KR100548266B1 - 가스 센서 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가스 센서 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 종래 CO2의 농도를 통한 발효도를 측정하는 발효 센서로는 산화물 반도체 센서나 열전도 방식 후막형 센서를 이용하는데, 산화물 반도체 센서는 가스에 대한 선택성이 낮으며, 열전도 방식 후막형 센서는 히터등의 열체를 내장한 세라믹 담체를 연장 전극으로 지지하면서 부유시키는 구성을 가지므로 센서의 크기가 크며 정밀도 및 반응 속도가 낮고, 담체를 부유시키는 제조 공정이 복잡하여 대량 생산에 적합하지 않으므로 비용이 높은 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 박막 반도체 기판 상에 형성된 맴브레인층을 지지층으로 하여 그 상부에 히터 전극을 형성하고 그 하부 영역의 기판을 제거한 후, 기판의 제거로 노출된 맴브레인층에 담체를 형성하여 부유시킨 한쌍의 센서를 형성하고, 이들 중 하나는 외부 환경에 노출시키고 다른 하나는 외부 환경과 차단하도록 함으로써 정밀한 반도체 공정 만으로 소형 센서 구조물을 부유 상태로 형성할 수 있어, 소자의 열 용량을 작게하여 센서의 감도를 높이고 반응 시간 및 소비 전력을 크게 줄일 수 있는 것은 물론이고 물리적인 강도를 높여 파손을 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한 대량 생산이 가능하므로, 고성능 소형 단일칩형 센서를 저렴하게 제조할 수 있는 효과가 있다.
Description
도 1은 종래 열전도 방식 후막형 CO2 센서의 단면도.
도 2는 가스 센서로 측정한 김치의 발효 특성 곡선.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명 일 실시예에 적용되는 센서 및 참조부의 사시도 및 절단 사시도.
도 4는 패키지된 본 발명 일 실시예의 단면도.
도 5a 내지 5d는 본 발명 일 실시예의 제조 과정을 보인 수순 단면도.
도 6은 본 발명 일 실시예를 이용한 CO2 측정 회로.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
50: 기판 52: 맴브레인층
54: 히터 및 저항 전극 56: 담체막
60: 센서 및 참조부 60a: 센서부
60b: 참조부 70: 스템
72: 외부 전극핀 73: 관통홀
80: 패키지 캡
본 발명은 가스 센서 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 단일 반도체 칩 상에 열전도 방식의 CO2 측정부 및 참조부를 구현하여 크기와 비용 및 성능을 향상 시킬 수 있도록 한 가스 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 소정의 밀폐된 공간에서 음식물 등을 발효시킴으로써 발생되는 CO2의 농도를 측정하고자 하는 필요성에 의해 CO2를 검출할 수 있는 센서의 개발이 가속화 되고 있다.
하지만, CO2는 대기 중에서 화학적으로 매우 안전한 기체로서 그 농도를 측정하기가 어렵다. 이러한 CO2를 정량적으로 감지하기 위한 센서로는 광학식 센서를 가장 많이 사용하고 있는데, 이 방식은 방출된 빛(레이저)의 특수 파장의 빛이 공기중의 CO2에 의해 흡수되며, 이에 빛의 세기가 줄어든 양을 감지하여 CO2의 양을 측정하는 방식이다. 이 장치는 선택성과 정량성 및 재현성이 우수하다는 장점이 있으나, 측정을 위해서 밀폐된 공간이 필요하며 구성 요소들과 필터들의 물리적인 크기 때문에 부피가 크고 매우 무겁다는 문제점이 있다.
그 외에 SnO2혹은 TiO2등의 반도체화합물을 이용한 반도체형 가스센서가 사용되고 있는데, 이는 가스입자가 반도체화합물의 표면에 흡착되었을 때 나타나는 저항변화를 통해 가스의 농도를 측정하는 원리이다. 이 경우, 박막형 소자형태의 센서 제작이 가능하다는 장점이 있으나, 흡착되는 서로 다른 종류의 가스입자를 구분하기가 어렵기 때문에 가스 선택성이 현저히 떨어진다는 단점이 있어 CO2 만을 선별하여 측정하는 장비로 사용하기 어렵다. 또한, 흡착된 CO2를 제거하는 과정을 거쳐야 정확한 현재 농도를 알 수 있어 연속적인 측정이 어렵다.
