KR100676088B1 - Capacitive humidity sensor and method of manufacturing thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 제조 공정 및 박막 증착 공정을 이용하고, 폴리머의 유전 특성을 이용한 정정용량형 습도센서 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은, 박막 증착 공정을 이용하여 상부 전극의 두께를 조절하고 사진식각 공정을 이용하여 폴리머 패턴 및 두께를 조절함으로써 다양한 용량값 및 우수한 응답 특성을 갖는 정전용량형 습도센서를 제공하며, 또한 SMD 형태의 정전용량형 습도센서를 제작함으로써, 습기에 노출되는 영역을 감지 부분으로 한정시키고, 센서의 크기를 최소화하여 대량 생산화 및 감도와 특성이 우수한 정전 용량형 습도센서를 제공하는 효과가 있다.The present invention relates to a fixed capacitance type humidity sensor using a semiconductor manufacturing process and a thin film deposition process, and using the dielectric properties of the polymer, and a method of manufacturing the same, and the present invention, by using a thin film deposition process to control the thickness of the upper electrode By using a photolithography process, the polymer pattern and thickness are adjusted to provide capacitive humidity sensors with various capacitance values and excellent response characteristics. It is effective to provide a capacitive humidity sensor with excellent sensitivity and characteristics by mass-limiting to the sensing part and minimizing the size of the sensor.

정전용량형 습도센서, 반도체 박막 증착공정, 반도체 제조 공정 Capacitive humidity sensor, semiconductor thin film deposition process, semiconductor manufacturing process

Description

정전용량형 습도센서 및 그 제조방법{Capacitive humidity sensor and method of manufacturing thereof}Capacitive humidity sensor and method of manufacturing

도 1은 종래의 일반적인 정전용량형 습도센서의 구조를 나타내는 개략사시도이고,1 is a schematic perspective view showing the structure of a conventional general capacitance type humidity sensor,

도 2는 본 발명에 따른 정전용량형 습도센서의 구조를 나타내는 개략사시도이고,2 is a schematic perspective view showing the structure of a capacitive humidity sensor according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 SMD 형태의 용량형 습도센서의 구조를 나타내는 개략사시도이고, Figure 3 is a schematic perspective view showing the structure of the SMD-type capacitive humidity sensor according to the present invention,

도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 정전용량형 습도센서의 제조 공정을 순차적으로 나타낸 단면도이고,4A to 4D are cross-sectional views sequentially illustrating a manufacturing process of the capacitive humidity sensor according to the present invention;

도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 SMD 형태의 정전용량형 습도센서의 제조 공정을 순차적으로 나타낸 단면도이고,5A to 5D are cross-sectional views sequentially illustrating a manufacturing process of the SMD-type capacitive humidity sensor according to the present invention;

도 6은 본 발명에 따른 반도체 박막 공정에 의해 형성된 상부전극의 광학 현미경 사진이며,6 is an optical micrograph of an upper electrode formed by a semiconductor thin film process according to the present invention,

도 7은 본 발명에 따른 제조 공정에 의해 제조된 정전용량형 습도센서의 광학 현미경 사진이고,7 is an optical micrograph of a capacitive humidity sensor manufactured by a manufacturing process according to the present invention,

도 8은 본 발명에 따른 제조 공정에 의해 제조된 SMD형태의 정전용량형 습도센서의 광학 현미경 사진이고,8 is an optical micrograph of a SMD-type capacitive humidity sensor manufactured by a manufacturing process according to the present invention,

도 9a 내지 도 9c는 각각 본 발명에 따른 제조공정에 의해 제조된 정전용량형 습도센서를 이용하여 측정한 습도변화에 따른 센서의 특성을 보여주는 그래프이다.9A to 9C are graphs showing the characteristics of the sensor according to the humidity change measured using the capacitive humidity sensor manufactured by the manufacturing process according to the present invention, respectively.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

21, 31 : 기판 22, 32 : 하부전극21, 31: substrate 22, 32: lower electrode

23, 33 : 폴리머층 24, 34 : 상부전극23, 33: polymer layer 24, 34: the upper electrode

본 발명은 박막증착 공정 기술 및 폴리머를 이용한 정전용량형 습도센서 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 반도체 제조 공정 기술을 이용한 박막 및 폴리머의 두께 조절을 수행함으로써 다양한 정전용량값과 크기를 가지며, 응답 특성이 우수한 정전용량형 습도센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a capacitive humidity sensor using a thin film deposition process technology and a polymer, and a method of manufacturing the same. In particular, the thickness control of the thin film and polymer using a semiconductor manufacturing process technology has various capacitance values and sizes, and the response The present invention relates to a capacitive humidity sensor having excellent characteristics and a manufacturing method thereof.

