KR100477447B1 - The system and the fabrication method for detection electrode for pH sensor using ion implantation - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 이온 주입법을 이용한 pH 센서용 검출전극부는, 검출전극(12)과 기준전극(14)을 구비하는 pH 센서에 있어서, 상기 검출전극(12)의 하단부에 음이온 주입을 통해 형성되는 음이온층(26)을 구비하고,Detection electrode for the pH sensor using the ion implantation method according to the present invention, in the pH sensor having a detection electrode 12 and the reference electrode 14, anion formed by anion injection in the lower end of the detection electrode 12 With layer 26,
또한, 상기 주입된 음이온이 Si 웨이퍼(20)로 확산되는 것을 막기 위해, 상기 음이온층(26)과 접하는 양측의 Si 웨이퍼(20) 하단부에 형성되는 트렌치(trench)(22)와, 상기 트렌치(22) 내부를 채우는 Si3N4로 구성되는 월(wall)(24) 구조를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to prevent the implanted anions from diffusing into the Si wafer 20, trenches 22 formed in lower ends of the Si wafers 20 on both sides contacting the anion layer 26 and the trenches 22) It characterized in that it comprises a wall (24) structure consisting of Si 3 N 4 filling the inside.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 종래의 MEMS pH 센서에서 문제가 되는 검출전극(12)의 소다라임 유리(16) 부착 공정을 없애고, 기존의 유리부착 공정을 대체하는 새로운 검출전극(12) 구성 방법을 적용하게 되어, 제조 공정의 간략화 및 생산 제품의 균일성 유지에 크게 기여할 수 있게 된다.According to the present invention having the configuration as described above, the new detection electrode 12 to remove the soda-lime glass 16 attaching process of the detection electrode 12, which is a problem in the conventional MEMS pH sensor, and replace the existing glass attaching process By applying the construction method, it is possible to greatly contribute to the simplification of the manufacturing process and the maintenance of the uniformity of the produced product.
Description
본 발명은 이온 주입법을 이용한 pH 센서용 검출전극부 및 그 형성방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존의 유리부착 공정을 대체하는 새로운 검출 전극 구성 방법을 통해, 제조공정의 간략화 및 생산제품의 균일성을 야기할 수 있는 이온 주입법을 이용한 pH 센서용 검출전극부 및 그 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a detection electrode unit for a pH sensor using an ion implantation method and a method of forming the same, and more specifically, through a new detection electrode configuration method to replace the existing glass adhesion process, simplifying the manufacturing process and uniformity of the product The present invention relates to a detection electrode portion for a pH sensor using an ion implantation method that can cause sex and a method of forming the same.
도 1은 종래 기술에 의한 MEMS pH 센서를 나타내는 개략도이다.1 is a schematic diagram showing a MEMS pH sensor according to the prior art.
도시된 바와 같이, MEMS pH 센서는 그 크기가 수십 마이크로미터 정도로 기존의 유리전극을 효과적으로 대체하고 소형화 하기 위한 방안이 된다. 이러한 종래의 MEMS pH 센서는, 기존의 유리전극과 동일하게 검출전극(12) 및 기준전극(14)으로 나누어지고, pH 의 측정원리가 되는 수소이온을 검출하기 위해, H+ 이온에 대응하는 음이온이 다량으로 존재하는 유리성분으로 검출전극(12)을 제작한다. 그리고, 상기 MEMS pH 센서에서는 이러한 H+ 이온의 대응을 위하여 OH- 기가 충분한 라임소다 유리(16)를 사용하여 검출전극(12)을 형성하고, 도 1에 도시된 바와 같이 검출전극(12)의 하단부에는 라임소다 유리조각(16)을 에폭시(epoxy)로 고정하게 된다.As shown, the MEMS pH sensor is a solution to effectively replace and miniaturize the existing glass electrode as the size of several tens of micrometers. Such a conventional MEMS pH sensor is divided into a detection electrode 12 and a reference electrode 14 similarly to a conventional glass electrode, and an anion corresponding to H + ion is detected in order to detect hydrogen ions which serve as a measuring principle of pH. The detection electrode 12 is made of a glass component present in a large amount. In addition, in the MEMS pH sensor, a detection electrode 12 is formed using a lime soda glass 16 having sufficient OH- groups to cope with such H + ions, and as shown in FIG. 1, the lower end of the detection electrode 12. Lime soda glass pieces 16 are fixed with epoxy (epoxy).
