KR100225788B1 - 습도감지 전계효과트랜지스터 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 습도감지 전계효과트랜지스터에 관한 것으로서, n형(100) 실리콘 기판(1)에 소자의 전기적 분리를 위해 p형웰(2)을 만들고 p형웰(2) 안에 n채널 MISFET를 제조하여 게아트절연영역에 Si3N4(3)를 증착시켜 Si3N4(3)/Si02막(4)을 형성시키는 단계와, 상기 Si3N4(3)/Si02막(4) 위에 스퍼터로 Ti02막(5)을 증착시키고 리프트-오프 후 열처리 하는 단계, 열처리 후 물분자가 투과할 수 있는 다공질크롬(Cr; 6)과 다공질금(Au; 7)을 다공질 금속층으로 증착하는 단계 및, 게이트의 습도감지영역을 제외한 게이트전극, 소스 및 드레인에 1~2㎛의 2차 Au(8)를 증착하는 단계로 이루어져마이크로 테크놀리지를 이용하여 만든 전계효과트랜지스터 습도센서로서 규격화가 쉽고, 응답속도가 빠르며, 열적으로 안정성이 뛰어나고, 집적화되어 있기 때문에 멀티센서가 용이하여 널리 이용될 수 있는 장점이 있는 습도감지 전계효과트랜지스터 및 그 제조방법이다.
Description
본 발명은 습도감지 전계효과트랜지스터에 관한 것으로서, 특히 게이트 위에 습도감지용 물질을 증착시키고 물분자를 투과시킬 수 있는 다공성 전극을 형성한 습도감지 전계효과트랜지스터 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 종래의 습도센서로는 건습구습계와 모발습도계가 보편화 되어 있고, 정밀한 습도센서로서 세라믹을 이용한 구슬 형태의 습도센서나 폴리머(polymer) 재료를 이용한 습도센서 등이 있다.
그러나 상기한 종래 습도센서들은 습도변화에 대한 응답시간이 늦기 때문에 연속적으로 변화하는 습도를 측정하기 어려울 뿐만 아니라 규격화가 어렵고, 용적이 크며, 보정방식이 불편하고, 가격이 높은 단점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 습도센서들이 갖는 제반 문제점들을 해결하고자 발명한 것으로서, 게이트 위에 습도감지용 물질을 증착시키고 물분자를 투과시킬 수 있는 다공성 전극을 형성하여 습도감지 전계효과트랜지스터를 제조함으로써 규격화가 쉽고, 응답속도가 빠르며, 열적으로 안전성이 뛰어나고 직접화 되어 있기 때문에 멀티센서가 용이한 습도감지 전계효과트랜지스터 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
제1도는 본 발명 습도감지 전계효과트랜지스터의 제조공정을 나타낸 단면도.
제2도는 본 발명 습도감지 전계효과트랜지스터의 전달컨덕턴스특성을 나타낸 그래프이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : n형 실리콘기판 2 : p형웰
3 : Si3N4 4 : Si02막
5 : Ti02막 6 : Cr
7, 8 : Au
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 습도감지 전계효과트랜지스터는 n형 실리콘 기판(1)의 상부에 p형웰(2)을 형성하여서 구성된 n채널 MISFET(Metal-Insulator Semiconductor FET)의 게이트 절연영역인 Si3N4(3)/Si02막(4) 위에 습도감지용 물질로서 Ti02막(5)을 증착시키고, Ti02막(5) 상에 물분자가 투과할 수 있는 다공질크롬(porous chromium; 6)과 다공질금(porous gold; 7)을 형성하여서 이루어짐을 특징으로 한다.
