KR101830304B1 - Fabrication method of integrated sensor and integrated sensor using the same - Google Patents
Fabrication method of integrated sensor and integrated sensor using the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR101830304B1 KR101830304B1 KR1020170134540A KR20170134540A KR101830304B1 KR 101830304 B1 KR101830304 B1 KR 101830304B1 KR 1020170134540 A KR1020170134540 A KR 1020170134540A KR 20170134540 A KR20170134540 A KR 20170134540A KR 101830304 B1 KR101830304 B1 KR 101830304B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- conductive layer
- layer
- lower electrode
- moisture
- forming
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
- G01N27/223—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance for determining moisture content, e.g. humidity
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
Abstract
Description
본 발명은 통합 센서의 제조 방법 및 이를 이용한 통합 센서에 관한 것으로서, 구체적으로 습기에 따른 막의 유전율의 변화를 감지함으로써 정확하게 습도를 측정하고, 온도에 따른 저항변화를 감지함으로써 온도를 측정하는 저렴하고 대량생산이 가능한 온도 센서와 습도 센서가 일체화된 통합 센서를 제조하기 위한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing an integrated sensor and an integrated sensor using the same. More particularly, the present invention relates to an integrated sensor and a method of measuring the temperature by accurately measuring the humidity by sensing a change in permittivity of a film according to moisture, And to manufacture an integrated sensor in which a temperature sensor capable of production and a humidity sensor are integrated.
통상적으로 온도센서와 습도센서는 각각의 별도의 공정을 이용하여 제작되고 판매되어 왔다. 각종 생활환경의 조절용 기기에 온도와 습도센서가 필수적으로 사용되며, 각각의 센서는 별개의 구성품으로 취급되어 진다.Typically, temperature sensors and humidity sensors have been manufactured and sold using separate processes. Temperature and humidity sensors are indispensably used for control devices in various living environments, and each sensor is treated as a separate component.
이때 온도센서는 반도체소자의 온도의존성을 이용하는 방법과 온도에 따른 저항변화를 가지는 측온저항체와 그 외 이종금속접점의 열기전력을 이용한 열전대 등이 이용되고 있다. At this time, a temperature sensor uses a temperature dependency of a semiconductor device, a temperature-resisting resistor having a resistance change depending on a temperature, and a thermocouple using a thermoelectric power of a dissimilar metal contact.
습도센서는 전지저항식과 정전용량식이 대부분이며, 정밀한 습도측정분야에는 정전용량식이 많이 쓰이고 있다. 이때, 감지막 형성은 감지용액에 디핑한 후 건조시켜 형성하는 방식이 통상적으로 이용된다. Humidity sensors are mostly battery resistance type and capacitive type, and capacitive type is widely used in precision humidity measurement field. At this time, a method of forming a sensing film by dipping in a sensing solution and drying is generally used.
그러나 온도센서와 습도센서를 별도의 공정으로 제조함에 따라 원가가 상승되고, 특히 습도센서의 경우 감지막을 디핑하므로 일정한 감도에 따른 동작 신뢰성을 확보하기 어려운 단점이 있다.However, the manufacturing cost of the temperature sensor and the humidity sensor is increased by the separate process, and in particular, in the case of the humidity sensor, since the sensing film is dipped, it is difficult to secure the operation reliability according to the constant sensitivity.
또한, 온도와 습도 측정시 이들을 별도로 측정함으로써 측정상의 번거로움이 유발되고, 이들 온도와 습도의 센서 신호들을 처리하기 위한 별도 장비가 추가적으로 필요한 실정이었다.In addition, when measuring temperature and humidity separately, they are troublesome in measurement, and additional equipment for processing sensor signals of these temperature and humidity is additionally needed.
본 발명은 제조 비용이 저렴하면서도 충분한 성능을 확보할 수 있는 습도 센서와 온도 센서가 일체화된 통합 센서의 제조 방법 및 이를 이용한 통합 센서를 제공하고자 한다.The present invention provides a method for manufacturing an integrated sensor in which a humidity sensor and a temperature sensor are integrated with each other to assure sufficient performance at a low manufacturing cost, and an integrated sensor using the same.
본 발명의 일 측면에 따른 통합 센서의 제조 방법은, 기판 상의 습도 센서가 형성될 영역에 금속 또는 전도성 유기 재료로 하부 전극을 형성하는 단계; 상기 하부 전극 상에 감습 유전층을 형성하는 단계; 상기 하부 전극 및 감습 유전층을 포함한 영역 및 상기 기판 상의 온도 센서가 형성될 영역에 제1 도전층을 형성하는 단계; 상기 제1 도전층 상부에 제2 도전층을 형성하는 단계; 상기 감습 유전층 상부 영역 및 상기 온도 센서가 형성될 영역을 제외한 상기 제1 도전층 및 상기 제2 도전층을 제거하여 습도 센서의 상부 전극 및 온도 센서의 제1 전극을 형성하는 단계; 및 상기 온도 센서의 감온 저항 패턴을 형성하는 상기 제1 도전층 상부의 상기 제2 도전층을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an integrated sensor including: forming a lower electrode made of metal or a conductive organic material in a region where a humidity sensor is to be formed on a substrate; Forming a humidifying dielectric layer on the lower electrode; Forming a first conductive layer in a region including the lower electrode and the moisture-sensitive dielectric layer and in a region where the temperature sensor on the substrate is to be formed; Forming a second conductive layer on the first conductive layer; Forming the first electrode of the temperature sensor and the upper electrode of the humidity sensor by removing the first conductive layer and the second conductive layer except for the upper moisture sensing layer region and the region where the temperature sensor is to be formed; And removing the second conductive layer on the first conductive layer forming the thermal resistance pattern of the temperature sensor.
여기서, 상기 하부 전극과 상기 감습 유전층 사이에 절연층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include forming an insulating layer between the lower electrode and the moisture-sensitive dielectric layer.
여기서, 상기 제1 도전층은 감온 저항 특성을 가지는 금속을 스퍼터링하여 형성할 수 있다.Here, the first conductive layer may be formed by sputtering a metal having a thermal resistance characteristic.
여기서, 상기 제1 도전층은 니크롬(NiCr)이고, 상기 제2 도전층은 골드(Au), 백금(Pt), 은(Ag), 구리(Cu), 황동 중 적어도 하나 이상일 수 있다.Here, the first conductive layer may be nichrome (NiCr), and the second conductive layer may be at least one of gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), copper (Cu), and brass.
본 발명의 다른 측면에 따른 통합 센서는, 실리콘 기판 상의 습도 센서 배치 영역에 금속 또는 전도성 유기 재료로 형성된 하부 전극; 상기 기판의 온도 센서 배치 영역 및 상기 하부 전극 상에 형성된 절연층; 상기 기판의 습도 센서 배치 영역의 상기 하부 전극 상부의 절연층 상에 형성된 감습 유전층; 상기 감습 유전층 상에 형성된 상부 전극; 상기 기판의 온도 센서 배치 영역의 절연층 상에 형성된 감온 저항 패턴을 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided an integrated sensor comprising: a lower electrode formed of a metal or a conductive organic material in a humidity sensor arrangement region on a silicon substrate; An insulating layer formed on the temperature sensor arrangement region of the substrate and the lower electrode; A moisture-sensitive dielectric layer formed on the insulating layer above the lower electrode of the humidity sensor arrangement region of the substrate; An upper electrode formed on the moisture-sensitive dielectric layer; And a thermal resistance pattern formed on an insulating layer of the temperature sensor arrangement region of the substrate.
여기서, 상기 상부 전극은, 상기 감습 유전층 상에 형성된 제1 도전층 및 상기 제1 도전층 상에 형성된 제2 도전층을 포함하되, 상기 제1 도전층은 상기 감온 저항 패턴과 동일한 재질일 수 있다.Here, the upper electrode may include a first conductive layer formed on the moisture-absorbing dielectric layer and a second conductive layer formed on the first conductive layer, wherein the first conductive layer may be made of the same material as the thermal resistant resist pattern .
여기서, 상기 제1 도전층은 니크롬(NiCr)이고, 상기 제2 도전층은 골드(Au), 백금(Pt), 은(Ag), 구리(Cu), 황동 중 적어도 하나 이상일 수 있다.Here, the first conductive layer may be nichrome (NiCr), and the second conductive layer may be at least one of gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), copper (Cu), and brass.
여기서, 상기 상부 전극에는 습기를 머금은 공기가 상기 감습 유전층에 접할 수 있도록 소정의 투공 패턴이 형성될 수 있다.Here, the upper electrode may be formed with a predetermined through-hole pattern so that the moisture-permeated air can contact the moisture-sensitive dielectric layer.
여기서, 상기 실리콘 기판과 상기 하부 전극 사이에 상기 실리콘 기판 상의 전체 영역에 형성된 기저 절연층을 더 포함할 수 있다.Here, the base insulating layer may be formed between the silicon substrate and the lower electrode and formed on the entire region of the silicon substrate.
상술한 구성의 본 발명의 통합 센서 제조 방법을 실시하면, 저렴한 공정 비용으로 고품질의 온도 센서와 습도 센서가 일체화된 통합 센서를 생산할 수 있는 이점이 있다.The integrated sensor manufacturing method of the present invention having the above-described configuration has an advantage that an integrated sensor in which a high-quality temperature sensor and a humidity sensor are integrated at an inexpensive process cost can be produced.
상술한 구성의 본 발명의 통합 센서를 실시하면, 일체화된 기판 상에 충분한 성능을 가진 온도 센서와 습도 센서를 함께 제공할 수 있어, 구현하려는 시스템의 응용성을 높일 수 있는 이점이 있다.When the integrated sensor of the present invention having the above-described configuration is used, it is possible to provide a temperature sensor and a humidity sensor having sufficient performance on an integrated substrate together, thereby improving the applicability of the system to be implemented.
도 1은 감온 저항체를 이용한 온도 센서의 구조를 도시한 사시도.
도 2a는 정전용량형 습도 센서의 구조를 도시한 사시도.
도 2b는 도 2a의 습도 센서가 구성하는 축전기 구조를 설명하는 개념도.
도 3a 내지 3g는 실리콘 기판 상에 메탈 재질의 하부 전극을 형성하는 단계를 상세히 도시한 적층 단면도.
도 4a 내지 4l은 하부 전극 상에 감습 유전층을 형성하는 단계를 상세히 도시한 적층 단면도.
도 5a 내지 5d는 감습 유전층 상에 상부 전극을 형성하는 단계를 상세히 도시한 적층 단면도.
도 6a 내지 6e는 상기 도 5a 내지 5d에 의해 형성되기 시작한 온도 센서 구조를 완성하는 과정을 상세히 도시한 적층 단면도.
도 7은 통합 센서를 구성하는 온도 센서 및 습도 센서에 대한 사시도.
도 8은 통합 센서를 구성하는 온도 센서 및 습도 센서에 대한 상면도.
도 9a 내지 9d는 본 발명의 제2 실시예에 따라 감습 유전층 상에 상부 전극을 형성하는 단계를 상세히 도시한 적층 단면도.
도 10a 내지 10f는 하부 전극 - 감습 유전층 - 상부 전극으로 구성되는 습도 센서가 형성된 상기 실리콘 기판 상에 온도 센서를 형성하는 과정을 상세히 도시한 적층 단면도.1 is a perspective view showing the structure of a temperature sensor using a thermal resistor;
2A is a perspective view showing a structure of a capacitance type humidity sensor;
FIG. 2B is a conceptual view illustrating a capacitor structure of the humidity sensor of FIG. 2A. FIG.
3A to 3G are cross-sectional views illustrating a step of forming a metal lower electrode on a silicon substrate in detail.
Figures 4A-4L are lamination cross-sectional views detailing the step of forming a moisture-impermeable dielectric layer on the bottom electrode.
5A to 5D are laminated cross-sectional views illustrating in detail the step of forming an upper electrode on the moisture-sensitive dielectric layer.
6A to 6E are lamination sectional views showing details of the process of completing the temperature sensor structure started to be formed by FIGS. 5A to 5D.
7 is a perspective view of a temperature sensor and a humidity sensor constituting the integrated sensor;
8 is a top view of a temperature sensor and a humidity sensor constituting the integrated sensor;
9A to 9D are laminated cross-sectional views illustrating in detail the step of forming an upper electrode on a moisture-sensitive dielectric layer according to a second embodiment of the present invention.
10A to 10F are cross-sectional views illustrating a process of forming a temperature sensor on the silicon substrate having the humidity sensor formed of the lower electrode-wetting dielectric layer-upper electrode.
이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명을 설명함에 있어서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. In describing the present invention, the terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements may not be limited by terms. Terms are for the sole purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.It is to be understood that when an element is referred to as being connected or connected to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but it may be understood that other elements may be present in between .
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions may include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 명세서에서, 포함하다 또는 구비하다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다. It is to be understood that the term " comprising, " or " comprising " as used herein is intended to specify the presence of stated features, integers, But do not preclude the presence or addition of steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
또한, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.In addition, the shapes and sizes of the elements in the drawings and the like can be exaggerated for clarity.
먼저, 본 발명의 사상에 따른 통합 센서로 구현될 수 있는 온도 센서와 습도 센서에 대하여 알아보겠다.First, a temperature sensor and a humidity sensor that can be implemented by the integrated sensor according to the present invention will be described.
도 1은 본 발명의 사상에 따른 통합 센서에 내장될 수 있으며, 감온 저항체를 이용한 온도 센서의 구조를 도시한다.FIG. 1 illustrates a structure of a temperature sensor using a thermal resistor, which may be embedded in an integrated sensor according to an embodiment of the present invention.
도시한 바와 같이 온도 측정을 위한 검출 영역의 동작 원리는 온도 변화에 따라 저항체의 저항 값이 변화 되는 원리를 이용하며, 온도에 대한 감온 저항체의 저항값을 구하는 구체적인 계산은 하기 수학식 1과 같다. As shown in the figure, the principle of operation of the detection region for temperature measurement is based on the principle that the resistance value of the resistance body is changed according to the temperature change, and a specific calculation for obtaining the resistance value of the resistance heating body with respect to temperature is expressed by Equation 1 below.
도 2a 및 2b는 본 발명의 사상에 따른 통합 센서에 내장될 수 있는 정전용량형 습도 센서의 구조를 도시한다.FIGS. 2A and 2B illustrate the structure of a capacitive humidity sensor that can be embedded in an integrated sensor according to the teachings of the present invention.
도면에서 상부 전극 - 감습 유전체 - 하부 전극의 구조는 도 2b와 같은 일종의 축전기 구조를 형성하는데, 이렇게 형성된 축전기의 정전용량값을 구하는 구체적인 계산은 하기 수학식 2와 같다. In the figure, the structure of the upper electrode-hermetic dielectric-lower electrode forms a kind of capacitor structure as shown in FIG. 2B, and a specific calculation for obtaining the capacitance value of the capacitor thus formed is shown in the following equation (2).
여기서, C : 축전기 정전용량, ε : 감습 유전체의 유전율, S : 전극판 단면적, d : 전극판 간격Where C is the capacitance of the capacitor, ε is the permittivity of the humidifying dielectric, S is the cross-sectional area of the electrode plate,
도면에서 습도 측정을 위한 검출 영역의 동작 원리는 감습막의 유전율이 변화 되는 원리를 이용해 정전용량의 변화량을 검출하고, 이로부터 습도를 측정하는 것이다.In the drawing, the principle of operation of the detection region for humidity measurement is to detect the amount of change in capacitance by using the principle that the permittivity of the humidity film is changed, and to measure the humidity therefrom.
본 실시예에 따른 통합 센서의 제조 방법은, 기판 상에 기저 절연층을 형성하는 단계; 기판 상의 습도 센서가 형성될 영역에 금속 또는 전도성 유기 재료로 하부 전극을 형성하는 단계; 상기 하부 전극을 포함한 영역 및 상기 기판 상의 온도 센서가 형성될 영역에 절연층을 형성하는 단계; 상기 하부 전극 상에 형성된 상기 절연층 상에 감습 유전층을 형성하는 단계; 상기 감습 유전층 상에 상부 전극을 형성하는 단계; 및 상기 기판 상의 온도 센서가 형성될 영역의 상기 절연층 상에 감온 저항 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.A method of manufacturing an integrated sensor according to an embodiment of the present invention includes: forming a base insulating layer on a substrate; Forming a lower electrode of a metal or a conductive organic material in a region where a humidity sensor on the substrate is to be formed; Forming an insulating layer on a region including the lower electrode and a region on the substrate where a temperature sensor is to be formed; Forming a moisture-sensitive dielectric layer on the insulating layer formed on the lower electrode; Forming an upper electrode on the moisture-sensitive dielectric layer; And forming a thermal resistance resist pattern on the insulating layer in a region where the temperature sensor on the substrate is to be formed.
도 3a 내지 3g는 실리콘 기판(10) 상에 메탈 재질의 상기 하부 전극(14)을 형성하는 단계를 상세히 도시한 것이다. 상기 하부 전극(14)은 습도 센서의 하부 전극이 된다.3A through 3G show steps of forming the
도 3a는 상기 실리콘 기판(10) 상에 황산 및 과산화수소수로 소정의 세척 공정을 수행한 것을 나타낸 것이다.FIG. 3A shows a predetermined cleaning process using sulfuric acid and hydrogen peroxide solution on the
도 3b는 실리콘 기판(10)으로 인한 누설 전류를 방지하고, 기판의 취급에 용이하도록 기판(10) 표면을 산화시켜 SiO2의 기저 절연막(12)이 형성된 상태를 나타낸 것이다.3B shows a state in which the base
도 3c는 박막증착(Deposition)공정으로 상기 실리콘 기판(10) 상에 형성된 기저 절연막(12)(SiO2 산화막)상에 상기 하부 전극(14)을 위한 도전 메탈층을 형성한 상태를 나타낸 것이다. 상기 하부 전극(14)은 알루미늄(Al)을 적용하는 것이 비용 대비 효과면에서 우수하며, 알루미늄을 이용하는 경우 3000옹스트롱 내외의 두께로 형성하는 것이 유리하다.3C shows a state in which a conductive metal layer for the
도 3d는 상기 도전 메탈층상에 포토레지스트(16)를 코팅한 상태를 나타낸다. 예컨대, 상기 코팅 공정은, GXR 601을 이용하여, 3000rpm으로 100℃에서 1분 동안 soft bake로 수행될 수 있다.FIG. 3D shows a state in which the
도 3e는 상기 코팅된 포토레지스트(16)막 상에 자외선 노광 공정을 수행하여 상기 하부 전극 패턴을 형성하고, 비패턴 포토레지스트를 제거하는 현상 공정을 수행하여, 상기 하부 전극 패턴으로 포토레지스트(16)가 남아 있는 상태를 나타낸다. 예컨대, 상기 노광 조건을 다음과 같다. 3E illustrates a process of forming a lower electrode pattern by performing an ultraviolet exposure process on the
Time : 2.5~3sec , hard contact, Develop : MIF 300kTime: 2.5 ~ 3sec, hard contact, Develop: MIF 300k
도 3f는 상기 현상된 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 도전 메탈층을 에칭하여 상기 하부 전극(14)을 형성하는 상태를 나타낸다. 예컨대, 일반적인 알루미늄 에칭액으로 상온에서 5내지 8분간 에칭을 수행할 수 있다.FIG. 3F shows a state in which the conductive metal layer is etched using the developed photoresist pattern to form the
도 3g는 상기 형성된 하부 전극(14) 상에 남아 있는 포토레지스트를 제거하는 공정을 수행하여 포토레지스트가 완전히 제거된 상태의 하부 전극(14)을 나타낸다. 예컨대, acetone & methanol & DI water로 포토레지스트를 세척할 수 있다.3G shows the
도 4a 내지 4l은 상기 하부 전극(14) 상에 감습 유전층(26)을 형성하는 단계를 상세히 도시한 것이다.4A to 4L illustrate in detail the step of forming the moisture-
도 4a는 이물질 제거 등을 위해 상기 도 3g에 의해 형성된 하부 전극(14)이 배치된 기판을 플라즈마 처리하는 것을 나타낸다. 예컨대, 상기 플라즈마 처리는 Asher를 이용하여 300와트에서 15초 동안 수행될 수 있다.FIG. 4A shows plasma processing of the substrate on which the
도 4b는 후속 공정 편의성, 센서 노이즈 감소 등을 위해, 상기 하부 전극 표면에 절연막(22)(SiO2 산화막)을 증착한 상태를 나타낸다. 예컨대, PECVD 공정을 300℃에서 수행하여 3000옹스트롱 내외의 절연막(22)을 형성할 수 있다. 4B shows a state in which an insulating film 22 (SiO2 oxide film) is deposited on the surface of the lower electrode for convenience of subsequent processing, sensor noise reduction, and the like. For example, the PECVD process may be performed at 300 DEG C to form the insulating
도 4c는 상기 절연막(22)상에 포토레지스트(24)를 코팅한 상태를 나타낸다. 예컨대, 상기 코팅 공정은, GXR 601을 이용하여, 3000rpm으로 100℃에서 1분 동안 soft bake로 수행될 수 있다.4C shows a state in which the
도 4d는 상기 코팅된 포토레지스트(24)막 상에 자외선 노광 공정을 수행하여 절연막(22) 패턴을 형성하고, 비패턴 포토레지스트 제거하는 현상 공정을 수행하여, 상기 절연막(22) 패턴으로 포토레지스트(24)가 남아 있는 상태를 나타낸다. 예컨대, 상기 노광 조건은 다음과 같다. 4D illustrates a process of forming a pattern of an insulating
Time : 2.5~3sec , hard contact, Develop : MIF 300kTime: 2.5 ~ 3sec, hard contact, Develop: MIF 300k
도 4e는 상기 현상된 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 절연막(22)을 에칭한 상태를 나타낸다. 예컨대, BOE로 상온에서 1분 내외 시간 동안 에칭을 수행할 수 있다.4E shows a state in which the insulating
도 4f는 SiO2 에칭후 남아 있는 포토레지스트를 제거하는 공정을 수행하여 포토레지스트가 완전히 제거된 상태의 하부 전극(14) 및 절연막(22)을 나타낸다. 예컨대, acetone & methanol & DI water로 포토레지스트를 세척할 수 있다.4F shows the
상기 절연막(22)은 최종 제품 품질에 치명적(critical)이지 않으므로, 구현에 따라서는 도 4b 내지 도 4f의 공정은 생략될 수 있다.Since the insulating
도 4g는 이물질 제거 등을 위한 감습 유전층 형성 전처리 공정으로서, 상기 도 4f에 의해 형성된 하부 전극(14) 및 절연막(22)이 배치된 기판을 플라즈마 처리하는 것을 나타낸다. 예컨대, 상기 플라즈마 처리는 Asher를 이용하여 300와트에서 15초 동안 수행될 수 있다.FIG. 4G shows a pretreatment process for forming a humidified dielectric layer for removing foreign substances and the like, and shows the plasma processing of the substrate on which the
도 4h는 상기 하부 전극(14) 및 절연막(22)이 배치된 기판(10) 상에 감습 유전체(PI)를 코팅하여 감습 유전층(26)을 형성한 상태를 나타낸다. 예컨대, 상기 코팅 공정은, 3000rpm으로 110℃에서 1분 및 130℃에서 2분 동안 soft bake로 수행될 수 있다.4H shows a state in which a humidity insulating
도 4i는 상기 감습 유전층(26)상에 포토레지스트(28)를 코팅한 상태를 나타낸다. 예컨대, 상기 코팅 공정은, GXR 601을 이용하여, 3000rpm으로 100℃에서 1분 동안 soft bake로 수행될 수 있다.Fig. 4I shows a state in which the
도 4j는 상기 감습 유전층(26)상에 코팅된 포토레지스트(28)막 상에 자외선 노광 공정을 수행하여 감습 유전층 패턴을 형성하고, 비패턴 포토레지스트를 제거하는 현상 공정을 수행하여, 상기 감습 유전층 패턴으로 포토레지스트(28)가 남아 있는 상태를 나타낸다. 예컨대, 상기 노광 조건은 다음과 같다. 4J shows a method of forming a moisture-sensitive dielectric layer pattern by performing an ultraviolet ray exposure process on a film of
Time : 2.5~3sec , hard contact, Develop : MIF 300kTime: 2.5 ~ 3sec, hard contact, Develop: MIF 300k
도면에서 상기 현상 과정에서 상기 포토레지스트 뿐만 아니라, 비패턴 감습 유전체도 함께 제거됨을 알 수 있다.In the drawing, it can be seen that the photoresist as well as the non-patterned humidity dielectric are removed together with the development process.
도 4k는 현상후 남아 있는 패턴형성 포토레지스트를 제거하는 공정을 수행하여 포토레지스트가 완전히 제거된 상태를 나타낸 것으로, 하부 전극(14) 상에 절연막(22)이 배치되고, 절연막(22) 상에 감습 유전층(26)이 배치됨을 알 수 있다. 예컨대, 상기 제거 과정에서는 acetone & methanol & DI water로 포토레지스트를 세척할 수 있다.4K shows a state in which the photoresist is completely removed by performing the process of removing the remaining pattern forming photoresist after the development. The insulating
도 4l은 상술한 과정으로 형성된 감습 유전층(26)의 특성을 향상시키는 큐어링(curing)하는 것을 나타낸다. 예컨대, 상기 curing은 진공 챔버에서 350℃에서 1시간 동안 수행될 수 있다. FIG. 4L shows curing that improves the characteristics of the moisture-
도 5a 내지 5d는 상기 감습 유전층(26) 상에 상부 전극을 형성하는 단계를 상세히 도시한 것이다. 도면에서 RT는 온도 센서가 형성되는 영역을 나타내고, RH는 습도 센서가 형성되는 영역을 나타낸다. 반면, 이전 도 4l까지는 습도 센서가 형성되는 영역만을 나타낸 것이다.5A to 5D show the step of forming the upper electrode on the moisture-
도 5a는 스퍼터링 공정 및/또는 박막증착(Deposition)공정 등으로 상기 감습 유전층(26)이 형성된 실리콘 기판(10) 상에 상기 상부 전극을 위한 제1 도전 메탈층(61) 및 제2 도전 메탈층(62)을 형성한 상태를 나타낸 것이다. 상기 제2 도전 메탈층(62)은 골드(Au)를 적용하고, 상기 제1 도전 메탈층(61)은 니크롬(NiCr)인 것이 비용 대비 효과면에서 우수하다. 5A shows a state in which the first
도시한 증착 공정에서 하부 전극 근방의 실리콘 기판 쪽의 도전 라인과, 후속 공정에서 형성되는 상부 전극이, 상기 제1 도전 메탈층(61)을 이루는 도전 금속에 의해 전기적으로 연결됨을 알 수 있다. 상기 제2 도전 메탈층(62)으로서 알루미늄은 그 에칭액이 니크롬에 손상을 가하기 때문에 바람직하지 않다. 상기 제2 도전 메탈층(62)으로서 골드 외에도 백금(Pt), 은(Ag), 구리(Cu), 황동 등 전기 전도도가 높고 에칭이 용이한 다른 금속이나 합금이 적용될 수 있다.It can be seen that the conductive line on the silicon substrate near the lower electrode and the upper electrode formed in the subsequent process are electrically connected by the conductive metal constituting the first
도 5b는 상기 제2 도전 메탈층(62)상에 포토레지스트(64)를 코팅한 상태를 나타낸다. 예컨대, 상기 코팅 공정은, GXR 601을 이용하여 3000rpm으로 100℃에서 1분 동안 soft bake로 수행될 수 있다.5B shows a state in which the
도 5c는 상기 코팅된 포토레지스트(64)막 상에 자외선 노광 공정을 수행하여 상부 전극 패턴을 형성하고, 비패턴 포토레지스트를 제거하는 현상 공정을 수행하여, 상기 상부 전극 패턴으로 포토레지스트가 남아 있는 상태를 나타낸다. 예컨대, 상기 노광 조건은 다음과 같다. FIG. 5C illustrates a process of forming an upper electrode pattern by performing an ultraviolet ray exposure process on the
Time : 2.5~3sec , hard contact, Develop : MIF 300kTime: 2.5 ~ 3sec, hard contact, Develop: MIF 300k
도 5d는 상기 현상된 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 제1 도전 메탈층(61) 및 제2 도전 메탈층(62)을 에칭하여 상기 상부 전극을 형성하는 상태를 나타낸다. 예컨대, 일반적인 골드 에칭액으로 소정 시간 동안 에칭을 수행한 후, 다시 니크롬 에칭액으로 소정 시간 동안 에칭을 수행할 수 있다. 또는, 니크롬 및 골드를 함께 에칭할 수 있는 에칭액으로 소정 시간 동안 에칭을 수행할 수 있다. 5D shows a state in which the upper electrode is formed by etching the first
도면에서, 상기 제1 도전 메탈층(61)으로서 니크롬층은 상기 상부 전극이 형성되는 영역 뿐만 아니라 기판 상의 온도 센서가 형성되는 영역에도 에칭되지 않고 남아 있음을 알 수 있다. 즉, 상기 니크롬층은 습도 센서의 상부 전극의 일부 및 온도 센서의 감온 저항 구조를 형성하게 되며, 이 2가지 구조가 하나의 공정에서 동시에 형성되는 이점을 가지고 있다. 이를 위해, 상기 제1 도전 메탈층(61)으로서 니크롬층을 스퍼터링 공정으로 형성할 수 있다.In the figure, it can be seen that the nichrome layer as the first
도 6a 내지 6e는 상기 도 5a 내지 5d에 의해 형성되기 시작한 온도 센서 구조를 완성하는 과정을 상세히 도시한 것이다.FIGS. 6A to 6E show details of the process of completing the temperature sensor structure formed by FIGS. 5A to 5D.
도 6a는 상기 형성된 상부 전극 상에 남아 있는 포토레지스트를 제거하는 공정을 수행하여 포토레지스트를 완전히 제거하는 세척 공정을 수행한 상태를 도시한다. 예컨대, acetone & methanol & DI water로 포토레지스트를 세척할 수 있다. 6A shows a state in which a cleaning process is performed to remove the photoresist remaining on the upper electrode to completely remove the photoresist. For example, the photoresist can be cleaned with acetone & methanol & DI water.
도 6b는 상기 니크롬층/골드층 상에 포토레지스트(66)를 코팅한 상태를 나타낸다. 예컨대, 상기 코팅 공정은, GXR 601을 이용하여, 3000rpm으로 100℃에서 1분 동안 soft bake로 수행될 수 있다.6B shows a state in which the
도 6c는 상기 코팅된 포토레지스트(66)막 상에 자외선 노광 공정을 수행하여 감온 저항 구조체 패턴을 형성하고, 패턴 포토레지스트를 제거하는 현상 공정을 수행하여, 상기 감온 저항 구조체 패턴에 대한 비패턴으로 포토레지스트(66)가 남아 있는 상태를 나타낸다. 예컨대, 상기 노광 조건을 다음과 같다.6C is a cross-sectional view illustrating a process of forming a thermal resistor structure pattern by performing an ultraviolet light exposure process on the
Time : 2.5~3sec , hard contact, Develop : MIF 300kTime: 2.5 ~ 3sec, hard contact, Develop: MIF 300k
도 6d는 상기 현상된 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 온도 센서 영역에 남아 있는 제2 도전 메탈층(62)으로서 골드층을 에칭한 상태를 나타낸다. 도시하지는 않았지만, 현상후 남아 있는 패턴형성 포토레지스트를 제거하는 공정을 수행할 수 있다. 예컨대, acetone & methanol & DI water로 포토레지스트를 세척할 수 있다.6D shows a state in which the gold layer is etched as the second
도 6e는 절연막(SiO2 산화막)(68-1, 68-2)을 증착, 포토레지스트를 이용한 노광/현상, 포토레지스트 세정 공정을 수행하여 상기 온도 센서에 대한 보호막으로서 절연막(68-1)이 형성된 상태를 나타낸다.FIG. 6E is a cross-sectional view showing a state in which an insulating film (SiO2 oxide film) 68-1 and 68-2 is deposited, an exposure / development process using a photoresist, and a photoresist cleaning process are performed to form an insulating film 68-1 State.
예컨대, PECVD 공정을 300℃에서 수행하여 3000옹스트롱 내외의 절연막을 형성하고, 포토레지스트 코팅 공정은, GXR 601을 이용하여, 3000rpm으로 100℃에서 1분 동안 soft bake로 수행될 수 있으며, 소정의 노광 조건(Time : 2.5~3sec , hard contact, Develop : MIF 300k)에 따라 노광한 후, BOE로 상온에서 1분 내외 시간 동안 에칭하여 상기 포토레지스트를 제거할 수 있다.For example, the PECVD process may be performed at 300 DEG C to form an insulating film of about 3000 angstroms, and the photoresist coating process may be performed with GXR 601 at 3000 rpm at 100 DEG C for 1 minute by soft bake, After exposure in accordance with exposure conditions (Time: 2.5 to 3 sec, hard contact, Develop: MIF 300k), the photoresist can be removed by etching with BOE at room temperature for about one minute or so.
도면에서는 습도를 차단한 습도 센싱 신호를 생성하는 레퍼런스 단위 습도 센서 모듈에도 상기 온도 센서와 함께 절연막(68-2)으로 차단한 구조를 도시하고 있지만, 제작 비용면에서 레퍼런스 단위 습도 센서 모듈은 생략되는 것이 유리하다.In the figure, the reference unit humidity sensor module for generating the humidity sensing signal for shutting off the humidity is also intercepted by the insulating film 68-2 together with the temperature sensor. However, the reference unit humidity sensor module is omitted in terms of production cost It is advantageous.
상술한 제조 방법에 따라 제조된 통합 센서는, 실리콘 기판(10); 실리콘 기판(10) 상의 습도 센서 배치 영역에 금속 또는 전도성 유기 재료로 형성된 하부 전극(14); 상기 기판(10)의 온도 센서 배치 영역 및 상기 하부 전극(14) 상에 형성된 절연층(22); 상기 기판(10)의 습도 센서 배치 영역의 상기 하부 전극(14) 상부의 절연층(22) 상에 형성된 감습 유전층(26); 상기 감습 유전층(26) 상에 형성된 상부 전극; 상기 기판(10)의 온도 센서 배치 영역의 절연층 상에 형성된 감온 저항 패턴을 포함하되,The integrated sensor fabricated according to the above-described manufacturing method comprises a
상기 상부 전극은, 상기 감습 유전층(26) 상에 형성된 제1 도전층(도면의 제1 도전 메탈층(61)) 및 상기 제1 도전층 상에 형성된 제2 도전층(도면의 제2 도전 메탈층(62))으로 이루어지고, 상기 제1 도전층은 상기 감온 저항 패턴과 동일한 재질인 것을 특징으로 한다.The upper electrode includes a first conductive layer (the first
도 7은 상기 통합 센서의 온도 센서 및 습도 센서에 대한 사시도이며, 도 8은 상기 통합 센서의 온도 센서 및 습도 센서에 대한 상면도이다.FIG. 7 is a perspective view of the temperature sensor and the humidity sensor of the integrated sensor, and FIG. 8 is a top view of the temperature sensor and the humidity sensor of the integrated sensor.
도시한 통합 센서는 하나의 실리콘 기판 상에 습도 센서 및 온도 센서가 통합되어 배치되는데, 습도 센서는 하부 전극 - 감습 유전층 - 상부 전극으로 이루어진 정전용량형 습도 센서이며, 온도 센서는 니크롬 재질의 지그 재그로 연장된 저항 길이를 가지는 감온 저항 패턴으로 구현되었음을 알 수 있다. In the integrated sensor shown in the figure, a humidity sensor and a temperature sensor are integrated on one silicon substrate. The humidity sensor is a capacitive humidity sensor including a lower electrode, a moisture-sensing dielectric layer and an upper electrode. The temperature sensor is a nichrome It is understood that the present invention is implemented in a thermal resistance pattern having an extended resistance length.
구현에 따라, 상기 습도 센서의 상부 전극에는 습기를 머금은 공기가 상기 감습 유전층에 접할 수 있도록 소정의 투공 패턴을 형성할 수 있다. 예컨대, 상기 투공 패턴은 상술한 것과 유사한 포토리소그래피 및 에칭 공정으로 형성될 수 있다.According to the embodiment, the upper electrode of the humidity sensor may be formed with a predetermined through-hole pattern so that the moisture-permeated air can contact the moisture-sensitive dielectric layer. For example, the through-hole pattern may be formed by photolithography and etching processes similar to those described above.
도시한 통합 센서는 상기 감온 저항 패턴과 상기 습도 센서의 상부 전극을 동일한 공정에서 동시에 형성하므로, 공정 비용 및 시간을 크게 절감할 수 있는 이점이 있다.Since the integrated sensor shown in the figure simultaneously forms the temperature-sensitive resistance pattern and the upper electrode of the humidity sensor in the same process, there is an advantage that the process cost and time can be greatly reduced.
이를 위해 본 실시예의 습도 센서의 상부 전극은, 제1 도전층 및 제2 도전층이 차례로 2중 적층된 구조로 형성되며, 감습 유전층에 접하는 제1 도전층은 감온 저항 특성을 가지는 금속, 예컨대 니크롬으로 형성한다. To this end, the upper electrode of the humidity sensor of this embodiment is formed in a structure in which the first conductive layer and the second conductive layer are stacked in order, and the first conductive layer in contact with the moisture-sensitive dielectric layer is formed of a metal having a thermal resistance- .
하부 전극(14) 근방의 실리콘 기판 쪽의 도전 라인과, 습도 센서의 상부 전극이, 상기 제1 도전층을 이루는 도전 금속에 의해 전기적으로 연결된다. 상기 제2 도전 층으로서 알루미늄은 그 에칭액이 니크롬에 손상을 가하기 때문에 바람직하지 않다. 상기 제2 도전층으로서 골드 외에도 백금(Pt), 은(Ag), 구리(Cu), 황동 등 전기 전도도가 높고 에칭이 용이한 다른 금속이나 합금이 적용될 수 있다.The conductive line on the side of the silicon substrate near the
본 실시예 2에 따른 통합 센서의 제조 방법에서, 습도 센서의 하부 전극 및 감습 유전층을 형성하는 단계들은 상기 제1 실시예의 경우와 유사하므로, 중복되는 설명은 생략하겠다. 즉, 본 실시예 2에서는 습도 센서의 상부 전극 및 온도 센서를 형성하는 과정부터 상세히 설명하겠다.In the method of manufacturing an integrated sensor according to the second embodiment, the steps of forming the lower electrode and the moisture-sensing dielectric layer of the humidity sensor are similar to those of the first embodiment, and thus a duplicate description will be omitted. That is, in the second embodiment, the process of forming the upper electrode and the temperature sensor of the humidity sensor will be described in detail.
도 9a 내지 9d는 상기 감습 유전층(26) 상에 상부 전극(32)을 형성하는 단계를 상세히 도시한 것이다. 도면에서 RT는 온도 센서가 형성되는 영역을 나타내고, RH는 습도 센서가 형성되는 영역을 나타낸다.9A to 9D show the step of forming the
도 9a는 박막증착(Deposition)공정으로 상기 감습 유전층(26)이 형성된 실리콘 기판(10) 상에 상기 상부 전극(32)을 위한 도전 메탈층을 형성한 상태를 나타낸 것이다. 상기 상부 전극(32)은 알루미늄(Al)을 적용하는 것이 비용 대비 효과면에서 우수하다. 도시한 증착 공정에서 하부 전극 근방의 실리콘 기판(10) 쪽의 도전 라인과, 후속 공정에서 형성되는 상부 전극(32)이 증착되는 도전 금속에 의해 전기적으로 연결됨을 알 수 있다. 9A shows a state in which a conductive metal layer for the
도 9b는 상기 도전 메탈금속층 상에 포토레지스트(34)를 코팅한 상태를 나타낸다. 예컨대, 상기 코팅 공정은, GXR 601을 이용하여 3000rpm으로 100℃에서 1분 동안 soft bake로 수행될 수 있다.FIG. 9B shows a state in which the
도 9c는 상기 코팅된 포토레지스트(34)막 상에 자외선 노광 공정을 수행하여 상부 전극 패턴을 형성하고, 비패턴 포토레지스트를 제거하는 현상 공정을 수행하여, 상기 상부 전극 패턴으로 포토레지스트(34)가 남아 있는 상태를 나타낸다. 예컨대, 상기 노광 조건을 다음과 같다. 9C shows a process of forming an upper electrode pattern by performing an ultraviolet ray exposure process on the
Time : 2.5~3sec , hard contact, Develop : MIF 300kTime: 2.5 ~ 3sec, hard contact, Develop: MIF 300k
도 9d는 상기 현상된 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 도전 메탈층을 에칭하여 상기 상부 전극(32)을 형성하는 상태를 나타낸다. 예컨대, 일반적인 알루미늄 에칭액으로 상온에서 5분 내지 8분간 에칭을 수행할 수 있다. 도시하지는 않았지만 구현에 따라, 상기 형성된 상부 전극(32) 상에 남아 있는 포토레지스트를 제거하는 공정을 수행하여 포토레지스트를 완전히 제거하는 세척 공정을 수행할 수도 있다. 예컨대, acetone & methanol & DI water로 포토레지스트를 세척할 수 있다.FIG. 9D shows a state in which the conductive metal layer is etched using the developed photoresist pattern to form the
도 10a 내지 10f는 상기 하부 전극(14) - 상기 감습 유전층(26) - 상기 상부 전극(32)으로 구성되는 습도 센서가 형성된 상기 실리콘 기판(10) 상에 온도 센서를 형성하는 과정을 상세히 도시한 것이다.10A to 10F illustrate a process of forming a temperature sensor on the
도 10a는 스퍼터링 공정으로 상기 실리콘 기판 상의 온도 센서가 배치되는 영역에 감온 저항 물질층으로서 니크롬(NiCr)층(42)을 형성한 상태를 나타낸 것이다. 니크롬은 감온 저항층으로서 비용 대비 효과면에서 우수하며, 대략 200옹스스롱 내외의 두께로 형성될 수 있다. 도면에서 온도 센서를 위한 상기 니크롬층(42)은 도 4a 내지 4f에 따라 형성된 절연층(22) 표면 상에 적층됨을 알 수 있다.10A shows a state in which a nichrome (NiCr)
도 10b는 상기 니크롬층(42)상에 포토레지스트(46)를 코팅한 상태를 나타낸다. 예컨대, 상기 코팅 공정은, GXR 601을 이용하여, 3000rpm으로 100℃에서 1분 동안 soft bake로 수행될 수 있다.FIG. 10B shows a state in which the
도 10c는 상기 코팅된 포토레지스트(46)막 상에 자외선 노광 공정을 수행하여 감온 저항 구조체 패턴을 형성하고, 비패턴 포토레지스트를 제거하는 현상 공정을 수행하여, 상기 감온 저항 구조체 패턴으로 포토레지스트(46)가 남아 있는 상태를 나타낸다. 예컨대, 상기 노광 조건을 다음과 같다. 10C is a cross-sectional view illustrating a process of forming a thermoresistant structure pattern by performing an ultraviolet exposure process on the
Time : 2.5~3sec , hard contact, Develop : MIF 300kTime: 2.5 ~ 3sec, hard contact, Develop: MIF 300k
도 10d는 상기 현상된 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 니크롬층(42)을 에칭하여 상기 감온 저항 구조체를 형성하는 상태를 나타낸다. 예컨대, 일반적인 니크롬 에칭액으로 소정 시간 동안 에칭을 수행할 수 있다. 10D shows a state in which the
도 10e는 현상후 남아 있는 패턴형성 포토레지스트를 제거하는 공정을 수행하여 포토레지스트가 완전히 제거된 상태를 나타낸 것이다. 예컨대, 상기 제거 과정에서는 acetone & methanol & DI water로 포토레지스트를 세척할 수 있다.FIG. 10E shows a state in which the photoresist is completely removed by performing a process of removing remaining pattern-forming photoresist after development. For example, in the removal process, the photoresist can be washed with acetone & methanol & DI water.
