用于提高测温检测回路的输出信号的稳定性，优选的，全部的第一热电极串联连接，以及全部的第二热电极串联连接，其中，第一热电极的数量和第二热电极的数量相等，其中，第一热电极的数量第二热电极的数量均可以为1-100个，具体的，第一热电极的数量第二热电极的数量均可以为6个、8个、10个、12个、14个、16个、18个、20个、30个、40个、50个、60个、70个、80个、90个和100个等，优选的，第一热电极和第二热电极的数量均为10个，以确保测温检测回路输出信号的稳定性最佳。
在一个可选的实施方式中，集成电路层200包括电路功能层201和电路保护层202，电路功能层201设置在基底100上，电路保护层202设置在电路功能层201远离基底100的一侧上。
在本申请实施例中，电路功能层201中设置有多个控制电路，其控制电路与加热元件401耦接，以便通过控制电路对加热元件401施加不同预设值的恒流源、恒压源或恒阻源。电路保护层202设置在电路功能层201远离基底100的一侧上，用于保护电路功能层201。
在一个可选的实施方式中，气体检测组件还包括多个释放孔600，多个释放孔600贯穿支撑层300和隔离层301。
在本申请实施例中，多个释放孔600呈多行多列矩阵排列，设置呈多行多列矩阵排列的多个释放孔600，一方面，通过多个释放孔600对绝热层进行刻蚀，以使在绝热层的延伸方向上形成绝热区域900，另一方面，用于增加加热元件401与氢气的接触面积，提高气体检测组件的灵敏度。
在一个可选的实施方式中，气体检测组件还包括电连接结构700和焊盘结构800，其中，加热元件401、第一测温元件402和第二测温元件501通过焊盘结构800与集成电路层200中的电路连接，加热元件401、第一测温元件402和第二测温元件501通过电连接结构700与焊盘结构800连接。
在本申请实施例中，焊盘结构800用于连接加热元件401和集成电路层200中的电路功能层201，以及连接第一测温元件402和集成电路层200中的电路功能层201、连接第二测温元件501和集成电路层200中的电路功能层201，以使电路功能层201中的电路对加热元件401、第一测温元件402和第二测温元件501提供恒流源或恒压源或恒阻源。
需要说明的是，电连接结构700和焊盘结构800可以设置在第二测温层，如图1所示；电连接结构700和焊盘结构800也可以单独设置在保护层302靠近第二测温层的一侧上，如图3所示，其电连接结构700和焊盘结构800的位置在此不做具体的限定。
在一个可选的实施方式中，支撑层300的材质包括但不限于氧化硅、氮化硅和氧化铪中的至少一种。
在另一个可选的实施方式中，加热元件401的材质包括但不限于掺磷多晶硅或掺硼多晶硅中的至少一种。
在另一个可选的实施方式中，第一测温元件402的材质包括但不限于掺磷多晶硅或掺硼多晶硅中的至少一种。
在另一个可选的实施方式中，第二测温元件501的材质包括但不限于掺磷多晶硅或掺硼多晶硅中的任意一种，需要说明的是，第一测温元件402的材质与第二测温元件501的材质不同。
在另一个可选的实施方式中，隔离层301的材质包括但不限于氧化硅、氮化硅、氧化铪中的至少一种。
在另一个可选的实施方式中，保护层302的材质包括但不限于氧化硅、氮化硅、氧化铪中的至少一种。
在另一个可选的实施方式中，电连接结构700的材质包括但不限于铝、钨和铜中的至少一种。
在另一个可选的实施方式中，焊盘结构800的材质包括但不限于铝、铜和金中的至少一种。
在本申请实施例中，上述支撑层300、加热元件401、第一测温元件402、第二测温元件501、隔离层301、保护层302、电连接结构700和焊盘结构800的材质均为互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor，简称CMOS）工艺通用材料，因此制备的气体检测组件具备良好的平台兼容性。
在一个可选的实施方式中，第二测温元件501的厚度为0.1um~2um。
在本申请实施例中，第二测温元件501的厚度还可以为0.1um~1um、0.2um~1.5um、0.1um~0.5um、0.3um~1.6um、0.8um~1.7um和1um~2um等，最优的，第二测温元件501的厚度为0.3um~1.6um，以便与第一测温元件402形成测温检测回路，实现对气体浓度的检测。
需要说明的是，第二测温层的厚度与第二测温元件501的厚度相同。
在另一个可选的实施方式中，第一测温元件402的厚度为0.1um~2um。
在本申请实施例中，第一测温元件402的厚度还可以为0.1um~1um、0.2um~1.5um、0.1um~0.5um、0.3um~1.6um、0.8um~1.7um和1um~2um等，优选的，第一测温元件402的厚度为0.3um~1.6um，以便与第二测温元件501形成测温检测回路，实现对气体浓度的检测。
需要说明的是，第一测温层的厚度和加热元件401的厚度均与第一测温元件402的厚度相同。
在另一个可选的实施方式中，集成电路层200的厚度为1um~100um。
在本申请实施例中，集成电路层200的厚度还可以为1um~50um、5um~10um、10um~60um、30um~70um、40um~80um和50um~100um等，优选的，集成电路层200的厚度为5um~10um，以便对加热元件401、第一测温元件402和第二测温元件501提供预设值的恒压源或恒流源或恒阻源。
在另一个可选的实施方式中，支撑层300的厚度为0.05um~1um。
在本申请实施例中，支撑层300的厚度还可以为0.05um~0.1um、0.05um~0.5um、0.1um~0.6um、0.5um~1um、0.4um~0.8um和0.6um~1um等，优选的，支撑层300的厚度为0.1um~0.6um，以便支撑加热元件401和第一测温元件402。
在另一个可选的实施方式中，隔离层301的厚度为0.1um~1um。
在本申请实施例中，隔离层301的厚度还可以为0.1um~0.4um、0.1um~0.5um、0.3um~0.6um、0.5um~1um、0.4um~1um和0.6um~1um等，优选的，隔离层301的厚度为0.5um~1um，以便隔离第一测温元件402和第二测温元件501，进而形成测温检测回路。
在另一个可选的实施方式中，保护层302的厚度为0.1um~1um。
在本申请实施例中，保护层302的厚度还可以为0.1um~0.8um、0.1um~0.5um、0.3um~0.6um、0.5um~1um、0.4um~1um和0.6um~1um等，优选的，保护层302的厚度为0.5um~1um，以便实现对第二测温元件501的保护。
在实际的应用中，以氢气为例，利用上述制备的气体检测组件检测氢气浓度的检测过程为：
当气体检测组件所在的环境中不存在氢气时，加热元件401处于恒温的状态，当气体检测组件所在的环境中存在氢气时，由于氢气的热导率极高，导致加热元件401的温度迅速降低，相应的，由测温检测回路输出与加热元件401温度相匹配的电动势，当氢气浓度越高，加热元件401的温度下降的越多，测温检测回路输出的电动势越小，进而根据测温检测回路输出的电动势，确定当前环境中的氢气浓度，从而实现对氢气浓度的检测。
由本申请实施例的上述技术方案可见，本申请具有如下有益效果：
1、本申请制备的气体检测组件具有体积小、功耗低和检测精度高等优势，拥有较高的应用价值。
2、本申请制备的气体检测组件通过设置加热元件和测温元件，同时结合集成式的集成电路层，以实现集数据采集功能和数据处理功能于一体，进而极大降低了噪声干扰和功耗，同时，还简化了生产流程和减少气体检测组件的体积，具有较广的应用场景。
3、本申请制备的气体检测组件中设置有测温元件，通过测温元件检测气体检测组件所在环境的气体浓度，以实现对气体的精准监控。
4、本申请制备的气体检测组件，能够在气体浓度较高的情况下，具有较高的检测精度，且明显降低对气体进行检测的热响应速度。
实施例2：
本申请实施例中还提供了一种制备上述气体检测组件的方法，请参阅图5，其为本申请实施例提供的一种气体检测组件的制备方法的流程示意图，包括如下步骤：
S1：提供基底100。
在本申请实施例中，基底100可以为硅基底，也可以为其他基底材料，在此不做界定。
S2：在基底100的功能侧设置集成电路层200，其中，集成电路层200包括沿远离基底100的方向上依次设置的电路功能层201和电路保护层202。
在本申请实施例中，通过在基底100的功能侧进行预设集成电路制造工艺处理，得到集成电路层200，其预设集成电路制造工艺可以为专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称为ASIC)工艺，通过ASIC工艺形成具有多种控制电路的集成电路层200，以便对加热元件401、第一测温元件402和第二测温元件501等提供能量。
S3：在集成电路层200远离基底100的一侧形成绝热层。
在本申请实施例中，通过对集成电路层200远离基底100的一侧进行多晶硅沉积，形成绝热层，其中，绝热层的厚度为0.5um~2um，进一步地，绝热层的厚度还可以为0.5um~0.9um、0.6um~1um、0.6um~1.5um、0.9um~2um、1um~2um和1.5um~2um等，优选的，绝热层的厚度为0.6um~1.5um，以便在绝热层形成绝热区域900，进而隔绝加热元件401和第一测温元件402与基底100之间的热量传递。
S4：在绝热层远离集成电路层200的一侧形成支撑层300。
在本申请实施例中，通过对绝热层远离集成电路层200的一侧进行薄膜沉积，形成预设深度的支撑层300，其中，支撑层300的材质包括但不限于氧化硅、氮化硅、氧化铪中的至少一种。其支撑层300的厚度为0.05um~1um，进一步地，支撑层300的厚度还可以为0.05um~0.1um、0.05um~0.5um、0.1um~0.6um、0.5um~1um、0.4um~0.8um和0.6um~1um等，优选的，支撑层300的厚度为0.1um~0.6um，以便支撑加热元件401和第一测温元件402。
需要说明的是，薄膜沉积可以包括热氧化、等离子体增强化学气相沉积（PECVD）、低压化学气相沉积（LPCVD）和原子层沉积其中之一，可根据具体的实际情况来确定使用薄膜沉积的方法，在此不做具体的限定。
S5：在支撑层300远离绝热层的一侧形成第一功能层；并对第一功能层进行刻蚀处理，以使在预设位置形成加热元件401和第一测温元件402。
在本申请实施例中，通过对支撑层300远离绝热层的一侧进行第一预设材料沉积，形成预设深度的第一功能层；并对第一功能层进行刻蚀处理，在预设位置形成加热元件401和第一测温元件402，其中，加热元件401和第一测温元件402均通过对第一功能层进行图形化和刻蚀形成的，其图形化是指利用光刻加刻蚀或者光刻加剥离等方式，制作出带有特定图形的结构。
具体的，加热元件401的材质包括但不限于掺磷多晶硅或掺硼多晶硅中的任意一种，第一测温元件402的材质包括但不限于掺磷多晶硅或掺硼多晶硅中的至少一种。
进一步地，第一测温元件402的厚度为0.1um~2um，具体的，第一测温元件402的厚度还可以为0.1um~1um、0.2um~1.5um、0.1um~0.5um、0.3um~1.6um、0.8um~1.7um和1um~2um等，优选的，第一测温元件402的厚度为0.3um~1.6um，以便与第二测温元件501形成测温检测回路，实现对气体浓度的检测。
需要说明的是，加热元件401的厚度与第一测温元件402的厚度相同。
S6：在第一功能层远离绝热层的一侧形成隔离层301。
在本申请实施例中，对第一功能层远离绝热层的一侧进行薄膜沉积，形成隔离层301，其中，隔离层301的材质包括但不限于氧化硅、氮化硅和氧化铪中的至少一种。
在另一个可选的实施方式中，隔离层301的厚度为0.1um~1um。
进一步地，隔离层301的厚度还可以为0.1um~0.4um、0.1um~0.5um、0.3um~0.6um、0.5um~1um、0.4um~1um和0.6um~1um等，优选的，隔离层301的厚度为0.5um~1um，以便隔离第一测温元件402和第二测温元件501，进而形成测温检测回路。
S7：在隔离层301远离第一功能层的一侧形成第二功能层；并对第二功能层进行刻蚀处理，以使在预设位置形成第二测温元件501、电连接结构700和焊盘结构800。
在本申请实施例中，通过对隔离层301远离第一功能层的一侧进行第二预设材料沉积，形成第二功能层；并对第二功能层进行刻蚀处理，在预设位置形成第二测温元件501、电连接结构700和焊盘结构800，其中，第二测温元件501与电连接结构700和焊盘结构800均位于同一层，则通过对第二功能层进行图形化处理和刻蚀处理，得到第二测温元件501、电连接结构700和焊盘结构800。
在另一实施例中，第二测温元件501与电连接结构700和焊盘结构800位于不同层，则步骤S7还可以包括：
S71：对隔离层301远离第一功能层的一侧进行第二预设材料沉积，形成第三功能层；并对第三功能层进行刻蚀处理，在预设位置形成第二测温元件501。
S72：对第二测温元件501远离隔离层301的一侧进行第三预设材料沉积，形成测温元件隔离层。
S72：对测温元件隔离层远离第一功能层的一侧进行第四材料沉积，形成第四功能层；对第四功能层进行图形化处理和刻蚀处理，在预设位置形成电连接结构700和焊盘结构800。
需要说明的是，第一预设材料可以为掺磷多晶硅或掺硼多晶硅中的任意一种，第二预设材料可以为掺磷多晶硅或掺硼多晶硅，与金属单质或合金中的混合物，其中，第一预设材料和第二预设材料中均含有多晶硅，且第一预设材料和第二预设材料中的多晶硅所掺杂的物质不同，第三预设材料可以为氧化硅、氮化硅、氧化铪中的任意一种或几种，第四预设材料可以为铝、铜和钨等单质金属，亦或是上述单质金属的合金。
S8：在第二功能层远离隔离层301的一侧形成保护层302。
在本申请实施例中，通过对第二功能层远离隔离层301的一侧进行薄膜沉积，形成预设深度的保护层302，其中，保护层302的材质包括但不限于氧化硅、氮化硅、氧化铪中的任意一种或几种，其保护层302的厚度为0.1um~1um。
进一步地，保护层302的厚度还可以为0.1um~0.8um、0.1um~0.5um、0.3um~0.6um、0.5um~1um、0.4um~1um和0.6um~1um等，优选的，保护层302的厚度为0.5um~1um，以便实现对第二测温元件501的保护。
S9：在保护层302上进行图形化和刻蚀处理，以形成释放孔600，其中，释放孔600贯穿保护层302、隔离层301和支撑层300，以使从释放孔600对绝热层进行刻蚀处理。
S10：对与加热元件401、第二测温元件501和第一测温元件402对应的绝热层进行刻蚀处理，以形成绝热区域900，得到气体检测组件。
在本申请实施例中，刻蚀处理可以为湿法刻蚀或干法刻蚀，具体的，首先对保护层302进行图形化处理和刻蚀处理，以形成释放孔600，然后，通过释放孔600对绝热层上，与加热元件401、第二测温元件501和第一测温元件402对应的区域进行图形化处理和刻蚀处理，以形成预设宽度的绝热区域900，进而得到气体检测组件。
由本申请实施例的上述技方案可见，具有如下有益效果：
1、本申请制备的气体检测组件具有体积小、功耗低和检测精度高等优势，拥有较高的应用价值。
2、本申请制备的气体检测组件通过设置加热元件和测温元件，同时结合集成式的集成电路层，以实现集数据采集功能和数据处理功能于一体，进而极大降低了噪声干扰和功耗，同时，还简化了生产流程和减少气体检测组件的体积，具有较广的应用场景。
3、本申请制备的气体检测组件中设置有测温元件，通过测温元件检测气体检测组件所在环境的气体浓度，以实现对气体的精准监控。
4、本申请制备的气体检测组件，能够在气体浓度较高的情况下，具有较高的检测精度，且明显降低对气体进行检测的热响应速度。
5、在制备气体检测组件的过程中，均采用CMOS工艺通用材料，因此具备良好的平台兼容性。
6、本申请中气体检测组件的制备方法，操作简单，便于大量生产。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种气体检测组件，其特征在于，包括：基底（100），以及沿远离所述基底（100）方向上依次设置的第一测温层、隔离层（301）和第二测温层；
