KR102068168B1 - 진공 센서 및 진공 센서 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 진공 센서는 기판, 상기 기판상에 형성되고, 표면적을 넓히는 다수의 미세 기공을 포함하는 산화막, 상기 산화막상에 형성된 저항체 및 상기 기판과 상기 산화막 사이에 형성된 캐비티를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 진공 센서 제조 방법은 기판상에 산화물질을 형성하는 단계, 상기 산화물질에 양극 산화를 수행하여 표면적을 넓히는 다수의 미세 기공을 포함하는 산화막을 형성하는 단계, 상기 산화막상에 저항체를 형성하는 단계 및 상기 기판과 상기 산화막 사이에 캐비티를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

진공 센서 및 진공 센서 제조 방법{VACUUM SENSOR AND VACUUM SENSOR MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 진공 센서 및 진공 센서 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 복수의 기공을 포함하는 산화막으로 구성된 진공 센서 및 진공 센서 제조 방법에 관한 것이다.

널리 공지된 진공 압력 센서는 피라니(Pirani) 센서이다. 이러한 피라니 센서는 많은 산업계를 비롯한 다양한 어플리케이션에 유용하다. 반도체 기술을 이용한 미세전자기계시스템(MEMS) 기술의 발달로 가속도 센서, 비냉각 적외선 센서 등이 소형화되고 있으며 진공 환경을 필요로 하는 센서의 패키징에 실장 할 수 있는 초소형 피라니 센서가 요구되고 있다.

피라니 센서는 전기 전류 혹은 전압에 의해 가열이 되는 저항부와 주변 가스를 통한 히트 싱크 (heat sink)로의 열 전달을 하는 기계적 지지부로 구성 된다. 가스를 통한 열 전달은 주변부 가스 압력의 함수이다. 따라서 주변부 가스의 압력에 따라 저항부의 온도가 달라지게 되며 이를 통해 진공 압력을 측정하는 것이다.

도 1은 종래 기술의 초소형 피라니 센서의 일반적인 구성을 도시한다. 이 센서는 전기적 및 열적으로 절연성을 가지는 비다공성 막(200')(non-porous) 중심부 상에 구불구불한 형태로 배치된 저항체를 포함한다. 그리고, 비다공성 막(200)' 아래에 캐비티를 가지며 기판과 연결된다. 이 때, 캐비티의 높이는 기판의 높이와 같게 된다. 이러한 비다공성 막(200') 기반의 피라니 센서의 기판과 연결되는 비다공성 막(200)'의 일 부분을 단점은 (1) 가스를 통한 열 전달을 위한 표면적이 작고, (2) 통한 상당한 열 손실이 발생하며, (3) 캐비티를 형성하기 위해 기판 하부면 전체를 식각함으로써, 캐비티 높이 조절 및 집적회로(IC) 기판 위에 제작이 불가능하다는 것이다. 이는 피나리 센서의 동작 범위를 제한 하는 원인이 된다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 다공성 산화막을 포함하는 진공 센서를 이용함으로서, 가스로의 열 전달이 보다 최대화되고, 고진공 대역을 측정할 수 있을 뿐 아니라, 측정 가능한 고진공압력(PL) 대비 저진공압력(PH)의 비율로 정의되는 진공 센서의 동작 범위(Dynamic range, PH/PL)가 확대되도록 함을 목적으로 한다.

또한, 캐비티의 높이를 조절함으로서, 수 마이크로 미터 수준까지 낮추고, 이로서, 저진공대역에서부터 압력에 따른 가스의 열전도도의 변화를 가져오도록 함을 목적으로 한다.

그리고, 산화막과 히트 싱크로 사용되는 기판간의 열전도를 최소화 하도록 함을 목적으로 한다.

마지막으로, 집적화된 회로 기판(IC 기판) 상에 산화막을 형성할 수 있는 방안을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 센서는 기판, 상기 기판상에 형성되고, 표면적을 넓히는 다수의 미세 기공을 포함하는 산화막, 상기 산화막상에 형성된 저항체 및 상기 기판과 상기 산화막 사이에 형성된 캐비티를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 진공 센서 제조 방법은 기판상에 산화물질을 형성하는 단계, 상기 산화물질에 양극 산화를 수행하여 표면적을 넓히는 다수의 미세 기공을 포함하는 산화막을 형성하는 단계, 상기 산화막상에 저항체를 형성하는 단계 및 상기 기판과 상기 산화막 사이에 캐비티를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 다공성 산화막을 포함하는 진공 센서를 이용함으로서, 가스로의 열 전달이 보다 최대화되고, 고진공 대역을 측정할 수 있을 뿐 아니라, 측정 가능한 고진공압력(PL) 대비 저진공압력(PH)의 비율로 정의되는 진공 센서의 동작 범위(Dynamic range, PH/PL)가 확대될 수 있다.

