KR100279578B1 - 반도체형 가스센서 - Google Patents

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KR100279578B1
KR100279578B1 KR1019930005995A KR930005995A KR100279578B1 KR 100279578 B1 KR100279578 B1 KR 100279578B1 KR 1019930005995 A KR1019930005995 A KR 1019930005995A KR 930005995 A KR930005995 A KR 930005995A KR 100279578 B1 KR100279578 B1 KR 100279578B1
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홍형기
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구자홍
엘지전자주식회사
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Abstract

본 발명은 반도체형 가스센서에 관한 것으로, 종래 가스센서는 가스 감지막이 3가지로 구성되고, 상.하부전극이 층을 이루고 있기 때문에 복잡할 뿐만 아니라 불안정한 구조로 이루어져 있으며, 또한 히터와 상,하부전극을 따로 형성하므로 제조비용이 높아지고, 소자간에 영향을 미치는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기판표면에 히터 및 전극을 소정간격을 두고 동시에 형성하여 제조비용을 절감시킬수 있도록 함과 아울러 센서의 효율을 증대시키고, 전극의 위치를 달리 형성하여 히터에 인가하는 전압을 변화시킴에 따라 여러가지 가스를 검출 할수 있도록 하는 반도체형 가스센서를 창안한 것이다.

Description

반도체형 가스센서
제1도는 종래 후막 하이브리드 센서 구성도.
제2(a)도 내지 제2(d)도는 제1도에 대한 제조공정도.
제3도는 본 발명 반도체형 가스센서 구성도.
제4(a)도 내지제4(c)도는 제3도에 대한 제조공정도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1,10 : 알루미나기판 2,11 : 히터
3 : 하부전극 4 : SnO2후막
5 : WO3후막 6 : LaNiO3후막
7 : 상부전극 8 : 산화물 반도체 페이스트
12,13,14 : 전극 15 : 산화물 반도체 감지막
본 발명은 반도체형 가스센서에 관한것으로, 특히 가스가 산화물 반도체 표면에 흡·탈착시 산화물 반도체 표면에 생기는 저항변화를 이용하여 여러가지 종류의 가스를 동시에 간단히 검출할수 있도록 한 반도체형 가스센서에 관한것이다.
일반적인 산화물 반도체 가스센서는 CO, CH4, C2H5OH등의 환원성 가스나 O2, NOx등의 산화성 가스에 대하여 민감하게 반응한다.
이러한 산화물 반도체 가스센서의 산화물 반도체 재료로는 SnO2, InO, WO3,TiO2, Fe2O3, LaNiO3등이 주로 사용되고 있다.
한편, 이러한 산화물 반도체 가스센서의 재료들이 가스와의 반응을 통하여 저항의 변화를 일으키기 위해서는 적당한 온도가 요구된다.
일반적으로 동작온도에 따라 각각의 산화물 반도체 가스센서의 재료들은 가스들의 감도가 다르다. 즉 동작온도에 따라 산화물 반도체 가스센서의 가스에 대한 감도는 각각 다르게 된다.
또한, 센서재료마다 가스에 대한 최적동작온도도 다르게 된다.
여기서는 이종의 산화물 반도체를 동일기판에 집적한 후막 하이브리드 센서를 설명한다.
제1도는 종래 후막하이브리드 센서 구성도로서, 이에 도시된 바와같이 알루미나(Al2O3) 기판(1) 하부에 히터(2)가 형성되고, 상기 알루미나기판(1) 상부에 하부전극(3)이 형성되고, 상기 하부전극(3)위에 가스의 종류를 감지하는 산화물 반도체인 SnO2후막(4), WO3후막(5), LaNiO3후막(6)이 형성되고, 상기 SnO2후막(4), WO3후막(5) 상부에 상부전극(7)이 형성되어 구성되며, 상기 히터(2), 하부전극(3) 및 상부전극(7)은 백금(Pt)을 사용한다.
이와같이 구성되는 종래 후막 하이브리드 센서의 제조방법을 제2도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제2(a)도 내지 제2(d)는 종래 후막 하이브리드 센서 제조공정로서, 제2(a)도에 도시된 바와같이 알루미나기판(1)하부에 백금(Pt)을 스크린 인쇄법으로 인쇄한후 건조시켜 히터(2)를 형성하고, 이후 제2(b)도의 도시된 바와같이 상기 알루미나기판(1)상부에 400메시의 스크린을 통하여 백금(Pt)을 인쇄하여 하부전극(3)을 형성한후 1200℃에서 2시간 동안 소성한다.
다음에 제2(c)도와 같이 상기 하부전극(3)위에 센서용 산화물 반도체 페이스트(8)를 165메시의 스크린을 이용해 2회 인쇄하여 SnO2후막, WO3후막, LaNiO3후막을 형성한 후 그위에 백금(Pt)을 인쇄하여 상부전극(7)을 형상한 다음 제2(d)도와 같은 산화물 반도체로 형성되는 산화물 반도체 페이스트(8)와 상부전극(7)을 동시에 900℃에서 2시간 동안 소성하여 후막 하이브리드 센서를 제조하였다.
