KR0160554B1 - 반도체 가스센서의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 가스센서의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양면에 절연막이 형성된 실리콘 기판의 일면에 일정한 온도로 발열되는 발열체를 증착하고, 그 윗면에 산화막을 증착시켜 상기 발열체의 발열에 의해 가스 흡탈착성능을 향상시킬 수 있도록 된 가스센서의 제조방법에 있어서, 상기 산화막(14)의 윗면의 적정부분에 접촉창을 정의하고, 상기 접촉창이 정의되지 않은 산화막(14)의 일부분에는 알루미늄층(15)를 증착시키는 단계, 상기 알루미늄층(15)의 윗면에 산화막(16)을 증착한 뒤 적정부분에 접촉창을 형성하는 단계, 상기 산화막(16)에 정의된 접촉창에 가스감지막(7)을 증착하고 소정형상으로 패터닝하는 단계를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 가스센서의 제조방법

제1도는 종래 반도체 가스센서의 제조공정을 보인 단면도.

제2도는 본 발명에 따른 반도체 가스센서의 제조공정을 보인 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 실리콘 기판 12 : 실리콘산화막

13 : 발열체 14 : 실리콘산화막

15 : 전극부 16 : 실리콘산화막

17 : 가스감지막

본 발명은 반도체 가스센서의 제조방법에 관한 것으로, 이방성 식각에 의한 알루미늄 전극의 손상을 방지할 수 있도록 된 반도체 가스센서의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 가스센서는 접촉연소 또는 반도체 저항변화방식의 센서로서, 알루미나 소결체에 Pt,Pd등을 촉매로서 첨가한 SnO2, ZnO나 αFe2O3등을 소결하여 산화물 반도체로 치환한 것이다.

이중 SnO2를 이용한 반도체 가스센서는 반도체 표면에 가스가 흡탈착함에 따라 반도체의 전도도가 변화되는 것을 이용한 것이며, 센서에는 미세발열체가 내장되어 이에 따라 산화물 반도체인 가스감지부를 약 200℃-300℃로 가열하여 가스의 흡탈착속도를 빠르게 한다. 이는 산화물 반도체 표면에 가스가 흡탈착한 경우 그 전기저항이 변화하는 것을 이용하는 것이다.

이러한 종래 반도체 가스센서는 제1도에 도시한 바와 같은 공정에 의하여 그 구성이 완성되게 되며, 이를 제1도를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저, 과정(a)에서 보는 바와 같이 실리콘 기판(1)을 산화로에서 열산화시킴으로써 절연막인 실리콘 산화막(2)을 실리콘 기판의 양면에 각각 형성시킨다. 이때 절연막으로는 실리콘 산화막 뿐만 아니라 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산화막을 순서대로 한층씩 증착시켜 사용할 수 있다. 또한, 과정(b)에서는 실리콘 산화막(2)의 일면에 백금(Pt)/크롬(Cr)층을 증착시킨 뒤 소정 형상으로 패터닝하여 발열체(3)를 형성한다. 이때 크롬(Cr)은 백금(Pt)과 실리콘 산화막(3)의 표면 접착성을 향상시키기 위한 것이다.

다음 과정(c)에서는 발열체(3)의 윗면에 전자빔(E-Beam)방법에 의하여 실리콘 산화(막4)을 증착시켜 발열체(3)의 열적 단열 및 전기적 절연을 수행할 수 있도록 한다. 이하 과정(d)에서는 상기 실리콘 산화막(4)의 윗면에 가스감지막(5)으로써 산화아연(ZnO)을 증착한 뒤 소정 형상으로 패터닝한다.

또한, 과정(e)에서는 가스감지막(5)에 전원을 공급하는 도선을 형성하기 위하여 알루미늄(Al)전극(6)을 증착시킨 뒤 소정 형상으로 패터닝한다. 미세발열체에서 발생되는 열이 실리콘을 통한 전도를 방지함으로써 센서의 온도를 상승시키기 위해 실리콘 기판(1)의 아랫면에 형성된 실리콘 산화막(2)의 일부를 식각함으로써 추후 진행될 이면 식각을 위한 이면 식각창(Backside Etching Window)을 개봉하게 된다.

마지막 과정(f)에서는 이상의 과정에서 형성된 실리콘 기판(1)을 소정의 기구에 삽입하여 수산화칼륨(KOH)용액과 같은 식각용액내에서 이방성 식각(Backside Anisotropic etching)하여 (f)에서와 같은 가스센서의 구조체를 형성함으로써 반도체 가스센서의 제작공정을 완료하게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 반도체 가스센서의 제조방법에 있어서 이면 이방성 식각시 강알칼리 요액인 수산화 칼륨용액에 의하여 알루미늄 전극(6)이 손상되게 되므로 반도체 가스센서의 제조상의 어려운 문제점이 존재하였다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래의 제반결점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 그 목적은 반도체 가스센서의 제조방법에 있어서, 제작 최종단계인 이방성 식각시 전면의 전극물질인 알루미늄의 수산화 칼륨용액내에서의 손상을 방지할 수 있도록 된 반도체 가스센서의 제조방법에 관한 것이다.

