电容式气体传感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供电容式气体传感器。本文公开的气体传感器可以被配置为允许气体敏感材料暴露于气体中。还提供具有第一电容器电极的第一电容式传感器单元。第一电容器电极具有第一组尺寸，第一电容式传感器单元电耦接至气体敏感材料的第一部分。还提供具有第二电容器电极的第二电容式传感器单元。第二电容器电极具有不同于第一组尺寸的第二组尺寸，第二电容式传感器单元电耦接至气体敏感材料的第二部分。第二组尺寸被配置为与第一组尺寸相关，使得第二电容器电极的电场比第一电容器电极的电场成比例更深地延伸到气体敏感材料内，其中第一电容式传感器单元和第二第一电容式传感器单元的检测电容的组合被用来获得气体传感器测量结果。
【专利说明】电容式气体传感器
[0001]本申请是2012年7月25日提交的共同待决的、标题为“包括不同单位单元结构的电容式传感器(Capacitive Sensor Comprising Differing Unit Cell Structures)，，的美国专利申请13/557,820号的部分延续，其公开内容以引用形式并入本文。
[0002]相关申请
[0003]本申请和2012年7月25日提交的并且标题为“用于测量高湿度状况和/或凝结的传感器(SENSOR FOR MEASURING HIGH HUMIDITY CONDITIONS AND/OR CONDENSATION)”的美国专利申请13/557，739号相关；其公开内容以引用形式明确被完全并入本文。
【技术领域】
[0004]本文所公开的技术涉及辐射阻挡结构，并且更具体地涉及包括对入射辐射不透明的多个叠置层结构的辐射阻挡结构。本文所公开的技术还涉及电容式传感器，并且更具体地涉及用于气体(包括湿气)浓度测量的电容式传感器。
【背景技术】
[0005]各种类型的传感器被用来测量环境空气状况，例如气体浓度和相对湿度水平。电容式传感器是一种用于测量气体或湿气浓度(或者其他分析物，因为传感器不限于气体和湿气)的已知传感器类型。图1图解说明一种用于形成电容式传感器100的已知技术。如图1横截面中所示，传感器电极102、104和106可以形成于基底101上，以形成相互交叉型电容结构的指状物。将认识到，电容结构可以由如图1所示排列的许多电极形成。在电极之间获得的电容测量可以被用来确定气体或相对湿度水平。传感器电极可以是各种导电材料中的任一种。基底101可以是各种基底中的任一种，并且在一个非限制性示例中，可以是半导体基底，其包括本领域中已知的各种集成电路层(未示出)。例如，Cummins的美国专利8，007，167号(其公开内容以引用形式被特意并入本文)提供形成于集成电路基底上的电容式传感器。传感器电极可以被钝化层103覆盖，并且进一步由传感层105遮盖。可替代地，可以使用传感层105，而不包括钝化层103。在工作中，传感层暴露于期望在其下的测量结果的环境状况。因此，传感层105的至少一部分上表面可以是空气/介电层界面，并且可以被考虑为环境状况敏感层。通常，被测量的分析物的环境空气的浓度影响传感层的介电常数，因为环境空气中不同的浓度会影响分析物到传感器介电材料内的进入量。通过测量电极之间的电容，可以推断出环境空气中的气体或相对湿度浓度。如图1中所示，电极之间的电场可以包括被容纳在钝化层103内的电场110a、部分穿过传感层105的电场IlOb和其他寄生场(未示出)。在工作中，传感层的介电常数的变化是被用来检测环境气体或相对湿度状况的变化。然而，电容测量结果的所有各种分量可以受温度变化、化学污染、物理污染等影响，从而影响环境状况检测的准确性。
[0006]期望提供改进的电容式传感器结构以及使用这种结构的方法。
[0007]电容式传感器通常被提供于具有开口的外壳内，该开口被限定在外壳内，并被提供用于允许环境空气或其他气体进入外壳。这种开放的外壳没有象含有其他类型电路的传统封闭外壳结构那样为封闭电路提供对环境的相同水平保护。
实用新型内容
[0008]在一个示例性非限制实施例中，传感器系统可以包括两个不同的电容式传感器单兀结构。在一个实施例中，传感器系统可以是气体和/或相对湿度传感器。第一单兀结构被构造为使得其电容测量依赖于基本不延伸至传感器的气体/湿度敏感层的上部区域的电容影响，而第二单元结构被构造为使得其电容测量依赖于基本延伸超过第一单元的电场的电场影响。然后，对于一阶，通过从第二单元的电容中减去第一单元的电容，可以获得与气体/湿度敏感层的中部和/或上部区域内的电场相关联的电容。通过将电容相减，可以估计与关注层(或关注的部分层)的电场的电容相关联的电容，同时最小化其他层、寄生电容、基底界面、基底和其他杂散电容的影响。在一个实施例中，第一单兀结构的电场可以被主要限制于不包括气体/湿度敏感层的层。通过将电容相减，可以估计与关注层(该层对气体或湿度敏感)中的电场的电容相关联的电容，同时最小化其他层和电容的影响。在其他实施例中，层的数量可以被最小化，使得第二单元的电场延伸到气体/湿度敏感层内，但到气体/湿度敏感层内的延伸程度上比第一单元结构到气体/湿度敏感层内的延伸程度小。在这些实施例中，相减过程允许隔离最关注的那部分气体/湿度敏感层内的电容影响。
[0009]在一示例性非限制实施例中，提供气体和/或湿度传感器，其中使用电容式传感器配置。所述传感器可以由一个或更多个第一单元和一个或更多个第二单元组成。第一单元可以被构造为区别于第二单元。此外，单元的结构使得一个单元可以包括气体和/或湿度敏感层的至少第一部分的电容影响和其他的周围电容影响，同时另一个单元包括:(1)没有气体和/或湿度敏感层或比气体和/或湿度敏感层的第一部分小的部分的影响，以及
(2)其他的周围电容影响。通过利用两个单元的测量结果，气体和/或湿度敏感层(或气体和/或湿度敏感层的最相关部分)的电容影响可以与其他的周围电容影响基本隔离开。在一个示例性非限制实施例中，两个单元的测量结果的使用可以包括电容相减过程。在一个示例性非限制实施例中，单元的周期不同。