또한 본 발명 습도감지 전계효과트랜지스터 제조방법은 n형(100) 실리콘 기판 (1)에 소자의 전기적 분리를 위해 p형웰(2)을 만들고 p형웰(2) 안에 n채널 MISFET를 제조하여 게이트절연영역에 Si3N4(3)를 증착시켜 Si3N4(3)/Si02막(4)을 형성시키는 단계와, 상기 Si3N4(3)/Si02막(4) 위에 스퍼터로 Ti02막(5)을 증착시키고 리프트 오프 후 열처리하는 단계, 열처리 후 물분자가 투과할 수 있는 다공질크롬(Cr; 6)과 다공질금(Au; 7)을 다공질금속층으로 증착하는 단계 및, 게이트의 습도감지영역을 제외한 게이트전극, 소스 및 드레인에 1~2㎛의 Au(8)를 증착하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명 습도감지 전계효과트랜지스터 및 그 제조방법을 상세하게 설명한다.
제1도는 본 발명 습도감지 전계효과트랜지스터의 제조공정을 나타낸 단면도로서, 먼저 저항률이 1.2~1.8Ω㎝인 5인치 n형(100) 실리콘 기판(1)을 초기 세척한 후 습식산화법으로 6,300Å~6,700Å의 Si3N4(3)를 성장시키고, p형웰 영역의 Si3N4(3)를 제거한 다음 포토레지스트를 제거하여 완충산화막인 Si02막(4)을 약 450Å~550Å 두께로 성장시킨다(제1a도).
다음으로 붕소(Boron)를 주입량 9×102/㎠, 80KeV로 이온주입하고 산소분위기에서 약 8시간, 질소분위기에서 약 8시간동안 드라이브인 하여 p형웰(2)을 형성하고 Si02막(4)을 제거한다(제1b도).
이어 소스 및 드레인영역과 실리콘 접촉영역의 Si3N4(3)를 제거한 후 완충산화막인 Si02막(4')을 약 500Å성장시키고 인(Phosphorus)을 주입량 5×1015/㎠, 에너지 100KeV로 주입시켜 n+영역을 형성한다(제1c도).
다음에는 포토레지스터를 제거한 후 약 6,000Å 비도우프(undoped) Si3N4(3)를 APCVD(Atmopsphere Pressure Chemical Vapour Deposition; 대기압화학 기상증착)로 증착시킨다(제1d도).
계속하여 소스 및 드레인영역(n+)을 질소 분위기에서 약 80분 드라이브인시킨 후 게이트영역의 Si3N4(3)를 제거하고 남아 있는 포토레지스트를 제거한다. 이때 각 금속접촉영역(metal conact)의 Si3N4(3)도 동시에 제거한다(제1e도).
그후 질화막(Si3N4; 3)을 LPCVD(Low Pressure Chemical Vapour Depo sition; 저압화학 기상증착)로 약 500Å증착시키고, TCA(Trichloro-alcohol)산화법으로 게이트 산화막(Si02막; 4)을 약 500Å성장시켜, 각 금속접촉영역의 Si3N4(3)룰 RIE(Reactive Ion Etching; 반응성이온에칭)로 제거하고 Si02막(4)을 제거한다(제1f도).
다음으로 전계효과트랜지스터(FET)의 습도감지막으로 사용될 Ti02막(5)을 형성하기 위해 게이트 영역을 제외한 다른 부분에 리프트-오프(lift-off)용 포토레지스트를 도포한 후, 스퍼터링(Sputtering)법으로 500Å~1,000Å의 Ti02막(5)을 증착시키고, 각 금속접촉영역의 Ti02막(5)을 리프트-오프(lift-off)공정으로 제거하고 증착된 Ti02막(5)을 500℃~700℃의 산소분위기에서 1시간 동안 열처리한다(제1g도).
계속해서 게이트, 소스 및 드레인영역에 Si와 Au와의 접착력을 좋게하기 위하여 다공질 Cr(6)을 50Å~150Å 증착한다(제1h도).
이어서 게이트, 소오스 및 드레인에 다공질 Au(7)를 500Å 이하로 증착시킨다 (제1i도).
이어 게이트영역의 금속부분을 묘사(delineation)하고 접촉되어질 게이트 가장자리와 소오스 및 드레인에 다공질 Au(8)를 1~2㎛ 증착시켜 450℃~550℃에서 4~6분간 열처리하여 습도감지 전계효과트랜지스터(HUSFET)를 제조하면, 도 1j에 도시한 바와 같은 구조의 습도감지 전계효과트랜지스터가 제조된다.
