[实用新型]微电子机械系统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(互补金属氧化物半导体)工艺的MEMS（微电子机械系统）电容式相对湿度传感器，尤其是一种采用空气作为湿度敏感介质的MEMS相对湿度传感器。

背景技术

湿度测量在工农业生产、国防航空、气象预报、医疗卫生、食品加工、环保等领域有着重要的应用。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采用标准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功耗低、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。2004年，中国人顾磊提出了一种利用CMOS工艺制作的相对湿度传感器，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梳齿状电极的下方，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。2006年，中国人彭韶华提出了一种CMOS工艺兼容的湿度传感器，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。

发明内容

技术问题：本实用新型要解决的技术问题是提出一种与标准CMOS工艺兼容的MEMS电容式相对湿度传感器，具有响应速度快，线性度高，温度漂移小，结构简单，衬底寄生小等优点。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型提出一种MEMS电容式相对湿度传感器，该湿度传感器包括设有空腔的衬底、设在衬底上的氧化层、分别设置在氧化层上的第一电容电极和第二电容电极，第一电容电极和第二电容电极设置在空腔上方，第一电容电极包括若干平行的第一电极、将第一电极连接在一起的第一公共端、每个第一电极设有与第一公共端相对的第一自由端，第一电极连接第一公共端和第一自由端，第二电容电极包括若干平行的第二电极、将第二电极连接在一起的第二公共端、每个第二电极设有与第二公共端相对的第二自由端，第二电极连接第二公共端和第二自由端；第一自由端与第二公共端不接触，第二自由端与第一公共端不接触。

优选的，相邻的第一电容电极之间设有第二电容电极，相邻的第二电容电极之间设有第一电容电极，第一电容电极的第一公共端和第一自由端均固定于氧化层上，第二电容电极相的第二公共端和第二自由端均固定于氧化层上。

优选的，第一电容电极、第二电容电极分别为铝电极。

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，抗干扰性强，长期稳定性好。本实用新型提出的湿度传感器采用空气作为湿度敏感介质，线性度高，温度漂移小，将衬底及其上方的氧化层腐蚀形成空腔，这样电容电极的上方和下方以及电容电极之间均为空气，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是本实用新型提供的MEMS电容式相对湿度传感器的俯视图，图中有：氧化层2，第一电极33，第二电极43，第一公共端31，第二公共端41，第一自由端32，第二自由端42，第一压焊块34，第二压焊块44，空腔5；图2是本实用新型提供的MEMS电容式相对湿度传感器的截面图，图中有：衬底1，氧化层2，第一电容电极3，第二电容电极4，空腔5。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

本实用新型是一种MEMS电容式相对湿度传感器，由衬底，氧化层，电容电极组成，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，腐蚀衬底及其上方的氧化层，形成空腔，使得电容电极的上方和下方以及电容电极之间均为空气，电容电极为梳齿状电极且交错排列，每组梳齿状电极的公共端和梳齿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。