일반적으로 센서는 온도, 압력, 유속, 광 등과 같이 물리적 변화량을 변환기를 사용하여 측정 가능한 양으로 변환시키는 장치로 측정 대상에는 물리적 변화와 화학적 변화 또는 생화학적 변화가 생기므로 그 변화를 용이하게 측정할 수 있어야 한다.In general, a sensor is a device that converts a physical change amount such as temperature, pressure, flow rate, light, etc. into a measurable amount by using a transducer. Since a physical change, a chemical change, or a biochemical change occurs in a measurement object, the change can be easily measured. It should be possible.

일상생활에서 흔히 말하는 습도는 상대습도(%RH)를 지칭하는 말로써, 공기중의 수증기 분압과 이 온도에서의 포화수증기압 비를 백분율로 나타낸 것이다. 이러한 습도 변화 측정을 위한 습도센서는 주위의 수분의 양에 따라 수분을 흡수하고 탈수 할 수 있는 감습재료를 이용하여 저항, 정전용량, 공진 주파수 변화 등과 같이 수분에 의한 어떤 물질의 전기적 성질의 변화를 이용하는 것이다.Humidity, commonly used in everyday life, refers to the relative humidity (% RH), which is the ratio of the partial pressure of water vapor in the air to the saturated water vapor pressure at this temperature. Humidity sensor for measuring humidity change uses moisture absorbent material that can absorb and dehydrate moisture according to the amount of moisture around it. It is to use.

최근 습도조절의 중요성이 인식되면서 대형 건물의 공기 조화, 주택 및 자동차의 공기 조화 등 다양한 산업분야에서 습도조절의 중요성이 인식되고 있다. 또한 이러한 산업 분야에서 습도측정, 조절 및 응용에 있어서 빠른 응답속도, 넓은 측정 범위를 가지는 습도 센서의 필요성이 대두되고 있으며, 특히 웰빙 생활이 강조되면서 쾌적한 실내 생활 환경에 요구가 대두 되면서 보다 정밀한 정전용량형 습도 센서에 대한 필요성이 점점 커지고 있다.Recently, as the importance of humidity control is recognized, the importance of humidity control is being recognized in various industries such as air conditioning in large buildings, air conditioning in homes and automobiles. In addition, in these industries, there is a need for a humidity sensor having a fast response speed and a wide measurement range in humidity measurement, regulation, and application. In particular, the emphasis on the well-being life has led to the demand for a comfortable indoor living environment. The need for a type humidity sensor is growing.

도 1은 종래 기술에 따른 정전용량형 습도센서의 형태를 보여준다.1 shows a form of a capacitive humidity sensor according to the prior art.

도 1를 참조하면, 기판(1), 기판(1) 위에 형성된 하부전극(2), 상기 하부전극(2) 위에 차례로 형성된 절연막(3)과 폴리머층(4), 마지막으로 상기 폴리머층(4) 상에 형성된 상부전극(5)으로 이루어져 있다. 도 1에서 미설명 부호 2a, 5a는 전극단자를 각각 나타낸다.Referring to FIG. 1, a substrate 1, a lower electrode 2 formed on the substrate 1, an insulating layer 3 and a polymer layer 4 sequentially formed on the lower electrode 2, and finally the polymer layer 4 It consists of an upper electrode (5) formed on. In FIG. 1, reference numerals 2a and 5a denote electrode terminals, respectively.

이러한 구조에서는 폴리머층(4)의 두께로 인해 상부전극(5) 형성 시 전극단자(5a)가 측벽 부분에서 계단 모양으로 형성되므로, 단락으로 인한 접속 불량을 야기할 수 있다.In this structure, since the electrode terminal 5a is formed in a step shape in the sidewall portion when the upper electrode 5 is formed due to the thickness of the polymer layer 4, it may cause a poor connection due to a short circuit.

또한, 주지한 바와 같은 종래의 제조 방법에 의해 제작된 정전용량형 습도센 서는, 센서의 면적이 넓고 센서의 감도가 떨어지는 단점을 가지고 있다.In addition, the capacitive humidity sensor manufactured by the conventional manufacturing method as well known has a disadvantage that the area of the sensor is large and the sensitivity of the sensor is inferior.

아울러 센서의 전체적인 크기 문제로 인해 이를 채용한 제품 크기에 한계가 있으며, 수율 저하 및 생산 단가가 상승하여 대량 생산에 불리한 단점이 있었다.In addition, due to the overall size problem of the sensor, there is a limit to the size of the product employing it, there was a disadvantage in mass production due to the decrease in yield and the increase in production cost.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 정전용량형 습도센서의 제조 방법으로 정전용량형 습도센서를 제조하는 경우 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,Accordingly, the present invention has been proposed to solve various problems occurring when the capacitive humidity sensor is manufactured by the conventional method of manufacturing the capacitive humidity sensor.

본 발명의 목적은 반도체 제조공정 및 박막 공정을 이용하여 센서를 제조함으로써 센서의 크기를 줄이고, 공정을 단순화하며 수율 증가 및 생산 단가를 낮출 수 있는 정전용량형 습도센서 제조방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a capacitive humidity sensor that can reduce the size of the sensor, simplify the process, increase the yield and lower the production cost by manufacturing the sensor using a semiconductor manufacturing process and a thin film process.

본 발명의 다른 목적은 반도체 장비를 이용하여 상부 전극의 두께를 조절하고 미세 구조 패턴을 형성함으로써, 응답 특성이 우수한 정전용량형 습도센서의 제조방법을 제공한다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a capacitive humidity sensor having excellent response characteristics by adjusting the thickness of the upper electrode and forming a fine structure pattern using semiconductor equipment.

본 발명의 또다른 목적은 폴리머층을 하부전극 전면에 스핀 코팅하여, 하부전극을 습기로부터 보호하고 상부전극 형성 시 단자부의 원활한 형성을 통해 접속 불량 등의 문제를 해소한 정전용량형 습도센서의 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to manufacture a capacitive humidity sensor that spin-coated a polymer layer over the entire lower electrode, thereby protecting the lower electrode from moisture, and solving the problem of poor connection through smooth formation of the terminal part when forming the upper electrode. To provide a method.

이하 상기와 같은 기술적 사상에 따른 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention according to the technical spirit as described above in detail.

도 2는 본 발명에 따른 정전용량형 습도센서의 구조를 나타내는 개략사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 SMD 형태의 용량형 습도센서의 구조를 나타내는 개략사시도이다.2 is a schematic perspective view showing the structure of a capacitive humidity sensor according to the present invention, Figure 3 is a schematic perspective view showing the structure of a SMD-type capacitive humidity sensor according to the present invention.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 정전용량형 습도 센서는 기판(21)(31)과, 상기 기판(21)(31)의 일정 영역 위에 형성된 하부 전극(22)(32)과, 상기 하부전극(22)(32) 상에 형성된 폴리머층(23)(33)과, 상기 폴리머층(23)(33) 위에 반도체 박막 공정을 이용하여 형성된 상부 전극(24)(34)으로 구성된다.As shown therein, the capacitive humidity sensor according to the present invention includes substrates 21 and 31, lower electrodes 22 and 32 formed on a predetermined area of the substrates 21 and 31, and the lower part. The polymer layers 23 and 33 formed on the electrodes 22 and 32 and the upper electrodes 24 and 34 formed on the polymer layers 23 and 33 by using a semiconductor thin film process.

본 발명의 바람직한 실시예는, 상기 하부 전극(22)(32)을 반도체 박막 공정을 이용하여 증착한 후, 감습재료로서 수분에 민감한 폴리이미드를 코팅장비를 이용하여 일정한 두께로 코팅하여 폴리머층(23)(33)을 형성하고 그 위에 상부 전극(24)(34)을 적층한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the lower electrodes 22 and 32 are deposited using a semiconductor thin film process, and then a polyimide sensitive to moisture as a moisture sensitive material is coated with a constant thickness using a coating equipment to form a polymer layer ( 23) 33 are formed and the upper electrodes 24, 34 are stacked thereon.

