MEMS电容式湿度传感器后处理工艺研究.pdf

《MEMS电容式湿度传感器后处理工艺研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第24卷第9期传感技术学报Vo1．24No．9CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSSep．20112011年9月AStudyonthePost-ProcessingTechnologyoftheMEMSCapacitive-TypeHumiditySensorZHANGGuangqing，ZHAOChenglong，QINMing(KeyLaboratoryofMEMSoftheMin~tryofEducation，southeastuniversity，Nanjing210096，China)Abstract

2、：AninterdigitalcapacitivehumiditysensorwasfabricatedwithstandardCMOSprocessandMEMSpost—processing．Polyimide(PI)wasusedasthesensingmaterialofthesensor．Theeffectofthethicknessandcuringconditionsofthepolyimidefilmonthesensitivityofthesensorwasstudiedinthispaper．Andthemeasuremen

3、tsshowthattheperformanceofthesensorcanbeimprovedwhenthepolyimidefilmwascoatedwith2．4mthickness，heatedbyprogrammedheating，andcuredwith250oCasthehighesttemperature．Keywords：polyimide；humiditysensor；capacitivesensor；post—processingtechnologyEEACC：7230doi：10．3969／j．iSSI1．1004—16

4、99．2011．09．005MEMS电容式湿度传感器后处理工艺研究术张广庆，赵成龙，秦明(东南大学MEMS教育部重点实验室，南京210096)摘要：利用标准CMOS工艺结合MEMS后处理制得一种梳齿状结构的电容型湿度传感器。这种湿度传感器采用聚酰亚胺(PI)作为感湿介质。实验研究了聚酰亚胺薄膜的厚度和固化条件对湿度传感器敏感性能的影响，结果显示：聚酰亚胺薄膜厚度为2．41xm，采用阶梯升温加热法，并以250℃作为最高固化温度时，测量结果表明该湿度传感器具有优异的敏感性能。关键词：聚酰亚胺；湿度传感器；电容型传感器；后处理工艺中图分类号：TP21

5、2．1文献标识码：A文章编号：1004—1699(2011)09—1253—03湿度测量在工业和农业以及人们的日常生活中1湿度传感器的工作原理和结构有着广泛的应用。对电容型湿度传感器来说，能用作感湿介质的湿敏材料有很多种¨J，聚酰亚胺(PI)就湿度传感器的感湿介质由于外界环境的相对湿是一种典型的高分子湿敏材料J，本文采用某公司度变化，吸附／脱附空气中的水汽分子，使得感湿介生产的ZKPI-305IID型聚酰亚胺。由它制成的电容质的介电常数发生变化，引起湿度传感器的电容值式湿度传感器的感湿薄膜具有优异的耐热、力学、绝改变，相对湿度与敏感电容之间存在

6、确定关系。环缘／介电性能，而且粘附性好、内应力低、流平性好，可境相对湿度升高时湿度传感器电容值增加，相对湿以制得高质量的图形。从制造工艺上看，聚酰亚胺的度降低时电容值相应减少⋯。湿度传感器输出端预聚物聚酰胺酸(PA)是可溶性的，可用类似半导体连接到电容测试电路，测得敏感电容变化。工艺中涂光刻胶的方法涂覆在湿度传感器的梳齿状本文研究的湿度传感器的结构如图1所示¨。电极上，旋涂的厚度由旋涂的转速确定，再加热到一图中铝电极板分别由50根宽15／xm、长800m、厚定温度脱水固化形成聚酰亚胺薄膜，膜厚容易控制，度约为1．5m的条形铝电极组成梳状结构，相

7、邻有利于大批量生产J。聚酰胺酸分子内部环化脱水的极板间距为8txm。二氧化硅是硅衬底上的绝缘转化为聚酰亚胺的亚胺化反应l1，是影响聚酰亚胺层，厚度约为1Ixm。该结构具有以下优点：①采用铝电极梳状并联结性能的最关键步骤。本文对聚酰氨酸的旋涂和亚胺构增加敏感电容；②将衬底接地消除外界干扰；③利用化过程进行了实验研究，在不同的旋涂转速和亚胺化聚酰亚胺(例如ZKPI～305IID)作为感湿介质，具有灵敏温度下制得湿度传感器，通过对比传感器的性能表现度高、线性度好、滞回特陛好、长期可靠等优点。得出了一组较好的后处理工艺参数。项目来源：国家863计划项目

8、(2009AA04Z322)；航空基金项目(20080869)收稿日期：2011—01—17修改日期：2011—06—02传感技术学报1254ww．c