또한, 캐비티의 높이를 조절함으로서, 수 마이크로 미터 수준까지 낮추고, 이로서, 저진공대역에서부터 압력에 따른 가스의 열전도도의 변화를 가져올 수 있게 된다.

그리고, 산화막과 히트 싱크로 사용되는 기판간의 열전도가 최소화될 수 있다.

마지막으로, 집적화된 회로 기판(IC 기판) 상에 산화막을 형성할 수 있다.

도 1은 종래의 비다공성 막을 이용한 진공 센서에 대한 사시도이다.
도 2는 캐비티 높이에 따른 가스의 열전도도를 이론적으로 계산한 그래프이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 센서에 대한 사시도이다.
도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진공 센서에 대한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진공 센서를 기술하기 위해 참조되는 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진공 센서에 대한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 식각 시간에 따른 기공률을 나타내기 위해 참조한 도면이다.
도 7은 본 발명의 도 3의 실시예와 같은 형태의 다공성 양극 알루미늄 산화막을 이용해 제작한 초소형 피라니 센서의 SEM 이미지이다.
도 8은 본 발명의 도 3의 실시예에 따른 다공성 양극 알루미늄 산화막을 이용한 초소형 피라니 센서의 기공률 변화에 따른 성능을 도시한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 도 5의 실시예와 같은 형태의 다공성 양극 알루미늄 산화막을 이용해 제작한 초소형 피라니 센서의 SEM 이미지이다.
도 10은 본 발명의 도 5의 실시예와 같은 형태의 다공성 양극 알루미늄 산화막을 이용한 초소형 피라니 센서와 도 3의 실시예와 같은 형태의 다공성 양극 알루미늄 산화막을 이용한 초소형 피라니 센서의 성능을 비교한 그래프이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

본 발명의 실시예를 설명하기에 앞서, 피라니 센서의 원리에 대해 간략하게 설명한다. 피라니 센서의 동작은 저항체에 의해 가열되는 현수형 막으로부터 히트 싱크로의 가스를 통한 열 전달의 정도를 측정한다. 가스에 의한 열 전달과 더불어, 기판과 연결되는 막의 일 부분을 통한 열 전도, 가스의 대류 및 열 복사 매커니즘이 존재한다. 이들 중, 가스의 대류는 마이크로 스케일의 센서에서는 무시할 수 있으며, 복사는 373K 정도로 가열되는 경우 무시할 만한 것으로 고려될 수 있다. 따라서 피라니 센서의 넓은 동작범위를 확보하기 위해서는 기판과 연결되는 막의 일 부분을 통한 열 전도는 낮추고, 가스를 통한 열 전달을 최대화 하여야 한다.

가스를 통한 열 전달은 가열된 막과 히트 싱크 사이의 캐비티 높이와 가열되는 막 표면적의 함수이다.

도 2a는 캐비티 높이에 따른 가스의 열전도도를 이론적으로 계산한 그래프로 대기압에 가까운 저진공대역에서부터 압력에 따른 가스의 열전도도의 변화를 가져오기 위해서는 캐비티의 높이가 수 마이크로 미터 수준으로 낮아야 한다. 즉, 도 2a에 도시한 바와 같이, 캐비티의 높이가 1 마이크로미터인 경우, 100 마이크로인 경우에 비해 저진공대역에서부터 압력에 따른 가스의 열전도를 측정할 수 있다. 도 2b는 가열되는 막의 표면적 크기가 증가함에 따라 가스의 열 전달이 증가함 확인 할 수 있다.

결론적으로, 피라니 센서의 동작 범위를 확대하기 위해서는 막의 넓은 표면적과 낮은 캐비티 높이가 요구된다. 또한 막과 히트 싱크로 사용되는 기판간의 열전도를 최소화 하여야 한다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 다공성 양극 알루미늄 산화막을 이용하여 피라니 센서를 구성하였다. 본 발명의 실시예에서 산화막으로 알루미늄을, 진공 센서로 피라니 센서를 예시하였으나, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되지 않는다.

이하, 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 진공 센서 및 진공 센서 제조 방법을 설명한다.

