การออกแบบและกระบวนการสร้างเซนเซอร์วัดความชื้นแบบตัวเก็บประจุ
The capacitive humidity sensor : design and fabrication.
Abstract:
บทคัดย่อ: วิทยานิพนธ์ฉบับนี้ ได้นำเสนอการออกแบบ และกระบวนการสร้างเซนเซอร์ตรวจวัด ความชื้นแบบตัวเก็บประจุ โครงสร้างขั้วอินเตอร์ดิจิเตท พัฒนาโดยศูนย์เทคโนโลยีไมโคร อิเล็กทรอนิกส์ (TMEC) ใช้เทคนิคการสร้างบนพื้นฐานเทคโนโลยีกระบวนการผลิตซีมอส ออกแบบ เซนเซอร์มีลักษณะโครงสร้างเหมือนกับตัวเก็บประจุให้สามารถสัมผัสกับอากาศที่มีความชื้น ซึ่ง บริเวณร่องระหว่างขั้วโลหะของซี่หวีจะทำหน้าที่เป็นไดอิเล็กทริกให้กับตัวเก็บประจุ มืฃนาดเล็กต่อ ขนานกัน โดยมีขั้นโลหะ (Aluminium) ขั้นเดียวเป็นโครงสร้างแบบซี่หวีสลับ ออกแบบให้เป็น เครือข่ายรวมของส่วนย่อยๆ 600 ส่วน โดยมีขั้นฟิล์มซิลิคอนไนไตรด์หนา 50nm เป็นชั้นปัองกัน ขั้วโลหะ และใช้ช่วยในการดูดซับความชื้น ซึ่งจะทำให้มีขนาดเล็ก และมีค่าความจุไฟฟ้าสูง ทำงานได้ดี มีความไวในการวัดสูง สำหรับกระบวนการสร้างเซนเซอร์ตรวจวัดความชื้นแบบตัวเก็บประจุบนแผ่น ซิลิคอน เริ่มจากการปลูกฟิล์มโลหะบนชั้นซิลิคอนไดออกไซด์แล้วทำการกัดชั้นโลหะให้เป็นร่องสำหรับ อากาศมาคั่น เพื่อทำหน้าที่เป็นไดอิเล็กทริกให้กับตัวเก็บประจุ ปลูกฟิล์มซิลิคอนไนไตรด์ปิดทับเพื่อ ปัองกันการลัดวงจรของแผ่นเพลต จากการวัดคุณสมบัติทางไฟฟ้าพบว่าค่าความจุทางไฟฟ้าจะขึ้นอยู่ กับความหนาของขั้นไดอิเล็กทริก และค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของฉนวนระหว่างขั้วโลหะ ซึ่งในการสร้าง ครั้งนี้จะได้ yield 98 % โดยตัวเก็บประจุแต่ละตัวจะมีค่าความจุไฟฟ้าเฉลี่ย 10.96 pF และเมื่อเปรียบเทียบค่าที่วัดได้กับตัวผลิตความขึ้นมาตร!ทนที่ค่าความขึ้น 12 %RH, 33 %RH, 75 %RH และ100 %RH จะพบว่าความจุไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นตามความขึ้นในอากาศโดยมีค่าเฉลี่ย 67.7 pF, 78.5 pF, 122.7 pF และ 142.8 pF ตามลำดับ หัววัดความขึ้นมีความไวในการตอบสนองที่ 1 pF/%RH นอกจากนี้นยังพบว่าความถี่ในช่วง 1 MHz - 2 MHz และอุณหภูมิช่วง 25°c - 50 °c ไม่มีผลต่อการ เปลี่ยนแปลงของเซนเซอร์ตรวจวัดความขึ้นแบบตัวเก็บประจุซึ่งเหมาะสมสำหรับการพัฒนาเซนเซอร์ วัดความขึ้นอากาศ เพื่อพัฒนาสู่เซิงพาณิชย์ต่อไป
สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง. สำนักหอสมุดกลาง
Email:
Lifelong@kmitl.ac.th
Role:
อาจารย์ผู้ควบคุมวิทยานิพนธ์
Email :
ktwisut@kmitl.ac.th
CallNumber:
วพ. อ591ก 2556
©copyrights สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง