[发明专利]一种MEMS湿压集成传感器及制备方法

说明书

本发明提出MEMS湿压集成传感器及制备方法，包括：位于衬底上的CPW信号线及位于CPW信号线两侧的CPW地线，且CPW信号线包括主线、第一副线和第二副线；凹槽，设置在主线下方的衬底上，包括第一凹槽和第二凹槽；MEMS梁，分别位于第一凹槽的底面和靠近第一副线的两个侧面上、第二凹槽的底面和靠近第二副线的两个侧面上；MEMS薄膜，与第一凹槽形成密闭腔体；第二MEMS薄膜位于第二凹槽正上方，且主线两侧的部分设置通孔；感湿层，位于第二MEMS梁和第二MEMS薄膜之间；终端匹配电阻，位于第一副线和第二副线远离主线的一端；热电堆，位于终端匹配电阻远离主线的一端。利用本发明的结构可分别获取环境压强和环境湿度。

技术领域

本发明涉及射频微电子机械系统（RF MEMS）技术领域，具体涉及一种MEMS湿压集成传感器及制备方法。

背景技术

湿度和压力传感器广泛用于汽车电子、自动控制、航天航空、生物医疗、环境监测等领域，是产业界常用的传感器。随着MEMS技术的发展，利用MEMS微加工工艺制备的湿度和压力传感器具有微型化、低功耗、集成化、批量化和低成本等优势。压力传感器是能够感受压力信号，并按照一定规律将压力信号转换成易测量的输出电学信号的器件。根据不同的压力测试类型，压力传感器可分为表压式、差压式和绝压式三种类型，而根据不同的压力测试原理，其主要又可分为压阻式、电容式、谐振式和压电式等原理。湿度传感器是能够感受外界湿度的变化，并按照一定规律将湿度转换成易测量的输出电学信号的器件。根据不同的湿度测试原理，湿度传感器主要包括电容式、电阻式和压阻式等类型。随着消费类、工业类和国防类电子以及工程应用等对湿度和压力检测不断提出更高的要求，因而迫切需求一种同时进行湿度和压力检测的高能性集成传感器，并具有简单结构、高灵敏度、低成本等特点。近年来，随着对RF MEMS技术、热电堆结构和感湿材料的不断深入研究，使具有上述功能的MEMS湿压集成传感器成为可能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种MEMS湿压集成传感器及制备方法，利用衬底上的第一凹槽和第一MEMS薄膜组成的密闭腔体来感测外部环境的压强，当密闭腔体的内外压差发生变化时，第一MEMS薄膜上产生的作用力使其发生挠曲，引起CPW信号线的主线与第一MEMS梁之间的电容发生变化，进而使得CPW信号线的第一副线耦合到的RF功率发生变化，在第一热电堆上测得的电压值随之产生相应的改变，因此通过测量第一热电堆的电压值便可获取环境压强的大小；通过在衬底上设置第二凹槽，利用第二凹槽内感湿层的吸水性来感测外部环境的湿度，感湿层的介电常数会随着外界环境的湿度发生变化，引起CPW信号线的主线与第二MEMS梁之间的电容发生变化，进而使得CPW信号线的第二副线从第二MEMS梁上耦合到的RF功率发生变化，在第二热电堆上测得的电压值随之产生相应的改变，因此通过测量第二热电堆的电压值便可获取环境湿度。

为了实现以上目的，本发明采取的一种技术方案是：