TWI580971B

TWI580971B - Chip structure for detecting carbon monoxide concentration and method of manufacturing the same

Info

Publication number: TWI580971B
Application number: TW105102805A
Authority: TW
Inventors: Kun-Zeng Peng; Teng-Gui Zhang; yu-sheng Du; Bo-Yan Su; chun-ying Li
Priority date: 2016-01-29
Filing date: 2016-01-29
Publication date: 2017-05-01
Also published as: TW201727246A

Description

偵測一氧化碳濃度之晶片結構及其製造方法

本發明係關於一種晶片結構及其製造方法，尤其是指一種偵測一氧化碳濃度之晶片結構及其製造方法。

一氧化碳(Carbon Monoxide,CO)係為一種無色無味的化學物質，一般以氣體的形式存在於自然界之中，雖然一氧化碳於工業上的運用較少，大多僅用於作為金屬冶煉過程中之還原劑、製作特定化合物質的精製劑或是做為合成燃料之使用等，然而，由於一氧化碳可經由含碳物質的燃燒不完全所生成，因此於我們的生活當中所發生之天然氣瓦斯燃燒的不完全或機車排氣燃燒的不完全等等情況，皆仍使我們於生活環境中接觸到一氧化碳，因此與我們的生活有相當密切的關係。

一氧化碳與人體的血紅蛋白的親和力較氧氣與血紅蛋白的親和力高出兩三百倍之多，當人體吸入一氧化碳時，一氧化碳將會與人體內的氧氣競爭結合於血紅蛋白上的機會，取代氧氣與血紅蛋白結合，造成人體血液的含氧量降低，因此，若於短時間內吸入過多的一氧化碳時，人體血液中的含氧量會瞬間減少，導致人體組織於血液循環的過程中所能獲得的氧氣隨之減少，輕則造成頭痛、噁心、嘔吐和呼吸急促、肌肉無力等症狀，當吸入之一氧化碳濃度高到一個程度後，嚴重者將喪失意識、昏迷進而因心臟及腦受損導致死亡，稱之為一氧化碳中毒。

由於一氧化碳具有無色無味的特性，因此一氧化碳中毒之患者，往往無法在環境開始充斥一氧化碳時立即有所反應，等到身體開始產生頭暈、呼吸急促及肌肉無力等症狀時，身體狀況往往使患者無法進行作出足夠的反應從危險環境中逃出，造就了一氧化碳中毒高死亡率的原因。此外，一氧化碳亦是火災現場導致傷亡的元凶之一，當在火災現場的人吸入過多的一氧化碳時，無力逃脫的情況下只能持續暴露於火場的高熱及濃煙之下，最後被奪走寶貴的性命。

經由上述的內容可知，要避免一氧化碳中毒對性命造成危害，周遭一氧化碳濃度升高的早期發現是相當重要的一個關鍵，因此一氧化碳濃度的偵測即成為災害防治的一個顯學。目前一般坊間所使用的一氧化碳偵測方式，主要有紅外線式及半導體式。紅外線式的一氧化碳偵測，係藉由以紅外線提供能量激發氣體，以產生溫度、位移或頻率等變化，藉由紅外線被氣體吸收的程度，判斷氣體的種類及濃度。藉由紅外線感測一氧化碳，雖然準確但其相當容易受到周圍溫度之影響，另外，半導體式的一氧化碳偵測，則是將金屬氧化材料燒結為半導體，利用發熱器保持高溫的狀態下，使半導體金屬氧化物與可燃性氣體接觸，以期望電阻變化與氣體濃度呈現一定關係以達到一氧化碳氣體偵測之效果，經由此一方式進行監測，雖然裝置簡單，但其仍容易受溫度及濕度影響其線路，且易受到半導體的熱電效應影響，干擾偵測器的效率及準確率。

綜上所述，一氧化碳濃度的檢測對於家庭安全及工業安全都係為相當重要的一環，然而現有技術下所具有的一氧化碳偵測器，皆相當容易受環境溫度而影響其效率及準確率，因此在一些工業環境或火場環境下，極容易造成判斷上的失誤，因此，如何開發一種不易受環境溫度所影響的一氧化碳偵測晶片，即成為居家及工業環境安全防護相當重要的一項課題。

