[发明专利]微型湿度传感器

说明书

本发明提供一种微型湿度传感器，涉及微机电系统技术领域。所述微型湿度传感器包括：敏感结构、支撑层、悬臂梁、信号线、框架和衬底；其中，所述框架固定在衬底上；所述支撑层通过悬臂梁与框架连接；所述敏感结构固定在支撑层上；所述信号线与敏感结构连接，并固定在悬臂梁上。本发明提供的微型湿度传感器结构简单、易于加工，且能够加快响应速度，减小湿滞回差，缩小器件体积。

技术领域

本发明涉及微机电系统技术领域，尤其涉及一种微型湿度传感器。

背景技术

湿度表示空气中的水蒸汽量，与生产生活紧密相关。传统的用于检测湿度的传感器有毛发湿度计、干球湿度计、露点湿度计等，由于体积大、一致性差、精度低，近年来逐渐向着微型湿度传感器方向发展。

微型湿度传感器，是采用微加工工艺研制的湿度传感器，主要通过检测敏感材料中水汽含量的变化引起的物理或化学量变化实现湿度的测量。具体可分为：测量敏感材料吸潮前后1)质量变化的声表面波型湿度传感器；2)应力变化的压阻型湿度传感器；3)电阻率变化的电阻型湿度传感器；4)介电常数变化的电容型湿度传感器；5)功函数变化的二极管型传感器。

为优化已有微型湿度传感器，目前大量工作主要致力于以下三个方面：1)优化敏感材料，如采用：纳米纤维、氧化石墨烯或其改性材料、聚酰亚胺；2)优化传感器结构，如：通过结构设计增大每单位面积的电容、提出新型结构提高灵敏度；3)简化传感器工艺，降低产品成本。

这些微型湿度传感器，尽管通过各种优化途径，很多方面已得到提升。但由于其均采用敏感材料对湿度进行敏感，因此存在着响应慢、湿滞回差大的问题，且器件体积仍有待进一步减小。

发明内容

本发明提供的微型湿度传感器，能够加快响应速度，减小湿滞回差，缩小器件体积。

本发明采用以下技术方案：

一种微型湿度传感器，包括：敏感结构、支撑层、悬臂梁、信号线、框架和衬底；其中，

所述框架固定在衬底上；

所述支撑层通过悬臂梁与框架连接；

所述敏感结构固定在支撑层上；

所述信号线与敏感结构连接，并固定在悬臂梁上。

可选地，所述衬底为无图形化或有图形化的基底。

可选地，所述衬底为导体、半导体或绝缘体。

可选地，所述框架为是长方体、梯形体或圆柱体结构，数量为一个或多个。

可选地，所述框架为绝缘体，或覆盖有介质材料的导体或半导体。

可选地，所述支撑层为长方体、正方体或圆柱体结构。

可选地，所述支撑层由介质材料构成，为氧化硅、氮化硅、或由氧化硅和氮化硅组成的多层材料。

可选地，所述悬臂梁为长条型、L型或折叠型，数量为一根或多根。

可选地，所述悬臂梁由介质材料构成，为氧化硅、氮化硅、或由氧化硅和氮化硅组成的多层材料。

可选地，所述敏感结构为热阻、二极管或热阻和二极管。

可选地，所述敏感结构为一个或多个，多个之间为串联或并联形式。

可选地，所述敏感结构位于支撑层的下表面、中间或上表面。

可选地，所述信号线为金属连线。

可选地，所述信号线位于悬臂梁的下表面、中间或上表面。