[发明专利]用于控制电容性湿度传感器的灵敏度和值的方法和装置

说明书

技术领域

实施例通常涉及湿度传感器及其形成方法。实施例也涉及基于电 容性的湿度传感器。实施例还涉及控制基于电容性的湿度传感器的技 术。

背景技术

可用多种技术测量湿度。在半导体系统中，可基于聚合材料的可 逆吸水性特性来测量湿度。传感器结构吸水导致活性聚合物中的多种 物理变化。这些物理变化可转换为电信号，该电信号与聚合物中的水 浓度相关并又与该聚合物周围的空气的相对湿度相关。

两种最常见的物理变化是可分别转变为电阻(resistance)变化和 电容变化的阻抗(resistance)变化和介电常数变化。但是，已发现， 作为阻性元件(component)使用的器件(element)具有存在因固有 热消散进行阻抗测量必需的器件中的电流而产生的消散效应的缺点。 结果是带来错误的读数。

近似纯电容而构成的器件避免了阻性器件的缺点。但是在电容性 器件的构成中，避免可引起对此类器件的某些构成的问题较为重要。 另外，还可存在高相对湿度所引起的不准确性，其中高水量引起因过 压而产生的问题以及因而产生的器件的元件的机械漂移。通过使器件 的元件部分变薄，已发现上述问题可避免，且电容型器件可提供极宽 范围湿度以及极宽范围的温度以及压力和其它环境变量之上的相对 湿度量的快速、准确测量。

电容感测型的湿度感测器件一般包括：湿气不敏感、非导电结构， 其中，适当电极器件与介电层或涂覆一起安装或沉积该结构上；高湿 气敏感材料，覆盖电极并设置来能够从周围大气吸收水分并达到短时 的平衡。电容性湿度传感器一般通过在衬底材料上沉积若干层材料而 制成。

设计和实现基于电容性的湿度传感器的挑战之一是面临以下困 难：而没有额外的寄生电容的条件下降低和控制此类传感器的灵敏度 到预期值，寄生电容可增加所用电容器的总大小(size)。因此，存 在对可降低和/或控制用于基于电容性湿度传感器的感测电容器的灵 敏度的改进方法和系统的需求。

发明内容

提供以下简述以促进对实施例唯一的某些发明特征的理解，且不 旨在作为全部描述。通过将整个说明书、权利要求书、附图和摘要视 为整体，可获得所公开实施例的各方面的整体评价。

因此本发明的一个方面是提供改进的湿度传感器装置及其形成 方法。

本发明的另一方面是提供改进的基于电容性的湿度传感器。

本发明的再一方面是提供用于控制和/或降低基于电容性的湿度 传感器的灵敏度的技术、装置和元件。

本发明的前述方面和其它目的及优点可如本文所述获得。公开了 湿度传感器方法和装置。一般而言，可提供衬底，在衬底上沉积多个 湿度感测元件以形成湿度传感器。每个湿度感测元件一般包括关联的 特定寄生电容。该特定寄生电容被用于降低和/或控制与湿度传感器关 联的灵敏度和总电容值，而不增加湿度传感器和/或湿度传感器元件 (例如电容器)的大小。

衬底可由硅形成。在硅衬底之上形成二氧化硅层。另外，在二氧 化硅层上形成TiW层，其中，湿气不敏感元件形成硅衬底与TiW层 之间的连接。一个或多个金层还可设置并形成在衬底之上，其中，其 它湿气不敏感元件形成硅衬底与金层之间的连接。此外，一个或多个 湿度敏感聚合物层也可形成在TiW层上；多孔铂层可配置在所述敏感 聚合物层之上，其中，湿度敏感元件形成多孔铂层和TiW层之间的连 接。一个或多个钝化层还可沉积并配置在多孔铂层和湿度敏感聚合物 层之上。

附图说明

在附图的各个视图中，相似参考标号表示相同或功能相似器件， 附图包含在说明书中并构成说明书的一部分，附图还示出了实施例并 且结合详细描述用于论述所公开实施例的原理。

图1示出了可依照优选实施例实现的湿度传感器装置的顶视图；

图2示出了图1所公开的湿度传感器装置的侧横截图；

图3示出了侧横截图，其中示出了图1-2所公开的湿度传感器装 置的各元件；

图4依照优选实施例示出了图1-3中所公开的湿度传感器的示意 图；以及

图5依照备选实施例示出了描述可为构成图1-4中所公开的装置 而实现的逻辑操作步骤的操作的高级流程图。

具体实施方式