本發明之主要目的，係提供一種偵測一氧化碳濃度之晶片結構，該晶片結構可避免熱電效應之產生，亦不易受高溫環境之影響，可準確的偵測各種環境下空氣中一氧化碳之濃度。

本發明之另一目的，係提供一種偵測一氧化碳濃度之晶片結構，該晶片結構經使用後仍可經由再活化步驟回復成原始狀態，可重複利用，達到節約能源的功效。

本發明之再一目的，係提供一種偵測一氧化碳濃度之晶片結構之製造方法，該製造方法成分單純，步驟簡約，產品品質穩定性高。

為了達到上述之目的，本發明揭示了一種偵測一氧化碳濃度之晶片結構，其結構包含有一含矽基板、一設置於該含矽基板上之金屬層、一設置於該金屬層上之介電層以及一設置於該介電層上之奈米金屬點分布層，其中，該奈米金屬點分布層係由複數個分散之奈米金屬點所集合而成。

而上述偵測一氧化碳濃度之晶片結構，其製備方法則係包含步驟：設置一含矽基板，並濺鍍一金屬層於其上，於通有氬氣與氫氣之環境下對該金屬層快速退火後再濺鍍氧化鋅摻錳於該金屬層之上，最後再於通有氬氣與氫氣之環境下對該氧化鋅摻錳層進行熱處理，產生具有矽酸鋅結晶相之一介電層，並於該介電層內部產生複數個裂縫，同時該金屬層之金屬將流體化，利用毛細現象經由該矽酸鋅結晶相內部連通至該矽酸鋅結晶相表面之複數個裂縫上升至該矽酸鋅結晶相表面，形成複數個奈米金屬點。

而上述偵測一氧化碳濃度之晶片結構，當該晶片於已使用狀態下，對其進行快速退火之步驟，作為晶片結構之再活化方法。

本發明之一實施例中，其亦揭露該偵測一氧化碳濃度之晶片結構，該介電層內部包含有複數個裂縫，該些裂縫之一端係連通至該介電層表面並與該奈米金屬分布層之該些奈米金屬點相連接，同時其另一端係連通至該金屬層。

本發明之一實施例中，其亦揭露該偵測一氧化碳濃度之晶片結構，該介電層可選自於金屬矽酸化物、金屬氧化物及金屬鈦酸化物所組成之群組中之一者或為其任意之組合。

本發明之一實施例中，其亦揭露該奈米金屬點分布層之奈米金屬點密度，可介於每100平方微米具有75個至125個奈米金屬點之間。

本發明之一實施例中，其亦揭露該偵測一氧化碳濃度之晶片結構，該介電層係為矽酸鋅。

本發明之一實施例中，其亦揭露該偵測一氧化碳濃度之晶片結構之製造方法，其中該氧化鋅摻錳之錳金屬所占比例係為5%至40%。

本發明之一實施例中，其亦揭露該偵測一氧化碳濃度之晶片結構之製造方法，該快速退火步驟之退火溫度介於400℃~650℃之間。

本發明之一實施例中，其亦揭露該偵測一氧化碳濃度之晶片結構之製造方法，該快速退火步驟之退火時間介於10秒至30秒之間。

本發明之一實施例中，其亦揭露該偵測一氧化碳濃度之晶片結構之製造方法，該高溫熱處理步驟之溫度介於900℃-1300℃之間。

本發明之一實施例中，其亦揭露該偵測一氧化碳濃度之晶片結構之製造方法，該高溫熱處理步驟之時間介於90分鐘至150分鐘之間。

本發明之一實施例中，其亦揭露該偵測一氧化碳濃度之晶片結構之再活化方法，其中所述之已使用狀態，係指晶片結構上之游離電子已飽和或電阻值降低至一閥值時，該偵測一氧化碳濃度之晶片結構無法再行對環境中之一氧化碳進行對應之反應與動作之情況。