특히, 밀폐된 공간에서 발생되는 CO2의 양을 측정하기위한 가스 센서의 경우 김치등의 발효 센서로 사용될 수 있는데, 상기 센서들은 그 크기나 비용 및 구동이 복잡하며 연속적인 측정이 어렵기 때문에 발효 센서의 용도로는 그리 사용되고 있지 못하다.
최근 각광 받는 김치 냉장고나 산업용 발효기 등은 발효 정도를 사용자가 원하는 수준으로 빨리 도달하도록 하거나 소정의 발효 정도를 오랜 시간 유지할 수 있도록 하는 기능이 필수적이다. 따라서, 이러한 발효 정도를 알기 위한 발효 센서가 적용되고 있는데, 주로 밀폐된 공간에서 발효에 의해 발생하는 CO2의 농도를 측정하는 용도로 사용되며, 크기가 작고 구동 및 제어가 간편해야 한다는 제한을 가지고 있다.
도 1은 종래 발효 센서로 사용되는 열전도 방식의 후막형 CO2 센서로서, 도시된 바와 같이 설치 영역의 CO2 농도를 측정하기 위한 센서부(30)와 상기 센서부(30)와 동일한 구조를 가지며 외부 환경과의 접촉을 차단한 참조부(40)로 이루어져 있다.
도시된 바와 같이, 상기 센서부(30) 및 참조부(40)에는 히터와 같은 열체가 내장된 CO2 담체(1)가 도선(2)으로 연결 및 지지되어 스템(10)에 형성된 외부 전극핀(11) 사이에 배치되는데, 상기 담체(1)는 외부 전극핀(11)과 도전성 페이스트 등으로 접착된 도선(2)에 의해서 지지되어 부유하게 된다. 즉, 상기 히터가 내장된 담체(1)가 허공 중에 떠 있기 때문에 내장 히터에 의해 발생되는 열이 손실 없이 담체(1)에 제공된다. 상기 가열된 CO2 담체(1)는 소정의 저항값을 가지는데, CO2와 접촉하면 그 온도가 낮아져 저항값이 변화되게 된다. 이렇게 구성된 한쌍의 담체(1)를 하나는 외부에 노출시키고, 하나는 밀봉하도록 하여 상호간의 온도 편차의 변화를 확인함으로써 비교적 안정하게 CO2의 농도를 알 수 있게 된다.
상기 참조부(40)의 밀봉은 수분이 없는 N2나 알곤 등과 같은 저 반응성 가스 분위기에서 실시되며, 이는 도시된 바와 같이 스템(10) 상에 형성된 구조물을 밀봉 및 보호하는 패키지 캡(20)을 이용한다. 상기 패키지 캡(20)의 일부에는 관통 홀이 형성되어 센서부(30)에 해당하는 담체(1)에 외부 CO2가 도달할 수 있도록 하며, 참조부(40)에 해당하는 담체(1)는 저반응성 가스 분위기로 밀봉할 수 있도록 구성된다.
도 2는 상기 설명한 발효 센서를 적용할 수 있는 김치 냉장고에서의 김치 발효 특성 곡선을 나타낸 것으로, 도시된 바와 같이 센서의 담체를 200℃로 가열하면서 CO2 증가분에 따른 저항 변화를 전압값으로 측정한 것이다.
김치의 경우 젓산 발효이기 때문에 CO2와 O2의 분합비가 발효 정도에 따라 특정한 특성 곡선을 가지게 되는데, 도시된 바와 같이 발효가 진행됨에 따라 출력되는 전압이 증가하는 특성 곡선을 가지게 되므로, 출력되는 전압값을 분석함으로써 발효 정도를 예측할 수 있게 된다.
하지만, 전술한 발효 센서는 코일 형태의 히터와 세라믹 담체를 소자로 이용하기 때문에 열 용량이 커 센서의 감도가 낮으며 응답 시간이 오래 걸리게 되고, 센서의 크기가 크다는 문제점이 있다. 또한, 상기 도시된 구성에서 알 수 있듯이 담체를 도선에 의지하여 외부 전극핀에 고정시켜야 하기 때문에 제조 공정이 복잡하여 대량 생산에 부적합하며, 가격이 높아진다. 경우에 따라서는 담체를 외부 전극핀에 고정시키는 작업을 수작업으로 진행하기도 하므로 수율이 대단히 낮으며 공정 정밀도 역시 낮아지게 된다.
상기한 바와 같이 종래 CO2의 농도를 통한 발효도를 측정하는 발효 센서로는 산화물 반도체 센서나 열전도 방식 후막형 센서를 이용하는데, 산화물 반도체 센서는 가스에 대한 선택성이 낮으며, 열전도 방식 후막형 센서는 히터등의 열체를 내장한 세라믹 담체를 연장 전극으로 지지하면서 부유시키는 구성을 가지므로 센서의 크기가 크고 정밀도 및 반응 속도가 낮으며, 담체를 부유시키는 제조 공정이 복잡하여 대량 생산에 적합하지 않으므로 비용이 높은 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 맴브레인 층을 상하부에 형성한 박막 기판 상에 한 쌍의 히터 전극을 형성하고, 그 하부의 기판을 제거한 후 맴브레인층으로 지지되는 히터 전극 하부에 담체를 형성하도록 하여 센서부와 참조부를 형성한 후 센서부의 담체에만 공기가 공급되도록 밀봉하여 크기를 줄이고 감도 및 생산성을 높인 가스 센서 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 소정 크기로 제거된 한쌍의 영역을 가지는 반도체 기판과; 상기 반도체 기판 상에 위치된 맴브레인층과; 상기 기판 제거 영역의 맴브레인층 상부를 지나도록 형성된 한쌍의 히터 전극과; 상기 히터 전극을 지지하는 맴브레인층 하부에 형성된 한쌍의 CO2 감응성 담체막과; 상기 담체막이 노출되는 반도체 기판의 후면과 접착되며 상기 한쌍의 담체막 중 하나가 위치하는 부분에만 관통홀이 형성된 보호층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상하부에 맴브레인층이 형성된 반도체 기판의 상부 맴브레인층 상에 센서부 히터 전극과 참조부 히터 전극을 동일 금속 공정으로 형성하는 단계와; 상기 각 히터 전극이 형성된 영역 하부의 반도체 기판 및 하부 맴브레인층을 식각하여 제거하는 단계와; 상기 제거된 기판 영역에 의해 노출된 상부 맴브레인층에 CO2 가스에 반응하는 담체막을 형성하는 단계와; 센서부 담체막이 마주보고 접착되는 부분에만 공기 통로가 형성된 보호층 상에 상기 형성된 구조물을 접착하여 참조부 담체막 만을 외부와 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같 다.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명 일 실시예의 센서 및 참조부(60)가 형성된 반도체 기판 구조물을 보이는 사시도 및 절단 사시도로서, 도시한 바와 같이 동일한 구조를 가지는 구조물 한쌍이 형성되어 있다.
이 중에서 이후 외부 공기와 차단 될 것인지 개방될 것인지에 따라 센서부(60a)와 참조부(60b)로 나뉘어지는데, 본 실시예에서는 좌측의 구조물을 센서부(60a)로 하고, 우측의 구조물을 참조부(60b)로 설정하기로 한다. 도시된 도면은 밀봉을 위한 보호층이 도시되지 않은 상태이므로 이 상태에서는 구분이 모호할 수 있다.
상기 CO2를 검출하기 위한 센서의 구조를 살펴보면, 소정의 전압에 의해 발열과 함께 소정의 저항값을 나타내는 히터 전극(54)이 반도체 기판(50)의 상부에 형성된 상부 맴브레인층(52) 상에 위치하며, 상기 히터 전극(54) 하부의 기판(50) 및 하부 맴브레인층(52)은 제거되어 있다. 도시된 구조는 후면 벌크 식각을 통해 이루어진 것이다. 그리고, 반도체 기판(50)이 제거된 영역, 즉 히터 전극(54)을 지지하는 상부 맴브레인층(52) 하부에 CO2 감응성 담체막(56)이 위치한다.
따라서, 담체막(56)과 상기 담체막(56)을 가열하는 히터 전극(56)의 히터 부분은 상부 맴브레인층(52)에 의해 허공에 부유하게 되므로 상기 히터 전극(56)의 히터 부분에서 발생되는 열이 손실 없이 담체막(56)에 제공된다. 이는 전력 소모를 줄이며 가열 시간을 줄여 센서의 반응 속도를 높일 수 있는 원인이 된다.
