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具有集成加熱器的可調(diào)濕度傳感器
創(chuàng)意無(wú)極限，儀表大發(fā)明。今天為大家介紹一項(xiàng)國(guó)家發(fā)明授權(quán)——具有集成加熱器的可調(diào)濕度傳感器。該由意法半導(dǎo)體亞太私人有限公司申請(qǐng)，并于2016年12月21日獲得授權(quán)公告。
內(nèi)容說(shuō)明
本公開(kāi)涉及濕度傳感器領(lǐng)域。本公開(kāi)尤其涉及電容式濕度傳感器。
發(fā)明背景
濕度感測(cè)在很多領(lǐng)域中都是重要的。在很多應(yīng)用中，控制濕度水平是有益的。在其他應(yīng)用中，簡(jiǎn)單地知道濕度水平是有益的。在很多制造環(huán)境中，相對(duì)濕度不上升高到某一水平以上是重要的，否則正在制造的產(chǎn)品可能受到不利地影響。在很多科學(xué)環(huán)境中，在執(zhí)行實(shí)驗(yàn)時(shí)要考慮相對(duì)濕度。當(dāng)處理某些類型的集成電路時(shí)，可以在清潔室環(huán)境中及各種沉積腔室和處理設(shè)備中，均密切監(jiān)控或控制濕度水平。
濕度傳感器具有各種形式。濕度傳感器可以包括電阻式濕度傳感器、熱傳導(dǎo)濕度傳感器、電容式濕度傳感器以及其他濕度傳感器。也可以使用薄膜技術(shù)制造濕度傳感器。薄膜技術(shù)已經(jīng)減小了濕度傳感器的尺寸和成本。然而，針對(duì)特定應(yīng)用具有特定設(shè)計(jì)需求的濕度傳感器仍可能是非常昂貴的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式是一種電容式濕度傳感器，其包括*電極、第二電極以及在*和第二電極之間的濕度敏感電介質(zhì)層。濕度敏感電介質(zhì)層在*和第二電介質(zhì)層之間具有不均勻厚度。濕度敏感電介質(zhì)層的不均勻厚度在*和第二電極之間留下中空部分。第二電極中的開(kāi)口使得濕度敏感電介質(zhì)層暴露于環(huán)繞電容式濕度傳感器的環(huán)境。環(huán)境中的濕潤(rùn)空氣進(jìn)入濕度敏感電介質(zhì)層。濕度敏感電介質(zhì)層的介電常數(shù)隨著水汽進(jìn)入濕度敏感電介質(zhì)層而變化。當(dāng)濕度敏感電介質(zhì)層的介電常數(shù)變化時(shí)，*和第二電極之間的電容變化。*和第二電極的電容因此指示環(huán)繞電容濕度傳感器的環(huán)境中的濕度。
圖為根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的電容式濕度傳感器的剖面圖
在該實(shí)施方式中，*電極包括與之連接的接觸區(qū)域。接觸區(qū)域配置成使得電流經(jīng)過(guò)*電極。電流在*電極中產(chǎn)生熱，且加熱濕度敏感電介質(zhì)層以將濕氣從濕度敏感電介質(zhì)層釋放。
該實(shí)施方式是一種用于形成電容式濕度傳感器的方法。該方法包括在襯底上形成*電極、在*電極上形成濕度敏感電介質(zhì)層以及在濕度敏感電介質(zhì)層上形成第二電極。該方法還包括在第二電極中形成開(kāi)口，且以選擇長(zhǎng)度的時(shí)間各向同性地刻蝕濕度敏感電介質(zhì)層。各向同性刻蝕去除了*和第二電極之間的濕度敏感電介質(zhì)層的部分，在*和第二電極之間留下中空空間。各向同性刻蝕的持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，*和第二電極之間的中空空間越大。*和第二電極之間的基本電容根據(jù)濕度敏感電介質(zhì)層的體積與*和第二電極之間的中空空間的體積的比例而變化。通過(guò)選擇各向同性刻蝕的持續(xù)時(shí)間，可以選擇電容式濕度傳感器的基本電容。
環(huán)境中的濕潤(rùn)空氣通過(guò)第二電極中的開(kāi)口進(jìn)入濕度敏感電介質(zhì)層。濕度敏感電介質(zhì)層的介電常數(shù)隨著水汽進(jìn)入濕度敏感電介質(zhì)層而變化。當(dāng)濕度敏感電介質(zhì)層的介電常數(shù)變化時(shí)，*和第二電極之間的電容變化。*和第二電極的電容因此指示環(huán)繞電容濕度傳感器的環(huán)境中的濕度。