本發明之一實施例中，其亦揭露該偵測一氧化碳濃度之晶片結構之再活化方法，其快速退火步驟之退火溫度介於150℃~250℃之間。

本發明之一實施例中，其亦揭露該偵測一氧化碳濃度之晶片結構之再活化方法，其快速退火步驟之退火時間介於10分鐘至30分鐘之間。

10‧‧‧含矽基板

20‧‧‧金屬層

30‧‧‧介電層

31‧‧‧裂縫

40‧‧‧奈米金屬點分布層

41‧‧‧奈米金屬點

第1圖：其係為本發明之一較佳實施例之立體側視圖；第2圖：其係為本發明之一較佳實施例於電子顯微鏡視野下之俯視圖；第3圖：其係為本發明之一較佳實施例之製備步驟流程圖；第4A圖至第4C圖：其係為本發明之一較佳實施例之製備步驟剖視連續示意圖；第5A圖：其係為本發明之一較佳實施例之X光結構繞射圖，用以說明晶片結構之組成；以及第5B圖至第5D圖：其係為本發明之一較佳實施例之電阻值與時間變化之趨勢圖，用以說明晶片結構之效能。

為使貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：在本發明中，針對目前一氧化碳濃度偵測方式，容易受到環境溫度影響或是因高溫產生熱電效應導致偵測失常的狀況，提供一種新穎的一氧化碳濃度偵測晶片結構。經由於介電材質之上設置複數個奈米等級的金屬點，不僅能提供一氧化碳濃度偵測過程中所需的電子傳遞效率，同時，亦可藉由與介電層的共同設置避免熱電效應的產生，使該晶片結構於高溫環境下的電阻值表現相當穩定，能克服現存狀況下一氧化碳偵測於高溫環境中偵測失常之情事。除此之外，該晶片結構使用後仍可經由還原步驟回復成原始狀態進行重複利用，能提供更為具有經濟效益且節約能源的一氧化碳檢測方式。

因此，本發明提供一新穎之一氧化碳濃度偵測晶片結構，係於高介電材質之上設置複數個奈米等級的金屬點，藉由提供絕緣且具有較高的漏電流密度及較佳的漏電流傳導之高介電材質做為介電層，使分散於上之奈米金屬點能於一氧化碳附著於表面時，能順利傳導所產生之游離電子，又不會於高熱的狀態下因為金屬導體之自由電子含量過高而產生熱電效應，同時亦可在一氧化碳附著於表面時，提供足夠的電傳導能力傳導其所產生之電子，使該晶片結構於高溫環境下的電阻值表現相當穩定，能克服現存狀況下一氧化碳偵測器於高溫環境中偵測失常之情事。

以下針對本發明之一氧化碳濃度偵測晶片結構所包含之元件、性質及其製備方式進行進一步之說明：請參閱第一圖，其係為本發明之第一實施例之一氧化碳濃度偵測之晶片結構之剖面圖。如圖所示，本發明提供一含矽基板10以及金屬層20，該金屬層20係設置於該含矽基板10之上，而後，設置一介電層30於該金屬層20之上，並於該介電層30上設置具有複數個不連續奈米金屬點41之一奈米金屬點分布層40，完成該偵測一氧化碳濃度之晶片結構之配置。

於本案所提供之一較佳實施例當中，該介電層內部可進一步包含有複數個裂縫，該些裂縫之一端係連通至該介電層表面，並與該奈米金屬分布層之該些奈米金屬點相連接，同時其另一端係連通至該金屬層。

藉由上述之晶片結構，當通入一氧化碳氣體並隨著溫度上升時，一氧化碳會分解成二氧化碳及游離電子(如式一所示)，所分離的游離電子將使介電層之表面導電性增加進而使電阻率下降，甚至電阻值具有隨濃度的增加而下降的現象，進而達到本案偵測一氧化碳濃度之晶片設置目的，同時，由於該介電層具有絕緣之特性，且金屬係以奈米點之方式分布於介電層上，因此可充分避免高溫環境下，偵測一氧化碳濃度之晶片因熱電效應而導致之偵測失常，具有高度之穩定性。

CO+O^2- → CO₂+2 e^- (式一)

