湿度传感器芯片、制作方法、检测系统及使用方法技术方案

本发明专利技术公开一种湿度传感器芯片，包括：衬底；在衬底上形成的第一源极区域、第一漏极区域以及第二源极区域、第二漏极区域；在第一源极区域内形成的第一源极、在第一漏极区域内形成的第一漏极以及在第二源极区域内形成的第二源极、在第二漏极区域内形成的第二漏极；在衬底上形成的第一湿敏材料层以及第二湿敏材料层，第一湿敏材料层与第一源极、第一漏极电连接，第二湿敏材料层与第二源极、第二漏极电连接；在第一湿敏材料层上形成的第一栅极，在第二湿敏材料层上形成的第二栅极；隔绝层，覆盖第一栅极、第一湿敏材料层、第一源极以及第一漏极。本发明专利技术能够在对湿度感测的同时消除温度对其所造成的影响，提高感测精度。

【技术实现步骤摘要】
湿度传感器芯片、制作方法、检测系统及使用方法
本专利技术涉及传感器
更具体地，涉及一种湿度传感器芯片、制作方法、检测系统及使用方法。
技术介绍
环境信息如温度、湿度等与人类生活密切相关，目前，湿度传感器已应用于食物、金属等霉烂、生锈必须保证的干燥环境，农业、生鲜等保存又需要一定湿度，日常生活的各个方面都需要进行湿度的测量。高分子微型湿度传感器具备成本低，体积小，灵敏度高等诸多优势。电子式微型湿度传感器有电容式、电阻式、热电偶式等。其中电容式湿度传感器的应用尤为广泛，利用位于电容极板间的介电层即感湿高分子材料在不同湿度下介电常数的不同进而影响容值变化来监测环境湿度。但湿敏元件除对环境湿度敏感外，对温度亦十分敏感，其温度系数一般在0.2～0.8％RH/℃范围内，而且有的湿敏元件在不同的相对湿度下，其温度系数又有差别，介电层的介电常数随温度变化而发生变化，影响湿度检测准确性，限制湿度传感器量程，所以湿度传感器工作的温度范围称为重要参数，多数湿度传感器难以在40℃以上正常工作。在现有技术中，非线性的温漂需要在电路上加温度补偿，主要方法有采用单片机软件补偿，但是采用该补偿方法或无温度补偿的湿度传感器是保证不了全温范围的精度的，湿度传感器的温漂曲线的线性化直接影响到补偿的效果，非线性的温漂往往补偿不出较好的效果。
技术实现思路
为解决
技术介绍
中所提出的技术问题，本专利技术第一方面提出了一种湿度传感器芯片，包括：衬底；在所述衬底上形成的第一源极区域、第一漏极区域以及第二源极区域、第二漏极区域；在所述第一源极区域内形成的第一源极、在所述第一漏极区域内形成的第一漏极以及在所述第二源极区域内形成的第二源极、在所述第二漏极区域内形成的第二漏极；在所述衬底上形成的第一湿敏材料层以及第二湿敏材料层，所述第一湿敏材料层与所述第一源极、第一漏极电连接，所述第二湿敏材料层与所述第二源极、第二漏极电连接；在所述第一湿敏材料层上形成的第一栅极，在所述第二湿敏材料层上形成的第二栅极；隔绝层，覆盖所述第一栅极、所述第一湿敏材料层、所述第一源极以及所述第一漏极。可选地，所述第一湿敏材料层和/或所述第二湿敏材料层的材料包括聚酰亚胺、聚醋酸乙烯或聚乙烯。可选地，所述隔绝层的材料包括二氧化硅或氮化硅。可选地，所述衬底的材料包括P型硅基材料。本专利技术第二方面提出了一种温度传感器芯片的制作方法，包括以下步骤：在衬底上形成第一源极区域、第一漏极区域以及第二源极区域、第二漏极区域；在所述第一源极区域内形成第一源极、在所述第一漏极区域内形成第一漏极以及在所述第二源极区域内形成第二源极、在所述第二漏极区域内形成第二漏极；在所述衬底上形成第一湿敏材料层以及第二湿敏材料层，所述第一湿敏材料层与所述第一源极、第一漏极电连接，所述第二湿敏材料层与所述第二源极、第二漏极电连接；在所述第一湿敏材料层形成第一栅极，在所述第二湿敏材料上形成第二栅极；形成隔绝层，覆盖所述第一栅极、所述第一湿敏材料层、所述第一源极以及所述第一漏极。可选地，还包括：采用浓磷扩散分别在第一源极区域、第一漏极区域和/或第二源极区域、第二漏极区域内形成第一源极、第一漏极和/或第二源极、第二漏极。可选地，所述第一湿敏材料层和/或所述第二湿敏材料层的材料包括聚酰亚胺、聚醋酸乙烯或聚乙烯。可选地，所述隔绝层的材料包括二氧化硅或氮化硅。本专利技术第三方面提出了一种湿度检测系统，包括：如本专利技术第一方面提出的一种湿度传感器芯片；以及处理单元；其中，所述第一栅极、第二栅极分别接收工作信号，以使得所述第一源极或所述第一漏极输出第一感测信号、所述第二源极或所述第二漏极输出第二感测信号，所述处理单元基于所述第一感测信号以及所述第二感测信号来生成湿度检测数据。本专利技术第四方面提出了一种利用如本专利技术第三方面提出的湿度检测系统的使用方法，包括以下步骤：所述第一栅极、第二栅极分别接收工作信号，以使得所述第一源极或所述第一漏极输出第一感测信号、所述第二源极或所述第二漏极输出第二感测信号，所述处理单元基于所述第一感测信号以及所述第二感测信号来生成湿度检测数据。本专利技术的有益效果如下：本专利技术所述技术方案具有原理明确、设计简单的优点，在具体实施中，衬底上形成相应的第一源极、第一漏极以及第二源极、第二漏极，第一湿敏材料层上形成有第一栅极，第二湿敏材料层上形成有第二栅极，第一湿敏材料层分别与第一源极、第一漏极电连接，从而构成第一MOS管，第一湿敏材料层作为第一MOS管的栅极介电层，相应的，第二湿敏材料层分别与第二源极、第二漏极电连接，从而构成第二MOS管，第二湿敏材料层作为第二MOS管的栅极介电层，其中，第一MOS管被隔绝层所覆盖，而第二MOS管则暴露在外，以使得第一MOS管与第二MOS管之间构成相应的差分结构，基于第一感测信号以及第二感测信号的差值，将温度对第一MOS管以及第二MOS管的影响互相抵消，在对湿度进行感测的同时消除温度对其所造成的影响，使温度对器件的性能影响降到最低，提高感测精度，并且相应的减小了芯片体积和制备成本，也使线性度及抗污染性差的问题得到一定提升，保证其测量精度和长期稳定性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出本专利技术的一个实施例提出的一种湿度传感器芯片的截面图；图2示出本专利技术的另一个实施例提出的一种温度传感器芯片的制作方法的流程图；图3-图6示出图2所示流程图中步骤对应的截面图；图7示出本专利技术的又一个实施例提出的一种湿度检测系统的结构框图；图8示出如图7所示湿度检测系统所对应的等效电路图。图中：100、衬底；200、绝缘层；201、第一源极区域；202、第一漏极区域；203、第二源极区域；204、第二漏极区域；301、第一源极；302、第一漏极；303、第二源极；304、第二漏极；401、第一湿敏材料层；402、第二湿敏材料层；501、第一栅极；502、第二栅极；600、隔绝层具体实施方式为使本专利技术的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。为使本专利技术的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。图1示出本专利技术的一个实施例提出的一种湿度传感器芯片的截面图，如图1所示，所述芯片包括：衬底100；在所述衬底100上形成的第一源极区域201、第一漏极区域202以及第二源极区域203、第二漏极区域204；在所述第一源极区域201内形成的第一源极301、在所述第一漏极区域202内形成的第一漏极302以及在所述第二源极区域203内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种湿度传感器芯片，其特征在于，包括：/n衬底；/n在所述衬底上形成的第一源极区域、第一漏极区域以及第二源极区域、第二漏极区域；/n在所述第一源极区域内形成的第一源极、在所述第一漏极区域内形成的第一漏极以及在所述第二源极区域内形成的第二源极、在所述第二漏极区域内形成的第二漏极；/n在所述衬底上形成的第一湿敏材料层以及第二湿敏材料层，所述第一湿敏材料层与所述第一源极、第一漏极电连接，所述第二湿敏材料层与所述第二源极、第二漏极电连接；/n在所述第一湿敏材料层上形成的第一栅极，在所述第二湿敏材料层上形成的第二栅极；/n隔绝层，覆盖所述第一栅极、所述第一湿敏材料层、所述第一源极以及所述第一漏极。/n

【技术特征摘要】
1.一种湿度传感器芯片，其特征在于，包括：
衬底；
在所述衬底上形成的第一源极区域、第一漏极区域以及第二源极区域、第二漏极区域；
在所述第一源极区域内形成的第一源极、在所述第一漏极区域内形成的第一漏极以及在所述第二源极区域内形成的第二源极、在所述第二漏极区域内形成的第二漏极；
在所述衬底上形成的第一湿敏材料层以及第二湿敏材料层，所述第一湿敏材料层与所述第一源极、第一漏极电连接，所述第二湿敏材料层与所述第二源极、第二漏极电连接；
在所述第一湿敏材料层上形成的第一栅极，在所述第二湿敏材料层上形成的第二栅极；
隔绝层，覆盖所述第一栅极、所述第一湿敏材料层、所述第一源极以及所述第一漏极。


2.根据权利要求1所述的湿度传感器芯片，其特征在于，所述第一湿敏材料层和/或所述第二湿敏材料层的材料包括聚酰亚胺、聚醋酸乙烯或聚乙烯。


3.根据权利要求1所述的湿度传感器芯片，其特征在于，所述隔绝层的材料包括二氧化硅或氮化硅。


4.根据权利要求1所述的湿度传感器芯片，其特征在于，所述衬底的材料包括P型硅基材料。


5.一种温度传感器芯片的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
在衬底上形成第一源极区域、第一漏极区域以及第二源极区域、第二漏极区域；
在所述第一源极区域内形成第一源极、在所述第一漏极区域内形成第一漏极以及在所述第二源极区域内形成第二源极、在所述第二漏极区域内形成第二漏极；
在所述衬底上形成第一湿敏材料层以及第二湿敏材料层，所述第一湿敏材料层与所述第一源...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭倩倩，徐香菊，李向光，付博，方华斌，
申请(专利权)人：歌尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37