또한, 상기 하부전극(22)(32) 및 상부 전극(24)(34)은 습기의 흡, 탈착이 용이하도록 반도체 박막공정을 이용하여 다공성 박막 형성이 최적화 될 수 있는 공정 조건을 제어하는 것이 바람직하다. 특히 상부 전극(24)(34)을 형성하는 단계에서, 스퍼터링 방법으로 상부전극을 형성하는 물질의 증착시 다공성 박막 형성이 용이하도록 전력을 100W, 압력을 3mTorr, 기판온도를 80℃ 범위로 제어하는 것이 바람직하다. 여기서 사용되는 상부 전극 및 하부 전극은 Cr, Ni, Pt 또는 Au로 형성하는 것이 바람직하다. In addition, the lower electrodes 22 and 32 and the upper electrode 24 and 34 preferably control process conditions in which porous thin film formation can be optimized using a semiconductor thin film process to facilitate absorption and desorption of moisture. Do. In particular, in the step of forming the upper electrodes 24, 34, the power is 100W, the pressure is 3mTorr, the substrate temperature is controlled to 80 ℃ range to facilitate the formation of a porous thin film in the deposition of the material forming the upper electrode by the sputtering method It is preferable. The upper electrode and the lower electrode used here is preferably formed of Cr, Ni, Pt or Au.

또한, 상기 하부 전극(22)(32) 상에 폴리머층(23)(33)을 형성함에 있어, 하 부 전극(22)(32)의 전면 또는 측면으로부터 수분 흡수를 방지하고 특성을 향상시키기 위해 수분에 영향을 받지 않도록 하부 전극(22)(32)의 면적보다 크게 폴리머 층(23)(33)을 패턴하여 형성하는 것이 바람직하다.In addition, in forming the polymer layers 23 and 33 on the lower electrodes 22 and 32, in order to prevent moisture absorption and improve properties from the front or side surfaces of the lower electrodes 22 and 32. It is preferable that the polymer layers 23 and 33 be patterned to be larger than the area of the lower electrodes 22 and 32 so as not to be affected by moisture.

도2 및 도3에서 미설명 부호 22a, 32a는 하부전극단자를 나타내고, 미설명 부호 24a, 34a는 상부전극단자를 나타내며, h는 습기가 폴리머층에 도달할 수 있도록 통로를 제공하는 홀을 나타낸다.In FIGS. 2 and 3, reference numerals 22a and 32a denote lower electrode terminals, reference numerals 24a and 34a denote upper electrode terminals, and h denotes a hole providing a passage through which moisture can reach the polymer layer. .

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 정전용량형 습도센서의 제조 공정을 보여주는 공정 단면도를 도시한 것이다.4a to 4d are cross-sectional views showing a manufacturing process of the capacitive humidity sensor according to the present invention.

도 4a에 도시된 바와 같이, 실리콘, 글래스 또는 알루미나 기판(41) 위에 스퍼터링 방법으로 하부 전극(42)을 형성한다. 하부 전극(42)은 Cr, Al 또는 Pt와 같은 금속막을 증착 및 패턴닝하여 하부 전극을 형성한다.As shown in FIG. 4A, the lower electrode 42 is formed on the silicon, glass, or alumina substrate 41 by a sputtering method. The lower electrode 42 forms a lower electrode by depositing and patterning a metal film such as Cr, Al, or Pt.

이어, 도 4b에 도시된 바와 같이, 하부 전극(42) 상에 폴리머층(43)을 형성한다. 여기서 폴리머층(43)은 수분에 민감한 폴리이미드계 물질을 스핀 코팅하고 일정한 온도(약 300~350 ℃)에서 일정한 시간(약 1~2시간)동안 열처리를 통해 폴리머를 경화시키는 방법으로 형성하며, 두께는 약 1.2㎛ 정도로 형성하는 것이 바람직하다. 또한 본 발명에서는 스핀 코팅 방식을 이용하여 폴리머 층의 두께에 변화를 줌으로써 총 정전 용량값의 변화를 줄 수 있다.Subsequently, as shown in FIG. 4B, the polymer layer 43 is formed on the lower electrode 42. Here, the polymer layer 43 is formed by spin coating a water-sensitive polyimide-based material and curing the polymer through heat treatment at a constant temperature (about 300 to 350 ° C.) for a predetermined time (about 1 to 2 hours), It is preferable to form the thickness about 1.2 micrometers. In addition, in the present invention, the total capacitance value can be changed by changing the thickness of the polymer layer using a spin coating method.

이어, 도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 폴리머층(43) 상에 DC 마그네트론 스 퍼터링법을 이용하여 상부전극(44)을 형성한다. 이때 스퍼터링 방법의 이용시 다공질 박막을 형성하기 위해, 챔버 내의 진공을 3mTorr, 전력을 100W, 기판온도를 80 ℃ 유지하면서 20분 정도 상부전극(44)을 증착한다. Subsequently, as shown in FIG. 4C, the upper electrode 44 is formed on the polymer layer 43 by using DC magnetron sputtering. At this time, in order to form a porous thin film when using the sputtering method, the upper electrode 44 is deposited for about 20 minutes while maintaining the vacuum in the chamber at 3 mTorr, the power at 100 W, and the substrate temperature at 80 ° C.

여기서 상부전극(44)을 다공질 박막층으로 형성한 경우에는, 폴리머층(43)과 대기중 습기의 흡·탈착이 원활하게 이루어지게 되므로 습도 변화에 따라 민감하고 신속하게 반응할 수 있다. 또한 사각형, 원형, 또는 삼각형 등 다양한 형태의 홀(h)을 가지도록 마스크를 작업하고, 반도체 사진 식각 공정을 이용하여 상부전극(44)을 형성함으로써 감도와 응답 특성이 우수한 정전용량형 습도센서를 얻을 수 있다.In the case where the upper electrode 44 is formed of a porous thin film layer, since the polymer layer 43 and the moisture in the air are easily desorbed and desorbed, the upper electrode 44 may react sensitively and quickly according to the change in humidity. In addition, a mask is formed to have various shapes of holes (h), such as a rectangle, a circle, or a triangle, and the upper electrode 44 is formed by using a semiconductor photolithography process. You can get it.

마지막으로, 도 4d에 도시된 바와 같이, 단자와의 전기적 연결을 원활히 하기 위해 Al, Au에서 선택된 물질을 반도체 박막 증착 방법에 의해 증착하는 공정을 통해 금속 패드(42a)(44a)를 형성한다.Finally, as illustrated in FIG. 4D, metal pads 42a and 44a are formed through a process of depositing a material selected from Al and Au by a semiconductor thin film deposition method to facilitate electrical connection with the terminals.

도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 또다른 실시 예로 SMD 형태의 정전용량형 습도센서의 제조 공정을 보여주는 공정 단면도를 도시한 것이다.5A to 5D illustrate a cross-sectional view of a manufacturing process of a capacitive humidity sensor of a SMD type according to another embodiment of the present invention.

도 5a에 도시된 바와 같이, 실리콘, 글래스 또는 알루미나 기판(51) 위에 스퍼터링 방법으로 하부 전극(52)을 형성한다. 하부 전극(52)은 Cr, Al 또는 Pt와 같은 금속막을 증착 및 패턴닝하여 형성한다.As shown in FIG. 5A, the lower electrode 52 is formed on the silicon, glass, or alumina substrate 51 by a sputtering method. The lower electrode 52 is formed by depositing and patterning a metal film such as Cr, Al, or Pt.

이어, 도 5b에 도시된 바와 같이, 하부 전극(52) 상에 폴리머층(53)을 형성한다. 이때에 수분에 민감한 폴리이미드계 물질을 스핀 코팅하고 일정한 온도(약 300~350 ℃)에서 일정한 시간(약 1~2시간)동안 열처리를 통해 폴리머를 경화시킴으 로써 약 1.2 ㎛ 정도로 형성하는 것이 바람직하다.Subsequently, as shown in FIG. 5B, the polymer layer 53 is formed on the lower electrode 52. At this time, it is preferable to form about 1.2 μm by spin coating the water-sensitive polyimide material and curing the polymer through heat treatment at a constant temperature (about 300 to 350 ° C.) for a predetermined time (about 1 to 2 hours). .

이어, 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 폴리머층(53) 상에 DC 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 상부전극(54)을 형성한다. 이때 스퍼터링 방법을 이용시 다공질 박막을 형성하기 위해, 챔버 내의 진공을 3mTorr, 전력을 100W, 기판온도를 80 ℃ 유지하면서 20분 정도 상부전극(54)을 증착한다.Subsequently, as shown in FIG. 5C, the upper electrode 54 is formed on the polymer layer 53 by using DC magnetron sputtering. In this case, in order to form a porous thin film using the sputtering method, the upper electrode 54 is deposited for about 20 minutes while maintaining the vacuum in the chamber at 3 mTorr, the power at 100 W, and the substrate temperature at 80 ° C.

