[發(fā)明專利]快速響應的微電子機械系統(tǒng)相對濕度傳感器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110098551.2
• 申請日: 2011-04-20
• 公開（公告）號: CN102243199A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發(fā)明（設計）人: 趙成龍;黃慶安;秦明
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22;B81B3/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發(fā)明涉及一種基于標準CMOS(互補金屬氧化物半導體)工藝和MEMS(微電子機械系統(tǒng))后處理技術的相對濕度傳感器，尤其是一種快速響應的MEMS相對濕度傳感器。

背景技術

濕度測量在氣象預報、工業(yè)控制、農業(yè)生產、醫(yī)療衛(wèi)生、食品加工等許多領域有著廣泛的應用。濕度傳感器作為濕度測量系統(tǒng)中的重要組成部分，已經發(fā)展了很多年。由最初的干濕球濕度計、毛發(fā)濕度計等傳統(tǒng)的濕度傳感器發(fā)展到目前可以用標準CMOS工藝制造的微型濕度傳感器。在商用領域中，電容式濕度傳感器應用最為廣泛，這是因為電容式濕度傳感器靈敏度高、功耗小、制造成本低。利用標準CMOS工藝容易將濕度傳感器和檢測電路單片集成，這樣可以提高濕度檢測系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力。2001年，Y.Y.Qiu（人名）提出了利用CMOS工藝制作的電容式濕度傳感器，該濕度傳感器采用聚酰亞胺作為濕度敏感介質，將檢測電路與濕度敏感電容單片集成，把濕度敏感電容的變化直接轉化為電壓變化輸出，便于后端檢測系統(tǒng)進行信號采樣和處理，但是這種結構的濕度傳感器響應速度較慢。2006年，中國人彭韶華提出了一種CMOS工藝兼容的相對濕度傳感器，將濕度傳感器與CMOS測量電路單片集成，感濕介質為聚酰亞胺，采用開關電容電路將敏感電容的變化轉化為電壓變化，再利用后端檢測系統(tǒng)對電壓信號進行采樣和處理，這種結構的相對濕度傳感器響應速度也比較慢。

發(fā)明內容

技術問題：本發(fā)明要解決的技術問題是提出一種與標準CMOS工藝兼容的快速響應的MEMS相對濕度傳感器，具有響應速度快，靈敏度高，線性度好，濕滯回差小，結構簡單，長期穩(wěn)定性好等優(yōu)點。

技術方案：為解決上述技術問題，本發(fā)明提出一種快速響應的MEMS相對濕度傳感器，該相對濕度傳感器包括設有空腔的襯底、設置在襯底上的氧化層、設置在氧化層上的加熱條、設置在加熱條上的絕緣層、第一電容電極、第二電容電極和濕度敏感介質，第一電容電極、第二電容電極分別設置在絕緣層上，濕度敏感介質設置在第一電容電極和第二電容電極之間，濕度敏感介質還設置在第一電容電極和第二電容電極上方，加熱條包括相對設置加熱第一公共端和加熱第二公共端，加熱條為條狀且等間距相鄰排列，第一電容電極包括若干平行的第一電極、將第一電極連接在一起的第一公共端、每個第一電極設有與第一公共端相對的第一自由端，第一電極連接第一公共端與第一自由端，第二電容電極包括若干平行的第二電極、將第二電極連接在一起的第二公共端、每個第二電極設有與第二公共端相對的第二自由端，第二電極連接第二公共端與第二自由端，第一自由端與第二公共端不接觸，第二自由端與第一公共端不接觸。

優(yōu)選的，加熱條的加熱第一公共端和加熱第二公共端均固定在氧化層上。

優(yōu)選的，相鄰的第一電極之間設有第二電極，相鄰的第二電極之間設有第一電極，第一電容電極的第一公共端和第一自由端均設在絕緣層上，第二電容電極的第二公共端和第二自由端均設在絕緣層上。

優(yōu)選的，濕度敏感介質為聚酰亞胺。

優(yōu)選的，第一電容電極、第二電容電極分別為鋁電極。

優(yōu)選的，加熱條為多晶硅加熱條。

優(yōu)選的，絕緣層為二氧化硅絕緣層。

有益效果：本發(fā)明工藝步驟簡單，利用標準CMOS工藝與MEMS加工技術相結合進行制造，成本低，精度高，長期穩(wěn)定性好。本發(fā)明提出的濕度傳感器采用聚酰亞胺作為濕度敏感介質，靈敏度高，將襯底及其上方的氧化層腐蝕形成空腔，這樣電容電極之間的濕度敏感介質的上方和下方均為空氣，使得傳感器的響應速度加快。采用多晶硅電阻條進行加熱可以減小濕滯回差。

附圖說明