如前所述之偵測一氧化碳濃度之晶片結構，其中，本案所揭露之含矽基板10係用以承載該一氧化碳濃度偵測之晶片結構，為使晶片於製備過程中維持基板材料之基本物理性質，不因製備過程中之高溫而改變，係選用於高溫操作環境下具有充分穩定性之基板材料進行製備。同時，為避免基板材料影響整體晶片結構之導電性，進而誤導一氧化碳結合後之導電表現，因此該基板材料應不具導電性。此外，為提供晶片製備過程中矽酸化過程所需之矽基，該基板之材料必須含有矽，基於上述之性質，本案所提供之含矽基板10可進一步選自於玻璃、矽及石英所組成之群組中之一者或為其任意之組合。

如前所述之偵測一氧化碳濃度之晶片結構，其中，本案所提供之介電層30，為使一氧化碳濃度偵測之晶片結構於高熱的狀態下不會產生熱電效應，並能提供該晶片較高的漏電流密度及較佳的漏電流傳導，因此該介電層30之材料來源須具備有高介電係數(High K)之特性。基於上述之性質，本案所提供之介電層30可進一步選自於金屬矽酸化物、金屬氧化物及金屬鈦酸化物所組成之群組中之一者或為其任意之組合，其中又以矽酸鋅做為介電層30之材料較佳。

如前所述之偵測一氧化碳濃度之晶片結構，其中，本案所提供之金屬並非以薄膜或厚膜之形式進行設置，而係以分散且不規則之奈米金屬點之形式設置於介電層之上，形成一奈米金屬點分布層40，藉由此一設計，一氧化碳濃度偵測之晶片結構於高熱的狀態下不會因為金屬導體之自由電子含量過高而產生熱電效應，同時亦可在一氧化碳附著於表面時，提供足夠的電傳導能力傳導其所產生之電子，係為於高溫狀態下監測一氧化碳濃度之較佳布置，其中該奈米金屬點之材料選擇又以鎳金屬為較佳。

由於奈米金屬點之分佈過於疏離時，會導致電傳導能力之缺乏致使感測程度不夠靈敏，基於上述原由，本案所提供之奈米金屬點分布層，其奈米金屬點之密度，可進一步介於每100平方微米具有75個至125個奈米金屬點之間。如第二圖所示，其係為本案一氧化碳濃度偵測之晶片結構於電子顯微鏡下拍攝而得之俯視圖，當中白色的部分即為本案所提供之奈米金屬點，同時該視野中央之正方形邊長係為5微米，所圍成之面積係為25平方微米；如圖所示，於該圍成面積為25平方微米之範圍內，共具有23個金屬奈米點，如此可維持偵測晶片之電子傳導能力又不至於導致熱電效應之產生，提供一靈敏度佳並於高溫環境下穩定性佳之一氧化碳偵測晶片。

接著，以下搭配發明圖示第三圖的製備流程圖及第四A圖至第四C圖之剖面示意圖，說明一氧化碳濃度偵測晶片結構之製備方法，其步驟如下：步驟S11：設置一基板，並濺鍍一金屬層於該基板之上；步驟S13：於通有氬氣與氫氣之環境下對該金屬層進行快速退火；步驟S15：濺鍍氧化鋅摻錳於該金屬層之上；以及步驟S17：於通有氬氣與氫氣之環境下對氧化鋅摻錳進行熱處理，產生具有矽酸鋅結晶相之一介電層，並於該介電層內部產生複數個裂縫，同時該金屬層之金屬將流體化，利用毛細現象經由該矽酸鋅結晶相內部連通至該矽酸鋅結晶相表面之複數個裂縫上升至該矽酸鋅結晶相表面，形成複數個奈米金屬點。

如圖示S11之步驟，本發明提供之一氧化碳濃度偵測晶片結構之製備方法中，係提供一含矽之基板，利用濺鍍的方式，根據離子濺射原理，使電場加速的離子衝擊到目標金屬之表面，使固體表面的目標金屬原子和分子在與這些高能粒子交換動能後飛濺出來，沉積在該含矽基板上形成薄膜。其中，所使用之濺鍍系統，可包含直流濺射鍍膜系統及射頻濺射鍍膜系統。

