一種叉指三明治結(jié)構(gòu)的電容式濕度傳感器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種叉指三明治結(jié)構(gòu)的電容式濕度傳感器，包括硅襯底和若干電容式濕度傳感單元；所述電容式濕度傳感單元包括由下至上依次設(shè)置的絕緣層、叉指電極、鈍化層、感濕材料層和浮置上電極，在絕緣層內(nèi)置有加熱結(jié)構(gòu)，所有電容式濕度傳感單元的感濕材料層共用，所有電容式濕度傳感單元的浮置上電極共用；所述叉指電極、感濕材料層和浮置上電極構(gòu)成一組串并聯(lián)電阻電容網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明中，浮置上電極通過(guò)光刻工藝形成，在整個(gè)傳感器結(jié)構(gòu)中形成一系列三明治電容結(jié)構(gòu)，三明治電容結(jié)構(gòu)的電容值較大、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；浮置上電極的電流通路被拆分成若干并聯(lián)支路，且每個(gè)并聯(lián)支路上的電阻隨著拆分而減小，減小了寄生電阻。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種叉指三明治結(jié)構(gòu)的電容式濕度傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種叉指三明治結(jié)構(gòu)的電容式濕度傳感器，屬于微機(jī)電技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]濕度是重要的環(huán)境參數(shù)，在氣象研究、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域有著重要的意義。為了獲取更準(zhǔn)確的濕度信息，需要提高濕度傳感器的靈敏度、精確度與響應(yīng)速度，這就對(duì)濕度傳感器的結(jié)構(gòu)提出了要求。
[0003]為了增大敏感電容、提高靈敏度，Vaisala(公司名)在產(chǎn)品中使用了一種平行板三明治電容式傳感器。2006年，Ching-Liang Dai (人名)利用犧牲層與RIE等方法，實(shí)現(xiàn)了一種具有較高電極高度的叉指型電容式濕度傳感器；2009年，J1-Hong Kim (人名)等提出了一種具有梳狀上電極的三明治電容式傳感器。但是，由于結(jié)構(gòu)本身的限制，現(xiàn)有的濕度傳感器仍存在敏感電容較小，或寄生電阻較大等問(wèn)題，有待改進(jìn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種叉指三明治結(jié)構(gòu)的電容式濕度傳感器，在提高濕度測(cè)量中的靈敏度與精確度的前提下簡(jiǎn)化工藝過(guò)程同時(shí)減小寄生電阻。
[0005]技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0006]—種叉指三明治結(jié)構(gòu)的電容式濕度傳感器，包括娃襯底和若干電容式濕度傳感單元，電容式濕度傳感單元布置在硅襯底的上方；所述電容式濕度傳感單元包括由下至上依次設(shè)置的絕緣層、叉指電極、鈍化層、感濕材料層和浮置上電極，在絕緣層內(nèi)置有加熱結(jié)構(gòu)，
加熱結(jié)構(gòu)、叉指電極和鈍化層--對(duì)應(yīng)，所有電容式濕度傳感單元的絕緣層共用，所有電容式濕度傳感單元的感濕材料層共用，所有電容式濕度傳感單元的浮置上電極共用；所述浮置上電極覆蓋在感濕材料層上表面，厚度很小，且結(jié)構(gòu)疏松，允許水分通過(guò)；所述叉指電極、感濕材料層和浮置上電極構(gòu)成一組串并聯(lián)電阻電容網(wǎng)絡(luò)。
[0007]上述電容式濕度傳感器中:由于叉指電極、感濕材料層和浮置上電極構(gòu)成一組串并聯(lián)電阻電容網(wǎng)絡(luò)，這使得整個(gè)電容式濕度傳感器具有較大的敏感電容；由于在等效電路中，浮置上電極的電流通路被拆分成若干并聯(lián)支路，且每個(gè)并聯(lián)支路上的電阻隨著拆分而減小，這極大地減小了寄生電阻。
[0008]具體的，所述叉指電極、感濕材料層和浮置上電極構(gòu)成兩組三明治電容結(jié)構(gòu)，每組內(nèi)的三明治電容結(jié)構(gòu)并聯(lián)，兩組間的三明治電容結(jié)構(gòu)串聯(lián)。
[0009]具體的，所述感濕材料層和浮置上電極具有相同的版圖結(jié)構(gòu)，通過(guò)一次光刻工藝同時(shí)形成感濕材料層和浮置上電極的圖形，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單。
