與cmos工藝兼容的mems濕度傳感器及其制造方法
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及傳感器技術(shù)和微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種與CMOS工藝兼容的MEMS濕度傳感器及其制造方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]傳感器是一種檢測(cè)裝置，其能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理，存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。其中，傳感器的一個(gè)主要原理是利用物理量的變化會(huì)引起器件的電性能的變化而產(chǎn)生電信號(hào)，特別是電容傳感器，由于其電極的尺寸、間距、介質(zhì)的變化會(huì)引起電容的變化，因此，能夠很好的完成物理變化到電性能變化的轉(zhuǎn)換。
[0003]目前，主要的濕度傳感器通常為電容式濕度傳感器，其敏感元件為濕敏電容，濕敏電容中常采用聚合物作為感知層(或者稱為介質(zhì)層)，該聚合物為濕度敏感材料，當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生變化時(shí)，感知層發(fā)生改變，使該濕敏電容的電容值也發(fā)生變化，根據(jù)電容值的變化轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)，就可以測(cè)算出被檢測(cè)的濕度。例如，MEMS (Micro Electro MechanicalSystems,微機(jī)電系統(tǒng))濕度傳感器，其主要供應(yīng)商之一為霍尼韋爾國(guó)際(HoneywellInternat1nal),該公司制造的相對(duì)濕度傳感器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，該結(jié)構(gòu)中的電極采用的是鉬(Pt)金屬，淀積鉬金屬的制程需要單獨(dú)的工藝，與CMOS (Complementary MetalOxide Semiconductor,互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)工藝不兼容,其制造成本較高。
[0004]因此，有必要提供一種改進(jìn)的技術(shù)方案來(lái)克服上述問(wèn)題。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005]本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種與CMOS工藝兼容的MEMS濕度傳感器，其可以與其配合使用的數(shù)據(jù)讀出電路集成在一起，降低了制造成本。
[0006]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種與CMOS工藝兼容的MEMS濕度傳感器的制造方法，所述MEMS濕度傳感器可以與其配合使用的數(shù)據(jù)讀出電路集成在一起，降低了制造成本。
[0007]為了解決上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的一方面，本發(fā)明提供一種與CMOS工藝兼容的MEMS濕度傳感器，其包括:具有正面和反面的基體；在所述基體正面形成的金屬層，該金屬層形成電容的兩個(gè)電極，所述兩個(gè)電極之間具有間隙，所述金屬層的材質(zhì)為與CMOS工藝兼容的金屬材質(zhì)；在所述金屬層上涂覆濕度感知材料以形成的感知層，所述濕度感知材料填充兩個(gè)電極之間的間隙。
[0008]進(jìn)一步的，所述基體為硅襯底，所述硅襯底正面具有CMOS器件。
[0009]進(jìn)一步的，所述與CMOS工藝兼容的MEMS濕度傳感器還包括:自所述兩個(gè)電極之間的間隙向所述硅襯底或CMOS器件內(nèi)刻蝕出的溝槽，所述溝槽的深度為1-2 μ m，所述濕度感知材料覆蓋所述金屬層并填充所述兩個(gè)電極之間的間隙以及所述間隙對(duì)應(yīng)的所述溝槽，所述濕度感知材料為高分子聚合物。
[0010]進(jìn)一步的所述硅襯底的包括IC區(qū)和MEMS區(qū)，所述CMOS器件形成于所述IC區(qū)，所述金屬層和感知層形成于所述MEMS區(qū)。
[0011]進(jìn)一步的，所述CMOS器件形成于所述硅襯底與所述金屬層之間。