그러나, 상기 종래 후막 하이브리드 센서 가스의 종류를 감지하는 가스 감지막이 SnO2후막, WO3후막, LaNiO3후막의 3가지로 되어 있고, 상·하부 전극 층을 이루고 있기 때문에 제조공정이 복잡할 뿐만 아니라 불안정한 구조를 이루고 있으며, 히터와 하부전극 및 상부전극을 따로 형성하므로 각 공정간에 영향을 미쳐 소자를 열화시킬 수 있고, 또한 제조공정비가 높아지는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 기판표면에 히터와 전극을 동시에 형성하고, 가스의 종류를 감지하는 감지막을 단일물질로 형성함으로써 간단한 구조로 여러 가지의 가스를 감지할 수 있도록 하는 반도체형 가스센서를 창안한 것으로, 이를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제3도는 본 발명 반도체형 가스센서 구성도로서, 이에 도시된 바와 같이 알루미나(Al2O3) 기판(10)상에 하나의 히터(11)와 쌍으로 된 하나 이상의 전극(12)(13)(14)이 소정간격을 두고 형성되고, 상기 전극(12)(13)(14)위에 가스의 종류를 감지하는 산화물 반도체 감지막(15)이 형성되어 구성된다.
이와같은 구성한 본 발명의 제조방법을 첨부한 제4도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제4(a)도 내지 제4(c)도는 본 발명 반도체형 가스센서 제조공정도로서, 제4(a)도에 도시한 바와같은 알루미나기판(10) 표면에 제4(b)도와 같이 백금(Pt)으로된 페이스(paste)를 스크린 인쇄법(Screen Printing Method)으로 히터(11)와 전극(12)(13)(14)을 소정의 간격을 두고 동시에 인쇄한 후 적외선(Infrered Rays:IR)램프로 100℃에서 10분간 건조시키고, 건조한 기판을 노(furnace)내에서 1200℃로 10분간 소성시킨다.
이때, 상기 히트(11)와 전극(12)(13)(14)의 재료로 백금(Pt)대신에 금(Au), 플라듐-은(Pd-Ag), 팔라듐-로듐(Pd-Rh), 이리듐-로듐(Ir-Rh)중 하나를 사용할 수 있고, 상기 전극(12)(13)(14)의 위치(A)(B)(C)를 각기 달리형성한다.
또한 상기 알루미나(Al2O3)기판(10)을 실리콘(Si)기판으로 대체할 수 있다.
이후, 제4(c)도에 도시된 바와같이 전극(12)(13)(14)위에 가스의 종류를 감지하는 산화물반도체감지막(15)을 형성시킨다.
상기 산화물반도체감지막(15)의 재료로서는 SnO2, InO, WO3, LaNiO3,Fe2O3,α-Fe2O3및 TiO3중 하나를 사용한다.
이와같이 형성된 기판을 노(funace)내에서 600-900℃로 약 10분간 소성하여 반도체형 가스센서를 제조한다.
이와같이 제조한 본 발명 반도체형 가스센서는 산화물 반도체 감지막(15) 뿐만 아니라 동작온도에 따라서 반응가스가 결정된다.
즉, 반도체형 가스센서는 전극(12)(13)(14)이 히터(11)로부터 소정간격을 두고 순차적으로 떨어져있기 때문에 각각의 온도가 달라지게 된다. 따라서 동일한 산화물 반도체 감지막(15)이라도 전극(12)(13)(14)의 형성위치(A)(B)(C)에따라 히터(11)에 인가시키는 전압을 변화시키면 다양한 가스를 감지할수 있게된다.
상기에서 설명한 바와같이 본 발명은 전극과 히터를 기판상에 소정간격을 두고 동시에 형성하고, 감지막 재료가 단일물질이기 때문에 구조를 간단히 할 수 있어 제조비용이 저렴하고, 센서의 제작효율이 높을 뿐아니라 전극의 위치에 따라 센서의 환원성가스에 대한 출력치가 다양하므로 히터에 인가하는 전압에 따라 여러가지지 가스를 검출 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 알루미나(Al2O3)기판(10)표면에 한개의 히터(11) 및 그 히터(11)로부터 소정간격을 두고 쌍으로된 복수의 전극(12)(13)(14)을 형성하고, 상기 전극(12)(13)(14)상에 산화물 반도체 감지막(15)을 형성하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체형 가스센서.
  2. 제1항에 있어서, 알루미나 기판(10)을 실리콘(Si)기판으로 대체하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체형 가스센서.
  3. 제1항에 있어서, 전극(12)(13)(14)의 재료로 백금(Pt), 금(Au), 팔라듐-은(Pd-Ag), 팔라듐-로듐(Pd-Rh) 및 이리듐-로듐(Ir-Rh)중 하나를 사용하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체형 가스센서.
  4. 제1항에 있어서, 산화물 반도체 감지막(15)의 재료로 SnO2, InO, WO3, LaNi03, Fe2O3, α-Fe2O3및 TiO2중 하나의 물질을 사용하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체형 가스센서.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101237962B1 (ko) 2010-08-11 2013-02-27 주식회사 에스앤에스레볼루션 다기능 센서 및 이의 제조 방법
KR101489891B1 (ko) * 2013-10-16 2015-02-04 한국해양대학교 산학협력단 인듐 주석 산화물 박막 센서를 이용한 해상 유류 및 위험유해물질 유출 감지장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01244353A (ja) * 1988-03-25 1989-09-28 Ricoh Co Ltd ガスセンサ

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