도 3a은 본 발명의 실시예에 따른 진공 센서(1)에 대한 사시도이다.

도 3a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 진공 센서(1)는 기판(100), 기판(100)상에 형성되어 소정의 간격으로 이격된 복수의 기공(210)을 포함하는 산화막(200), 산화막상에 형성된 저항체(300), 및 기판(100)과 산화막(200) 사이에 형성된 캐비티(400);를 포함할 수 있다.

기판(100)은 실리콘 기판일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

산화막(200)은 복수의 기공(210)을 포함할 수 있고, 복수의 기공(210)은 제1축(X축) 및 제1축과 직교하는 제2축(Y축)으로 구성된 소정의 평면상에서 소정의 동일 간격으로 이격되어 어레이를 형성할 수 있다. 복수의 기공(210)은 동일한 크기로 형성될 수 있다. 본 발명의 대표 실시예로 복수의 기공(210)이 동일 간격으로 이격되고, 동일한 크기로 형성된 것을 예시하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정하지 않고, 복수의 기공(210) 중 일부만이 동일 간격으로 이격되고, 나머지는 상이한 간격으로 이격될 수도 있다. 또한, 복수의 기공(210) 중 일부만이 동일한 크기로 형성되고, 나머지는 상이한 크기로 형성될 수도 있는 것이다.

산화막(200)은 소정의 산화물질(예, 알루미늄, 타이타늄 등)에 양극 산화(anodizing 또는 anodization)를 수행하여 소정의 기공을 포함하도록 형성될 수 있다. 산화막(200)은 도 3b와 같이 산화물질의 양단 부분(220)을 제외한 나머지 부분에 제1높이로 구현된 제1산화막 및 산화물질의 양단 부분(220)에 제2높이로 구현된 제2산화막을 포함할 수 있다. 그리고, 제2높이가 제1높이에 비해 낮을 수 있다. 즉, 산화물질에 대해 전부 양극 산화를 수행하는 것이 아닌, 일부분에 대해서만 양극 산화를 수행하여, 산화물질의 양단 부분(220)은 그대로 산화물질로 유지함으로써, 양단 부분(220)이 산화막(200)에 대한 지지 역할을 할 수 있는 것이다. 더불어, 지지 역할을 하는 별도의 추가층을 구비하지 않아도 됨으로서 비용 절감에 효과적일 수 있다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예와 같이 산화막(200)이 복수의 기공(210)을 포함함으로서, 종래의 비다공성 막(200')에 비해 기공률이 증가하고 산화막(200)의 표면적이 넓어져, 가스로의 열 전달이 보다 최대화되고, 고진공 대역을 측정할 수 있을 뿐 아니라(a), 측정 가능한 고진공압력(PL) 대비 저진공압력(PH)의 비율로 정의되는 진공 센서의 동작 범위(Dynamic range, PH/PL)가 확대될 수 있는 것이다(b). 이는 기공률 증가에 따른 가열된 산화막의 표면적 비 증가로 인한 가스로의 열 전달이 최대화 되고, 산화막과 기판간의 열 전도가 감소한 것에서 기인한다.

기공률이 클수록 효과적이며, 이러한 기공률은 산화막(200)을 등방성 습식 식각 과정 통해 기공률을 조절할 수 있다. 식각조건(식각액의 종류 및 농도, 공정 온도 및 시간 등)을 변경함에 따라 기공률을 변경할 수 있다. 예를 틀어, 도 6에서와 같이 식각 시간이 증가함에 따라 기공률이 증가하도록 할 수 있다. 특히, 기공률은 1% 이상 30% 이하로 구현함이 보다 효과적이다.

복수의 기공(210)의 직경은 수 내지 수백 나노미터 스케일로 형성될 수 있으며, 수직 방향으로 소정의 높이를 가질 수 있다.

저항체(300)는 진공 센서(1) 가열을 위한 전기 전력을 공급하고, 진공 압력에 대응하는 온도에 대한 저항 값을 출력한다. 그리고, 현수된(suspended) 형태의 산화막(200)의 중심부에 형성된다.

저항체(300)는 소정의 금속이 일정 간격으로 구부러진 형태로 구현될 수 있으며, 높은 TCR (temperature coefficient of resistance) 값을 가지는 니켈, 티타늄, 플래티넘, 금, 은, 구리, 텅스텐, 실리콘 또는 폴리실리콘을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.

캐비티(400)는 기판(100)과 산화막(200) 사이에 형성될 수 있으며, 도 3a에 도시한 바와 같이, 캐비티(400)의 높이(H)는 기판(100)의 높이보다 낮게 형성될 수 있다. 즉, 도 1과 같은 종래의 비다공성 막(200')을 이용한 진공 센서의 경우, 원본 기판의 하부면이 모두 식각되어 캐비티의 높이가 기판의 높이와 동일하였으나, 본 발명에 따른 산화막(200)을 포함한 진공 센서(1)의 경우, 원본 기판의 하부 중 일부만이 식각됨으로서, 캐비티(400)의 높이(H)가 기판(100)의 높이보다 낮게 형성되는 것이다.

이러한 캐비티(400)는 복수의 기공(210)을 통한 원본 기판에 대한 식각 공정을 통해 형성될 수 있다. 그리고, 캐비티의 높이는 식각액이나 식각 플라즈마 가스의 종류, 농도, 식각 공정 온도 및 식각 시간 중 적어도 하나를 변경하여 식각 공정을 수행함으로서 변경될 수 있다. 즉, 산화막(200)내의 복수의 기공(210)을 식각홀(etching hole)로 사용하여, 원본 기판의 하부면 전체를 식각하는 벌크 마이크로 머시닝 (bulk micro machining) 방식을 사용하지 않고 캐비티(400)를 형성 할 수 있으며, 캐비티(400)의 높이(H)를 수 마이크로 미터 수준으로까지 조절이 용이하다. 그리고 이로서, 원하는 크기의 가스분자의 누센수(Knudsen Number)를 제공할 수 있다. 캐비티(400)의 형성을 위해 산화막(200) 하부에 위치한 원본 기판의 식각을 위한 플라즈마 가스가 식각홀을 통해 침투하고, 식각 조건(플라즈마 가스의 종류 및 농도, 공정 온도 및 시간)을 조절하여 캐비티(H)의 높이를 조절할 수 있다. 이 경우, 도 2의 그래프와 같이, 수 마이크로 미터 수준까지 캐비티(H) 높이를 용이하게 조절할 수 있어 종래의 비다공성 막(200')에 비해 상대적으로 저진공 대역의 압력까지를 측정할 수 있는 것이다.

본 발명의 다른 실시예로, 도 3b에 도시한 바와 같이, 기판(100)은 상부에 패시베이션층을 포함하고, 캐비티(400)는 패시베이션층과 산화막(200) 사이에 형성될 수 있다. 즉, 도 3b는 기판(100)이 집적화된 회로 기판 (IC)인 것으로, 원본 기판 상부에 절연 및 보호의 목적으로 형성된 원본 패시베이션층을 일부 식각하여 캐비티(400)를 형성하면, 집적화된 회로 기판(IC) 상에도 산화막(200)을 형성할 수 있는 것이다. 도 3b의 경우에도, 캐비티(400)의 높이(H)는 기판(100)의 높이보다 낮으며, 캐비티(400)는 전술한 복수의 기공(210)을 통한 식각 공정으로 형성되며, 캐비티(400)의 높이(H)는 식각액이나 식각 플라즈마 가스의 종류, 농도, 식각 공정 온도 및 식각 시간 중 적어도 하나를 변경하여 식각 공정을 수행함으로서 변경될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 산화막(200)은 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 기판(100)과 캐비티(400)를 전반적으로 커버하는 형태로 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 산화막(200)은 도 5에 도시한 바와 같이, 브릿지 구조로 형성될 수 있다. 즉, 산화막(200)은 중심부에 위치한 제1영역(200a), 기판(100)의 가장자리를 둘러싼 제2영역(200b) 및 제1영역(200a)과 제2영역(200b)을 연결하는 제3영역(200c)을 포함하는 형태로 형성될 수 있다. 구체적으로, 제3영역(200c)은 제1영역(200a)의 꼭지점 부분을 제2영역(200b)의 꼭지점 부분과 연결하는 부분에 형성될 수 있다. 도 5에서는 4개의 제2영역(200b) 및 4개의 제3영역(200c)을 도시하였으나, 이는 일 예일 뿐이고, 제2영역(200b)과 제3영역(200c)의 개수가 도5와 상이하도록 다양하게 변경될 수 있다. 도 5의 브릿지 구조는 도 3a의 산화막(200)을 일부 식각하여 제조할 수 있으며, 광학리소그래피 방식을 통한 패터닝 과정을 통해 형성할 수 있다.