여기서 상부전극(54)을 다공질 박막층으로 형성한 경우에는, 폴리머층(53)과 대기중 습기의 흡·탈착이 원활하게 이루어지므로 습도 변화에 따라 민감하고 신속하게 반응할 수 있다. 또한 사각형, 원형, 또는 삼각형 등 다양한 형태의 홀을 가지도록 마스크를 작업하고, 반도체 사진 식각 공정을 이용하여 상부전극(54)을 형성함으로써 감도와 응답 특성이 우수한 용량형 습도센서를 얻을 수 있다. In the case where the upper electrode 54 is formed of a porous thin film layer, the polymer layer 53 and the moisture in the air can be easily adsorbed and desorbed, thereby reacting sensitively and quickly according to the change in humidity. In addition, a mask may be formed to have various types of holes such as a rectangle, a circle, or a triangle, and the upper electrode 54 may be formed using a semiconductor photolithography process to obtain a capacitive humidity sensor having excellent sensitivity and response characteristics.

마지막으로, 도 5d에 도시된 바와 같이, 단자와의 전기적 연결을 원활히 하기 위해 Al, Au에서 선택된 물질을 반도체 박막 증착 방법에 의해 증착하는 공정을 통해 금속 패드(55)를 형성한다.Finally, as shown in FIG. 5D, the metal pad 55 is formed through a process of depositing a material selected from Al and Au by a semiconductor thin film deposition method in order to facilitate electrical connection with the terminal.

도 6은 본 발명에 따른 반도체 박막 공정에 의해 형성된 상부전극의 광학 현미경 사진이며, 도 7은 본 발명에 따른 제조 공정에 의해 제조된 정전용량형 습도센서의 광학 현미경 사진이고, 도 8은 본 발명에 따른 제조 공정에 의해 제조된 SMD형태의 정전용량형 습도센서의 광학 현미경 사진이다.6 is an optical micrograph of an upper electrode formed by a semiconductor thin film process according to the present invention, Figure 7 is an optical micrograph of a capacitive humidity sensor manufactured by the manufacturing process according to the present invention, Figure 8 is a present invention Optical micrograph of the SMD-type capacitive humidity sensor manufactured by the manufacturing process according to.

또한, 도 9a 내지 도 9c는 각각 본 발명에 따른 제조공정에 의해 제조된 정전용량형 습도센서를 이용하여 측정한 습도변화에 따른 센서의 특성을 보여주는 그래프이다.In addition, Figures 9a to 9c are graphs showing the characteristics of the sensor according to the humidity change measured using the capacitive humidity sensor manufactured by the manufacturing process according to the present invention, respectively.

이상에서 상술한 본 발명에 따르면, 폴리머 층을 이용하여 수분으로부터 하부전극을 충분히 보호할 수 있으면서도 감도 및 응답 특성이 우수한 정전용량형 센서를 제공해주는 효과가 있다.According to the present invention described above, there is an effect of providing a capacitive sensor having excellent sensitivity and response while being able to sufficiently protect the lower electrode from moisture by using a polymer layer.

또한, 본 발명에 의한 정전용량형 습도센서 제조방법을 이용하는 경우, 제조 공정이 간단하므로 공정 단가 절감이 가능한 이점이 있으며, 아울러 제조 공정의 단순화로 대량 생산이 가능하므로 생산성 향상도 도모해주는 효과가 있다.In addition, in the case of using the capacitive humidity sensor manufacturing method according to the present invention, the manufacturing process is simple, there is an advantage that can reduce the cost of the process, and in addition, since the mass production is possible by the simplification of the manufacturing process there is an effect to improve the productivity. .

Claims (16)

삭제delete 기판;Board; 상기 기판의 일정 영역 위에 형성된 하부전극;A lower electrode formed on a predetermined region of the substrate; 상기 하부전극을 포함한 전면에 소정 두께로 형성되는 폴리머층; 및A polymer layer formed to a predetermined thickness on the entire surface including the lower electrode; And 상기 폴리머층 위에 반도체 박막 공정을 이용하여 다공성 금속 박막 형태로 형성된 상부전극을 포함하되,Including the upper electrode formed on the polymer layer in the form of a porous metal thin film using a semiconductor thin film process, 상기 폴리머층은 상기 하부전극 측면으로부터 수분의 흡입을 차단할 수 있도록 상기 하부전극보다 크게 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 습도센서.The polymer layer has a capacitance-type humidity sensor, characterized in that to form a larger pattern than the lower electrode to block the intake of moisture from the lower electrode side. 제 2항에 있어서, 상기 폴리머층은 수분에 민감한 폴리이미드계 물질을 스핀 코팅하고 일정한 온도(약 300~350 ℃)에서 일정한 시간(약 1~2시간)동안 열처리를 통해 폴리머를 경화시키는 방법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 습도센서.The method of claim 2, wherein the polymer layer is a method of spin coating a water-sensitive polyimide-based material and curing the polymer through heat treatment at a constant temperature (about 300 to 350 ° C.) for a predetermined time (about 1 to 2 hours). Capacitive humidity sensor, characterized in that forming. 삭제delete 제 2항에 있어서, 상기 상부전극은 챔버 내의 진공을 3mTorr, 전력을 100W, 기판온도를 80℃ 범위로 하여 스퍼터링 방법에 의해 다공질 박막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 습도센서.3. The capacitive humidity sensor according to claim 2, wherein the upper electrode is formed of a porous thin film by a sputtering method with a vacuum in a chamber of 3 mTorr, a power of 100 W, and a substrate temperature of 80 ° C. 제 2항에 있어서, 상기 하부전극과 상부전극은 Cr, Al, Pt 및 Au에서 선택된 하나의 물질을 반도체 박막 증착 방법에 의해 증착하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 습도센서.The capacitive humidity sensor of claim 2, wherein the lower electrode and the upper electrode deposit one material selected from Cr, Al, Pt, and Au by a semiconductor thin film deposition method. 제 2항에 있어서, 상기 상부전극은 상기 하부전극과 동일한 방향으로 형성하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 습도센서.The capacitive humidity sensor according to claim 2, wherein the upper electrode is formed in the same direction as the lower electrode. 제 2항에 있어서, 상기 상부전극은 정전용량형 습도센서의 구조가 양방향이 되도록 상기 하부전극과 반대 방향으로 형성하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 습도센서.3. The capacitive humidity sensor according to claim 2, wherein the upper electrode is formed in a direction opposite to the lower electrode so that the structure of the capacitive humidity sensor is bidirectional. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 기판 상에 하부전극을 형성하는 단계;Forming a lower electrode on the substrate; 상기 하부 전극을 포함하는 기판 전면에 폴리머층을 형성하는 단계; 및Forming a polymer layer on an entire surface of the substrate including the lower electrode; And 상기 폴리머층 상에 홀(hole) 패턴이 포함되어 있는 마스크를 이용하여 상부전극을 형성하는 단계를 포함하되,Forming an upper electrode using a mask including a hole pattern on the polymer layer; 상기 폴리머층은 상기 기판 전면에 폴리머를 스핀 코팅하고 사진 식각공정을 이용하여 상기 하부전극의 면적보다 크게 패터닝하여 형성하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 습도센서 제조방법.The polymer layer is a method of manufacturing a capacitive humidity sensor, characterized in that formed by spin-coating a polymer on the entire surface of the substrate and patterned larger than the area of the lower electrode using a photolithography process. 제 13항에 있어서, 단자와의 전기적 연결을 원활히 하기 위해 Al, Au에서 선택된 물질을 반도체 박막 증착 방법에 의해 증착하는 공정으로 금속 패드를 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 정전용량형 습도센서 제조방법.The method of claim 13, further comprising forming a metal pad by depositing a material selected from Al and Au by a semiconductor thin film deposition method to facilitate electrical connection with the terminal. Humidity sensor manufacturing method. 제 13항에 있어서, 상기 상부전극은 정전용량형 습도센서의 구조가 양방향이 되도록 상기 하부전극과 반대 방향으로 형성하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 습도센서 제조방법.15. The method of claim 13, wherein the upper electrode is formed in a direction opposite to the lower electrode so that the structure of the capacitive humidity sensor is bidirectional. 제 13항에 있어서, 상기 상부전극은 복수개의 사각형, 삼각형과 같은 다양한 홀(hole)을 포함하는 마스크 패턴을 이용하여 다공성 박막 형태로 형성하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 습도센서 제조방법.The method of claim 13, wherein the upper electrode is formed in a porous thin film form using a mask pattern including a plurality of holes such as a plurality of squares and triangles.
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