상기와 같은 과정은 수작업으로 이루어지는데, 그 공정의 진행이 까다롭고, 제작 속도가 느려서 제조 공정에 문제점으로 작용하게 된다. 또한 상기 MEMS pH 센서의 검출전극에 사용되는 소다라임 유리(16)의 조성이 항상 동일하게 나타나지 않으며, 특히 같은 유리 조직 안에서도 부위에 따라 OH- 이온의 존재 확률이 달라지는 문제점이 있어서, 제작이 완료된 센서의 시험 과정을 통해 분류하여야 하는 문제점이 발생하게 된다. 상기와 같은 문제점들은 결과적으로 센서의 제조 공정상의 문제로 작용하게 되어, 제작 조건에 따라 검출 특성이 달라지는 문제점을 지닌다. 이와 같은 문제점으로 인하여, 초소형 pH 센서의 제조 공정의 다양한 조건이 발생하게 되므로, 이에 대한 해결 방법이 필요하다.The above process is made by hand, the progress of the process is difficult, and the manufacturing speed is slow to act as a problem in the manufacturing process. In addition, the composition of the soda-lime glass 16 used in the detection electrode of the MEMS pH sensor does not always appear the same, and in particular, even in the same glass structure, there is a problem in that the presence probability of OH- ions varies depending on the site, and thus the completed sensor There is a problem that needs to be sorted through the test process. As a result, the above problems act as a problem in the manufacturing process of the sensor, there is a problem that the detection characteristics vary depending on the manufacturing conditions. Due to this problem, various conditions of the manufacturing process of the ultra-small pH sensor is generated, a solution for this is required.
본 발명에 따른 이온 주입법을 이용한 pH 센서용 검출전극부 및 그 형성방법은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 기존의 유리부착 공정을 대체하는 새로운 검출 전극 구성 방법을 통해, 제조 공정의 간략화 및 생산 제품의 균일성을 도모할 수 있는 이온 주입법을 이용한 pH 센서용 검출전극부 및 그 형성방법을 제공하는 것을 본 발명의 기술적 과제로 한다.The detection electrode unit for the pH sensor using the ion implantation method according to the present invention and a method for forming the same have been devised to solve the above problems, and through the new detection electrode configuration method to replace the existing glass adhesion process, simplifying the manufacturing process Another object of the present invention is to provide a detection electrode unit for a pH sensor using an ion implantation method capable of achieving uniformity of a manufactured product, and a method of forming the same.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 이온 주입법을 이용한 pH 센서용 검출전극부는, 검출전극과 기준전극을 구비하는 pH 센서에 있어서, 상기 검출전극의 하단부에 음이온 주입을 통해 형성되는 음이온층을 구비하는 것을 특징으로 한다.Detection electrode for the pH sensor using the ion implantation method according to the present invention for solving the technical problem as described above, in the pH sensor having a detection electrode and a reference electrode, anion formed by anion injection in the lower end of the detection electrode And a layer.
또한 본 발명에 따른 이온 주입법을 이용한 pH 센서용 검출전극부는, 상기 주입된 음이온이 Si 웨이퍼로 확산되는 것을 막기 위해, 상기 음이온층과 접하는 양측의 Si 웨이퍼 하단부에 형성되는 트렌치(trench)와, 상기 트렌치 내부를 채우는 Si3N4로 구성되는 월(wall) 구조를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the detection electrode for the pH sensor using the ion implantation method according to the present invention, the trench formed in the lower end of the Si wafer on both sides in contact with the anion layer, in order to prevent the implanted negative ion to diffuse into the Si wafer, and It characterized in that it comprises a wall (wall) structure consisting of Si 3 N 4 filling the inside of the trench.
그리고 본 발명에 따른 이온 주입법을 이용한 pH 센서용 검출전극부의 형성방법은, 미리 설정된 두께만큼 남겨두고 검출전극의 형성을 위한 Si 웨이퍼를 에칭하는 제1단계, 상기 제1단계에서 형성된 Si 웨이퍼의 경사 식각된 부분과 벌크 영역 사이에 미리 설정된 크기의 트렌치를 형성하는 제2단계, 상기 제2단계에서 형성된 트렌치에 Si3N4를 채워 넣어 월(wall) 구조를 형성하는 제3단계, 상기 제1단계에서 에칭되지 않고 남겨진 Si 웨이퍼의 하단부에 음이온을 주입하여 음이온층을 형성하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the method of forming the detection electrode for the pH sensor using the ion implantation method according to the present invention, the first step of etching the Si wafer for forming the detection electrode while leaving a predetermined thickness, the inclination of the Si wafer formed in the first step A second step of forming a trench having a predetermined size between the etched portion and the bulk region; a third step of forming a wall structure by filling Si 3 N 4 in the trench formed in the second step; And a fourth step of forming an anion layer by injecting an anion into the lower end of the Si wafer which is not etched in the step.