도 5의 브릿지 구조로 형성된 진공 센서(1)에는, 도 3a 및 도 3b의 진공 센서(1)에서 전술한 특징이 모두 동일/유사하게 적용될 수 있다.

그리고, 도 9는 브릿지 구조로 형성된 산화막(200)을 포함하는 진공 센서의 SEM 사진으로, 도 10에 도시한 바와 같이, 도 5와 같은 브릿지 구조로 형성된 산화막(200)을 포함하는 진공 센서가 도 3과 같은 산화막(200)을 포함하는 진공 센서에 비해, 고진공 대역에서의 측정 감도가 보다 우수하고(a), 측정 가능한 고진공압력(PL) 대비 저진공압력(PH)의 비율로 정의되는 진공 센서의 동작 범위(Dynamic range, PH/PL)가 확대됨을 확인할 수 있다(b). 이는 기공률 증가에 따른 가열된 산화막의 표면적 비 증가로 인한 가스로의 열 전달이 최대화 되고, 산화막과 기판간의 열 전도가 감소한 것에서 기인한다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 다공성 양극 알루미늄 산화막 기반의 초소형 피라니 센서는 다양한 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 이는 동일한 센서 디멘젼을 가질 때, 비다공성 막을 포함한 센서 대비 우수한 동작 범위 가지며 피라니 센서의 한계 압력 (예를 들어, 10-7 Torr 수준) 아래의 압력 측정을 제공할 수 있다. 또한 다공성 물질의 기공을 식각홀로 사용함으로써, 수 마이크로 수준의 캐비티를 형성 할 수 있으며 IC 기판 위에 실장 할 수 있다. 그리고 기공율의 증가에 따른 산화막과 기판간의 열 전도 감소로 낮은 전력 소비를 제공할 수 있다.

지금까지는 진공 센서(1)가 기판(100), 산화막(200), 저항체(300), 및 캐비티(400)를 포함하는 실시예에 대해 기술하였으나, 본 발명의 다른 실시예에 따라 도 4a 내지 도 4c에 도시한 바와 같이, 진공 센서(1)가 전술한 각 구성요소 이외에 절연층(500) 및 전극층(600)을 더 포함할 수 있다.

도 4의 진공 센서(1)에는 도 3 및 5에서 전술한 특징이 모두 동일/유사하게 적용될 수 있다.

도 4a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 진공 센서(1)는 기판(100), 기판(100)상에 형성된 절연층(500), 절연층(500)상에 형성된 전극층(600), 전극층(600)상에 형성되어 소정의 간격으로 이격된 복수의 기공(210)을 포함하는 산화막(200), 산화막(200)상에 형성된 저항체(300), 및 기판(100)과 산화막(200) 사이에 형성된 캐비티(400)를 포함할 수 있다.

도 4의 실시예에 있어서 절연층(500)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막일 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.

도 4의 실시예에 있어서 전극층(600)은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 텅스텐(W) 또는 이의 조합(또는 합금)일 수 있으며, 실시예에 따라 접착력 향상을 위하여, 절연층(500)과 전극층(600) 사이에, 예를 들면, 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 스칸듐(Sc), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 또는 이의 조합으로 이루어지는 중간층을 추가로 형성할 수 있다.

도 4의 실시예에 있어서 전극층(600)은 복수의 기공(210) 아래의 장벽층(barrier layer, 미도시)을 제거하기 위한 바닥 전극으로 이용될 수 있다. 구체적으로, 바닥 전극 상에 산화 물질(예> 알루미늄)을 형성하고 양극 산화 과정을 진행하게 되면, 알루미늄이 산화막(200)으로 형성된 이후에도 산화막(200) 하부에 위치한 바닥 전극을 통해 양극화 과정이 진행되어 장벽층이 물리적으로 제거될 수 있다.

이외에도, 도 4의 실시예와 달리, 복수의 기공(210)아래의 장벽층(미도시)은 알루미늄을 건식 또는 습식 식각하는 방법을 통해 제거될 수 있다. 구체적으로, 알루미늄 산화막 자체를 식각하는 방법으로, 식각액을 이용하는 경우, 기공(210) 사이로 식각액이 침투하여 등방성으로 식각이 진행되어 장벽층이 제거될 수 있다. 또한, 비등방성 건식 식각 방식을 이용하며 장벽층만을 제거할 수도 있다.