如圖示S13之步驟，本發明提供之一氧化碳濃度偵測晶片結構之製備方法中，為使濺鍍於基板表面之金屬表面結構重組並減少其缺陷，係利用快速熱退火(Rapid Thermal Annealing,RTA)的方式對該濺鍍金屬於上之基板進行處理，其係在石英管中通入氬氣或氮氣等氣體，用極快的升溫和目標溫度短暫的持續時間來進行熱處理，並藉由其升溫與持溫的時間短之特性，以避免金屬材料不必要的擴散產生。基於上述之性質，本案所提供之一較佳實施例中，其快速退火步驟之退火時間可進一步介於10秒至30秒之間，同時，退火溫度可進一步介於400℃至650℃之間。

如圖示S15之步驟，本發明提供之一氧化碳濃度偵測晶片結構之製備方法中，係於鋪上一金屬層之基板上，再行濺鍍氧化鋅摻錳材料於其上，其所使用之濺鍍方法係與步驟S11之方法相同，其中，摻雜的錳金屬係用以作為活化矽酸化反應之用，錳金屬之摻雜比例係為5%至40%之間，較佳者係為10%至30%之間。

如圖示S17之步驟，其係將濺鍍氧化鋅摻錳於金屬層上之含矽基板進行熱處理，當其於高溫環境下時含矽基板內之矽將會氣化，利用擴散反應擴散至氧化鋅摻錳層，對氧化鋅摻錳進行矽酸化反應，使其轉化為具有矽酸鋅結晶相之一介電層，並且因為高溫環境而產生自然的細微裂縫，此時該金屬層之金屬將流體化，利用毛細現象經由該矽酸鋅結晶相內部連通至該矽酸鋅結晶相表面之複數個裂縫上升至該矽酸鋅結晶相表面，經由高溫燒結環境所提供之氫氣活化，形成複數個奈米金屬點，以完成偵測一氧化碳濃度晶片結構之製備。

承續上述之內容，於本案所提供之一較佳實施例中，其快速退火步驟之該熱處理步驟之時間介於90分鐘至150分鐘之間，同時，該熱處理步驟之溫度介於900℃-1300℃之間。

除上述之偵測一氧化碳濃度晶片結構及其製備方法之外，本發明另提供一偵測一氧化碳濃度晶片結構之再活化之方法。

當該偵測一氧化碳之晶片結構使用後，一氧化碳氣體分解成二氧化碳及游離電子使介電層之表面導電性增加進而使電阻率下降，當晶片結構上之游離電子飽和導致複數個奈米金屬點氧化致使電阻值降低至一閥值時，該偵測一氧化碳濃度之晶片結構則無法再行對環境中之一氧化碳進行對應之反應與動作，對此，本發明所提供之偵測一氧化碳之晶片結構，可藉由進行一快速退火之步驟，重整晶片結構中之金屬表面結構，游離化該些奈米金屬點之表面之電子並活化該些奈米金屬點之表面，進而使電阻值回歸至使用前之情況，使該晶片結構之該些奈米金屬點可重新對環境中之一氧化碳進行對應之反應與動作，達到再活化該偵測一氧化碳之晶片結構進而重複使用之目的。

承續上述之內容，於本案所提供之一較佳實施例中，其快速退火步驟之退火時間可進一步介於10分鐘至30分鐘之間，同時，退火溫度可進一步介於150℃至250℃之間。

以下，以具體實施之範例作為此發明之組織技術內容、特徵及成果之闡述之用，並可據以實施，但本發明之保護範圍並不以此為限。

【實施例1】

一氧化碳濃度偵測晶片結構製備方式

首先，取一石英基板，利用直流濺射鍍膜系統將鎳金屬濺鍍於該石英基板上，而後於通有94%氬氣及6%氫氣的環境下，以500℃的條件下快速退火15秒，形成厚度約為100奈米之一鎳金屬層，接著，依序取重量百分比10%、20%及30%的錳金屬摻雜於氧化鋅材料內，並對帶有鎳金屬層的石英基板進行濺鍍，形成厚度為500奈米之三種錳摻雜度不同的晶片結構，而後，再將該些晶片結構於通有94%氬氣及6%氫氣的環境下，經高溫管狀爐以分別以1000℃、1100℃及1200℃進行加熱處理兩小時，使摻錳氧化鋅轉化成為矽酸鋅結晶相，並於加熱過程中使矽酸鋅結晶相內部產生複數個細小裂紋，使鎳金屬層的鎳藉由毛細現象從裂縫所形成的通道於表面形成複數個金屬奈米點，完成該一氧化碳濃度偵測晶片的製備。

