一种新型的cmos集成湿度传感器new

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1、维普资讯http://www.cqvip.com一种新型的CMOS集成湿度传感器顾磊，秦明，黄庆安(东南大学MEMS教育部重点实验室，江苏南京210096)摘要：利用MEMS技术，对一种新型CM0S湿度传感器进行理论分析、模拟以及结果讨论。该湿度传感器采用标准CMOS工艺制造，采用梳状铝电板结构、梳状多晶硅加热结构，衬底接地，感湿介质采用聚酰亚胺，利用商业软件Coventor进行模拟绘制出敏感电容与相对湿度的曲线图。接口电路采用开关电容电路，输出可测电压信号，利用Microsim公司的Pspice模拟电路得到相对湿度与输出电压曲线关系。关键词：湿度传感器；CMO

2、SIC；集成；MEMS中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1671-4776(2003)07／08—046I-03AnovelintegratedhumiditysensorcompatiblewithCMOSGULei，QINMing，HUANGQing—an(KeyLabofMEMSofEducationMinistry，SoutheastUniversity，Nanjing210096，China)Abstract：AnovelhumiditysensorstructurebasedonCMOSICandMEMStechnologyisprese

3、ntd．ThestructureofRHsensorwassimulatedandtheresultwasdiscussed．TheRHsensorconsistsofthecombelectrode，acombpolysiliconheaterwhilethepolyimideisusedasmoisturesensingmateria1．ThesubstrateiSconnectedwiththeground．ThecurveofthesensingcapacitanceVSrelativehumidityisanalyzedusingtheCoventor

4、．Theinterfacecir—cuit，whichgivesavoltageoutput，istheswitchingcapacitorcircuit．FinallythecurveofRHVSthevoltageoutputissimulatedbythePspiceofMicrosimCorporation．Keywords：humiditysensor；CMOSIC；integrated；MEMSCMOS工艺制造湿度传感器l_1]。该湿度传感器利1引言用空气作为感湿介质，由于表面吸附的影响，线性度湿度传感器在环境测量中具有重要的意义，如和滞回特性都非常

5、差。1991年，T．Bohshauser采厂房、仓库、高速公路以及农业生产中的测量，此外用CMOS技术加上后序工艺，利用聚酰亚胺为感湿湿度也与人们的日常生活密切相关。介质制作了相对电容湿度传感器口]。此后，由于聚目前环境检测中实际应用的大都是传统的湿度酰亚胺良好的感湿性能而在湿度传感器的制造中得传感器，如干球湿度计、露点湿度计等。这些湿度传到广泛应用．4_。2000年，UksongKang将多晶硅感器存在以下几种缺点：(1)相同产品的一致性差；作为加热复位电路引入湿度传感器结构设计中]，(2)价格昂贵；(3)体积大；(4)线性度、滞回特性差，该结构中加热的多晶硅

6、上有一层二氧化硅隔热，加测量中有时需要查表。利用MEMS技术制造的、与热效果不是太好；电极暴露在空气中，为防止空气中CMOS工艺相兼容的电容相对湿度传感器是一种水汽的的腐蚀，电极的选择就被限制，长期可靠性新型微湿度传感器，具有体积小、价格低、产品一致差。以上的一些湿度传感器不能满足长期可靠性和性好的优点。1990年，H．Baltes最早提出了利用脱附时间短的要求，易受外界环境影响。收稿日期：2003—05—15”～厶c—／July～August2003●目g微纳电子技术2003年第7／8期维普资讯http://www.cqvip.com硅层刻去而填充聚酰亚胺，减

7、少铝电极与二氧化硅2湿度传感器工作原理和结构层间的边缘效用，提高线性度，减少寄生电容；(6)利湿度传感器工作原理：湿度传感器的感湿介质用聚酰亚胺(例如DupontPI2555)作为感湿介质，由于外界环境的相对湿度变化，吸附／脱附空气中的它具有灵敏度高，线性度、滞回特性好，长期可靠等水汽分子，使得感湿介质的介电常数发生变化，引起优点。湿度传感器的电容值改变，相对湿度与敏感电容之3湿度传感器工艺流程间存在确定关系。环境相对湿度升高时湿度传感器电容值增加，相对湿度降低时电容值相应减少，湿度工艺步骤为：在硅衬底上生长100nm薄氧，淀传感器输出端连接外围电路，敏感电容值

8、经过接口积350nm多晶