Abstract
In this paper, we fabricated a capacitive humidity sensor with an IDT(Interdigitated) electrode using commercial polyimide containing fluorine, and its properties were measured and analyzed. First, in order to analyze the composition of commercial polyimide, EDS analysis was performed after patterning process on a silicon wafer. The area of the humidity sensor was $1.56{\times}1.66mm^2$, and the width of the electrode and the gap between the electrodes were $3{\mu}m$ each. The number of electrodes was 166 and the length of the electrode was 1.294mm for the sensitivity of the sensor. The fabricated sensor showed that the sensitivity was 24 fF/%RH, linearity <${\pm}2.5%RH$ and hysteresis <${\pm}4%RH$. As a result of measuring the capacitance value according to the frequency change, the capacitance vlaue decreased with increasing frequency. Capacitance deviations with 10kHz and 100kHz were measured as 0.3pF on average.
본 논문에서는 불소가 함유된 상용 폴리이미드를 사용하여 빗살형 전극을 갖는 정전용량형 습도센서를 제작하고 특성 측정 및 분석을 수행하였다. 먼저 상용 폴리이미드의 성분 분석을 위해 실리콘 웨이퍼 상에 패턴닝을 하고 열처리 공정을 수행한 후 EDS 분석을 수행하였다. 분석 결과 탄소(C) 62.48 Wt%, 산소(O) 9.38 Wt% 그리고 불소(F) 성분이 평균 8.44 Wt% 포함되어있는 것을 알 수 있었다. IDT구조에 대한 설계값을 토대로 제작된 습도센서의 면적은 $1.56{\times}1.66mm^2$이며, 전극의 넓이와 전극간 폭은 동일하게 각각 $3{\mu}m$, 센서의 감도를 높이기 위해 전극 수를 166개, 길이를 1.294mm로 제작하였다. 제작된 센서에 대한 기본특성 측정 결과 감도는 24 fF/%RH, 선형 특성 < ${\pm}2.5%RH$ 그리고 히스테리시스는 < ${\pm}4%RH$로 나타났으며, 주파수 특성은 10kHz, 20kHz, 50kHz, 100kHz에서 습도변화에 따른 용량값 변화를 측정한 결과 주파수가 증가할수록 동일 습도에서 용량값은 작아지는 것을 확인할 수 있었으며 10kHz와 100kHz의 습도변화에 따른 용량값 편차는 평균 0.3pF으로 측정되었다.