【實施例2】

一氧化碳濃度偵測晶片結構性質測試

請參照第五A圖，其係實施例一所製備之一氧化碳濃度偵測晶片之X光繞射光譜，由上而下分別為1200℃、1100℃及1000℃高溫處理所製備之一氧化碳濃度偵測晶片，其中，標號100、101、112及211之波峰係為晶片中所帶有之二氧化矽之特徵波峰，標號202、215、023及301之波峰係為晶片中所帶有之矽酸鋅之特徵波峰，標號111及200則係為晶片中所帶有之鎳金屬之特徵波峰。從該些繞射圖譜可以觀察到，經1200℃高溫處理所製備之一氧化碳濃度偵測晶片的矽酸鋅成分(波峰202)具有最為完整的方向繞射峰，顯見其具有雜質含量最少的產品特性，介電效果較佳。

承續上述內容，請另參照第五B圖，其係為實施例一於不同溫度條件下製備之一氧化碳濃度偵測晶片，利用四點探針量測法於一氧化碳200ppm下電阻率與時間變化之趨勢圖，從該圖可發現雖然不同溫度條件所製備之晶片皆具有相類似的電阻率改變趨勢，但經1200℃高溫處理所製備之一氧化碳濃度偵測晶片不僅具有最大的電阻率(75.88%)改變，且變化趨勢也最為穩定，顯見其結構最為完整，可吸附較多一氧化碳，使得於量測範圍中得到最高效能。此一結果也呼應了前述段落X光繞射圖譜所獲得之經1200℃高溫處理所製備之一氧化碳濃度偵測晶片具有較佳之介電效果之結論。請續參照第五℃圖，其係為氧化鋅摻雜不同重量百分比例之錳金屬之晶片，於不同溫度下其電阻值之趨勢圖。從圖中可以看到，無論是摻雜重量百分比10%、20%或30%之錳金屬所製成之晶片，其於20℃~200℃的環境下其電阻值皆穩定維持於一固定值，顯見本案之一氧化碳濃度偵測晶片，皆不受熱電效應之影響，得以保持其偵測效果的穩定度及準確度。

請續參照第五D圖，其係為實施例一於不同錳摻雜重量百分比例下製備之一氧化碳濃度偵測晶片，利用四點探針量測法於一氧化碳200ppm下電阻值與時間變化之趨勢圖，從該圖可發現雖然不同錳摻雜重量百分比例所製備之晶片皆具有相類似的電阻值改變趨勢，但含重量百分比20%之錳摻雜氧化鋅所製備之一氧化碳濃度偵測晶片不僅具有最大的電阻值改變，且變化趨勢也最為穩定，顯見其可吸附最多一氧化碳，具有較為靈敏的偵測效果。

綜上所述，本發明確實提供一具高度穩定度之偵測一氧化碳濃度之晶片結構及其製備方法，藉由於介電材質之上設置複數個奈米等級的金屬點以及與介電層的共同設置，藉以避免熱電效應的產生，使該晶片結構於高溫環境下的電阻值表現相當穩定，能克服現存狀況下一氧化碳偵測於高溫環境中偵測失常之情事，對於市售一氧化碳偵測器易受懸浮微粒或水氣及二氧化碳等與一氧化碳具相同吸收特性造成干擾的物質影響之情況亦能有所改善，進而達到準確的偵測各種環境下空氣中一氧化碳濃度之目的。再者，本發明所提供之偵測一氧化碳濃度之晶片結構，可藉由快速退火的方式進行晶片結構之再活化，進而可重複利用，達到節約能源的功效。鑑此，本案所提供之發明確實具有相較於現有技術更為卓越精進之功效，符合專利申請所需之要求。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