[0010]在一个实施例中，提供包括气体敏感材料的电容式气体传感器。气体传感器可以被配置为允许气体敏感材料暴露于气体中。还提供具有第一电容器电极的第一电容式传感器单元。第一电容器电极具有第一组尺寸，第一电容式传感器单元电耦接至气体敏感材料的第一部分。还提供具有第二电容器电极的第二电容式传感器单兀。第二电容器电极具有不同于第一组尺寸的第二组尺寸，第二电容式传感器单元电耦接至气体敏感材料的第二部分。第二组尺寸被配置为与第一组尺寸相关，使得第二电容器电极的电场比第一电容器电极的电场成比例更深地延伸到气体敏感材料内，其中第一电容式传感器单元和第二第一电容式传感器单元的检测电容的组合被用来获得气体传感器测量结果。
[0011 ] 在另一个实施例中，气体传感器还包括耦接至所述第一电容式传感器单元和所述第二电容式传感器单元的电路，所述电路从所述第二电容式传感器单元的电容中减去所述第一电容式传感器单元的电容。所述第一电容式传感器单元的所述电容的减去提供所述气体敏感材料的关注区域的电容性质的估计，同时降低非关注区域的电容影响。所述电路包括求和放大器。
[0012]在另一个实施例中，气体传感器是相对湿度传感器。气体传感器还包括耦接至所述第一电容式传感器单元和所述第二电容式传感器单元的电路，所述电路从所述第二电容式传感器单元的电容中减去所述第一电容式传感器单元的电容。所述第一电容式传感器单元的所述电容的减去提供所述气体敏感材料的关注区域的电容性质的估计，同时降低非关注区域的电容影响。气体传感器还包括气体敏感材料与所述第一与第二电容器电极之间的中间层。所述第一电容器电极的电场被基本限于不在所述气体敏感材料之内的区域。
[0013]在另一个实施例中，第一和第二电容器电极具有不同的周期，所述第二电容器电极的周期大于所述第一电容器电极的周期。所述第二电容器电极的周期比所述第一电容器电极的周期大30%、50%或更多。
[0014]在另一个实施例中，气体传感器还包括:第一不连续的辐射不透明结构，其包括提供在第一装置层内的第一和第二电容式气体传感器单兀的间隔开的金属电容器电极；第二不连续的辐射不透明结构，其包括位于所述间隔开的金属电容器电极之下的第二装置层内的一个或更多个不连续的金属接地平面；以及较低水平高度的电路，其位于所述第一和第二装置层的所述间隔开的金属电容电极和接地平面之下；其中所述第一装置层的所述间隔开的金属电容器电极以重叠关系与所述第二装置层的所述不连续接地平面协作地间隔开，以阻挡入射光更深地穿透到所述较低水平高度的电路内。气体传感器还包括设置于所述第一与第二装置层之间的第三装置层，所述第三装置层包括辐射传播电介质材料；并且还包括围绕所述所述气体传感器的多个装置层的辐射不透明外壳，其中辐射传播开口限定在所述外壳内，位于所述间隔开的金属电容电极和下层接地平面以及较低水平高度的电路之上，所述开口被限定为使所述电容间隔开的金属电极暴露于所述外壳外部的环境状况。所述第一装置层的所述第一不连续不透明结构还包括金属-绝缘体-金属电容器即MIM电容器的至少一个顶板，所述顶板与所述气体传感器的所述间隔开的金属电容电极不连续，并且在所述第一装置层内限定一个或更多个辐射传播区域；并且其中所述第二装置层的所述第二不连续不透明结构还包括所述MIM电容器的至少一个底板，所述底板在所述第二装置层内限定一个或更多个辐射传播区域。气体传感器还包括围绕所述气体传感器的所述多个装置层的辐射不透明外壳，其中辐射传播开口限定在所述外壳内，位于所述间隔开的金属电容电极和下层接地平面以及较低水平高度的电路之上；并且其中所述辐射传播开口还被限定在所述外壳内，且在所述MM电容器的至少一部分和下层较低水平高度的电路之上，所述开口被限定为使所述间隔开的金属电容电极暴露于在所述外壳外部的环境状况。
[0015]在另一个实施例中，描述一种形成气体传感器的方法。该方法包括提供气体敏感材料，该气体敏感材料被提供以允许气体敏感材料暴露于气体中。该方法还包括提供第一组电容器电极，其中第一组电容器电极具有第一组尺寸，并且提供第二组电容器电极，其中第二组电容器电极具有第二组尺寸，第二组尺寸不同于第一组尺寸。该方法还包括将第二组尺寸配置为提供比第一组电容器电极的电场成比例更多的在气体敏感材料内的第二组电容器电极的电容器电场，并且将气体传感器配置为使用第一电容器电极与第二电容器电极的检测电容的组合，以获得气体传感器测量结果。
[0016]在另一个实施例中，不连续不透明层结构的叠置层可以被配置为阻挡如可见光或其他形式光的辐射，同时允许环境气体的穿透。在这点上，在一个实施例中，至少两个叠置的不透明(例如金属)层结构可以被配置为阻挡以低入射角接收的辐射，以便其不能穿透越过两个不透明层结构的叠置组合。在这点上，叠置的辐射阻挡结构可以用由以下材料组成的不连续层结构被配置，该材料对一种或更多种给定类型的辐射或给定辐射带是不透明的，即其对要被阻挡的给定类型的辐射或给定辐射带是不透明的或不传播要被阻挡的给定类型的辐射或给定辐射带。在一个实施例中，这种不连续不透明层结构可以被配置为叠置的不连续金属层结构，它们一起完全阻挡辐射的穿透，同时提供在给定的集成电路层的金属层段之间或之内的充分的开放空间，以满足最大金属间距规则。在另一个实施例中，这种不连续不透明层结构可以被配置为如本文进一步描述的电容结构。
[0017]在本文所公开的一个具体示例性实施例中，可以提供电容性结构用于集成电路装置(例如硅芯片)，其通过确保电容性结构的至少两个叠置金属层的充分金属重叠实现对下层电路的基本辐射阻挡。在一个示例配置中，所公开的辐射阻挡电容性结构可以有利地在有源电路上方的位置实施，以至少部分或完全地阻挡在电容性结构上方存在的辐射穿透通过电容性结构向下至有源电路，其中有源电路位于暴露于环境中的封装的集成电路装置的区域内，例如位于限定在封装的集成电路内的开口之下以允许来自周围环境的环境空气或其他气体进入封装体的有源电路。然而，所公开的辐射阻挡的电容性结构可以用任何其他集成电路配置实施，以阻挡辐射穿透至集成电路的下层。在一示例性实施例中，这种辐射阻挡电容性结构可以被配置为防止一种或更多种类型的电磁辐射(例如类似阳光和人造光的可见光、X射线辐射、紫外线辐射、红外线辐射等)穿透深入至硅片集成电路的有源区域内。
[0018]在一个具体示例性实施例中，所公开的辐射阻挡电容性结构可以被设置于有源电路的上方，该有源电路位于电容式传感器电路之下(以及可选地可以围绕)，其与允许环境空气或其他气体进入外壳的外壳开口对准(例如位于下方)。在一个可能的示例中，所公开的系统和方法可以被实施，以便于在电容式传感器之下或周围布置辐射敏感的模拟电路或其他辐射敏感电路，其中为了感测一个或更多个环境状况的目的，辐射敏感的模拟电路或其他辐射敏感电路会通过一个或更多个外壳开口暴露于环境状况(例如辐射、湿度等)。有利地，所公开的辐射阻挡电容性结构可以利用多个金属层实施，其中最大金属宽度规则防止单个集成电路层被设置尺寸或要不然被配置为完全阻挡辐射如光穿透至下层电路。
