一种无源无线温、湿度集成传感器

摘要

发明公开了一种无源无线温、湿度集成传感器，采用悬臂梁电容式温度传感器和叉指电容式湿度传感器，包括从下至上依次连接的半导体衬底、下介质层、下金属层、中间介质层、中间金属层、上介质层，以及位于上介质层上表面的上金属互连线和湿敏材料。本发明的悬臂电容式温度传感器-电感回路与叉指电容湿度传感器-电感回路分频工作，同时无线测量温度、湿度，可以应用于密闭环境或恶劣条件下温度、湿度两种参数的测量与采集。本发明传感器采用CMOS MEMS工艺制备，具有较好的性能和较低的成本。

主权项

一种无源无线温、湿度集成传感器，其特征在于，该传感器采用悬臂梁电容式温度传感器和叉指电容式湿度传感器，包括从下至上依次连接的半导体衬底（1）、下介质层（2）、下金属层（3）、中间介质层（4）、中间金属层（5）、上介质层（6），以及位于所述上介质层（6）上表面的上金属互连线（7）和湿敏材料（8），所述半导体衬底（1）包括基底，设置在所述基底上表面的悬臂梁结构的温度传感器下电极（11）、位于所述温度传感器下电极（11）一侧并与之连接的引线（12），所述下介质层（2）上设置有位于温度传感器下电极（11）上方的下介质梁（21）和位于所述下介质梁（21）一侧的下介质通孔（22），所述下金属层（3）包括温度传感器上电极（31）和位于所述温度传感器上电极（31）外周并与之相连的第一螺旋电感（32），所述温度传感器上电极（31）位于下介质梁（21）上方，所述中间介质层（4）上设置有位于温度传感器上电极（31）上方的中间介质梁（41），所述中间金属层（5）包括湿度传感器叉指电容（51）和位于所述湿度传感器叉指电容（51）外周并与之相连的第二螺旋电感（52），所述湿度传感器叉指电容（51）位于中间介质梁（41）正上方的一侧，所述上介质层（6）上设置有位于中间介质梁（41）上方的上介质梁（61）、位于所述上介质梁（61）一侧的上介质第一通孔（62）和上介质第二通孔（63），所述上金属互连线（7）位于上介质第一通孔（62）和上介质第二通孔（63）之间，所述湿敏材料（8）设置于上金属互连线（7）和上介质梁（61）之间，并位于湿度传感器叉指电容（51）正上方；所述引线（12）的一端与温度传感器下电极（11）连接，另一端通过下介质通孔（22）与第一螺旋电感（32）的外侧端部连接，第一螺旋电感（32）的内侧端部与温度传感器上电极（31）连接，所述湿度传感器叉指电容（51）包括对称的两个电极，其中一个电极与所述第二螺旋电感（52）的内侧端部连接，另一个电极通过上介质第一通孔（62）与上金属互连线（7）的一端连接，上金属互连线（7）的另一端通过上介质第二通孔（63）与第二螺旋电感（52）的外侧端部连接。