도 10f는 절연막(48-1, 48-2)(SiO2 산화막)을 증착, 포토레지스트를 이용한 노광/현상, 포토레지스트 세정 공정을 수행하여 상기 온도 센서에 대한 보호막으로서 절연막(48-1)이 형성된 상태를 나타낸다.FIG. 10F is a cross-sectional view showing a state in which an insulating film 48-1 is formed as a protective film for the temperature sensor by performing vapor deposition of insulating films 48-1 and 48-2 (SiO2 oxide film), exposure / development using a photoresist, State.
예컨대, PECVD 공정을 300℃에서 수행하여 3000옹스트롱 내외의 절연막을 형성하고, 포토레지스트 코팅 공정은 GXR 601을 이용하여 3000rpm으로 100℃에서 1분 동안 soft bake로 수행될 수 있으며, 소정의 노광 조건(Time : 2.5~3sec , hard contact, Develop : MIF 300k)에 따라 노광한 후, BOE로 상온에서 1분 내외 시간 동안 에칭하여 상기 포토레지스트를 제거할 수 있다.For example, the PECVD process may be performed at 300 DEG C to form an insulating film of about 3000 angstroms. The photoresist coating process may be performed by soft bake at 3000 DEG C at 3000 DEG C for 1 minute using GXR 601, (Time: 2.5 to 3 sec, hard contact, Develop: MIF 300k), and then the photoresist can be removed by etching with BOE at room temperature for about one minute or so.
도면에서는 습도를 차단한 습도 센싱 신호를 생성하는 레퍼런스 단위 습도 센서 모듈에도 상기 온도 센서와 함께 절연막(48-2)으로 차단한 구조를 도시하고 있지만, 제작 비용면에서 레퍼런스 단위 습도 센서 모듈은 생략되는 것이 유리하다.In the figure, the reference unit humidity sensor module for generating the humidity sensing signal for shutting off the humidity is also intercepted by the insulating film 48-2 together with the temperature sensor. However, the reference unit humidity sensor module is omitted in terms of production cost It is advantageous.
상술한 제조 방법에 따라 제조된 통합 센서는, 실리콘 기판(10); 상기 실리콘 기판(10) 상의 전체 영역에 형성된 기저 절연층(12); 실리콘 기판(10) 상의 습도 센서 배치 영역에 금속 또는 전도성 유기 재료로 형성된 하부 전극(14); 상기 기판(10)의 온도 센서 배치 영역 및 상기 하부 전극(14) 상에 형성된 절연층(22); 상기 기판(10)의 습도 센서 배치 영역의 상기 하부 전극(14) 상부의 절연층(22) 상에 형성된 감습 유전층(26); 상기 감습 유전층(26) 상에 형성된 상부 전극(32); 상기 기판(10)의 온도 센서 배치 영역의 절연층 상에 형성된 감온 저항 패턴을 포함할 수 있다.The integrated sensor fabricated according to the above-described manufacturing method comprises a
본 실시예의 통합 센서의 외부 형상은 상기 실시예 1의 경우와 동일한 바, 도 7은 본 실시예의 통합 센서의 온도 센서 및 습도 센서에 대한 사시도가 될 수 있으며, 도 8은 본 실시예의 통합 센서의 온도 센서 및 습도 센서에 대한 상면도가 될 수 있다.7 is a perspective view of a temperature sensor and a humidity sensor of the integrated sensor of the present embodiment, and FIG. 8 is a perspective view of the integrated sensor of the present embodiment. A top view for the temperature sensor and the humidity sensor.
도시한 통합 센서는 하나의 실리콘 기판 상에 습도 센서 및 온도 센서가 통합되어 배치되는데, 습도 센서는 하부 전극 - 감습 유전층 - 상부 전극으로 이루어진 정전용량형 습도 센서이며, 온도 센서는 니크롬 재질의 지그 재그로 연장된 저항 길이를 가지는 감온 저항 패턴으로 구현되었음을 알 수 있다. In the integrated sensor shown in the figure, a humidity sensor and a temperature sensor are integrated on one silicon substrate. The humidity sensor is a capacitive humidity sensor including a lower electrode, a moisture-sensing dielectric layer and an upper electrode. The temperature sensor is a nichrome It is understood that the present invention is implemented in a thermal resistance pattern having an extended resistance length.
도시한 통합 센서의 온도 센서는 2개의 절연층(12)(22) 상에 형성되어, 실리콘 기판(10)으로부터 충분한 높이를 가지는 위치에 배치되어 있어, 실리콘 기판(10)으로부터의 잡음을 효과적으로 차단할 수 있고, 측정하려는 공기와 보다 가까워져 온도 측정의 정확도를 높일 수 있는 이점이 있다. 구현에 따라, 상기 습도 센서의 상부 전극에는 습기를 머금은 공기가 상기 감습 유전층에 접할 수 있도록 소정의 투공 패턴을 형성할 수 있다. 예컨대, 상기 투공 패턴은 상술한 것과 유사한 포토리소그래피 및 에칭 공정으로 형성될 수 있다.The temperature sensor of the illustrated integrated sensor is formed on the two insulating
상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.It should be noted that the above-described embodiments are intended to be illustrative, not limiting. In addition, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
10 : 기판 12 : 절연층
14 : 하부 전극 26 : 감습 유전층
32 : 상부 전극 42 : 니크롬층10: substrate 12: insulating layer
14: lower electrode 26: moisture-sensitive dielectric layer
32: upper electrode 42: nichrome layer
Claims (9)
상기 하부 전극 상에 감습 유전층을 형성하는 단계;
상기 하부 전극 및 감습 유전층을 포함한 영역 및 상기 기판 상의 온도 센서가 형성될 영역에 제1 도전층을 형성하는 단계;
상기 제1 도전층 상부에 제2 도전층을 형성하는 단계;
상기 감습 유전층 상부 영역 및 상기 온도 센서가 형성될 영역을 제외한 상기 제1 도전층 및 상기 제2 도전층을 제거하여 습도 센서의 상부 전극 및 온도 센서의 제1 전극을 형성하는 단계; 및
상기 온도 센서의 감온 저항 패턴을 형성하는 상기 제1 도전층 상부의 상기 제2 도전층을 제거하는 단계
를 포함하고,
상기 상부 전극은,
상기 감습 유전층 상에 형성된 제1 도전층 및 상기 제1 도전층 상에 형성된 제2 도전층을 포함하되,
상기 제1 도전층은 상기 감온 저항 패턴과 동일한 재질을 사용하고,
상기 제2 도전층을 제거할 시 제1 도전층이 동시에 제거되지 않도록 상기 제1 도전층과 상기 제2 도전층의 재질을 달리 사용하고,
상기 제1 도전층은 니크롬(NiCr)이고,
상기 제2 도전층은 골드(Au), 백금(Pt), 은(Ag), 구리(Cu), 황동 중 적어도 하나 이상이고,
상기 기판과 상기 하부 전극 사이에 상기 기판 상의 전체 영역에 형성된 기저 절연층
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 센서의 제조 방법.
