[发明专利]一种同时检测温度、湿度的LC无源无线传感器

说明书

本发明公开了一种同时检测温度、湿度的LC无源无线传感器，包括衬底，衬底上方设置有叉指正电极、叉指负电极、电感线圈，衬底与叉指正电极、叉指负电极、电感线圈之间存在一个空腔；叉指负电极表面覆有一层敏感介质，叉指正电极和叉指负电极形成叉指结构，叉指正电极和叉指负电极之间有空气层，构成检测电容；电感线圈位于叉指正电极和叉指负电极的外围，电感线圈的尾部通过引线与叉指负电极连接，电感线圈与检测电容构成LC传感器谐振回路单元；所述空腔的四周设置有自下而上的氧化层、底层钝化层、顶层钝化层，氧化层位于衬底上。本发明可以实现对温度和湿度的同时检测，具有灵敏度高，响应快，结构简单、体积小、成本低、寿命长的优点。

技术领域

本发明涉及一种基于微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical-System,MEMS)技术加工的电感-电容谐振回路式(Inductor–Capacitor,LC)无源无线传感器，尤其是一种能够同时遥测温度和湿度两个参数的无源无线传感器。

背景技术

物联网(Internet of Things,IOT)，是一种物物相连的网络。它是新一代信息技术的高度集成和综合运用，对新一轮产业变革和经济社会绿色、智能、可持续发展具有重要意义，被称作是继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。传感器是物联网感知层最主要的组成部分，是数据的采集入口。传感器性能将直接影响后续控制系统和信息系统中数据的准确性，决定着整个物联网系统特性和整体的性能指标，而且传感器性能的提高和种类的增多，对智能装备的应用也起着技术牵引和场景升级的作用。无源无线传感器研究属于面向物联网应用的传感器前沿研究领域。LC无源无线传感器，即传感器谐振回路由无源元件构成，结构简单，价格便宜，理论上工作温度不受限制，而且传感器结构设计灵活，加工材料可多样化，采集到的传感器信号的频谱信息丰富，使其在功能设计以及多参数设计研究等方面具有很大的潜力。温度、湿度是与人们日常生活最为密切相关的两个物理量，同时也是在科学实验和生产活动中需要测量和控制的重要物理量。特别是随着工业、农业等行业对智能化水平的需求的不断提高以及物联网技术的发展，环境温湿度检测的需求量急剧增加，结合新兴技术，独立创新，开发包括温湿度传感器在内的具有自主知识产权的无源无线传感器迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是提供一种同时检测温度、湿度的LC无源无线传感器，以实现对温度和湿度的同时检测。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种同时检测温度、湿度的LC无源无线传感器，包括衬底，衬底上方设置有叉指正电极、叉指负电极、电感线圈，衬底与叉指正电极、叉指负电极、电感线圈之间存在一个空腔；所述叉指负电极表面覆有一层敏感介质，叉指正电极和叉指负电极形成叉指结构，叉指正电极和叉指负电极之间有空气层，构成检测电容；所述电感线圈位于叉指正电极和叉指负电极的外围，电感线圈的尾部通过引线与叉指负电极连接，电感线圈与检测电容构成LC传感器谐振回路单元；所述空腔的四周设置有自下而上的氧化层、底层钝化层、顶层钝化层，氧化层位于衬底上。

所述引线的一端位于顶层钝化层内，并通过金属层连接锚区固定。

所述引线为多晶硅层或电极金属层。

所述衬底的材质为硅。

所述底层钝化层和顶层钝化层的材质均为氮化硅。

所述敏感介质的材质为氧化石墨烯，氧化石墨烯由选择性生长的方式得到，如通过CVD生长而成。

所述叉指正电极、叉指负电极及电感线圈的材质为镍。

所述叉指正电极、叉指负电极、电感线圈由电镀工艺加工得到。

所述电感线圈为平面螺旋线圈。