[发明专利]CMOS MEMS电容式湿度传感器

摘要

本发明涉及一种CMOS MEMS电容式湿度传感器，其特征是：包括叉指状的上电极和叉指状的下电极，下电极穿过SiO₂氧化层设置在硅基底的同一表面上，上电极位于下电极的上方，在上电极和下电极之间、上电极的叉指之间、下电极的叉指之间填充湿度敏感介质；在所述上电极的上方设置铝条，铝条位于上电极、下电极的叉指之间，在铝条和上电极之间填充湿度敏感介质；在所述上电极和下电极正下方的硅基底上形成空腔，使下电极以及下电极叉指间的湿度敏感介质直接与空气接触。所述上电极的叉指与下电极的叉指在高度方向上重合。所述湿度敏感介质为聚酰亚胺。本发明响应迅速，灵敏度高，输出范围宽，耐高温，湿滞误差小，温度特性和长期稳定性好。

主权项

一种CMOS MEMS电容式湿度传感器，其特征是：包括叉指状的上电极（2）和叉指状的下电极（1），下电极（1）设置在SiO₂氧化层（10）上，SiO₂氧化层（10）上设置在硅基底（8）上，上电极（2）位于下电极（1）的上方，在上电极（2）和下电极（1）之间、上电极（2）的叉指之间、下电极（1）的叉指之间填充湿度敏感介质（7）；在所述上电极（2）的上方设置铝条（3），在铝条（3）和上电极（2）之间填充湿度敏感介质（7）；在所述上电极（2）和下电极（1）正下方的硅基底（8）上形成空腔（9），使下电极（1）以及下电极（1）叉指间的湿度敏感介质（7）直接与空气接触；所述上电极（2）的叉指与下电极（1）的叉指在高度方向上重合；制备上述CMOS MEMS电容式湿度传感器的方法，采用以下工艺步骤：（1）在硅基底（8）上生长一层SiO₂形成SiO₂氧化层（10），在SiO₂氧化层（10）上采用掩膜版溅射金属铝，并刻蚀形成下电极（1）；（2）采用旋涂法在SiO₂氧化层（10）上方旋涂一层聚酰亚胺，再采用掩膜版溅射金属铝，并刻蚀形成上电极（2），上电极（2）的叉指与下电极（1）的叉指在高度方向上重合；（3）再采用刻涂法在上电极（2）上旋涂一层聚酰亚胺，然后采用掩膜版溅射金属铝，并刻蚀形成铝条（3），铝条（3）位于上电极（2）、下电极（1）的叉指之间；（4）在硅基底（8）的背面淀积一层氮化硅阻挡层，并在硅基底（8）上刻蚀出腐蚀窗口，然后利用硅的各向异性腐蚀从硅基底（8）的背面向SiO₂氧化层（10）方向腐蚀，选用的腐蚀溶液对SiO₂氧化层（10）的腐蚀速率远小于该腐蚀溶液对硅基底（8）的腐蚀速率，当硅基底（8）腐蚀到SiO₂氧化层（10）下表面时，第一步腐蚀结束；第二步腐蚀将SiO₂氧化层（10）腐蚀至下电极（1）的下表面；两步腐蚀完成后在下电极（1）下部的硅基底（8）上形成空腔（9），并且下电极（1）以及下电极（1）叉指间的湿度敏感介质与空气接触；（5）最后再将硅底（8）背面的氮化硅阻挡层去除；    所述上电极（2）和下电极（1）采用金属铝；所述湿度敏感介质（7）为聚酰亚胺。