[發(fā)明專利]一種濕度傳感器及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410328078.6
• 申請日: 2014-07-10
• 公開（公告）號: CN104062322A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉瑞;張珽;谷文;沈方平;丁海燕;祁明鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州能斯達(dá)電子科技有限公司
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利代理有限公司 44202
• 代理人: 麥小嬋;郝傳鑫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及濕度傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種濕度傳感器及其制備方法。

背景技術(shù)

濕度與人們生活的環(huán)境息息相關(guān)。前期的濕度測量儀器主要包括伸縮式濕度計、干濕球濕度計和露點(diǎn)計等濕度測試儀器。但這種傳統(tǒng)的測試方法存在靈敏度低、準(zhǔn)確性差和分辨率低等方面的缺點(diǎn)，并且非電性測試方法難以與現(xiàn)代通訊設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)化和集成化。

隨著集成電路和半導(dǎo)體行業(yè)的快速發(fā)展，利用新型技術(shù)制備微納傳感器成為全球的研究熱點(diǎn)之一。因此，濕度傳感器作為傳感器領(lǐng)域的重要組成部分，也隨著集成電路和半導(dǎo)體行業(yè)的快速發(fā)展而得到了迅猛的進(jìn)步，目前已出現(xiàn)電解質(zhì)、陶瓷和高分子等濕度敏感材料制備的濕度傳感器。

濕度傳感器根據(jù)工作原理可分為以下幾個類型：1.壓阻型濕度傳感器。利用聚合物吸收水分子后膨脹，膨脹后產(chǎn)生的張力導(dǎo)致在聚合物之上的薄膜發(fā)生彎曲，因而可以通過測得彎曲所對應(yīng)的應(yīng)力來獲得濕度值，但具有線性度差的缺點(diǎn)。2. 懸臂梁型濕度傳感器。利用附在懸臂梁上的高分子濕敏材料對附近空氣中的水汽分子進(jìn)行吸附，從而發(fā)生膨脹產(chǎn)生應(yīng)力改變懸臂梁的形狀引起電容的變化來測量濕度。雖然可與CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）工藝兼容，但是為了得到高靈敏度，懸臂梁往往設(shè)計的很薄，容易發(fā)生斷裂，使用壽命大大縮短。3.熱電偶型濕度傳感器。根據(jù)溫差賽貝克效應(yīng)，利用傳感器在吸附水汽分子時的冷熱端溫度差，使冷熱端口直接輸出電壓信號，且還可通過溫度傳感器對外界環(huán)境溫度進(jìn)行測量。但其靈敏度差，不適合精確測量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提出一種濕度傳感器及其制備方法，結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、線性度好，且與CMOS工藝兼容。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種濕度傳感器，包括襯底，形成于所述襯底上的氧化硅層，電鍍于所述氧化硅層上的下電極和加熱電極，旋涂于所述下電極和所述加熱電極上的濕度敏感層，以及電鍍于所述濕度敏感層上的上電極；其中，所述下電極、所述加熱電極和所述上電極由金屬鎳制成；所述濕度敏感層由高分子材料制成。

相應(yīng)地，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種濕度傳感器的制備方法，包括：

S1、提供一層襯底，并在所述襯底上形成一層氧化硅層；

S2、在所述氧化硅層上電鍍出下電極和加熱電極；所述下電極和所述加熱電極由金屬鎳制成；

S3、在所述下電極和所述加熱電極上旋涂一層濕度敏感層；所述濕度敏感層由高分子材料制成；

S4、在所述濕度敏感層上電鍍出上電極；所述上電極由金屬鎳制成。

實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，具有如下有益效果：

本發(fā)明實(shí)施例提供的濕度傳感器及其制備方法采用MEMS Micro-Electro-Mechanical System，微機(jī)電系統(tǒng)）加工技術(shù)來制備，體積小，結(jié)構(gòu)簡單，且靈敏度高，易于批量生產(chǎn)；濕度敏感層由高分子材料制成，對濕度精確測量，提高線性度和精度；基于晶體硅基底，并利用濺射、電鍍等工藝來制備，易與CMOS工藝兼容。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的濕度傳感器的一個實(shí)施例的剖面示意圖；

圖2是本發(fā)明提供的濕度傳感器的制備方法的一個實(shí)施例的流程示意圖；

圖3是本發(fā)明提供的濕度傳感器的制備方法的步驟S1的示意圖；

圖4是本發(fā)明提供的濕度傳感器的制備方法的步驟S2的示意圖；

圖5是本發(fā)明提供的濕度傳感器的制備方法的步驟S3的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

參見圖1，是本發(fā)明提供的濕度傳感器的一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，包括襯底1，形成于襯底1上的氧化硅層2，電鍍于氧化硅層2上的下電極3和加熱電極4，旋涂于下電極3和加熱電極4上的濕度敏感層5，以及電鍍于濕度敏感層5上的上電極6；其中，下電極3、加熱電極4和上電極6由金屬鎳制成；濕度敏感層5由高分子材料制成。

其中，襯底1的尺寸為2寸、4寸或6寸。氧化硅層2的厚度為300 nm -800nm。下電極3和加熱電極4處于同一平面，且厚度均為2 um -10um。下電極3和加熱電極4之間的縫隙也填充為濕度敏感層5。濕度敏感層5位于下電極3和上電極4之間，且厚度為5 um -20um。下電極的厚度為5 um -20um。