曹新亮， 黄宝瑞

(延安大学 物理与电子信息学院，陕西 延安 716000)

0 引 言

在片感测系统是传感器微型化、集成化和智能化发展的必然趋势。微电容式湿度传感器因其结构简单,相对于电阻式感湿器件温度适应性强、电容测量方式具有干扰小及精度高等特点而为微传感器技术领域所关注[1]。早在1988年，英国Silverthorne S V[2]第一次尝试将湿度传感器与测量电路集成在同一芯片上，湿敏电容器为三明治结构，p+掺杂区作下极板，多孔金属为上极板，上下极板间的夹层是聚合物，聚合物通过上极板空隙吸收环境水汽分子改变自身介电常数来改变湿敏电容值。但在制造中，这种结够并非标准的CMOS工艺所能实现，额外的处理工序将大大增加制造成本。

本文基于CMOS兼容的湿度传感器研究[3]已取得的成果，提出利用CMOS模拟开关实现电荷转移的微电容测量电路。出于简化电路结构的考虑，重新设计出一种单片集成湿度传感器。

1 湿敏电容器的结构与模型

1.1 集成湿敏电容器的CMOS工艺结构

在标准的CMOS工艺下(如图1)，芯片的左侧是P阱CMOS电路、右侧为与CMOS工艺兼容的平面梳状湿度传感器；湿敏感测处理电路所用的标准固定电容器是以高掺杂p型层为下极板、栅氧化层为介质、多晶硅为上极板制成MOS电容器，控制栅氧化层的厚度可做成比较精确的标准参考电容器。

图2为叉指湿敏电容器的平面结构图，2s为叉指宽度、2g为相邻叉指电极的间距、L为叉指长度。制作时，按此结构布上厚度约0.7 μm的铝电极叉指线，再在上面涂敷一层厚度约为2.5 μm的聚酰亚胺作为感湿介质。……