聚酰亚胺电容型湿度传感器的研制

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1、兰州大学硕士学位论文聚酰亚胺电容型湿度传感器的研制姓名：崔千红申请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学指导教师：杨建红20100501摘要湿度的测量不仅应用于日常生活，在工业生产、医疗、农业、气象分析、航天航空等领域也有广泛应用。随着科技的发展，湿度传感器正在从简单的湿敏元件向智能化、集成化、多参数检测方向改进，使用集成电路制造技术制备的湿度传感器具有价格低、精度高、稳定性好的优点。本文采用两种电极结构(条栅形和格栅形)和两种感湿介质(不溶性聚酰亚胺和可溶性聚酰亚胺)研制了电容型湿度传感器。对不同结构和材料的传感器做了理论研究、实际制作及测试分析。从理论

2、上给出了器件的静态响应及动态响应特性，阐述了各种参数对器件性能造成的影响。经过工艺流片、压焊、封装、测试，获得了不同结构和材料湿度传感器的灵敏度、响应时间、湿滞等性能参数，进而做了对比分析。结果表明：在器件总面积不变的情况下，上电极线条越细，湿度传感器的响应时间越短；同种材料的情况下，上电极为格栅形的湿度传感器比条栅形湿度传感器输出电容值较大，灵敏度较高(在25℃时，格栅形的湿度传感器灵敏度为0．882pF／％RH，而条栅形的湿度传感器灵敏度为O．65pF／％RH)；可溶性聚酰亚胺胶比不可溶性聚酰亚胺胶更致密、更坚固，用其制作的湿度传感器的性能较好，响应时间

3、较短(可溶性聚酰亚胺湿度传感器和不可溶性聚酰亚胺湿度传感器均在相对湿度为12％RH．60％RH间进行阶跃变化时，响应时间分别为880ms，3s)，但也同时导致了工艺流程中刻蚀比较困难的问题；不论哪种机构和材料，湿滞普遍较小，说明本文所探索的工艺参数较为适当。关键词：聚酰亚胺；湿度传感器；响应时间；CMOS工艺AbstractHumiditysensoriswidelyusedinmanyfieldsincludingmeteorology,industry,agriculture，medicine，andinoureverydaylife．Withthefa

4、stdevelopmentintechnology,thehumiditysensorischangedfromsimpletosmarterandmoreintegrated，thehumiditysensorswhichfabricatedbyICtechnologyshowmanyadvantages，suchashigheraccuracyandhigherreliability．Thepaperstudiedcapacitivehumiditysensorwhichbasedontwodifferentelectrodestructures(the

5、straptypeandthegridtype)andtwodifferenthumidity—sensitivelayers(theinsolublepolyimideandthesolublepolyimide)．Thispapercarriesouttheoryresearching,manufacturing,testingandanalyzingontodifferentcapacitivehumiditysensors．Weanalysesvariousparametershaveinfluenceondeviceperformancefromt

6、hechangesoftheconcentrationofwatermoleculesinthestaticanddynamicresponseprocess．Thispapercarriesoutmanufacturing，pressureweldingandpackageontothecapacitivehumiditysensors，andobtainedagreatdealofdata，analyzedthedifferentfromtheperformanceparameters，suchasthesensitivity,responsetime，

7、thendidacomparativeanalysis．Theresultsshowedthatwhenthedeviceswereinthesamesize，thesmallertheminimumlinewidthoftheupperelectrode，theshorterresponsetimeofthehumiditysensorsare．Whenweusethesamekindofmaterialsasthehumidity·sensitivelayer,theoutputcapacitancesofthehumiditysensorswithth

8、egridtypeelectrodewerelarg