10‧‧‧含矽基板

20‧‧‧金屬層

30‧‧‧介電層

40‧‧‧奈米金屬點層

41‧‧‧奈米金屬點

Claims

一種偵測一氧化碳濃度之晶片結構，係可於高溫環境下進行一氧化碳之偵測，其結構包含：一介電層；以及一奈米金屬點分布層，其係設置於該介電層上，係由分散且不規則之複數個奈米金屬點所集合而成。
如申請專利範圍第1項所述之偵測一氧化碳濃度之晶片結構，其中於該介電層下方進一步可包含：一含矽基板；以及一金屬層，其係設置於該含矽基板之上以及該介電層之下方。
如申請專利範圍第2項所述之偵測一氧化碳濃度之晶片結構，其中該介電層內部包含有複數個裂縫，該些裂縫之一端係連通至該介電層表面並與該奈米金屬分布層之該些奈米金屬點相連接，同時其另一端係連通至該金屬層。
如申請專利範圍第1項所述之偵測一氧化碳濃度之晶片結構，其中該介電層可選自於金屬矽酸化物、金屬氧化物及金屬鈦酸化物所組成之群組中之一者或為其任意之組合。
如申請專利範圍第1項所述之偵測一氧化碳濃度之晶片結構，其中該奈米金屬點分布層之奈米金屬點密度，係介於每100平方微米具有75個至125個奈米金屬點之間。
如申請專利範圍第4項所述之偵測一氧化碳濃度之晶片結構，其中該金屬矽酸化物係為矽酸鋅。
一種偵測一氧化碳濃度之晶片結構之製造方法，其步驟包含：設置一含矽基板，並濺鍍一金屬層於該含矽基板之上；於通有氬氣與氫氣之環境下對該金屬層進行快速退火；濺鍍氧化鋅摻錳於該金屬層之上；以及於通有氬氣與氫氣之環境下對氧化鋅摻錳進行熱處理，產生具有矽酸鋅結晶相之一介電層，並於該介電層內部產生複數個裂縫，同時該金屬層之金屬將流體化，利用毛細現象經由該矽酸鋅結晶相內部連通至該矽酸鋅結晶相表面之複數個裂縫上升至該矽酸鋅結晶相表面，形成複數個奈米金屬點。
如申請專利範圍第7項所述之偵測一氧化碳濃度之晶片結構之製造方法，其中該快速退火步驟之退火溫度介於400℃~650℃之間。
如申請專利範圍第7項所述之偵測一氧化碳濃度之晶片結構之製造方法，其中該快速退火步驟之退火時間介於10秒至30秒之間。
如申請專利範圍第7項所述之偵測一氧化碳濃度之晶片結構之製造方法，其中該氧化鋅摻錳之錳金屬所占比例係為5%至40%。
如申請專利範圍第7項所述之偵測一氧化碳濃度之晶片結構之製造方法，其中該熱處理步驟之溫度介於900℃-1300℃之間。
如申請專利範圍第7項所述之偵測一氧化碳濃度之晶片結構之製造方法，其中該熱處理步驟之時間介於90分鐘至150分鐘之間。
一種偵測一氧化碳濃度之晶片結構之再活化方法，其係當該晶片結構於已使用狀態下，游離電子飽和導致複數個奈米金屬點氧化致使電阻值降低至一閥值時，對其進行快速退火之步驟，經由該退火步驟可游離化該些奈米金屬點之表面之電子並活化該些奈米金屬點之表面，使該晶片結構之該些奈米金屬點可重新對環境中之一氧化碳進行對應之反應與動作。
如申請專利範圍第13項所述之偵測一氧化碳濃度之晶片結構之再活化方法，其中該快速退火步驟之退火溫度介於150℃~250℃之間。
如申請專利範圍第13項所述之偵測一氧化碳濃度之晶片結構之再活化方法，其中該快速退火步驟之退火時間介於10分鐘至30分鐘之間。