所述第一测温层包括加热元件（401）和第一测温元件（402），所述第二测温层包括第二测温元件（501），所述第一测温元件（402）与所述第二测温元件（501）串联。
2.根据权利要求1所述的气体检测组件，其特征在于，还包括集成电路层（200）和支撑层（300），所述集成电路层（200）设置在所述基底（100）与所述第一测温层之间，所述支撑层（300）设置在所述集成电路层（200）与所述第一测温层之间。
3.根据权利要求2所述的气体检测组件，其特征在于，所述集成电路层（200）与所述支撑层（300）之间设置有绝热层，所述绝热层设有在所述绝热层的延伸方向上延伸的绝热区域（900）。
4.根据权利要求3所述的气体检测组件，其特征在于，所述加热元件（401）、至少部分所述第一测温元件（402）和至少部分所述第二测温元件（501）均与所述绝热区域（900）重叠。
5.根据权利要求1所述的气体检测组件，其特征在于，所述第一测温元件（402）设有第一热电极，所述第二测温元件（501）设有第二热电极，所述第一热电极与所述第二热电极串联。
6.根据权利要求2所述的气体检测组件，其特征在于，还包括多个释放孔（600），所述多个释放孔（600）贯穿所述支撑层（300）和所述隔离层（301）。
7.根据权利要求2所述的气体检测组件，其特征在于，还包括电连接结构（700）和焊盘结构（800），所述加热元件（401）、所述第一测温元件（402）和所述第二测温元件（501）通过所述焊盘结构（800）与所述集成电路层（200）中的电路连接，所述加热元件（401）、所述第一测温元件（402）和所述第二测温元件（501）通过所述电连接结构（700）与所述焊盘结构（800）连接。
8.根据权利要求5所述的气体检测组件，其特征在于，所述第一测温元件（402）包括至少两个所述第一热电极，至少两个所述第一热电极串联，所述第二测温元件（501）包括至少两个所述第二热电极，至少两个所述第二热电极串联。
9.根据权利要求2所述的气体检测组件，其特征在于，所述集成电路层（200）包括电路功能层（201）和电路保护层（202），所述电路功能层（201）设置在所述基底（100）上，所述电路保护层（202）设置在所述电路功能层（201）远离所述基底（100）的一侧上。
10.一种用于制备如权利要求1~9任一项所述的一种气体检测组件的方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供基底（100）；
在所述基底（100）的功能侧设置集成电路层（200），其中，所述集成电路层（200）包括沿远离所述基底（100）的方向上依次设置的电路功能层（201）和电路保护层（202）；
在所述集成电路层（200）远离所述基底（100）的一侧形成绝热层；
在所述绝热层远离所述集成电路层（200）的一侧形成支撑层（300）；
在所述支撑层（300）远离所述绝热层的一侧形成第一功能层；并对所述第一功能层进行刻蚀处理，以使在预设位置形成加热元件（401）和第一测温元件（402）；
在所述第一功能层远离所述绝热层的一侧形成隔离层（301）；
在所述隔离层（301）远离所述第一功能层的一侧形成第二功能层；并对所述第二功能层进行刻蚀处理，以使在预设位置形成第二测温元件（501）、电连接结构（700）和焊盘结构（800）；
在所述第二功能层远离所述隔离层（301）的一侧形成保护层（302）；
在所述保护层（302）上进行图形化和刻蚀处理，以形成释放孔（600），其中，所述释放孔（600）贯穿所述保护层（302）、所述隔离层（301）和所述支撑层（300），以使从所述释放孔（600）对所述绝热层进行刻蚀处理；
对与所述加热元件（401）、所述第二测温元件（501）和所述第一测温元件（402）对应的绝热层进行刻蚀处理，以形成绝热区域（900），得到气体检测组件。
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