[0019]在一个方面，本文所公开的是多层半导体装置，其包括:第一装置层，该第一装置层包括一个或更多个不连续的第一辐射不透明层结构，其限定第一装置层内的辐射传播区域；以及第一装置层下方的第二装置层，该第二装置层包括一个或更多个不连续的第二辐射不透明层结构，其限定第二装置层内的辐射传播区域。第一装置层的第一不连续的不透明结构以重叠关系与第二装置层的第二不连续的不透明结构协作地间隔开，以形成连续的障碍，其完全阻挡自上面的半导体装置入射在第一装置层上的所有辐射穿透通过多层结构的第一和二装置层的组合。
[0020]在另一个方面，本文所公开的是电容式气体传感器，其包括:气体敏感材料,气体传感器被配置为允许气体敏感材料暴露于气体；包括被提供于第一装置层内的电容式传感器单元的间隔开的金属电容器电极的第一不连续的辐射不透明结构，电容式传感器单元电耦接至气体敏感材料的至少一部分；包括位于电容器电极之下的第二装置层内的一个或更多个金属不连续接接地平面的第二不连续的辐射不透明结构；以及位于电容器电极和第一与第二装置层的接地平面之下的较低水平高度电路。气体传感器可以被配置为使用电容式传感器单元的电极之间的检测的电容获得气体传感器测量结果；以及第一装置层的电容器电极可以以重叠关系与第二装置层的第二不连续接地平面协作地间隔开，以形阻挡入射光进一步穿透到较低水平高度的电路内。
[0021]在另一个方面，本文所公开的是一种形成多层半导体装置的方法，其包括:提供第一装置层，该第一装置层包括一个或更多个不连续的第一辐射不透明层结构，其限定第一装置层内的辐射传播区域；以及提供在第一装置层之下的第二装置层，该第二装置层包括一个或更多个不连续的第二辐射不透明层结构，其限定第二装置层内的辐射传播区域；以及将第一装置层的第一不连续的不透明层结构配置为以重叠关系与第二装置层的第二不连续的不透明层结构协作地间隔开，以形成连续的障碍，其完全阻挡自上面的半导体装置入射在第一装置层上的所有辐射穿透通过多层结构的第一和二装置层的组合。
[0022]在另一个方面，所公开的是一种形成电容式气体传感器的方法，其包括:提供气体敏感材料，气体传感器被提供以允许气体敏感材料暴露于气体；提供包括电容式传感器单元的第一装置层内间隔开的金属电容器电极的第一不连续的辐射不透明结构，电容式传感器单元电耦接至气体敏感材料的至少一部分；提供包括位于电容器电极之下的第二装置层内的一个或更多个金属不连续接地平面的第二不连续的辐射不透明结构；提供位于电容器电极和第一与第二装置层的接地平面之下的较低水平高度的电路；将气体传感器配置为使用电容式传感器单元的电极之间的检测的电容，以获得气体传感器测量结果；以及将第一装置层的电容器电极配置为以重叠关系与第二装置层的第二不连续接地平面协作地间隔开，以形阻挡入射光进一步穿透到较低水平高度的电路内。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是现有技术的电容式传感器的示例性图示说明。
[0024]图2A是具有第一周期的单元结构的示例性横截面的图示说明。
[0025]图2B是具有第二周期的单元结构的示例性横截面的图示说明，其中第二周期区别于图2A中的单元的周期。
[0026]图2C是图示说明替代的单元配置的示例性横截面。
[0027]图3A-3B是不同周期的单元的示例性横截面，其中不同周期的单元用于不具有在传感层下方的钝化层的实施例中。
[0028]图4是用于减去不同单元的电容影响的示例性电路。
[0029]图5图示说明根据本文所公开的一个示例性实施例的叠置集成电路处理层的结构关系。
[0030]图6图示说明根据本文所公开的一个示例性实施例的叠置集成电路处理层的结构关系。
[0031]图7图示说明根据本文所公开的一个示例性实施例的叠置集成电路处理层的结构关系。
[0032]图8图示说明根据本文所公开的一个示例性实施例的封装的集成电路装置的简化截面图。
[0033]图9图示说明根据本文所公开的一个示例性实施例的封装的集成电路装置的简化俯视图。
[0034]图10图示说明根据本文所公开的一个示例性实施例的电容式传感器结构的电容器板。[0035]图11图示说明根据本文所公开的一个示例性实施例的辐射阻挡屏蔽。
[0036]图12图示说明根据本文所公开的一个示例性实施例的电容器板的叠置结构和辐射阻挡屏蔽。
[0037]图13图示说明根据本文所公开的一个示例性实施例的上覆半导体装置层的金属结构截面。
[0038]图14图示说明根据本文所公开的一个示例性实施例的下层半导体装置层的金属结构截面。
[0039]图15图示说明根据本文所公开的一个示例性实施例的上覆半导体装置层和下层半导体装置层的叠置结构的截面。
[0040]图16图示说明根据本文所公开的一个示例性实施例的上覆半导体装置层的金属结构截面。
[0041]图17图示说明根据本文所公开的一个示例性实施例的下层半导体装置层的金属结构截面。
[0042]图18图示说明根据本文所公开的一个示例性实施例的上覆半导体装置层和下层半导体装置层的叠置结构的截面。
【具体实施方式】
[0043]在一示例性非限制实施例中，气体和/或湿度传感器系统可以包括两个不同的电容式传感器单元结构。第一单元结构被构造为使得其电容测量依赖于基本不延伸至传感器的气体/湿度敏感层的上部区域的电容影响，而第二单元结构被构造为使得其电容测量依赖于基本延伸超过第一单元的电场的距离的电场影响。然后，对于一阶，通过从第二单元的电容减去第一单元的电容，可以获得与气体/湿度敏感层的上部区域内的电场相关联的电容。通过将电容相减，可以估计与关注的层(或部分层)的电场的电容相关联的电容，同时最小化其他层、寄生电容、基底界面、基底和其他杂散电容的影响。在一个实施例中，第一单元结构的电场可以被主要限制于不包括气体/湿度敏感层的层。通过将电容相减，可以估计与关注层(该层对气体或湿度敏感)的电场的电容相关联的电容，同时最小化其他层和电容的影响。在其他实施例中，层的数量可以被最小化，使得第二单元的电场延伸到气体/湿度敏感层内，但到气体/湿度敏感层内的延伸程度比第一单元结构到气体/湿度敏感层内的延伸程度小。在这些实施例中，相减过程允许隔离最关注的那部分气体/湿度敏感层内的电容影响。如本文所使用的，术语“相减”被用来表达获得两个值之间的差的概念，例如获得两个单元的电容之间的差。