이하에서는 본 발명에 따른 이온 주입법을 이용한 pH 센서용 검출전극부 및 그 형성방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 살펴본다.Hereinafter, a detection electrode unit for a pH sensor using an ion implantation method according to the present invention and a method of forming the same will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 이온 주입법을 이용한 pH 센서용 검출전극부 및 그 형성방법을 나타내는 개략도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing a detection electrode portion for a pH sensor using the ion implantation method according to the present invention and a method of forming the same.
도시된 바와 같이, 검출전극(12)의 형성을 위해 Si 웨이퍼(wafer)(20)의 일정 부분을 에칭시킬 때, 경사 식각 영역의 하단부는 미리 설정된 두께만큼 남겨두게 되는데, 예를 들면 완전한 개방 상태가 되는 것이 아니라 5 내지 10μm 정도의 부분은 남겨두는 것이 바람직하다. 이후 RIE 드라이 에칭(dry etching) 장비를 이용하여, 상기 경사 식각된 부분과 웨이퍼(20)의 벌크(bulk) 영역 사이에 미리 설정한 크기의 트렌치(trench)(22)를 형성하게 되는데, 예를 들면 폭이 5μm이고 깊이가 10μm 정도가 되는 트렌치(22)를 형성하도록 구성할 수 있다. 그리고 상기 형성된 트렌치(22)에 CVD 장치를 이용하여 Si3N4 를 채워준다. 상기 Si3N 4 층은, 검출전극(12)을 형성하기 위한 이온 주입 이후에, 주입 이온이 Si 웨이퍼(20)의 벌크 영역으로 확산되는 것을 막아, 누설 전류 발생 및 동작 특성 변화 등에 대응하는 월(wall)(24) 구조로 사용된다.As shown, when etching a portion of the Si wafer 20 to form the detection electrode 12, the lower end of the inclined etching region is left by a predetermined thickness, for example, in a fully open state. It is preferable to leave a portion of about 5 to 10 µm rather than to remain. Thereafter, a trench 22 having a predetermined size is formed between the inclined etched portion and the bulk region of the wafer 20 by using a RIE dry etching equipment. For example, it can be comprised so that the trench 22 may be 5 micrometers in width, and about 10 micrometers in depth. Then, the formed trench 22 is filled with Si 3 N 4 by using a CVD apparatus. The Si 3 N 4 layer prevents the implanted ions from diffusing into the bulk region of the Si wafer 20 after the ion implantation for forming the detection electrode 12, thereby responding to leakage current generation and operating characteristics change. It is used as a wall 24 structure.
상기와 같이 월(24) 구조를 형성한 후, 검출전극(12)의 하단부에 이온 주입 장치(ion implantation)를 이용하여 음이온을 주입해야 하는데, 이때 일반적으로 사용되는 인(P) 이온을 주입하도록 구성할 수 있다. 상기와 같이 주입된 이온은, 격자 내부에서 활성 이온으로 작용하는데, 상기 과정을 거치면 음이온층(26)이 형성되고, 검출 대상이 되는 수소이온(H+) 에 반응할 수 있는 음이온이 많아지므로, 기존의 소다라임 유리에서 OH- 이온이 작용하는 것과 유사한 반응을 얻을 수 있게 된다. 물론 완전히 동일한 전기 화학적 반응을 얻을 수는 없으므로, 특성의 차이는 발생하게 되지만 선형적인 동작 특성이 유지되므로, 측정 장치에서 이를 보정하여 기존의 유리전극과 동일한 특성을 얻을 수 있게 구성할 수 있다.After the wall 24 is formed as described above, anion must be implanted into the lower end of the detection electrode 12 by using an ion implantation device. In this case, phosphorus (P) ions generally used are implanted. Can be configured. The ion implanted as described above acts as an active ion in the lattice. The anion layer 26 is formed through the above-mentioned process, and the anion that can react to the hydrogen ion (H +) to be detected is increased. A reaction similar to that of OH- ions in soda-lime glass of Of course, it is not possible to obtain the exact same electrochemical reaction, the difference in characteristics occurs, but the linear operating characteristics are maintained, it can be configured to obtain the same characteristics as the conventional glass electrode by correcting this in the measuring device.