[0012]進(jìn)一步的，所述金屬層為鋁金屬層，其厚度約為2-3 μ m，所述高分子聚合物為聚酰亞胺。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種與CMOS工藝兼容的MEMS濕度傳感器的制造方法，其包括:提供具有正面和反面的基體；在所述基體正面形成金屬層，圖形化所述金屬層以形成電容的兩個(gè)電極，所述兩個(gè)電極之間具有間隙，所述金屬層的材質(zhì)為與CMOS工藝兼容的金屬材質(zhì)；在所述金屬層上涂覆濕度感知材料以形成感知層，所述濕度感知材料填充兩個(gè)電極之間的間隙。
[0014]進(jìn)一步的，在所述金屬層上涂覆濕度感知材料之前，所述制造方法還包括:自所述兩個(gè)電極之間的縫隙向所述基體內(nèi)刻蝕出溝槽，所述溝槽的深度為1-2 μ m，所述濕度感知材料覆蓋所述金屬層并填充所述兩個(gè)電極之間的間隙以及所述間隙對(duì)應(yīng)的所述溝槽，所述濕度感知材料為高分子聚合物。
[0015]進(jìn)一步的，所述提供具有正面和反面的基體為:提供具有正面和反面的娃襯底，在所述硅襯底的正面形成CMOS器件。
[0016]進(jìn)一步的，所述基體為硅襯底，所述硅襯底的包括IC區(qū)和MEMS區(qū)，所述IC區(qū)形成有CMOS器件，所述MEMS區(qū)形成有所述金屬層和感知層。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中的MEMS濕度傳感器在基體上形成的金屬層為與CMOS工藝兼容的金屬材質(zhì)，這樣MEMS濕度傳感器的制造方法就可以兼容CMOS工藝，進(jìn)而使得本發(fā)明中的MEMS濕度傳感器可以與傳感器的數(shù)據(jù)讀出電路(其為CMOS器件)集成在同一個(gè)芯片上，從而可以降低成本。
【【附圖說(shuō)明】】
[0018]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。其中:
[0019]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種相對(duì)濕度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明中與CMOS工藝兼容的MEMS濕度傳感器的制造方法在一個(gè)實(shí)施例中的流程示意圖；
[0021]圖3a-圖3b為本發(fā)明中與CMOS工藝兼容的MEMS濕度傳感器的制造方法在一個(gè)實(shí)施例中的各個(gè)步驟對(duì)應(yīng)的縱剖面圖；
[0022]圖4為圖3a中的圖形化后的金屬層在一個(gè)實(shí)施例中的俯視圖，該金屬層的兩個(gè)電極具有梳狀結(jié)構(gòu)；
[0023]圖5為本發(fā)明中與CMOS工藝兼容的MEMS濕度傳感器在一個(gè)實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖6為在一個(gè)實(shí)施例中將本發(fā)明中的MEMS濕度傳感器與CMOS器件集成在一個(gè)芯片上的剖面示意圖；
[0025]圖7為在另一個(gè)實(shí)施例中將本發(fā)明中的MEMS濕度傳感器與CMOS器件集成在一個(gè)芯片上的剖面示意圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0026]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0027]此處所稱的“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”是指可包含于本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。在本說(shuō)明書(shū)中不同地方出現(xiàn)的“在一個(gè)實(shí)施例中”并非均指同一個(gè)實(shí)施例，也不是單獨(dú)的或選擇性的與其他實(shí)施例互相排斥的實(shí)施例。
[0028]圖2為本發(fā)明中與CMOS工藝兼容的MEMS濕度傳感器的制造方法在一個(gè)實(shí)施例中的流程示意圖。圖3a-圖3b為本發(fā)明中與CMOS工藝兼容的MEMS濕度傳感器的制造方法在一個(gè)實(shí)施例中的各個(gè)步驟對(duì)應(yīng)的縱剖面圖。如圖2所示，所述與CMOS工藝兼容的MEMS濕度傳感器的制造方法包括如下步驟。
[0029]步驟110,結(jié)合圖3a所不,提供具有正面和反面的基體I。
[0030]在圖3所示的實(shí)施例中，所述基體I為硅襯底。
[0031]步驟120，結(jié)合圖3a所示，在所述基體I正面形成金屬層，圖形化所述金屬層以形