제2도는 본 발명 습도감지 전계효과트랜지스터의 전달 컨덕턴스특성을 나타낸 그래프로서, 습도감지 전계효과트랜지스터의 문턱전압 변화를 알아보기 위한 것이다. 제2도로부터 상대습도가 30％rh에서 90％rh로 증가함에 따라 문턱전압이 1.94V에서 1.52V로 감소함을 분명하게 알 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 제조방법으로 제조한 습도감지 전계효과트랜지스터는 마이크로 테크놀리지를 이용하여 만든 전계효과트랜지스터 습도센서로서 규격화가 쉽고, 응답속도가 빠르며, 열적으로 안전성이 뛰어나고, 집적화 되어 있기 때문에 멀티센서가 용이하게 널리 이용될 수 있는 장점이 있다.
Claims (6)
- n형 실리콘 기판(1)의 상부에 p형웰(2)을 형성하여서 구성된 n채널 MISFET의 게이트 절연영역인 Si3N4(3)/Si02막(4) 위에 습도감지용 물질로서 Ti02막(5)을 증착시키고, Ti02막(5) 상에 물분자가 투과할 수 있는 다공질크롬(porous chromium; 6)과 다공질금(porous gold; 7)을 형성하여서 된 습도감지 전계효과트랜지스터.
- n형(100) 실리콘 기판(1)에 소자의 전기적 분리를 위해 p형웰(2)을 만들고 p형웰(2) 안에 n채널 MISFET를 제조하여 게이트절연영역에 Si3N4(3)/Si02막(4)을 형성시키는 단계와, 상기 Si3N4막(3)/Si02막(4) 위에 스퍼터로 Ti02막(5)을 증착시키고 리프트-오프 후 열처리하는 단계, 열처리 후 물분자가 투과할 수 있는 다공질크롬(Cr; 6)과 다공질금(Au; 7)을 다공질금속층으로 증착하는 단계 및, 게이트의 습도감지영역을 제외한 게이트전극, 소스 및 드레인에 1~2㎛의 2차 Au(8)를 증착하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 습도감지 전계효과트랜지스터 제조방법.
- 제2항에 있어서, Si3N4막(3)/Si02막(4)상에 Ti02막(5)을 500Å~1,000Å 증착시켜 500℃~700℃의 산소분위기에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 습도감지 전계효과트랜지스터 제조방법.
- 제2항에 있어서, Ti02막(5) 상에 Cr(6)을 50Å~150Å 증착하는 것을 특징으로 하는 습도감지 전계효과트랜지스터 제조방법.
- 제2항에 있어서, 다공질 Cr(6) 상에 다공질 Au(7)을 500Å 이하의 두께로 증착시키는 것을 특징으로 하는 습도감지 전계효과트랜지스터 제조방법.
- 제2항에 있어서, 다공질 Au(7) 상에 다공질 Au(8)를 1~2㎛증착시켜 450℃ ~550℃에서 4~6분간 열처리하는 것을 특징으로 하는 습도감지 전계효과트랜지스터 제조방법.
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019960020335A KR100225788B1 (ko) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | 습도감지 전계효과트랜지스터 및 그 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100225788B1 (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040024134A (ko) * | 2002-09-13 | 2004-03-20 | 학교법인 한양학원 | 고정밀 정전용량형 습도센서 및 제조방법 |
| KR100676088B1 (ko) * | 2005-03-23 | 2007-02-01 | (주)에스와이하이테크 | 정전용량형 습도센서 및 그 제조방법 |
| KR100877246B1 (ko) | 2007-05-03 | 2009-01-13 | 주식회사 바이오트론 | Ｆｅｔ 센서 및 그 제조방법 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100593131B1 (ko) * | 1999-12-22 | 2006-06-26 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 제조 방법 |
-
1996
- 1996-06-07 KR KR1019960020335A patent/KR100225788B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040024134A (ko) * | 2002-09-13 | 2004-03-20 | 학교법인 한양학원 | 고정밀 정전용량형 습도센서 및 제조방법 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR980006497A (ko) | 1998-03-30 |
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