KR101104306B1 - Sensors for detecting temperature and multi gas and methed for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 개시에서는, 절연 기판을 제공하는 단계; 상기 절연 기판 상에 온도 감응용 물질층을 형성하는 단계; 상기 온도 감응용 물질층을 패터닝하여 온도 감응막을 형성하는 단계; 상기 온도 감응막 상에 절연막을 형성하는 단계; 상기 전열막 상에 전도성 산화물 층을 형성하는 단계; 상기 전도성 산화물 막을 패터닝하여 복수개의 전극 패턴 어레이를 형성하는 단계; 상기 복수개의 전극 패턴 어레이 상에 복수개의 가스 감응막을 다층으로 형성하는 단계; 및 상기 복수개의 가스 감응막을 선택적으로 식각하여 상기 복수개의 전극 패턴 어레이의 각각 위에 가스 감응막 어레이 - 상기 가스 감응막 어레이는 적어도 하나의 가스 감응막을 포함함 - 를 형성하는 단계를 포함하는 센서 어레이 제조 방법을 제공한다.In the present disclosure, providing an insulating substrate; Forming a temperature sensitive material layer on the insulating substrate; Patterning the temperature sensitive material layer to form a temperature sensitive film; Forming an insulating film on the temperature sensitive film; Forming a conductive oxide layer on the heat transfer film; Patterning the conductive oxide film to form a plurality of electrode pattern arrays; Forming a plurality of gas sensitive films on the plurality of electrode pattern arrays in multiple layers; And selectively etching the plurality of gas sensitive films to form a gas sensitive film array on each of the plurality of electrode pattern arrays, the gas sensitive film array comprising at least one gas sensitive film. Provide a method.
산화물 온도센서, 가스센서, 산화물 절연막, 전도성 산화물, 어레이 Oxide temperature sensor, gas sensor, oxide insulating film, conductive oxide, array
Description
본 발명은 산화물을 기반으로 하는 온도 및 다중 가스 감응 센서 어레이 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an array of oxide-based temperature and multiple gas sensitive sensor arrays and a method of manufacturing the same.
통상적으로, 산화물 반도체를 기반으로 한 가스센서는 센서 표면에 피검 가스가 접촉하였을 때 발생하는 전기전도도의 변화를 이용하여 피검 가스를 검지한다. 그러나, 종래의 가스센서는 피검가스의 종류나 분자량 등에 관한 충분한 정보를 제공하지 못한다는 문제점이 있었다. 예를 들어, n-형 산화물 가스센서는, 환원성 가스와 접촉할 경우 센서 표면에서의 공핍층이 얇아지면서 전도도가 커지고, 산화성 가스와 접촉할 경우에는 반대로 전도도가 저하되므로 피검 가스가 환원성 가스인지 산화성 가스인지의 구별은 가능하나, 구체적인 피검 가스의 종류나 분자량은 확인할 수 없다는 한계가 있었다. In general, a gas sensor based on an oxide semiconductor detects a test gas by using a change in electrical conductivity generated when the test gas contacts a sensor surface. However, the conventional gas sensor has a problem that it does not provide sufficient information about the type, molecular weight, and the like of the test gas. For example, an n-type oxide gas sensor has a thinner depletion layer on the surface of the sensor when it comes into contact with a reducing gas, which increases its conductivity. Although it is possible to distinguish whether or not it is a gas, there was a limit that the type and molecular weight of a specific test gas cannot be confirmed.
또한, 종래의 가스 센서는 통상적으로 상온이 아닌 200~500℃ 근방의 온도에서 최대 동작 특성을 나타내며, 온도에 따라 감응도가 큰 차이를 나타내므로, 가스 센서에서의 패턴인식을 위해서는 반드시 온도에 대한 정보를 동시에 획득하여야 한 다는 불편함이 있었다. 뿐만 아니라, 이러한 종래의 가스 센서의 동작 온도로 인하여 온도에 대해 비교적 안정한 백금 등의 귀금속 등이 산화물 가스센서의 전극 재료로서 사용되었으나, 금속 전극 등이 적용될 수 없는 내부식 환경 또는 극한 환경에서는 센서를 사용할 수 없다는 문제점도 있었다. In addition, conventional gas sensors typically exhibit maximum operating characteristics at temperatures around 200 to 500 ° C. rather than room temperature, and show a large difference in sensitivity depending on the temperature. It was inconvenient to acquire simultaneously. In addition, although a precious metal such as platinum, which is relatively stable with respect to temperature due to the operating temperature of the conventional gas sensor, is used as an electrode material of an oxide gas sensor, the sensor may be used in an internal environment or an extreme environment where a metal electrode cannot be applied. There was also a problem that can not be used.
