[实用新型]电容式相对湿度传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于标准CMOS工艺的相对湿度传感器，尤其是一种快速响应的CMOS相对湿度传感器。

背景技术

湿度测量在国防航空、气象预报、工业制造、农业生产、医疗卫生、食品加工等领域有着广泛的应用。湿度传感器作为湿度测量系统中的重要组成部分，已经发展了很多年。由最初的干湿球湿度计、毛发湿度计等传统的湿度传感器发展到目前可以用标准CMOS工艺制造的微型湿度传感器。用标准CMOS工艺加工出来的湿度传感器具有体积小，价格低，产品一致性好等优点，是近几年来湿度传感器研究的热点。另外，利用标准CMOS工艺容易将湿度传感器和检测电路单片集成，这样可以提高湿度检测系统的稳定性和抗干扰能力。2001年，Y.Y.Qiu(人名)提出了利用CMOS工艺制作的湿度传感器，该湿度传感器采用聚酰亚胺作为湿度敏感介质，将检测电路与湿度敏感电容单片集成，把湿度敏感电容的变化直接转化为电压变化输出，便于后端检测系统进行信号采样和处理，但是这种结构的湿度传感器响应速度较慢。2004年，中国人顾磊提出了一种利用CMOS工艺制作的湿度传感器，该湿度传感器的敏感单元为叉指电容结构，将栅状多晶硅加热电阻置于叉指电极的下方，采用聚酰亚胺作为湿度敏感介质，灵敏度高，线性度好，但是传感器的回滞特性不是很好，而且响应较慢，加热电路工作可以提高湿度敏感单元的温度，进而加快传感器的响应速度，但这样必然会使传感器的功耗增加。

发明内容

技术方案：本实用新型是一种电容式相对湿度传感器，由衬底，氧化层，电容电极，湿度敏感介质组成，氧化层设在衬底上，电容电极设在氧化层上，电容电极由压焊块引出，湿度敏感介质设在电容电极之间和电容电极上方，腐蚀衬底及其上方的氧化层，形成空腔，使得电容电极之间的湿度敏感介质的下表面也与空气接触，电容电极为叉指状电极且交错排列，每组叉指状电极的公共端和叉指状电极的自由端均固定于氧化层上，以保证电容电极的机械强度。

本实用新型的电容式相对湿度传感器包括衬底、氧化层、第一电容电极、第二电容电极和湿度敏感介质，氧化层设在衬底上，第一电容电极、第二电容电极设在氧化层上，第一电容电极和第二电容电极由第一压焊块和第二压焊块分别引出，湿度敏感介质设在第一电容电极和第二电容电极之间以及第一电容电极和第二电容电极上方，腐蚀衬底及其上方的氧化层，形成空腔，使得第一电容电极和第二电容电极之间的湿度敏感介质的下表面也与空气接触。

第一电容电极、第二电容电极为叉指状电极且交错排列，每组叉指状电极的第一公共端和第二公共端以及叉指状电极的第一自由端和第二自由端均固定于氧化层上，以保证第一电容电极、第二电容电极的机械强度。

湿度敏感介质为聚酰亚胺。

第一电容电极、第二电容电极为铝电极。

有益效果：本实用新型工艺步骤简单，利用标准CMOS工艺与MEMS加工技术相结合进行制造，成本低，精度高，长期稳定性好。本发明提出的湿度传感器采用聚酰亚胺作为湿度敏感介质，灵敏度高，将衬底及其上方的氧化层腐蚀形成空腔，这样电容电极之间的湿度敏感介质的上方和下方均为空气，使得传感器的响应速度加快，衬底寄生效应减小。

附图说明

图1是本实用新型的俯视图，图中有：氧化层2，第一电容电极3，第二电容电极4，叉指状电极的第一公共端31，叉指状电极的第二公共端41，叉指状电极的第一自由端32，叉指状电极的第二自由端42，第一压焊块33，第二压焊块43，湿度敏感介质5，空腔6。

图2是本实用新型的截面图，图中有：衬底1，氧化层2，第一电容电极3，第二电容电极4，湿度敏感介质5，空腔6。

具体实施方式

本实用新型是一种电容式相对湿度传感器，由衬底1，氧化层2，第一电容电极3，第二电容电极4，湿度敏感介质5组成，氧化层2设在衬底1上，第一电容电极3和第二电容电极4设在氧化层2上，第一电容电极3和第二电容电极4由第一压焊块33和第二压焊块43分别引出，湿度敏感介质5设在第一电容电极3和第二电容电极4之间以及第一电容电极3和第二电容电极4上方，腐蚀衬底1及其上方的氧化层2，形成空腔6，使得第一电容电极3和第二电容电极4之间的湿度敏感介质5的下表面也与空气接触，第一电容电极3和第二电容电极4为叉指状电极且交错排列，每组叉指状电极的第一公共端31和第二公共端41以及叉指状电极的第一自由端32和第二自由端42均固定于氧化层2上，以保证第一电容电极3和第二电容电极4的机械强度。