[发明专利]一种集成压力传感器和湿度传感器的方法

说明书

本发明提供一种集成压力传感器和湿度传感器的方法，该方法是在SOI晶圆衬底上生长一层金属薄膜，作图案化形成类多角星型压力敏感膜，该压力敏感膜的内角处应变最大，外角中部与敏感膜中心之间的区域应变最小，接着沉积一层SiO₂作为温度补偿层,再沉积一层导电金属Al，用于连接金属底电极和叉指换能器，并在这层导电金属Al作图形化作出测湿用的湿敏叉指结构，湿敏叉指结构布置于外角与敏感膜中心之间的区域。以解决目前将压力传感器和湿度传感器传感器如何有效地集成在同一芯片上，并且避免两种传感器之间会互相影响互相干扰仍是一大难题，体积结构方面也不够小巧的问题。属于传感器技术领域。

技术领域

本发明涉及一种集成压力传感器和湿度传感器的方法，属于传感技术领域。

背景技术

随着集成电路技术和微机电技术的不断发展，压力传感器、湿度传感器日益微型化、集成化和多功能化，并在现代军事、微电子器件、微机电系统和航空航天等科技前沿领域占据着举足轻重的地位。

微机电系统的压力传感器是一种常用的传感器，主要由力敏部件和信号转换部件两部分构成，力敏部件用于感应压力，信号转换部件用于将压力信号转换为电信号。MEMS压力传感器可分为压阻式、电容式和谐振式等,常用为压阻式，单晶硅材料在受到力的作用后，电阻发生变化，通过测量电路就可得到正比于力变化的电信号输出。

湿度传感器方面，电容式湿度传感器是目前应用最为广泛的一类湿度传感器，有着结构简单、工艺成熟、灵敏度高等优点，电容式湿度传感器典型结构有平行板结构和叉指结构，其中叉指结构最为常见；其基本原理是在高分子膜刻蚀电极，高分子膜通常都具有较低的介电常数的特性，而水分子的介电常数大约在80左右，当周围环境中的水分子进入湿度敏感材料后，湿度敏感材料的介电常数会大幅增大，所以电容式湿度传感器的检测电容值也随之增加；通过外围电路检测电容信号，辅以湿度与电信号一一对应的关系，便可得到环境湿度的表征数值。

虽然现有压力传感器和湿度传感器都已向微型化方向发展，但将压力传感器和湿度传感器传感器如何有效地集成在同一芯片上，并且避免两种传感器之间会互相影响互相干扰仍是一大难题，体积结构方面也不够小巧。

发明内容

本发明的目在于：提供一种集成压力传感器和湿度传感器的方法，以解决目前将压力传感器和湿度传感器传感器如何有效地集成在同一芯片上，并且避免两种传感器之间会互相影响互相干扰仍是一大难题，体积结构方面也不够小巧的问题。

为达到上述目的，拟采用这样一种集成压力传感器和湿度传感器的方法，该方法是在SOI晶圆衬底上生长一层金属薄膜，作图案化形成类多角星型压力敏感膜，该压力敏感膜的内角处应变最大，外角中部与敏感膜中心之间的区域应变最小，接着沉积一层SiO₂作为温度补偿层,再沉积一层导电金属Al，用于连接金属底电极和叉指换能器，并在这层导电金属Al作图形化作出测湿用的湿敏叉指结构，湿敏叉指结构布置于外角与敏感膜中心之间的区域。

前述方法中，所述湿敏叉指结构分成多段，段数与类多角星型压力敏感膜内角数量相同，且所述多段湿敏叉指结构一一对应地布置于每个外角中部与敏感膜中心之间的区域，中间作并联连接。

前述方法中，所述金属薄膜作图案化形成类四角星型压力敏感膜，所述湿敏叉指结构分成四段，且该四段湿敏叉指结构分别布置于四个外角中部与敏感膜中心之间的区域，中间作并联连接。

前述方法中，所述每段湿敏叉指结构均为矩形结构。

前述方法中，该类多角星型压力敏感膜的外角处均为截断的断角结构。