상기와 같은 박막형 열전도 방식 센서 및 참조부(60)는 상기 노출된 담체막(56)을 밀봉하는 보호층(미도시)의 구성에 따라 다양한 형태로 구현될 수 있는데, 간단하게는 상기 센서부(60a)에 형성된 담체막(56)이 위치할 부분에만 관통홀이 형성된 보호층을 별도 제조한 후 이를 상기 센서 및 참조부(60)의 후면에 접착하여 센서부(60a)의 담체막(56)으로는 CO2가 유입될 수 있도록 하고 참조부(60b)의 담체막(56)은 외부 환경과 차단되도록 할 수 있다. 이렇게 구성된 구조물은 그 자체로 완성된 센서로 사용할 수 있는데, 시스템에 적용한 후 외부 전극과 상기 히터 전극(54)의 패드 부분을 다양한 방법으로 연결하면 된다. 연결 방법으로는 와이어 본딩 방법이나 페이스트를 이용한 표면 실장 방법등이 적용될 수 있다. 그러나, 상기 센서부(60a)로의 공기 유입이나 히터 전극(54)의 부유 여부에 유의해야 한다.
도시된 바와 같이 상기 히터 전극(54) 및 담체막(56)은 반도체 공정을 통해 반도체 박막(50) 상에 구현되는 것이므로 그 크기가 대단히 작아 요구되는 재료의 양을 줄일 수 있다. 또한, 도시된 구조는 구조물의 크기를 대단히 작게 만들 수 있으므로 소자의 열 용량을 최소화할 수 있어 CO2에 의한 소자 열손실이 크게 발생할 수 있으므로, 이를 통해 센서의 감도를 비약적으로 향상시킬 수 있게 된다. 그에 따라 소비 전력 및 응답속도의 개선은 물론이고 초소형 발효 센서를 정밀한 반도체 공정으로 대량 생산할 수 있어 가격을 크게 낮출 수 있게 된다. 또한, 담체를 비교적 안정적인 구조로 지지할 수 있으므로 외부 충격에 강하도록 하여 사용 중 발생될 수 있는 불량을 크게 낮출 수 있게 된다.
도 4는 본 발명 일 실시예의 전체적인 구조를 보인 절단 사시도로서, 캔(Can) 형 패키지에 전술한 박막형 열전도 센서 및 참조부를 적용한 경우이다. 전술한 바와 같이 다양한 적용 방법이 가능하므로 구체적인 패키지 형태로 본 발명이 제한되지 않는다는데 주의한다.
먼저, 전술한 바와 같은 구조를 가지는 센서 및 참조부(60) 중에서 센서부(60a)의 담체막(56)이 외부 환경에 노출되도록 하면서 참조부(60b)의 담체막(56)을 외부 환경과 차단하기 위해, 관통홀(73)이 일부 영역에만 형성된 스템(70)을 이용할 수 있다.
상시 스템(70)에는 상기 센서부(60a) 및 참조부(60b)에 형성된 히터 전극들(54)의 각 전극 패드(4개)와 연결하기 위한 외부 전극핀들(72)(4개)이 배치되어 있으므로, 도시되지는 않았지만, 상기 외부 전극핀들(72)과 상기 히터 전극들(54)의 각 전극 패드는 와이어 본딩 등을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 상기 스템(70)에 의해 밀봉되는 참조부(60b)의 공간, 즉 담체막(56)이 위치한 밀봉 공간은 상기 센서부(60a)의 감도를 높이기 위해 낮은 반응성을 가지는 가스로 채워지는 것이 바람직하다.
도시된 패키지 캡(80)은 상기 구조물과 결선들을 보호하기 위한 용도로 사용되며 외부 환경 변화에 의한 히터 전극(54) 온도 변화를 방지하는 용도로도 사용 가능하다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명 일 실시예의 센서 및 참조부를 제조하는 과정을 보인 수순 단면도로서, 도시한 바와 같이 일반적인 반도체 공정으로 이루어져 있으 므로 공정 난이도가 낮으며 대량 생산이 가능하다.
먼저, 도 5a에 도시한 바와 같이 박막 반도체(Si) 기판(50) 상하부에 맴브레인층(52)을 형성하는데, 이는 저응력 실리콘 질화막이나 ONO(Oxide/Nitride/Oxide)를 응력이 100Mpa 이하가 되도록 각 층을 순차 형성하여 성막할 수 있다.
그 다음, 도 5b에 도시한 바와 같이 상기 형성된 구조물의 상부 맴브레인층(52) 상에 센서부 및 참조부가 형성될 영역을 설정하고 해당 부분에 히터와 전극 패드 부분으로 이루어진 히터 전극(54)을 상기 두 영역에 동시에 형성한다. 상기 전극으로는 Pt, Pt/Ti, Pt/Ta, Ir, Mo, W 등과 같은 귀금속을 이용할 수 있다.
그 다음, 도 5c에 도시된 바와 같이 상기 형성된 히터 전극(54) 하부의 반도체 기판(50)과 하부 맴브레인층(52)을 제거하는데, 상기 하부 맴브레인층(52)을 건식 식각으로 패터닝하여 식각 영역을 정의한 후 노출된 반도체 기판(50)을 벌크 식각하여 상기 히터 전극(54)을 지지하는 상부 맴브레인층(52)이 노출되도록 제거한다.
당연히, 상기와 같은 벌크 식각이 아닌 다른 종류의 식각 기법을 이용하여 수직하게 제거할 수도 있다.
그 다음, 도 5d에 도시된 바와 같이 마스크를 이용하여 상기 노출된 상부 맴브레인층(52)에 CO2 감응성 담체막(56)을 형성한다. 상기 담체막(56)은 Al2O3
, Pd(Li, La, Pt 등) 도핑된 SnO2, ZrO2, LiTiO3, 리튬실리케이트 등이나, 아미노 그 룹 기능성 폴리머인 APDMS(아미노알킬폴리 디메틸실록산(aminoalkylpoly dimethlsiloxane)), PEI(폴리 에틸렌이민(poly ethyleneimine)), PPI(폴리프로필렌이민(polypropyleneimine)) 등을 이용한다.
이후, 도시되지는 않았지만, 센서부로 사용될 담체막이 마주보고 접착되는 부분에만 공기 통로가 형성된 보호층(미도시) 상에 상기 형성된 구조물을 접착하여 참조부로 사용될 담체막을 외부 환경과 차단하고, 상기 센서부로 사용될 담체막은 외부 환경에 노출시킨다. 이 과정을 수분이 없는 N2나 알곤 등의 낮은 반응성 가스 분위기에서 실시하면 상기 참조부 담체막이 형성된 밀봉 공간이 상기 낮은 반응성 가스로 채워지도록 할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 보호층(미도시)은 다양한 형태를 가질 수 있으며, 도 4와 같은 캔형 패키지를 위한 스탬 형태를 가질 수도 있다.
도 6은 본 발명에 따른 발효 센서를 이용한 발효 특성을 검출하는 간단한 회로 구성을 보인 것으로, 도시한 바와 같이 센서부의 히터 전극(S1)과 참조부의 히터 전극(S2)을 각각 저항 성분을 가진 회로 구성원으로 보아 직렬로 연결한 후 전압을 가하면 상기 직렬 연결된 히터 전극(S1, S2)은 인가 전압에 의해 가열되게 되며, 상호 연결된 부분에서 걸리는 전압은 고유한 저항값에 의해 분압되어 고정되게 된다. 이후, 상기 센서부의 히터 전극(S1)의 저항값은 주변 환경에 CO2의 양에 따라 가변하게 되므로 외부 환경에 따라 상이한 출력 전압이 발생하게 된다. 하지만, 개별 센서들 마다 약간씩의 오차가 발생하기 때문에 출력 전압을 직접 읽어 그 값으 로 CO2의 농도를 판단하기는 어렵다. 따라서, 이를 정량화 하기 위해서는 초기 상태의 오프셋을 보상해 주어야 하며, 이를 위해 도시된 바와 같이 별도의 직렬 연결된 저항들을 연결하여 휘스톤 브릿지를 형성한 후, 그 중 하나의 저항을 가변시켜 출력되는 전압(Vout)이 0V 가 되도록 초기화 시켜 사용하게 된다. 이후, 센서부 히터 전극(S1)의 저항 변화는 출력 전압(Vout)으로 나타나므로 그 값을 이용하여 CO2의 농도를 알 수 있게 된다.
상기한 바와 같이 본 발명 가스 센서 및 그 제조 방법은 박막 반도체 기판 상에 형성된 맴브레인층을 지지층으로 하여 그 상부에 히터 전극을 형성하고 그 하부 영역의 기판을 제거한 후, 기판의 제거로 노출된 맴브레인층에 담체를 형성하여 부유시킨 한쌍의 센서를 형성하고, 이들 중 하나는 외부 환경에 노출시키고 다른 하나는 외부 환경과 차단하도록 함으로써 정밀한 반도체 공정 만으로 소형 센서 구조물을 부유 상태로 형성할 수 있어, 소자의 열 용량을 작게하여 센서의 감도를 높이고 반응 시간 및 소비 전력을 크게 줄일 수 있는 것은 물론이고 물리적인 강도를 높여 파손을 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한 대량 생산이 가능하므로, 고성능 소형 단일칩형 센서를 저렴하게 제조할 수 있는 효과가 있다.
Claims (12)
- 소정 크기로 제거된 한쌍의 영역을 가지는 반도체 기판과; 상기 반도체 기판 상에 위치된 맴브레인층과; 상기 기판 제거 영역의 맴브레인층 상부를 지나도록 형성된 한쌍의 히터 전극과; 상기 히터 전극을 지지하는 맴브레인층 하부에 형성된 한쌍의 CO2 감응성 담체막과; 상기 담체막이 노출되는 반도체 기판의 후면과 접착되며 상기 한쌍의 담체막 중 하나가 위치하는 부분에만 관통홀이 형성된 보호층을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
- 제 1항에 있어서, 상기 반도체 기판의 제거된 한쌍의 영역은 동일한 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
- 제 1항에 있어서, 상기 담체막은 Al2O3, Pd(Li, La, Pt 등) 도핑된 SnO2, ZrO2, LiTiO3, 리튬실리케이트 등이나, 아미노 그룹 기능성 폴리머인 APDMS(아미노알킬폴리 디메틸실록산(aminoalkylpoly dimethlsiloxane)), PEI(폴리 에틸렌이민(poly ethyleneimine)), PPI(폴리프로필렌이민(polypropyleneimine)) 중 적어도 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 가스 센서.
- 제 1항에 있어서, 상기 히터 전극은 Pt, Pt/Ti, Pt/Ta, Ir, Mo, W를 포함하 는 귀금속 중 적어도 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 가스 센서.
- 제 1항에 있어서, 상기 히터 전극 부분은 히터 부분과 전극 패드 부분으로 이루어지며, 상기 전극 패드 부분은 외부 전극과 연결되기 위한 패드로 사용되는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
- 제 1항에 있어서, 상기 보호층과 반도체 기판에 의해 밀봉되는 담체막이 위치한 공간은 낮은 반응성 가스로 채워진 것을 특징으로 하는 가스 센서.
- 제 1항에 있어서, 상기 보호층은 스템이며, 상기 반도체 기판 상부의 히터 전극과 연결되는 외부 전극핀을 더 구비한 것을 특징으로 하는 가스 센서.
- 제 7항에 있어서, 상기 스템 상부에 형성된 센서부 및 전극 연결 부분을 보호하기 위해 상기 구조물을 감싸는 패키지 캡을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
- 상하부에 맴브레인층이 형성된 반도체 기판의 상부 맴브레인층 상에 센서부 히터 전극과 참조부 히터 전극을 동일 금속 공정으로 형성하는 단계와; 상기 각 히터 전극이 형성된 영역 하부의 반도체 기판 및 하부 맴브레인층을 식각하여 제거하 는 단계와; 상기 제거된 기판 영역에 의해 노출된 상부 맴브레인층에 CO2 가스에 반응하는 담체막을 형성하는 단계와; 센서부 담체막이 마주보고 접착되는 부분에만 공기 통로가 형성된 보호층 상에 상기 형성된 구조물을 접착하여 참조부 담체막 만을 외부와 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 센서 제조 방법.
- 제 9항에 있어서, 상기 보호층을 형성하여 참조부 담체막을 외부와 차단하는 단계는 낮은 반응성 가스 분위기에서 실시하여 상기 참조부 담체막이 형성된 공간이 상기 낮은 반응성 가스로 채워지도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 센서 제조 방법.
- 제 9항에 있어서, 상기 보호층으로 참조부 담체막을 외부와 차단하는 단계는 외부 전극 핀들이 배치된 스템 상부에 상기 센서부 및 참조부가 형성된 구조물을 스템과 담체가 마주보도록 접착하는 단계와, 상기 외부 전극 핀들과 상기 히터 전극들의 양단을 각각 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 센서 제조 방법.
- 제 9항에 있어서, 상기 반도체 기판 및 기판 하부 맴브레인층을 식각하여 제거하는 단계는 기판 하부 맴브레인층을 건식 식각으로 패터닝한 후 노출된 반도체 기판을 벌크 식각하여 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 센서 제 조 방법.
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