상기와 같은 구조의 검출전극(12)은 반도체 제조공정 중에 일괄적으로 이루어질 수 있으므로, 기존의 소다라임 부착공정과 같이 수작업으로 이루어지는 과정이 생략되어, 제조 공정상의 효율성 확보 및 최종 제품의 편차를 줄일 수 있게 된다.Since the detection electrode 12 having the above structure can be made collectively during the semiconductor manufacturing process, a manual process, such as the conventional soda lime attaching process, is omitted, thereby ensuring efficiency in manufacturing process and reducing variation in the final product. It becomes possible.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 이온 주입법을 이용한 pH 센서용 검출전극부 및 그 형성방법에 의하면, 종래의 MEMS pH 센서의 검출전극에서 문제가 되는 소다라임 유리(16) 부착 공정을 없애고, 기존의 유리 부착 공정을 대체하는 새로운 검출전극(12) 구성 방법을 적용하게 되어, 제조 공정의 간략화 및 생산 제품의 균일성 유지에 크게 기여할 수 있다. According to the detection electrode portion for the pH sensor using the ion implantation method according to the present invention having the configuration as described above and the method for forming the same, eliminating the soda-lime glass 16 attaching process that is a problem in the detection electrode of the conventional MEMS pH sensor, Applying a new method of configuring the detection electrode 12 to replace the existing glass adhesion process, it can greatly contribute to the simplification of the manufacturing process and maintaining the uniformity of the production product.
도 1은 종래 기술에 의한 pH 센서를 나타내는 개략도.1 is a schematic view showing a pH sensor according to the prior art.
도 2는 본 발명에 따른 이온 주입법을 이용한 pH 센서용 검출전극부 및 형성방법을 나타내는 개략도.Figure 2 is a schematic diagram showing a detection electrode portion and forming method for a pH sensor using the ion implantation method according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
12....검출전극 14....기준전극12 .... detection electrode 14 .... reference electrode
16....라임소다 유리 20....Si 웨이퍼16 .... lime soda glass 20 .... Si wafer
22....트렌치 24....월 22 .... Trench 24 .... Mon
26....음이온층26 .... Anion layer
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4062750A (en) * | 1974-12-18 | 1977-12-13 | James Francis Butler | Thin film electrochemical electrode and cell |
| US4505799A (en) * | 1983-12-08 | 1985-03-19 | General Signal Corporation | ISFET sensor and method of manufacture |
| JPS6441852A (en) * | 1987-08-10 | 1989-02-14 | Taiyo Yuden Kk | Hydrogen ion sensitive semiconductor sensor |
| KR20020017120A (en) * | 2000-08-29 | 2002-03-07 | 신현준 | standard electrode of pH-equipment and manufacturing method there of |
| JP2002156356A (en) * | 2000-11-15 | 2002-05-31 | Matsushita Electric Works Ltd | Chemical semiconductor sensor and its manufacturing method |
-
2002
- 2002-08-30 KR KR10-2002-0051941A patent/KR100477447B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4062750A (en) * | 1974-12-18 | 1977-12-13 | James Francis Butler | Thin film electrochemical electrode and cell |
| US4505799A (en) * | 1983-12-08 | 1985-03-19 | General Signal Corporation | ISFET sensor and method of manufacture |
| JPS6441852A (en) * | 1987-08-10 | 1989-02-14 | Taiyo Yuden Kk | Hydrogen ion sensitive semiconductor sensor |
| KR20020017120A (en) * | 2000-08-29 | 2002-03-07 | 신현준 | standard electrode of pH-equipment and manufacturing method there of |
| JP2002156356A (en) * | 2000-11-15 | 2002-05-31 | Matsushita Electric Works Ltd | Chemical semiconductor sensor and its manufacturing method |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
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| Paper 2002.8.30 Journal of the Society for Non-Destructive Testing, vol22(4), pp.347-353. In the abstract and conclusion (p. 347,353) * |
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