이러한 목적을 실현하기 위하여 본 발명에 따른 반도체 가스센서의 제조방법은 양면에 절연막이 형성된 실리콘 기판의 일면에 일정한 온도로 발열되는 발열체를 형성하고, 그 윗면에 산화막을 증착시켜 상기 발열체의 발열에 의해 가스 흡탈착성능을 향상시킬 수 있도록 된 가스센서의 제조방법에 있어서, 상기 산화막의 윗변의 적정부분에 접촉창을 정의하고, 상기 접촉창이 정의되지 않은 산화막의 일부분에는 알루미늄층을 증착시키는 단계, 상기 알루미늄층의 윗면에 산화막을 증착한 뒤 적정부분에 접촉창을 형성하는 단계, 상기 산화막에 정의된 접촉창에 가스감지막을 증착하고 소정형상으로 패터닝하는 단게를 구비한 것을 특징으로 한다.

이하에는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 구성 및 작용효과를 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 가스센서의 제조공정은 제2도에 도시한 제조 단면도에서 보는 바와 같이, 먼저 과정(a)에서 약 300-400㎛의 양면 폴리싱 된 실리콘 기판(10)을 열산화시켜 약 1.5㎛의 실리콘 산화막(12)을 양면에 형성시킨다. 상기 실리콘 기판(10)의 윗면에 형성된 실리콘 산화막(12)은 식각저지 마스크인 절연막으로써 작용한다. 이때의 절연막으로는 실리콘 산화막 이외에 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막/실리콘 질화막/실리콘 산화막을 순서대로 적층형성한 것이 양호하게 사용되어질 수 있다. 이후 과정(b)에서는 상기 과정(a)에서 증착된 실리콘 산화막(12)의 윗면에 가스의 흡탈착 속도를 증가시키기 위하여 일정 온도로 발열되는 발열체(13)를 형성하기 위하여 백금(Pt)/크롬(Cr)의 금속층을 증착하고 소정의 형상으로 패터닝(patterning)하게 된다.

과정(c)에서는 차후에 형성되어 가스가 흡착탈되는 가스감지면과 상기 발열체(13)의 전기적 절연을 위하여 전자빔(E-Beam)방식에 의해 상기 발열체(13)의 윗면에 실리콘 산화막(14)을 증착시키게 된다. 이후 과정(d)에서는 실리콘 산화막(14)의 일부분을 식각하여 일부 발열체(13)의 윗면이 개방되도록 함으로써 접촉창(contact window)을 정의한다. 또한, 과정(e)에서는 접촉창이 정의되지 않은 실리콘 산화막(14)의 적소에 차후 형성되는 가스감지막에 전원을 인가할 수 있도록 알루미늄(Al)층을 증착시킨 뒤 소정 형상으로 패터닝하여 전극부(15)를 형성하게 된다.

과정(f)에서는 상기 과정(e)에서 형성된 전극부(15)의 윗면에 실리콘 산화막(16)을 증착한 뒤 전극부(15) 및 상기 발열체(13)의 접촉창이 형성된 부분이 개방되도록 적정부분을 식각하여 추후 가스감지막을 증착하기 위한 공간을 확보하게 된다. 이하 과정(g)에서는 상기 과정(f)에서 전극부(15)의 개방된 부분에 가스감지막(17)으로써 산화아연층(ZnO)을 증착시키게 된다. 또한, 단계(h)에서는 아연 이방성 식각창(Bandside Anisotropic etching window)을 개봉하고 단계(i)에서는 이상의 단계에서 형성된 실리콘 기판(10)을 수산화칼륨(KOH)의 식각용액내에서 이방성 식각(Bandside Anisotropic etching)을 수행하여 가스센서의 구조를 완성하게 된다.

이때 가스감지막(17)에 전원을 공급하도록 알루미늄(Al)을 증착시킴으로써 형성되는 전극부(15)가 가스감지막(17)과 실리콘 산화막(16) 및 실리콘 산화막(14)과 실리콘 산화막(16)에 의하여 그 내부에 매립되어 보호되므로 수산화칼륨(KOH)등의 식각용액에 의한 이방성 식각시에 알루미늄(Al) 전극이 손상되지 않게 보호할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체 가스센서의 제조방법에 의하여 가스감지부에 전원을 인가하기 위한 알루미늄 전극부를 식각용액으로부터 보호할 수 있으므로 전극손상에 의한 소자 생산수율을 향상시킬 수 있는 이점을 제공하게 된다.

Claims (1)

1. 양면에 절연막이 형성된 실리콘 기판의 일면에 일정한 온도로 발열되는 발열체를 증착하고, 그 윗면에 산화막을 증착시켜 상기 발열체의 발열에 의해 가스 흡탁착성능을 향상시키 수 있도록 된 가스센서의 제조방법에 있어서, 상기 산화막(14)의 윗면의 적정부분에 접촉창을 정의하고, 상기 접촉창이 정의되지 않은 산화막(14)의 일부분에는 알루미늄층(15)을 증착시키는 단계, 상기 알루미늄층(15)의 윗면에 산화막(16)을 증착한 뒤 적정부분에 접촉창을 형성하는 단계, 상기 산화막(16)에 정이된 접촉창에 가스감지막(7)을 증착하고 소정형상으로 패터닝하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 가스센서의 제조방법.