[0044]在一示例性非限制实施例中，提供气体和/或湿度传感器，其中使用电容式传感器配置。所述传感器可以由一个或更多个第一单元和一个或更多个第二单元组成。第一单元可以被构造为区别于第二单元。此外，单元的配置使得一个单元可以包括气体和/或湿度敏感层的至少第一部分的电容影响和其他的周围电容影响，同时另一个单元包括:(1)没有气体和/或湿度敏感层或比气体和/或湿度敏感层的第一部分小的部分的影响，以及
(2)其他的周围电容影响。通过利用两个单元的测量结果，气体和/或湿度敏感层(或气体和/或湿度敏感层的最相关部分)的电容影响可以与其他的周围电容影响基本隔离开。在一个示例性非限制实施例中，两个单元的测量结果的使用可以包括电容相减过程。在一个示例性非限制实施例中，单元的周期不同。
[0045]在本文所公开的技术的一个示例性实施例中，气体和/或湿度传感器系统可以包括两个不同的电容式传感器单元结构。一个单元结构被构造为使得其电容测量依赖于基本不包括传感器的气体/湿度敏感层的电容影响，而第二单元结构被构造为使得其电容测量包括气体/湿度敏感层的影响。然后，对于一阶，通过从第二单元的电容减去第一单元的电容，可以获得与气体/湿度敏感层内的电场相关联的电容。通过将电容相减，可以估计与关注层(该层对气体或湿度敏感)中的电场的电容相关联的电容，同时最小化其他层和电容的影响。在一个示例性非限制实施例中，气体/湿度敏感层可以是传感层。
[0046]在一个示例性非限制实施例中，提供气体和/或湿度传感器，其中使用电容式传感器配置。所述传感器可以由一个或更多个第一单元和一个或更多个第二单元组成。第一单元可以被构造为区别于第二单元。此外，单元的配置是使得一个单元可以包括气体和/或湿度敏感层的电容影响和其他的周围电容影响，同时另一个单元包括其他的周围电容影响但基本不包括气体和/或湿度敏感层的电容影响。通过利用两个单元的测量结果，气体和/或湿度敏感层的电容影响可以与其他的周围电容影响基本隔离开。在一个示例性非限制实施例中，两个单元的测量结果的使用可以包括电容相减过程。在一个示例性非限制实施例中，单元的周期不同。
[0047]例如，如图2a所示，提供电容性结构的第一单元202。与图1类似，可以提供基底101、钝化层103和传感层105。还可以可选地提供接地平面108。传感层105的至少一部分上表面可以是空气/介电层界面，并且层105可以被考虑为环境状况敏感层。还可以提供传感器电极204、206和208。电极204、206和208可以被设置尺寸，使得电场线绝大多数存在于不在传感层105内的区域，如电场线IlOc和IlOa所示。众所周知，对于如图1和2A中示出的结构来说，与这些结构相关联的大约95%的电场被包括在具有高度P/2的区域内，其中P是如图2所示的单元的周期。更具体地，如果电极之间的间隙是Wgap，而一个电极的宽度是Wwidth，那么P=2(Wgap+Wwidth)。因此，图2A的单元电极的周期Pl的大小和上覆钝化层的大小可以被选择为使得单元结构的电场被限于传感层105外部的区域(即P1/2足以保持电场主要在传感层外)。注意，为了便于图示说明，本文示出的图未按比例绘制。
[0048]同样，如图2B中所示，提供不同于第一单元的第二单元222。第二单元222可以具有第二周期P2，其被选择为大到足以使得P2/2充分大，以使得电容器结构电场可以充分延伸到传感层内。因此，如图2B所示，传感器电极212、214和216以这样的方式配置:即使得相当数量的电场IlOb延伸到传感层103内。图2A中的单元202和图2B中的单元222都可以在公共传感器基底上形成并一起使用以提供相比于现有技术改进的气体或相对湿度传感器测量，这将在下面更加详细地描述。在一个实施例中，第二单元222的周期(P2)可以比第一单元的周期(Pl)大至少30% (注意，为了图示说明的目的，不打算按比例绘制图2A和2B的单元)。在另一实施例中，第二单元的周期可以比第一单元的周期大至少50%。
[0049]本文所提供的技术允许隔离传感器电介质中的电场IlOb造成的影响，以便提高气体或相对湿度测量准确性。更具体地，可以通过两个不同的单元，例如，图2A和2B的单元202和单元222，获得测量结果。工作时，可以从通过单元222获得电容测量结果中减去通过单元202获得电容测量结果，以提供与传感层内的电场线的电容大体相关联的值。例如，如果电容Cl是与具有较小周期Pl的单元202相关联的电容，并且电容C2是与具有较大周期P2的单元202相关联的电容，那么当从C2中减去Cl时，剩余(或差额)电容是主要与传感器电介质内的电场线相关联的电容。与传感器电介质内的电场线相关联的这个电容(Cd)是这样的值，该值主要反映进入的气体和湿度水平，并且因此提供改进的值以用来与环境状况中的气体或湿度相关。因此，与该电介质内的电场线相关联的电容可以被估计为Cd=C2-Cl。以此方式，如果两个单元电容器被恰当按比例调节到一阶，那么可以消去与钝化电介质、接地平面内的电场线相关联的电容与其他寄生电容。因此，仅仅关注区域(气体/湿度吸收层、传感层)内的电容变化就会产生被测电容的净变化。
[0050]应明白，图2A和2B中示出的结构和各种层仅仅是示例性的。例如，众多集成电路处理层可以被包括在传感器电极的下方作为基底101的一部分，这在半导体制造工艺领域中是已知的(阱、掺杂层、隔离层、晶体管门、互连、导体、通路等)。此外，还可以改变邻近或在传感器电极上方的层。例如，如图2C所示，传感器电极212、214和216可以具有毗连的氧化物或其他电介质230。然后钝化层103可以在电介质层230上方，并且传感器气体和/或湿度敏感层105可以在钝化层上方形成。因此，氧化层230、钝化层103和传感器气体和/或湿度敏感层105内的电场可以具有要考虑的影响。
