Abstract
In this paper, we present design and prototyping of a low-cost, integrated multi-functional micro health sensor chip that can be used or embedded in widely consumer devices, such as cell phone and PDA, for monitoring environmental condition including air pressure, temperature and humidity. This research's scope includes basic individual sensor study, architecture for integrating sensors on a chip, fabrication process compatibility and test/evaluation of prototype sensors. The results show that the integrated TPH sensor has good characteristics of ${\pm}\;1\%FS$ of linearity and hysteresis for pressure sensor and temperature sensor and of ${\pm}\;5\%FS$ of linearity and hysteresis But if we use 3rd order approximation for humidity sensor, full scale error becomes much smaller and this will be one of our future study.
본 논문은 MEMS (Micro-Mechanical-Electronic System) 기술을 이용한 온도, 압력, 습도 복합 센서의 설계와 제작, 그리고 평가에 관한 것이다. 이러한 MEMS 복합 센서는 휴대 전화나 PDA와 같이 가정용 제품에 사용되어 환경을 모니터링하는 건강 측정용 센서로서 사용될 것이다. 이 연구의 범위는 이러한 개별 센서의 연구 및 모든 센서를 하나의 실리콘 웨이퍼 상에서 집적할 수 있는 구조에 관한 연구, 그리고 복합 센서를 MEMS 공정에서 제작할 수 있는 공정 호환성에 대한 연구와 얻어진 센서 prototype의 측정, 평가로 이루어져 있다. 이 연구에서 우리는 온도와 압력 센서의 경우에는 선형성과 이력특성이 $1\%FS$안에 들어오는 특성을 얻었으며 단지 습도 센서의 경우에는 $5\%FS$에 해당하는 선형성과 이력 특성을 얻었다. 다만 원리적으로 습도 센서의 동작 특성은 비선형적이며 우리가 3차로 근사화할 경우에 보다 낳은 결과를 얻을 것을 기대할 수 있다. 이러한 특성을 더욱 개선하기 위한 것은 추후의 연구 영역이 될 것이다.