[0010]有益效果:本發(fā)明提供的叉指三明治結(jié)構(gòu)的電容式濕度傳感器，感濕材料層和浮置上電極通過(guò)一次光刻工藝形成，在整個(gè)傳感器結(jié)構(gòu)中形成一系列三明治電容結(jié)構(gòu)，三明治電容結(jié)構(gòu)的電容值較大、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；在整個(gè)傳感器的等效電路中，浮置上電極的電流通路被拆分成若干并聯(lián)支路，且每個(gè)并聯(lián)支路上的電阻隨著拆分而減小，減小了寄生電阻，有利于提高整個(gè)傳感器的性能。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本發(fā)明的等效電路不意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0014]如圖1所示為一種叉指三明治結(jié)構(gòu)的電容式濕度傳感器，包括硅襯底I和若干電容式濕度傳感單元，電容式濕度傳感單元布置在硅襯底I的上方；所述電容式濕度傳感單元包括由下至上依次設(shè)置的絕緣層2、叉指電極4、鈍化層5、感濕材料層6和浮置上電極7，在絕緣層2內(nèi)置有加熱結(jié)構(gòu)3，加熱結(jié)構(gòu)3、叉指電極4和鈍化層5 —一對(duì)應(yīng)，所有電容式濕度傳感單元的絕緣層2共用，所有電容式濕度傳感單元的感濕材料層6共用，所有電容式濕度傳感單元的浮置上電極7共用；所述浮置上電極7覆蓋在感濕材料層6上表面，厚度很小(約為1nm)，且結(jié)構(gòu)疏松，允許水分通過(guò)；所述叉指電極4、感濕材料層6和浮置上電極7構(gòu)成一組串并聯(lián)電阻電容網(wǎng)絡(luò)。
[0015]如圖2所示，所述叉指電極4、感濕材料層6和浮置上電極7構(gòu)成兩組三明治電容結(jié)構(gòu)，每組內(nèi)的三明治電容結(jié)構(gòu)并聯(lián)，兩組間的三明治電容結(jié)構(gòu)串聯(lián)。
[0016]所述感濕材料層6和浮置上電極7具有相同的版圖結(jié)構(gòu)，通過(guò)一次光刻工藝同時(shí)形成感濕材料層6和浮置上電極7的圖形。
[0017]該電容式濕度傳感器中，叉指電極4、感濕材料層6和浮置上電極7構(gòu)成一組串并聯(lián)電阻電容網(wǎng)絡(luò)，形成了較大的敏感電容，提高了整個(gè)傳感器的靈敏度；各個(gè)三明治電容結(jié)構(gòu)中，浮置上電極7的電流通路被拆分成若干并聯(lián)支路，且每個(gè)并聯(lián)支路上的電阻隨著拆分而減小，形成的寄生電阻很小，對(duì)整個(gè)傳感器的性能影響較小。
[0018]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種叉指三明治結(jié)構(gòu)的電容式濕度傳感器，其特征在于:包括硅襯底(I)和若干電容式濕度傳感單元，電容式濕度傳感單元布置在硅襯底(I)的上方；所述電容式濕度傳感單元包括由下至上依次設(shè)置的絕緣層(2)、叉指電極(4)、鈍化層(5)、感濕材料層(6)和浮置上電極(7)，在絕緣層(2)內(nèi)置有加熱結(jié)構(gòu)(3)，加熱結(jié)構(gòu)(3)、叉指電極(4)和鈍化層(5)一一對(duì)應(yīng)，所有電容式濕度傳感單元的絕緣層(2)共用，所有電容式濕度傳感單元的感濕材料層(6)共用，所有電容式濕度傳感單元的浮置上電極(7)共用；所述浮置上電極(7)覆蓋在感濕材料層(6)上表面，結(jié)構(gòu)疏松，允許水分通過(guò)；所述叉指電極(4)、感濕材料層(6)和浮置上電極(7)構(gòu)成一組串并聯(lián)電阻電容網(wǎng)絡(luò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的叉指三明治結(jié)構(gòu)的電容式濕度傳感器，其特征在于:所述叉指電極(4)、感濕材料層(6)和浮置上電極(7)構(gòu)成兩組三明治電容結(jié)構(gòu)，每組內(nèi)的三明治電容結(jié)構(gòu)并聯(lián)，兩組間的三明治電容結(jié)構(gòu)串聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的叉指三明治結(jié)構(gòu)的電容式濕度傳感器，其特征在于:所述感濕材料層(6)和浮置上電極(7)具有相同的版圖結(jié)構(gòu)，通過(guò)一次光刻工藝同時(shí)形成感濕材料層(6)和浮置上電極(7)的圖形。
【文檔編號(hào)】G01N27/22GK104391014SQ201410724737
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月3日
【發(fā)明者】黃見(jiàn)秋, 陳文浩 申請(qǐng)人:東南大學(xué)