Forming a lower electrode of a metal or a conductive organic material in a region where a humidity sensor on the substrate is to be formed;
Forming a humidifying dielectric layer on the lower electrode;
Forming a first conductive layer in a region including the lower electrode and the moisture-sensitive dielectric layer and in a region where the temperature sensor on the substrate is to be formed;
Forming a second conductive layer on the first conductive layer;
Forming the first electrode of the temperature sensor and the upper electrode of the humidity sensor by removing the first conductive layer and the second conductive layer except for the moisture-sensitive dielectric layer upper region and the region where the temperature sensor is to be formed; And
Removing the second conductive layer on the first conductive layer forming the thermal resistance pattern of the temperature sensor
Lt; / RTI >
The upper electrode includes:
A first conductive layer formed on the moisture-impermeable dielectric layer, and a second conductive layer formed on the first conductive layer,
The first conductive layer may be made of the same material as the thermal resistor,
The first conductive layer and the second conductive layer may be made of different materials so that the first conductive layer is not simultaneously removed when the second conductive layer is removed,
Wherein the first conductive layer is nichrome (NiCr)
Wherein the second conductive layer is at least one or more of gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), copper (Cu)
A base insulating layer formed on the entire area of the substrate between the substrate and the lower electrode,
Further comprising the steps of:
상기 하부 전극과 상기 감습 유전층 사이에 절연층을 형성하는 단계
를 더 포함하는 통합 센서의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Forming an insulating layer between the lower electrode and the moisture-
Further comprising the steps of:
상기 제1 도전층은 감온 저항 특성을 가지는 금속을 스퍼터링하여 형성하는 것을 특징으로 하는 통합 센서의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first conductive layer is formed by sputtering a metal having a thermal resistance characteristic.
상기 기판의 온도 센서 배치 영역 및 상기 하부 전극 상에 형성된 절연층;
상기 기판의 습도 센서 배치 영역의 상기 하부 전극 상부의 절연층 상에 형성된 감습 유전층;
상기 감습 유전층 상에 형성된 상부 전극;
상기 기판의 온도 센서 배치 영역의 절연층 상에 형성된 감온 저항 패턴
을 포함하고,
상기 상부 전극은,
상기 감습 유전층 상에 형성된 제1 도전층 및 상기 제1 도전층 상에 형성된 제2 도전층을 포함하되,
상기 제1 도전층은 상기 감온 저항 패턴과 동일한 재질을 사용하고,
상기 제2 도전층을 제거할 시 제1 도전층이 동시에 제거되지 않도록 상기 제1 도전층과 상기 제2 도전층의 재질을 달리 사용하고,
상기 제1 도전층은 니크롬(NiCr)이고,
상기 제2 도전층은 골드(Au), 백금(Pt), 은(Ag), 구리(Cu), 황동 중 적어도 하나 이상이고,
상기 기판과 상기 하부 전극 사이에 상기 기판 상의 전체 영역에 형성된 기저 절연층
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 센서.
A lower electrode formed of a metal or a conductive organic material in a humidity sensor arrangement region on the substrate;
An insulating layer formed on the temperature sensor arrangement region of the substrate and the lower electrode;
A moisture-sensitive dielectric layer formed on the insulating layer above the lower electrode of the humidity sensor arrangement region of the substrate;
An upper electrode formed on the moisture-sensitive dielectric layer;
A thermal resistance resistance pattern formed on the insulating layer of the temperature sensor arrangement region of the substrate
/ RTI >
The upper electrode includes:
A first conductive layer formed on the moisture-impermeable dielectric layer, and a second conductive layer formed on the first conductive layer,
The first conductive layer may be made of the same material as the thermal resistor,
The first conductive layer and the second conductive layer may be made of different materials so that the first conductive layer is not simultaneously removed when the second conductive layer is removed,
Wherein the first conductive layer is nichrome (NiCr)
Wherein the second conductive layer is at least one or more of gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), copper (Cu)
A base insulating layer formed on the entire area of the substrate between the substrate and the lower electrode,
Further comprising an integrated sensor.
상기 상부 전극에는 습기를 머금은 공기가 상기 감습 유전층에 접할 수 있도록 소정의 투공 패턴이 형성된 통합 센서.
6. The method of claim 5,
Wherein the upper electrode is formed with a predetermined through-hole pattern so that the moisture-permeated air can contact the moisture-sensitive dielectric layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170134540A KR101830304B1 (en) | 2017-10-17 | 2017-10-17 | Fabrication method of integrated sensor and integrated sensor using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170134540A KR101830304B1 (en) | 2017-10-17 | 2017-10-17 | Fabrication method of integrated sensor and integrated sensor using the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101830304B1 true KR101830304B1 (en) | 2018-02-21 |
Family
ID=61525277
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020170134540A KR101830304B1 (en) | 2017-10-17 | 2017-10-17 | Fabrication method of integrated sensor and integrated sensor using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101830304B1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004279370A (en) | 2003-03-19 | 2004-10-07 | Denso Corp | Capacity type humidity sensor |
-
2017
- 2017-10-17 KR KR1020170134540A patent/KR101830304B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004279370A (en) | 2003-03-19 | 2004-10-07 | Denso Corp | Capacity type humidity sensor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101093612B1 (en) | The capacitance type humidity sensor and fabrication method thereof | |
US11009477B2 (en) | Integrated multi-sensor module | |
Kim et al. | Humidity sensors using porous silicon layer with mesa structure | |
KR100965835B1 (en) | Fabricating method for capacitor type polymer sensor for measuring humidity and the same | |
JP2009047706A (en) | Method of directly calculating boiling point of fluid | |
US10180406B2 (en) | Semiconductor gas sensor device and manufacturing method thereof | |
Laconte et al. | High-sensitivity capacitive humidity sensor using 3-layer patterned polyimide sensing film | |
KR101830304B1 (en) | Fabrication method of integrated sensor and integrated sensor using the same | |
JP2001004579A (en) | Capacitance-type humidity sensitive element | |
KR100300285B1 (en) | Micro Meat Flux Sensor and Method For Fabricating The Sensor | |
KR100585664B1 (en) | Thin film humidity sensor and manufacturing method thereof | |
JP6450506B2 (en) | Capacitive gas sensor | |
CN209264136U (en) | Thermal sensor | |
KR101499650B1 (en) | Piezoresistive humidity sensor and its manufacturing method | |
JP2021067690A (en) | Inorganic humidity sensor device | |
CN113511626A (en) | Multi-parameter gas sensing microchip and preparation method thereof, and gas sensor | |
JPH06105235B2 (en) | Humidity detection element | |
Choi et al. | Fabrication and characteristics of micro-electro-mechanical-system-based tilt sensor | |
JP2002328110A (en) | Electrostatic capacity sensor | |
JPH02179459A (en) | Structure of moisture sensitive element and humidity sensor | |
KR100396656B1 (en) | Micro Absolute Humidity Sensor fabricating method | |
KR20150081087A (en) | Manufacturing method of capacitance type humidity sensor | |
KR101621231B1 (en) | Temperature-measurement device comprising the nickel temperature measurement resistor sensor | |
JPH0419553A (en) | Electrostatic capacity type humidity sensor | |
KR20160039797A (en) | Capacitive humidity sensor and method of manufacturing the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E90F | Notification of reason for final refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |