基于MEMS技术的集成压力-湿度传感器

摘要

设计了一种高灵敏度的集成压力和湿度传感单元的芯片。压力传感单元基于SOI和蛇形电阻结构。室温下，传感器在载压范围为3～129 kPa内灵敏度为0.026 mV/kPa，与有限元仿真基本吻合。传感器在25～120℃范围内的热灵敏度漂移为0.004‰FS/℃，热零点漂移为0.25%FS/℃。湿度传感单元采用的叉指电极和电容式结构，引入含氟PI作湿度敏感膜。设计Mo电阻加热结构加快传感器降湿过程，缩短降湿时间近32%。在10%～90%RH的湿度范围，含氟PI湿度传感器的灵敏度为0.121 pF/%RH，略低于无氟PI器件。含氟基团的引入，使得传感器的湿滞较无氟PI降低16%。“电容-湿度”曲线呈指数分布，相关系数R2=0.996。测试结果发现，湿度传感单元和压力传感单元拥有良好的独立工作性能。

关键词

电容式湿度传感器 / 惠斯通电桥 / MEMS工艺 / 聚酰亚胺(PI) / 压力传感器