가스 센서를 제조하기 위한 공정에 있어서도, 종래의 가스 센서 제조 공정은 피검가스에 대한 선택성을 부여하기 위해 귀금속의 전극의 패턴 어레이 위에 서로 다른 감지막을 독립적으로 형성함에 있어서, 일부 전극 패턴만을 개방하고 감지막을 형성하는 공정을 여러번 실행해야 하는 불편함이 있었다. 예를 들어, 네 개의 어레이를 형성 하기 위해서는 네 번의 감지막 형성공정을 수행하여야 하는 번거로움이 발생하게 된다. Even in a process for manufacturing a gas sensor, a conventional gas sensor manufacturing process opens and detects only a part of electrode patterns in independently forming different sensing films on a pattern array of electrodes of a noble metal to give selectivity for a test gas. There was the inconvenience of having to execute the process of forming the film several times. For example, in order to form four arrays, it is necessary to perform four sensing film forming processes.
따라서, 본원 발명에서는, 온도와 가스에 대한 정보를 동시에 얻을 수 있고 내부식 환경 또는 극한 환경 등에 용이하게 적용될 수 있는 온도 및 다중 가스감응 센서 어레이 및 이를 보다 간편하게 제조하는 방법을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a temperature and multiple gas-sensitive sensor array and a method for manufacturing the same, which can simultaneously obtain information on temperature and gas, and can be easily applied to an internal environment or an extreme environment.
일 실시예에 따르면, 센서 어레이는 절연기판; 상기 절연기판 상에 형성된 온도 감응막; 상기 온도 감응막 상에 배치된 절연막; 상기 절연체 상에 배치되는 복수개의 전극 패턴 어레이; 및 복수개의 가스 감응막 어레이를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 복수개의 가스 감응막 어레이의 각각은 상기 복수개의 전극 패턴 어레이의 대응되는 어레이 상에 배치되고 적어도 하나의 가스 감응막을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the sensor array comprises an insulating substrate; A temperature sensitive film formed on the insulating substrate; An insulating film disposed on the temperature sensitive film; A plurality of electrode pattern arrays disposed on the insulator; And a plurality of gas sensitive film arrays. In an embodiment, each of the plurality of gas sensitive film arrays may be disposed on a corresponding array of the plurality of electrode pattern arrays and include at least one gas sensitive film.
또한, 다른 실시예에서는, 센서 어레이 제조 방법이 절연 기판을 제공하는 단계; 상기 절연 기판 상에 온도 감응용 물질층을 형성하는 단계; 상기 온도 감응용 물질층을 패터닝하여 온도 감응막을 형성하는 단계; 상기 온도 감응막 상에 절연막을 형성하는 단계; 상기 전열막 상에 전도성 산화물 층을 형성하는 단계; 상기 전도성 산화물 막을 패터닝하여 복수개의 전극 패턴 어레이를 형성하는 단계; 상기 복수개의 전극 패턴 어레이 상에 복수개의 가스 감응막을 다층으로 형성하는 단계; 및 상기 복수개의 가스 감응막을 선택적으로 식각하여 상기 복수개의 전극 패턴 어레이의 각각 위에 가스 감응막 어레이를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실 시예에 따르면, 상기 가스 감응막 어레이는 적어도 하나의 가스 감응막을 포함하도록 형성될 수 있다.In another embodiment, a method of fabricating a sensor array includes providing an insulating substrate; Forming a temperature sensitive material layer on the insulating substrate; Patterning the temperature sensitive material layer to form a temperature sensitive film; Forming an insulating film on the temperature sensitive film; Forming a conductive oxide layer on the heat transfer film; Patterning the conductive oxide film to form a plurality of electrode pattern arrays; Forming a plurality of gas sensitive films on the plurality of electrode pattern arrays in multiple layers; And selectively etching the plurality of gas sensitive films to form a gas sensitive film array on each of the plurality of electrode pattern arrays. According to one embodiment, the gas sensitive film array may be formed to include at least one gas sensitive film.
본 발명에 따른 온도 및 가스 감응 센서 어레이는 산화물로 구성되어 내부식 환경 또는 극한 환경 등에 용이하게 적용될 수 있으며, 온도 및 가스에 대한 정보를 동시에 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 온도 및 가스 감응 센서 어레이의 제조 방법은, 다층의 박막구조를 일련의 공정으로 형성시키고 선택적 식각 방식을 적용하여 가스 감응막 어레이를 형성시킴으로써, 여러 층의 가스 감응막을 갖는 센서 어레이가 간단하게 제조될 수 있도록 한다. The temperature and gas sensitive sensor array according to the present invention is composed of an oxide and can be easily applied to an internal environment or an extreme environment, and can simultaneously obtain information on temperature and gas. In addition, the method of manufacturing a temperature and gas sensitive sensor array according to the present invention, by forming a multi-layer thin film structure in a series of processes and applying a selective etching method to form a gas sensitive film array, a sensor having a gas sensitive film of several layers Allows the array to be manufactured simply.
도면에 도시되거나 이하 설명되는 각 구성 요소 및 구성 요소들 간의 배치 관계는 하나의 예시로서 다양한 구성으로 변형될 수 있다. 따라서, 도면을 참조하여 자세히 설명하는 각 실시예는 청구항의 범위를 한정하는 것은 아니며, 실시 가능한 여러 형태 중 대표적 실시예를 설명하는 것일 뿐임을 알아야 한다. 이하에서는, 명확한 이해를 돕기 위해 첨부 도면 및 그에 표시된 참조번호를 이용하여 자세한 설명이 이루어질 것이며, 도면에서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성을 나타낸다.Each component and the arrangement relationship between the components shown in the drawings or described below may be modified in various configurations as an example. Therefore, it should be understood that each embodiment described in detail with reference to the drawings is not intended to limit the scope of the claims, but merely to describe representative embodiments of the various forms possible. Hereinafter, a detailed description will be made by using the accompanying drawings and the reference numbers indicated therein for clarity of understanding, and the parts denoted by the same reference numerals in the drawings represent the same configuration.
도 1a는, 본원의 일 실시예에 따른 온도 및 다중 가스 감응 센서 어레이(100)(이하, '센서 어레이'라 한다)의 평면도를 도시하며, 도 1b 및 도 1c는, 도 1a에 도시된 센서 어레이(100)를 각각 aa'방향 및 bb'방향으로 자른 단면도를 도시 한다.FIG. 1A illustrates a top view of a temperature and multiple gas sensitive sensor array 100 (hereinafter referred to as a “sensor array”) in accordance with one embodiment of the present application, and FIGS. 1B and 1C show the sensor shown in FIG. 1A A cross-sectional view of the
일 실시예에서, 센서 어레이(100)는, 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 절연기판(110), 온도 정보을 얻기 위한 온도 감응막(120), 절연막(130), 및 전극 패턴 어레이(142,144,146,148) 및 가스 감지를 위한 가스 감응막 어레이(152,154,156,158)를 포함할 수 있다.In an exemplary embodiment, the
일 실시예에서, 절연기판(110)은, 알루미나 또는 산화규소 등과 같이 전기 절연성을 갖는 물질로 구성될 수 있다. In one embodiment, the
일 실시예에서, 온도 감응막(120)은, 절연기판(110) 상에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 온도 감응막(120)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 연결부(222) 및 연결부(222)에서 서로 연결되고 연결부(222)로부터 서로 소정의 간격을 두고 평행하게 연장된 제1 연장부(224a) 및 제2 연장부(224b)를 포함할 수 있다. 또한, 온도 감응막(120)은, 제1 연장부(224a) 및 제2 연장부(224b)의 연장 방향과 수직하고, 서로 반대 방향으로 연장된 제1 단부(226a) 및 제2 단부(226b)를 더 포함할 수 있다. 그러나, 온도 감응막(120)의 형상은 이에 한정되지 않으며, 자유롭게 변형될 수 있음을 알아야 할 것이다.In one embodiment, the temperature
일 실시예에서, 온도 감응막(120)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 절연기판(110)의 중간 부에 배치될 수 있다. 그러나, 온도 감응막(120)은 이와 같은 배치에 한정되지 않고, 절연기판(110) 상에서 자유롭게 배치될 수 있음을 알아야 한다.In one embodiment, the temperature
일 실시예에서, 온도 감응막(120)은 티탄산바륨과 같이 저항 변화에 의해 온 도 변화의 측정이 가능한 종래의 써미스터 물질 또는 산화코발트 계 물질과 같이 기전력 변화에 의해 온도 변화의 측정이 가능한 산화물 열전소재로 구성될 수 있다. In one embodiment, the temperature
일 실시예에서, 절연막(130)은, 이하에서 자세히 설명하는 전극 패턴 어레이(142,144,146,148)와 온도 감응막(120)을 전기적으로 분리하도록 온도 감응막(120) 상에 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 절연막(130)은, 도 1a에 도시된 바와 같이, 온도 감응막(120)의 연결부(222), 제1 연장부(224a) 및 제2 연장부(224b)를 덮도록 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 절연막(130)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 단부(226a) 및 제2 단부(226b)가 외부로 노출되도록 온도 감응막(120)의 제1 단부(226a) 및 제2 단부(226b)는 덮지 않도록 형성될 수 있다.In an exemplary embodiment, the
일 실시예에서, 절연막(130)은 약 1㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다. 그러나, 절연막(130)의 두께는 이에 제한되는 것이 아니고, 센서 어레이(100)의 온도감응의 민감도와 소자 전체의 크기를 고려하여 자유롭게 변형 가능함을 알아야 할 것이다. In one embodiment, the
일 실시예에서, 전극 패턴 어레이(142,144,146,148)는 절연막(130) 상에 배치될 수 있다. 도 3을 참고하면, 전극 패턴 어레이(142,144,146,148) 각각은 두 개의 빗살형태의 전극(IDE :Inter Digital Electrode)(340a,340b) 및, 저항 또는 전압 등의 전기적 신호 측정을 위해 각 전극(340a,340b)과 연결된 컨택패드(342a,342b)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 하나의 전극 패턴 어레이(142,144,146,148)에 포함된 두 개의 빗살형태의 전극(340a,340b)은 서로 대향하 고 서로 엇갈리도록 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 전극(340a,340b)의 빗살 간의 간격(d)은 대략 20㎛~200㎛ 일 수 있다. 그러나, 각 전극 패턴 어레이(142,144,146,148)의 형태, 배치 및 빗살 간의 간격은 이에 한정되지 않으며, 이하에서 자세히 설명하는, 상부에 위치하는 가스 감응막 어레이(152,154,156,158)에서 발생하는 저항 변화를 감지할 수 있는 구조의 범위 내에서 자유롭게 변형 가능함을 알아야 할 것이다. In an embodiment, the
도 3에 도시된 바와 같이, 절연막(130) 상에는 네 개의 전극 패턴 어레이(142,144,146,148)가 배치될 수 있으나, 절연막(130) 상에 배치되는 전극 패턴 어레이(142,144,146,148)의 개수는 이에 한정되지 않으며, 이하에서 자세히 설명하는 바와 같이, 가스 감응막 어레이(152,154,156,158)의 개수에 따라 네 개 이상 또는 이하일 수 있음을 알아야 한다. As illustrated in FIG. 3, four
일 실시예에서, 전극 패턴 어레이(142,146)는 절연막(130) 아래 배치된 온도 감응막(120)의 연결부(222), 제1 연장부(224a) 및 제2 연장부(224b)를 사이에 두고 다른 전극 패턴 어레이(144,148)와 대향하도록 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 전극 패턴 어레이(142,144,146,148)는, 인듐주석산화물 (ITO) 또는 n-형 산화아연 등으로 구성될 수 있다. In an exemplary embodiment, the
일 실시예에서, 가스 감응막 어레이(152,154,156,158)는 각각 전극 패턴 어레이(142,144,146,148) 상에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 가스 감응막 어레이(152,154,156,158)는, 하나 이상의 가스 감응막(162,164,166,168)을 포함할 수 있으며, 각 가스 감응막 어레이(152,154,156,158)가 포함하는 가스 감응 막(162,164,166,168)의 개수는 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 가스 감응막 어레이(152)는 한 개의 가스 감응막(162)을 포함하고, 가스 감응막 어레이(154)는 차례로 적층된 두 개의 가스 감응막(162,164)을 포함하고, 가스 감응막 어레이(156)는 차례로 적층된 세 개의 가스 감응막(162,164,166)을 포함하고, 가스 감응막 어레이(158)는 차례로 적층된 네 개의 가스 감응막(162,164,166,168)을 포함할 수 있다.In one embodiment, the gas
일 실시예에서, 가스 감응막 어레이(152,154,156,158)가 포함하는 가스 감응막(162,164,166,168)은 서로 가스 감응 특성이 다른 금속산화물 반도체물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 가스 감응막(162)은 산화 주석으로 구성되고, 가스 감응막(164)은 산화 티타늄으로 구성되고, 가스 감응막(166)은 산화 아연으로 구성되고, 가스 감응막(168)은 산화 텅스텐으로 구성될 수 있다. 이 경우, 각 가스 감응막 어레이(152,154,156,158)에서 외부에 노출되는 최상층 가스 감응막(162,164,166,168)은 서로 다른 가스 감응 특성을 가질 수 있으므로 복수 개의 가스를 검지하는 것이 가능하다. 예를 들어, 산화 주석, 산화 티타늄, 산화 아연, 산화 텅스텐 등은 피검 가스가 H2, CO, CO2, NOx, CH4 등인 경우 각 피검 가스에 대해 각각 다른 감응 특성을 나타내므로, 이와 같은 가스 감응물질의 감응특성으로부터 피검가스의 선택성에 대한 정보를 추출하는 것이 가능하다. 가스 감응막(162,164,166,168)을 구성하는 물질은 이에 한정되지 않으며, 가스 감응 특성을 갖는 다른 다양한 물질이 사용될 수 있음을 알아야 한다. In an embodiment, the gas
일 실시예에서, 센서 어레이(100)가 포함하는 가스 감응막 어레 이(152,154,156,158)의 개수는 피검 가스의 종류의 개수에 따라 결정될 수 있다. 또한, 결정된 가스 감응막 어레이(152,154,156,158)의 개수에 따라 전극 패턴 어레이(142,144,146,148)의 개수가 결정될 수 있다. In an embodiment, the number of gas
이하에서는, 도 4내지 도 10을 참고하여, 도 1 내지 도 3을 이용하여 설명한 본원 발명의 일 실시예에 따른 산화물 기반 온도 및 다중 가스감응 센서 어레이(100)의 제조방법을 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing an oxide-based temperature and multiple gas
도 4는, 본원 발명에 따른 산화물 기반 온도 및 다중 가스감응 센서 제조 방법의 각 단계를 도시한 순서도이다.Figure 4 is a flow chart illustrating each step of the method for manufacturing an oxide-based temperature and multiple gas sensitive sensor according to the present invention.
먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 절연기판(500)을 제공한다(S400). 일 실시예에서, 절연기판(500)은, 상기에서 설명한 절연기판(110)과 동일하게, 알루미나 또는 산화규소 등과 같이 전기 절연성을 갖는 물질로 구성될 수 있다.First, as shown in FIG. 5, an insulating
다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 절연기판(500) 위에 온도 감응용 산화물 층(600)을 증착한다(S402). 일 실시예에서, 온도 감응용 산화물 층(600)은, 종래의 써미스터 물질인 티탄산바륨 또는 산화물 열전소재인 산화코발트 계 물질로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 온도 감응용 산화물 층(600)은, 스퍼터링 또는 PLD 등과 같은 종래의 증착방식을 이용하여 증착될 수 있다. Next, as shown in FIG. 6, a temperature
다음으로, 절연기판(500) 위에 증착된 온도 감응용 산화물 층(600)에 대해 패터닝을 실행하여, 도 7에 도시한 바와 같이 온도 감응막(700)을 형성한다(S404). Next, patterning is performed on the temperature
온도 감응용 산화물 층(600)은, 온도 감응막(700)이, 상기에서 도 2를 참고하여 설명한 온도 감응막(120)과 동일한 형태를 갖도록 패터닝 될 수 있다. 예를 들어, 온도 감응막(700)이 도 7에 도시한 바와 같이 연결부(702) 및 연결부(702)에서 서로 연결되고 연결부(702)로부터 서로 소정의 간격을 두고 평행하게 연장된 제1 연장부(704a) 및 제2 연장부(704b), 및 제1 연장부(704a) 및 제2 연장부(704b)의 연장 방향과 수직하고, 서로 반대 방향으로 연장된 제1 단부(706a) 및 제2 단부(706b)로 구성되도록, 온도 감응용 산화물 층(600) 상에서 연결부(702), 제1 및 제2 연장부(704a,704b) 및 제1 및 제2 단부(706a,706b)를 제외한 나머지 부분은 포토레지스터 등과 같은 감광물질을 사용하여 노출시키고 에칭을 실행할 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 온도 감응막(700)은 도 7에 도시된 형태에 한정되지 않고 자유롭게 변형된 형태를 가질 수 있으며, 온도 감응막(700)의 형태에 따라 온도 감응용 산화물 층(600)의 일부를 노출시키고 에칭함으로써 형성할 수 있다.The temperature
일 실시예에서는, 온도 감응막(700)은, 온도 감응용 산화물 층(600)에 대해 이온빔 등의 방법을 이용한 건식 식각 또는 화학적 식각을 이용하여 에칭을 실행함으로써 형성할 수 있다. In one embodiment, the temperature
다음으로, 온도 감응막(700) 상에는, 도 8에서 도시된 바와 같이, 절연막(800)을 형성한다(S406). 일 실시예에서, 절연막(800)의 형상 및 배치는, 도 3를 참고하여 상기에서 설명한 절연막(130)의 형상 및 배치와 동일하게 적용될 수 있다. 일 실시예에서, 절연막(800)은 스퍼터링 또는 펄스레이져 증착 등의 종래의 방식에 따라 형성될 수 있다. Next, an insulating
다음으로, 도 9에 도시한 바와 같이, 절연막(800) 상에 전도성 산화물 층(900)을 형성한다(S408). 일 실시예에서, 전도성 산화물 층(900)은, 상기 설명 한 바와 같이, 인듐주석산화물(ITO), n-형 산화아연 등과 같은 전도성 산화물로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 전극 산화물 층(900)은, 스퍼터링, 펄스레이져 증착 등과 같은 종래의 박막형성 공정을 이용하여 증착될 수 있다. Next, as shown in FIG. 9, the
다음으로, 전도성 산화물 층(900)에 대해 패터닝 공정을 실행하여 전극 패턴 어레이(1002,1004,1006,1008)를 형성한다(S410). Next, a patterning process is performed on the
도 10에 도시한 바와 같이, 전도성 산화물 층(900)을 패터닝하여 네 개의 전극 패턴 어레이(1002,1004,1006,1008)를 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 네 개의 전극 패턴 어레이(1002,1004,1006,1008)는, 두 개의 전극 패턴 어레이(1002,1006)가 절연막(800) 아래에 배치된 온도 감응막(700)의 연결부(702), 제1 및 제2 연장부(704a,704b)를 사이에 두고 다른 두 개의 전극 패턴 어레이(1004,1008)와 각각 대향하도록 배치될 수 있다.As illustrated in FIG. 10, four
일 실시예에서, 각 전극 패턴 어레이(1002,1004,1006,1008)는, 도 3을 참고하여 상기에서 설명한 전극 패턴 어레이(142,144,146,148)와 동일하게, 두 개의 빗살형태의 전극(1010a,1010b)을 포함하고, 두 개의 전극(1010a,1010b)은 서로 대향하고 각 전극(1010a,1010b)의 빗살이 서로 엇갈리게 배치되도록 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 전극(1010a,1010b)의 서로 엇갈리게 배치된 빗살 간의 간격은 대략 20㎛~200㎛이 되도록 형성될 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 각 전극 패턴 어레이(1002,1004,1006,1008)는 저항 또는 전압 등 전기적 신호의 측정이 가능하도록, 전극(1010a,1010b)과 연결된 컨택 패드(1012a,1012b)를 포함하도록 형성될 수 있다.In one embodiment, each of the
그러나, 전술한 바와 같이, 각 전극 패턴 어레이(1002,1004,1006,1008)의 형태, 배치 및 빗살 간의 간격은 이에 한정되지 않으며, 상부에 위치하게 될 가스 감응막 어레이(1102, 1104, 1106, 1108)의 저항 변화를 감지할 수 있는 구조의 범위 내에서 자유롭게 형성될 수 있음을 알아야 한다. 또한, 산화물 전극(1000)이 포함하는 전극 패턴 어레이(1002,1004,1006,1008)의 개수는, 이하에서 설명하는, 각 전극 패턴 어레이(1002,1004,1006,1008)의 상부에 위치하게 될 가스 감응막 어레이(1202, 1204, 1206, 1208)의 개수에 따라 결정될 수 있음을 알아야 한다.However, as described above, the shape, arrangement, and spacing between the comb teeth of the
일 실시예에서, 전극 패턴 어레이(1002,1004,1006,1008)는, 포토레지스터 등과 같은 감광 물질을 이용하여 전도성 산화물 층(900)의 일부를 개방한 상태에서 이온밀링 등의 방식을 통한 건식 식각 또는 화학적 에칭 등과 같은 종래의 에칭 기법을 이용하여 형성될 수 있다. In an embodiment, the
다음으로, 전극 패턴 어레이(1002,1004,1006,1008) 상에 가스 감응막(1102, 1104, 1106, 1108)을 형성한다(S412). 일 실시예에서, 전극 패턴 어레이(1002,1004,1006,1008) 상에는, 도 11에 도시한 바와 같이, 네 개의 가스 감응 막(1102, 1104, 1106, 1108)이 형성될 수 있으며, 네 개의 전극 패턴 어레이(1002,1004,1006,1008)를 덮도록 전극 패턴 어레이(1002,1004,1006,1008) 상에 차례대로 적층될 수 있다. 그러나, 전극 패턴 어레이(1002,1004,1006,1008) 상에 형성되는 가스 감응막(1102, 1104, 1106, 1108)의 개수는 이에 한정되지 않으며, 검지하고자 하는 피검 가스 종류의 개수에 따라 네 개 이상 또는 이하일 수 있다. 이 경우, 전술한 바와 같이 절연막(800) 상에 형성되는 전극 패턴 어레 이(1002,1004,1006,1008)의 개수도 가스 감응막(1102, 1104, 1106, 1108)의 개수에 따라 달라질 수 있다.Next, gas
일 실시예에서, 각 가스 감응막(1102, 1104, 1106, 1108)은 전술한 바와 같이, 온도나 피검가스에 따라 감응도가 서로 다른 산화물로 구성될 수 있다. 예를 들어, 가스 감응막(1102, 1104, 1106, 1108)은, 각각 산화아연, 산화티타늄, 산화 텅스텐 또는 산화주석 등의 산화물로 구성될 수 있다. 그러나, 가스 감응막(1102, 1104, 1106, 1108)을 이루는 물질은 이에 한정되지 않으며, 가스 감응 특성을 갖는 다른 물질도 이용될 수 있음을 알아야 할 것이다.In one embodiment, each gas
일 실시예에서, 적층된 가스 감응막(1102, 1104, 1106, 1108)은, 센서 감응성을 높이기 위하여, 나노와이어 구조 또는 3차원의 엠보싱구조 등과 같이 표면적을 크게하고 확산거리를 짧게하는 물질 구조를 갖도록 형성할 수 있다. In one embodiment, the stacked gas
일 실시예에서, 가스 감응막(1102, 1104, 1106, 1108)은 다중 채널을 가지는 스퍼터링 또는 펄스레이져법 등의 진공방식이나 졸겔법에 의한 습식방법 등을 이용하여 형성시킬 수 있다. 그러나, 가스 감응막(1102, 1104, 1106, 1108)의 형성방법은 이에 제한되지 않으며, 다층 구조를 형성할 수 있는 다양한 방법을 통해 형성될 수 있음을 알아야 한다. In an embodiment, the gas
다음으로, 가스 감응막(1102, 1104, 1106, 1108)을 선택적으로 식각하여 전극 패턴 어레이(1002,1004,1006,1008) 상에 각각 가스 감응막 어레이(1202,1204,1206,1208)를 형성한다(S414). 일 실시예에서, 도 12에 도시한 바와 같이, 가스 감응막 어레이(1202)는 가스 감응막(1102)을 포함하고, 가스 감응막 어 레이(1204)는 가스 감응막(1102,1104)을 차례대로 포함하고, 가스 감응막 어레이(1206)는 가스 감응막(1102,1104,1106)을 차례대로 포함하고, 가스 감응막 어레이(1208)은 가스 감응막(1102,1104,1106,1108)을 차례대로 포함하도록 가스 감응막(1102,1104,1106,1108)을 선택적으로 식각할 수 있다. Next, the gas
이와 같이 형성된 센서 어레이(100)는, 전술한 바와 같이 각 가스 감응막 어레이(1202,1204,1206,1208)가 가스 감응성이 각기 다른 가스 감응막(1102,1104,1106,1108)을 최상층으로 포함하므로, 복수 개의 가스를 검지하는 것이 가능하다. As described above, each of the gas
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자나 당업자는 후기의 특허청구 범위에 기재된 본 발명의 기술 사항 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 세부사항은 한정적인 것이 아닌 것이며, 특허청구 범위의 의미 및 범위, 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. As described above, those skilled in the art to which the present invention pertains or those skilled in the art can understand that the present invention can be variously modified and changed without departing from the technical matters and scope of the present invention described in the claims. There will be. Therefore, the above-described details are not to be considered as limiting, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
도 1a는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 센서 어레이의 평면도를 도시하며, 도 1b 및 도 1c는 도 1a에 도시된 센서어레이를 각각 aa' 및 bb'방향으로 자른 단면도를 도시한다.1A shows a top view of a sensor array, in accordance with one embodiment of the present invention, and FIGS. 1B and 1C show cross-sectional views taken along the aa 'and bb' directions of the sensor array shown in FIG. 1A, respectively.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 센서어레이의 절연 기판 상에 배치된 온도 감응막을 도시한다. 2 illustrates a temperature sensitive film disposed on an insulating substrate of a sensor array, according to one embodiment of the invention.
도 3은, 절연막 위에 형성된 전극 패턴 어레이를 도시한다. 3 shows an electrode pattern array formed over an insulating film.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 센서 어레이 제조 방법의 각 단계를 나타내는 순서도이다. 4 is a flowchart illustrating each step of the sensor array manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
도 5 내지 도 12는, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 어레이 제조 방법을 도시한 도면이다. 5 to 12 are diagrams illustrating a sensor array manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190012373A (en) | 2017-07-27 | 2019-02-11 | 전자부품연구원 | Gas sensor and gas sensor array having a heat insulating structure and manufacturing method thereof |
KR20190014981A (en) | 2017-08-04 | 2019-02-13 | 전자부품연구원 | Micro gas sensor array and method for manufacturing the same |
KR20200025203A (en) | 2018-08-29 | 2020-03-10 | 전자부품연구원 | Gas sensor and manufacturing method of the same |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104316571B (en) * | 2014-11-10 | 2017-12-19 | 长春工业大学 | A kind of preparation method of carbon nanotube heterojunction organic gas sensor |
EP3234573A4 (en) * | 2014-12-15 | 2018-07-18 | Robert Bosch GmbH | Nanolaminate gas sensor and method of fabricating a nanolaminate gas sensor using atomic layer deposition |
CN104914135A (en) * | 2015-07-03 | 2015-09-16 | 安徽中杰信息科技有限公司 | Gas sensor for detecting dangerous chemical leakage |
KR101698680B1 (en) * | 2015-08-24 | 2017-01-23 | 울산과학기술원 | High selective and high seneitive gas sensor device |
KR102073721B1 (en) * | 2017-12-15 | 2020-02-05 | (주) 텔로팜 | Niddle Type Probe Apparatus having MEMS Sensor Unit for Measuring Sap Flow and Manufacturing Method thereof |
CN110426424A (en) * | 2019-04-02 | 2019-11-08 | 哈尔滨理工大学 | A kind of more array self-adapted capacitance tomography sensor devices |
TWI695168B (en) * | 2019-05-22 | 2020-06-01 | 長庚大學 | Gas sensing device and manufacturing method thereof |
KR102131579B1 (en) | 2020-02-27 | 2020-07-07 | 주식회사 지노시스 | OPERATING METHOD OF IoT SYSTEM USING PAINT TEMPERATURE SENSOR |
KR102615548B1 (en) | 2021-11-11 | 2023-12-19 | 재단법인대구경북과학기술원 | Gas sensor array including a plurality of metal oxide thin films having different oxygen composition ratio, method of manufacturing the same, and method of sensing gas using the same |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07198649A (en) * | 1993-11-11 | 1995-08-01 | Lg Electron Inc | Gas sensor and preparation thereof |
KR19980082521A (en) * | 1997-05-07 | 1998-12-05 | 한갑수 | Gas sensor using FITISH element and manufacturing method thereof |
KR20040043132A (en) * | 2001-11-14 | 2004-05-22 | 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 | Gas sensor, and production method for gas sensor |
KR20050118924A (en) * | 2004-06-15 | 2005-12-20 | 현대자동차주식회사 | Sensing apparatus and method for applying the same |
-
2009
- 2009-06-29 KR KR1020090058242A patent/KR101104306B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07198649A (en) * | 1993-11-11 | 1995-08-01 | Lg Electron Inc | Gas sensor and preparation thereof |
KR19980082521A (en) * | 1997-05-07 | 1998-12-05 | 한갑수 | Gas sensor using FITISH element and manufacturing method thereof |
KR20040043132A (en) * | 2001-11-14 | 2004-05-22 | 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 | Gas sensor, and production method for gas sensor |
KR20050118924A (en) * | 2004-06-15 | 2005-12-20 | 현대자동차주식회사 | Sensing apparatus and method for applying the same |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190012373A (en) | 2017-07-27 | 2019-02-11 | 전자부품연구원 | Gas sensor and gas sensor array having a heat insulating structure and manufacturing method thereof |
KR20190014981A (en) | 2017-08-04 | 2019-02-13 | 전자부품연구원 | Micro gas sensor array and method for manufacturing the same |
KR20200025203A (en) | 2018-08-29 | 2020-03-10 | 전자부품연구원 | Gas sensor and manufacturing method of the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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KR20110000917A (en) | 2011-01-06 |
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