[0051]图3A和3B示出本文所描述的不同单元技术的另一实施例。图3A-B的实施例与图2A-B的实施例类似，除了图3A-B的实施例不使用钝化层103。因此，传感层105可以围绕电极形成，而不使用介于其间的钝化层103。在这个实施例中，电极204和208的一部分(注意，不是所有的电极204和208都在单元内)与电极206形成一个单元302，而电极212和216的一部分与电极216形成另一个单元322。如图3A所示，具有较小周期的单元利用电极204、206和208形成。在这个单元中，电场主要被包括在传感层内，靠近深部的电极。然而，图3B的单元具有比图3A的单元大的周期，因此在传感层105的上部区域内提供增加的电场。以此方式，传感层105的下部、穿过基底101的场、基底中的任何接地平面的影响、其他基底界面影响、电极界面处的影响以及其他寄生电容影响可以通过图3A的单元检测。然后，图3A的单元的电容可以从图3B的单元的检测电容中减去。从这个相减过程得到的电容会主要是与传感层的上部相关联的电容。以此方式，即使例如层105和103的层不存在，仍可以获得上述技术的优势。因此，在广泛的意义上说，本文所描述的概念允许至少两组电场的产生，第一组更靠近电极，而第二组从电场延伸至更远的距离。从第一组电场检测的电容影响可以从来自第二组电场的电容影响去掉。相减过程的结果得到电容值，其受远离电极的那部分传感层的电容支配。这种技术提供确定正被检测的特定气体或相对湿度水平的更可靠传感器测量以及更快的传感器。
[0052]虽然在图2C、3A和3B中未示出，但应明白，接地平面也可以存在。在一个实施例中，接地平面可以被配置为阻挡光从暴露于环境状况的顶面区域穿透至可以在基底内形成的电路(未示出)。更具体地，在传感器的传感器单元区域内，层105的上表面也可以暴露于环境光。光穿透进传感器单元电容器结构下面的下层内会影响电路运行以及性能。为了防止这种穿透，接地平面电容器电极可以以能阻挡入射光的方式布置。然而，对于一些电路来说，不期望保持连续的接地平面。为了解决这些问题，例如如图2A所示，接地平面108可以以这样的形式形成:这些平面在与电极204、206和208相关联的区域内是不连续的。因此，如图2A和2B所示，电极和接地平面的组合能阻挡环境光更深地穿透进较低水平高度电路，因为接地平面和电极的重叠有效地产生针对光穿透的连续障碍。下面就图5-18描述示例性实施例的进一步说明，其中多层可以被配置为阻挡光或其他辐射从暴露于环境状况的顶面区域穿透至下层电路。
[0053]本文所描述的隔离传感器气体和/或湿度敏感层的电容影响的技术可以用于全部装置层和结构的所有这类变体。此外，为了易于图示说明，本文所描述的任何层可以被示为单层，但应明白，这些层可以由多层相同或不同材料的复合物形成。
[0054]各种技术可以被用来消减不同单元的电容影响，并且本文所描述的概念不需要限于特定技术。例如，两个电容器可以被单独测量，并且测量结果被转换为数字值。然后，数字值被减去。这种技术不需要对电容器加权。有利地是当被恰当地加权时，电容器可以利用放大器求和节点技术相减，以提供代表已减电容的值。本文所描述的技术可以通过同时测量每个单元的电容来利用，或可替代地一个或另一个单元可以在另一个之前被顺序地测量。
[0055]一个用于减去各种电容的示例性技术是图4中示出的放大器求和节点技术。如图4所示，为具有不同电容的单元提供微分求和技术。电容器CAl和CA2是由具有较大周期的单元形成的电容。电容器CBl和CB2是由具有较小周期的单元形成的电容。如图所示，参考电压Vref和GND施加于单元。节点406和404被耦接至切换电路410。在运行中，在一个阶段中(CAl和CB2被耦接至Vref并且CA2和CBl被耦接至GND时)，切换电路410将节点406连接至节点406A并将节点404连接至节点404A。在另一个阶段中(当CAl和CB2被耦接至GND并且CA2和CBl被耦接至Vref时)，切换电路410将节点406连接至节点404A并将节点404连接至节点406A。节点406A和404A被耦接至转换器400，其可以将检测的变化转换为在节点402处的数字值。在一个实施例中，转换器400可以是开关电容器σ-δ转换器。以此方式，在节点402处的数字值可以代表电容CB从电容CA中减去。参考图4所描述的示例仅仅是示例性的，并且应明白其他许多技术可以被用来获得从另一个单元电容中减去一个单元电容的表示，以及本文的公开内容并不意味着限于任何这种特定技术。
[0056]如上所述，本文所提供的技术帮助去除与在传感器电介质的外部或传感器电介质最相关部分的外部的电场相关联的电容的影响。去除此类影响是特别有利的，因为这些其他电容可以具有与温度变化、长期老化、化学和物理污染等有关的非理想变体。因此，去除与传感器电介质最相关部分的外部的电场相关联的电容帮助最小化由温度、老化、污染等在此类其他电场内引起的变体的作用。此外，由于许多这些退化效应可以随时间而变化，本文所提供的技术提供改进的传感器，因为减小传感器读数的长期漂移。本文所提供的技术还可以降低空气/传感层界面内的任何退化的作用。由于传感器结构内的关注区域被减少至为传感层或关注的传感层部分内的电场，因此传感器响应时间可以被减少。
[0057]如上所述，具有不同结构的电容器被用来帮助使关注的传感器材料内的电容影响与由传感器周围的结构引起的其他电容影响隔离。一种隔离关注材料的作用的非限制示例性技术是不同的单元周期。然而，通过许多其他方法，本文所提供的技术可以被用来隔离传感器电介质材料内的电容影响。例如，每个单元的周期可以保持恒定；但是，可以在每个单元内改变Wgap/Wwidth的比值，以便改变电场模式。类似地，每个单元之间的钝化层厚度可以不同，以便改变电场模式。此外，尽管示出基底接地平面的存在，但应明白不需要使用这些接地平面。另外，提供不同单元的技术可以包括改变两个不同单元之间的传感器电极上面或下面的层。因此，例如，不同单元可以在特定单元上面或下面的层的数量方面不同。在此类情况下，单元可以被配置为目标为/隔离各个传感层或传感层的特定部分的影响。单元还可以不同的是，一个单元可以具有直接安置在传感器电极上的传感器电介质，而不使用钝化层，而另一单元不是这样。
[0058]尽管本文就被构造为不同的单元描述示例性实施例，但应明白单元可以最初以一致的方式构造，随后电编程为不同的。因此，也可以使用可编程单元。例如，单元可以由一系列相似的电容性相互交叉的“指状”结构组成。然后，可以电去除或增加(切换进或出)结构的各种指状物，以便可以可编程地产生不同的单元。因此，例如，形成电极的一系列均匀间隔的指状物可以被用来产生两个不同的单元，一个单元使用每个电极指状物而另一个单元使电极指状物每隔一个被隔离(切换出测量)并且不用在测量中。以此方式，即使所有电极最初都形成为具有相同的周期，传感器也可以被电编程为提供具有用于测量的一个周期的第一组电极和具有不同周期的第二组电极。在另一可编程实施例中，每个单元的电极指状物可以包括一组用于两个单元中的共同电极。因此，例如，连续测量技术可以被使用，其中利用通过电可编程技术所选的第一组电极指状物获得第一测量结果。然后，利用通过电可编程技术所选的第二组电极指状物获得第二测量结果，以使得第一组电极指状物不同于第二组电极指状物，尽管每组均可以具有与另一组公共的电极指状物。在这样的连续方法中，具有为每个测量选择的可编程的不同电极指状物向每个测量提供不同的单元结构，其被选择以隔离传感器的环境状况敏感层的电容影响。使用可以可选地切换进入或退出测量结构的可编程电极指状物还可以被用来校准传感器。因此，不论单元最初被构造为相同还是最初被构造为不同，可编程可切换单元结构可以被用来微调或校准整个传感器。应明白电可编程单元结构提供近乎无尽的单元结构布置，本文所提供的说明仅仅是用于产生不同单元结构的示例可编程技术，并且本文所公开的内容不仅仅限于为示例目的所描述的技术。
[0059]因此，产生不同电场模式、从不同电场模式获得测量结果以及使用该数据以便隔离各种不同电容影响的技术可以以各种各样的方式实现。以此方式，本文所描述的概念的益处不限于本文所示出的特定结构，并且应明白本文所公开的全部概念不如此受限。
[0060]在一个实施例中，在相减过程之后剩余的那部分传感器电介质电容可以包括基本延伸至环境空气/传感器电介质界面的电场，例如在与本申请相同的日期同时提交的申请中所公开的，该申请为美国专利申请序列号13/557，739，标题为“用于测量高湿度状况和 / 或凝结的传感器(SENSOR FOR MEASURING HIGH HUMIDITY CONDITIONS AND/ORCONDENSATION)” ;其公开内容以引用形式特意全部并入本文。在此类技术中，可以通过配置一个单元使得相当大的一部分电场延伸至表面界面来测量表面界面上的湿气的电容。然后，另一单元的电容可以被减去，以提供可以扩展到凝结检测的更可靠湿度传感器读数。在一个实施例中，甚至进一步推断所公开的技术，单元能被设置尺寸，使得剩余的主电容是处于环境空气/传感器层界面或者甚至其上的电容。
[0061]同样，尽管本文示例性地示为直接相减，但应明白相减包括加权相减，例如:Cd=aC2 - bCl，其中a和b可以是加权函数。可替代地，本文所描述的概念不仅仅限于相减技术。因此，当给定两个或更多个不同单元的配置时，更复杂的数学技术也可以被用来隔离气体和/或湿度敏感层的电容影响的作用。此外，应明白本文所描述的电容器对于一个单元示出，每个不同电容器结构均可以由仅仅一个单元或由组合的多个此类单元形成。最后，尽管就两个不同单元描述本技术，但本文所描述的技术可以被推断到三个或更多个单元的使用，每个单元不同于其他单元，其中单元的测量以这样的方式执行:即使得的气体或相对湿度变化对传感器电介质的影响可以被隔离。
[0062]在图2A和2B的不同示例性单元中，图2A的电场被描述为绝大多数不延伸进传感层105内。此外，图3A中，电场未被不为延伸到传感层105的上部。应明白，理论上电场以增加极微小量的方式延伸通过极大距离。然而，如果这些电场在期望部分的传感器电介质内被大量减少至少三分之一，且在优选示例中减少50%,以及在更优选示例中减少三分之二，则本文所描述的技术会是有利的。因此，在一个实施例中，利用如上所述的技术大量减少电场，减少大约至少50%，将是有利的。
[0063]因此，本文所描述的不同单元可以被构造为使得单元的电场特性不同。具体地，一个单元可以被构造为使得在传感层区域内的那部分电场(与穿过所有区域的总电场相比)高于另一单元的电场。因此，第一单元可以在关注区域内成比例地产生较少的电场(与非关注区域相比)，而和第二单元可以在关注区域内成比例地产生较多的电场(与非关注区域相比)。对这些不同比例的场强度的存在的了解然后可以被用来以突出关注区域的特性的方式组合两个单元的测量结果。
[0064]本文所描述的概念并不限于特定材料或特定单元大小。在一个示例性非限制实施例中，可以形成与图3A和3B中的实施例相符的传感器。传感器电极可以由铝、铜、黄金、钛、难熔金属或已知可能用于集成电路制造的任何其他导体材料，而传感器环境敏感材料可以由聚酰亚胺(在一个示例中为BDMA (苄基二辛基氧膦))以及例如PBOs、BCB等其他聚酰亚胺类形成。应明白多种其他聚酰亚胺或其他行业标准的环境敏感材料可以被使用。
[0065]此外，示例性非限制尺寸可以包括大约I微米到5微米的单元302的单元周期(Wgap2微米和Wwidth2微米的实施例)和大约8微米到12微米的单元322的单元周期(Wgap4微米和Wwidth4微米的实施例)。如上面所提到的,单元可以是一个单元或单元的组合。在一个示例性实施例中，传感器电介质厚度可以大约在I微米到10微米的范围内，并且导电电极可以具有0.5微米到2微米的厚度。
[0066]在一个示例性实施例中，本文所公开的传感器结构可以是在集成电路的上表面上形成的相对湿度传感器。集成电路可以包括电路、处理器、存储器以及基于所检测的气体和/或湿度敏感层的变化提供气体浓度和/或相对湿度读数的类似物。在一个示例性实施例中，集成电路的上表面区域可以是大约4_2。腔可以在集成电路的封装内形成，从而暴露传感器电介质大概0.5mm2的面积。四个电容器(两个单元302和两个单元322)可以形成并以微分模式配置，如图4所示。较大周期的电容器可以占据每电容器大约0.15_2的面积，而较小周期的电容器可以占据每电容器大约0.06mm2的面积。
[0067]如关于图2A和2B之前所描述和图示说明的，接地平面108可以在第一单元电容器电极204、206和208(以及图2B的第二单元电极212、214和216)的下方以这样的方式布置:即阻挡例如入射的环境光的辐射从暴露于环境状况的顶面区域穿透至可以在基底101内形成的电路。具体地，接地平面108可以以这样的方式形成:即使得这些平面在和电极204,206和208相关联的区域内不连续，以便电极和接地平面的组合阻挡环境光或其他辐射进一步穿透进较低水平高度的电路，因为接地平面和电极的重叠有效地建立了光或其他辐射穿透的连续障碍。[0068]图5-7示出相对布置和尺寸关系的示例性实施例，其可以被用来选择不连续不透明层的叠置层的特定配置以实现辐射阻挡，例如如关于图2A和2B示出的用于半导体装置的金属层结构(注意，为了图示说明的目的，不意味着按任何特定比例绘制图5-7的结构)。在这点上，在一个实施例中，两个叠置的不透明(例如金属)层结构可以被配置为阻挡以低入射角接收的辐射，以便其不能穿透越过两个不透明层结构的叠置组合。此外，在另一个实施例中，对所有接收的入射角的辐射的完全辐射阻挡可以通过使用相邻的不透明层结构(例如电容器指状物电极)将入射辐射限制在叠置结构的特定区域内来实现。应明白辐射阻挡结构可以用由如下材料构成的不连续层结构配置，这些材料对一个或更多个给定类型的辐射或辐射带是不透明的，即其对要被阻挡的给定类型的辐射或辐射带是不透明的，并且不传播它们。这类不透明材料的示例包括标准CMOS工艺中的金属I至金属6层的金属材料，其对电磁辐射，例如可见光辐射、红外线辐射和紫外线辐射不透明。应明白阻挡的辐射类型可以随着采用的特定类型的不透明材料的类型而变化。。
[0069]在一个实施例中，这类不连续不透明层结构可以被配置为叠置的不连续金属层，其一起完全阻挡辐射的穿透，同时在给定的集成电路层的金属层段之间和/或内提供充分的开放空间以满足铸造最大金属间距规则。这种金属间距规则要求充分的开放(非金属)区域被限定在集成电路层的金属内，以通过确保所有具有大于NxN尺寸的金属结构段具有限定在每个此类段内的开口从而提供应力消除并防止金属粘附损失来为金属提供应力消除。在这点上，“N”是对于每种工艺是特定的尺寸值，例如，对于18微米工艺N=25微米，以使得尺寸大于25微米x25微米的所有18微米工艺金属结构段必须具有限定在每个此类段内的开口从而提供应力消除并防止金属粘附的损失。
[0070]应明白，图5-7的辐射阻挡的实施例不限于例如关于图2A和2B示出的电容和接地平面金属层结构的实施，但是还可以以任何其他类型的具有下层辐射敏感电路的多层半导体装置配置实现，辐射敏感电路例如为红外接近芯片、具有闪存存储器电路的芯片等。此夕卜，图5-7的不同的多个不透明层结构可以对应于共同的有源或无源电路元件的各自的单独层结构，可以对应于各自的不同半导体电路元件的层结构，或者不连续不透明层结构中的任何一个或更多个可以对应于半导体装置的非电路部件。
[0071]图5-7示出这样的示例性实施例，其中包括不连续不透明层结构的两个半导体装置层502和506在彼此之上叠置，具有介于中间的辐射传播层504 (例如，对光或其他辐射是半透明的或至少部分透明)。应明白，在其他实施例中，所公开的系统和方法还可以被实施为以至少部分或完全地阻挡辐射传播通过层结构的多个层的方式配置不连续不透明层结构的在彼此之上叠置的三个或更多个层，其中一个或更多个介于中间的辐射传播层在不连续不透明层结构的每个相邻层对之间叠置。此外，应理解，各自半导体装置层502和506中每个的最小数量的不透明层结构在图5-7中仅仅被示为一个示例，并且可以例如以重复的模式穿过半导体装置的电路区域为层502和506中的每个提供更多数量此类不连续不透明层结构。
[0072]现在参考图5，三个叠置集成电路处理层502、504和506的结构关系被示出。在这个实施例中，层502、504和506中的每个均位于平行于其他层502、504或506中每个的平面定向的平面。在一个示例性实施例中，底层502可以对应于金属5，上覆层506可以对应于金属6，而介于中间的辐射传播层504可以对应于半导体集成电路的辐射传播隔离层，例如二氧化硅。尽管包括集成电路结构的最上面的金属5和金属6层的示例性实施例在本文总示出，但应明白所公开的辐射阻挡结构可以利用两个或更多个叠置层的任何组合来实现，两个或更多个叠置层例如为具有总数N层的集成电路结构的N和N-1层，其中层N是顶层。同样，可能的是在内部或较低水平例如N-2和N-3层中实施所公开的辐射阻挡，其中N和N-1层是传播辐射的。
[0073]在这个示出的实施例中，底层502a包括不连续不透明层结构502a (例如，如图2A和2B的接地平面结构的金属5结构)，而上覆层506包括间隔开的不连续不透明层结构506a和506b (例如，如图2A和2B中相互交叉的电容器电极结构的金属6结构)。介于中间的辐射传播层504可以是半透明或透明的氧化物或其他电介质，如可以是围绕各自的不透明层结构502a、506a和506b的层502和506的区域512和516。然而，应明白，图5_7中示出的布置和尺寸关系可应用于任何其他类型的多层半导体装置，该半导体装置具有设置于至少两个不同层或水平高度的不连续的不透明结构，其中位于不同层或水平高度的不连续不透明结构协作地间隔或交错，从而彼此间以这样的方式至少部分地重叠:以便部分或完全地阻挡辐射穿透通过多层结构。
[0074]在图5的实施例中，上覆不连续的相邻顶部不透明层结构(例如金属指状物)506a和506b具有由层506的厚度限定的结构厚度“b”，并通过内部结构间隔距离“a”彼此间隔开。下层不连续不透明层结构502a具有结构厚度“C”，并通过内层距离“y”与不连续不透明层结构506a和506b间隔开，内层距离“y”在这个实施例中还对应于介于中间的辐射传播层504的厚度。如进一步所示，上覆不连续不透明层结构506a和506b以重叠距离“x”与下层不连续不透明层结构502a重叠。
[0075]在图5的实施例中，顶部辐射510 (例如环境光)被示为自上面到达上层506，并在不透明层结构506a的上外围边缘处且以相对于层502/504/506的平面的入射角Θ t进入辐射传播区域516。如所示的，辐射510穿透辐射传播区域516直至其停在其到达相邻不透明层结构506b的下外围角落的位置。相应地，以小于或等于O1的角到达层结构500的任何入射辐射因此会被不透明层结构506a或506b阻挡，其中对于相邻顶部不透明层结构506a和506b的给定间距来说，Q1取决于特定厚度“b”，并且反之亦然。因此，在这个实施例中，Q1是相对于层平面的最大角，对于这些不透明层结构的给定结构厚度“b”和内部结构间距“a”来说，进入区域516的顶部入射辐射会在该角度被相邻不透明层结构506a和506b中的一个阻挡。在一个实施例中，Q1可以由以下关系表示:
[0076]Θι= sin'1 , b
Ua2+b2 _
[0077]因此,在一个实施例中，其中a=3微米，b=0.99微米，x=3.1微米，以及y=l微米，O1的值=18.26度。
[0078]图6示出图5的相同结构关系500，但此时顶置辐射610被示为自高处以相对于层506/504/502的平面的入射角O2到达上层506，并进入相邻顶部不透明层结构506a和506b之间的福射传播区域516。如图所示,福射510穿透福射传播区域516和福射传播层504直至其停在其到达下层不透明层结构502a的最右上外围角落的位置。相应地，由于层506和502的叠置的不透明层结构重叠，以大于或等于?2的角到达层结构500的任何入射辐射因此会被下层不透明层结构506a阻挡，其中O2取决于厚度“b”、重叠距离“X”和内层距离“y”的特定组合。因此，在这个实施例中，?2是相对于层平面的最大角，其中对于不透明层结构506a/506b与下层不透明层结构502a的重叠距离“x”和不透明层结构506a/506b与下层不透明层结构502a之间的内层距离“y”的给定组合来说，进入区域516的顶置入射辐射会被下层不透明层结构502a在该角度阻挡。在一个实施例中，?2可以由以下关系表示:
[0079]
【权利要求】
1.一种电容式气体传感器，其特征在于包括: 气体敏感材料，所述气体传感器的所述气体敏感材料被设置为允许所述气体敏感材料暴露于气体； 具有第一电容器电极的第一电容式传感器单兀，所述第一电容器电极具有第一组尺寸，所述第一电容式传感器单元电耦接至所述气体敏感材料的第一部分； 具有第二电容器电极的第二电容式传感器单元，所述第二电容器电极具有第二组尺寸，所述第二组尺寸不同于所述第一组尺寸，所述第二电容式传感器电耦接至所述气体敏感材料的第二部分；以及 所述第二组尺寸相对于所述第一组尺寸被限定，以使得所述第二电容器电极的电场比所述第一电容器电极的电场成比例更深地延伸到气体敏感材料内； 其中所述第一电容式传感器单元与所述第二电容式传感器单元的检测电容的组合被用来获得气体传感器测量结果。
2.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于还包括，耦接至所述第一电容式传感器单元和所述第二电容式传感器单元的电路，所述电路从所述第二电容式传感器单元的电容中减去所述第一电容式传感器单元的电容。
3.根据权利要求2所述的气体传感器，其特征在于，所述第一电容式传感器单元的所述电容的减去提供所述气体敏感材料的关注区域的电容性质的估计，同时降低非关注区域的电容影响。
4.根据权利要求2所述的气体传感器，其特征在于所述电路包括求和放大器。`
5.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，所述气体传感器是相对湿度传感器。
6.根据权利要求5所述的气体传感器，其特征在于还包括耦接至所述第一电容式传感器单元和所述第二电容式传感器单元的电路，所述电路从所述第二电容式传感器单元的电容中减去所述第一电容式传感器单元的电容。
7.根据权利要求6所述的气体传感器，其特征在于，所述第一电容式传感器单元的所述电容的减去提供所述气体敏感材料的关注区域的电容性质的估计，同时降低非关注区域的电容影响。
8.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于还包括气体敏感材料与所述第一与第二电容器电极之间的中间层。
9.根据权利要求8所述的气体传感器，其特征在于，所述第一电容器电极的电场被基本限于不在所述气体敏感材料之内的区域。
10.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，所述第一和第二电容器电极具有不同的周期，所述第二电容器电极的周期大于所述第一电容器电极的周期。
11.根据权利要求10所述的气体传感器，其特征在于，所述第二电容器电极的周期比所述第一电容器电极的周期大30%或更多。
12.根据权利要求10所述的气体传感器，其特征在于，所述第二电容器电极的周期比所述第一电容器电极的周期大50%或更多。
13.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于还包括: 第一不连续的辐射不透明结构，其包括提供在第一装置层内的第一和第二电容式气体传感器单元的间隔开的金属电容器电极； 第二不连续的辐射不透明结构，其包括位于所述间隔开的金属电容器电极之下的第二装置层内的一个或更多个不连续的金属接地平面；以及 较低水平高度的电路，其位于所述第一和第二装置层的所述间隔开的金属电容器电极和接地平面之下； 其中所述第一装置层的所述间隔开的金属电容器电极以重叠关系与所述第二装置层的所述不连续接地平面协作地间隔开，以阻挡入射光更深地穿透到所述较低水平高度的电路内。
14.根据权利要求13所述的气体传感器，其特征在于还包括设置于所述第一与第二装置层之间的第三装置层，所述第三装置层包括辐射传播电介质材料。
15.根据权利要求13所述的气体传感器，其特征在于还包括围绕所述所述气体传感器的多个装置层的辐射不透明外壳，其中辐射传播开口限定在所述外壳内，位于所述间隔开的金属电容器电极和下层接地平面以及较低水平高度的电路之上，所述开口被限定为使所述间隔开的金属电容器电极暴露于所述外壳外部的环境状况。
16.根据权利要求13所述的气体传感器，其特征在于，所述第一装置层的所述第一不连续不透明结构还包括金属-绝缘体-金属电容器即MM电容器的至少一个顶板，所述顶板与所述气体传感器的所述间隔开的金属电容器电极不连续，并且在所述第一装置层内限定一个或更多个辐射传播区域；并且其中所述第二装置层的所述第二不连续不透明结构还包括所述MM电容器的至少一个底板，所述底板在所述第二装置层内限定一个或更多个辐射传播区域。
17.根据权利要求16所述的气体传感器，其特征在于还包括围绕所述气体传感器的所述多个装置层的辐射不透明外壳，其中辐射传播开口限定在所述外壳内，位于所述间隔开的金属电容器电极和下层接地`平面以及较低水平高度的电路之上；并且其中所述辐射传播开口还被限定在所述外壳内，且在所述MM电容器的至少一部分和下层较低水平高度的电路之上，所述开口被限定为使所述间隔开的金属电容器电极暴露于在所述外壳外部的环境状况。
【文档编号】G01N27/22GK203519543SQ201320428483
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年7月15日 优先权日:2012年7月25日
【发明者】B·P·德斯格诺, J·O·奥康奈尔 申请人:硅实验室公司