이러한 장벽층(미도시)은 알루미늄의 양극 산화법에 의해 필연적으로 생성되며, 기공(210) 하부를 막고 있기 때문에, 가스 분자로의 열 전달 혹은 식각액 혹은 식각 가스의 침투를 위해서는 제거 되어야 하는 것이다.

도 4a의 진공 센서의 경우에도, 캐비티(400)는 복수의 기공(210)을 식각홀로 이용하여 원본 기판, 원본 절연층, 원본 전극층의 일부를 식각함으로서 형성될 수 있고, 이렇게 형성된 캐비티(400)의 높이(H')가 기판(100)의 높이, 절연층(500)의 높이, 및 전극층(600)의 높이를 합한 값보다 작을 수 있다. 즉, 도 4의 경우에도 도 3의 진공 센서에서 기술한 바와 같이, 종래의 비다공성 막(200')을 포함한 진공 센서가 기판의 하부면이 모두 제거된 것과 다르게, 원본 기판, 원본 절연층 및 원본 전극층의 일부만을 제거함으로서, 캐비티(400)의 높이(H')가 기판(100)의 높이, 절연층(500)의 높이, 및 전극층(600)의 높이를 합한 값보다 낮게 형성되는 것이다. 그리고, 캐비티(400)의 높이(H')를 수 마이크로 미터 수준으로까지 조절이 용이함으로서, 종래의 비다공성 막(200)에 비해 상대적으로 저진공 대역의 압력까지를 측정할 수 있음은 전술한 바와 같다.

도 4b는 도 4a의 진공 센서를 제조하는 과정에 대하여 도시한 것이다.

도 4b에 도시한 바와 같이, 기판(100)상에 절연층(500)을 형성하고, 절연층(500)상에 전극층(600)을 형성하며, 전극층(600)상에 산화물질을 형성할 수 있다(a). 그리고, 산화물질에 포토레지스트와 소정의 산(예>옥살산, 황산, 인상 등)을 이용한 양극 산화를 수행하여, 소정의 간격으로 이격된 복수의 기공을 포함하는 산화막(200)을 형성한 후(b), 산화막(200)상에 저항체(300)를 형성할 수 있다(c). 그리고, 기판(100)과 산화막(200)사이에 캐비티(400)를 형성할 수 있다.

도 4a의 진공 센서의 경우에도, 도 4c에 도시한 바와 같이, 기판(100)은 패시베이션층을 포함하고, 캐비티(400)는 패시베이션층과 산화막(200)사이에 형성될 수 있다. 이 경우, 캐비티(400)의 높이(H')가 기판(100)의 높이, 절연층(500)의 높이, 및 전극층(600)의 높이를 합한 값보다 낮게 형성되는 것이다.

이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (18)

1. 기판;
   상기 기판상에 형성되고, 표면적을 넓히는 다수의 미세 기공을 포함하는 산화막;
   상기 산화막상에 형성된 저항체; 및
   상기 기판과 상기 산화막 사이에 형성된 캐비티;를 포함하는, 진공 센서.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 캐비티의 높이는 상기 기판의 높이보다 낮은, 진공 센서.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 캐비티는 상기 기공을 통한 기판에 대한 식각 공정을 통해 형성되는, 진공 센서.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 캐비티의 높이는 식각액이나 식각 플라즈마 가스의 종류, 농도, 식각 공정 온도 및 식각 시간 중 적어도 하나를 변경하여 상기 식각 공정을 수행함으로서 변경되는, 진공 센서.
   
5. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기판은 패시베이션층을 포함하고,
   상기 캐비티는 상기 패시베이션층과 상기 산화막 사이에 형성된, 진공 센서.
   
6. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 산화막은 상기 기판과 상기 캐비티를 전반적으로 커버하는 형태로 형성된, 진공 센서.
   
7. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 산화막은 중심부에 위치한 제1영역, 상기 기판의 가장자리를 둘러싼 제2영역 및 상기 제1영역과 상기 제2영역을 연결하는 제3영역을 포함하는 형태로 형성된, 진공 센서.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 기판상에 형성된 절연층; 및
   상기 절연층상에 형성된 전극층;을 더 포함하는, 진공 센서
   
9. 제 8항에 있어서,
   상기 캐비티의 높이는 상기 기판의 높이, 상기 절연층의 높이, 및 상기 전극층의 높이를 합한 값보다 작은, 진공 센서.
   
10. 기판상에 산화물질을 형성하는 단계;
    상기 산화물질에 양극 산화를 수행하여 표면적을 넓히는 다수의 미세 기공을 포함하는 산화막을 형성하는 단계;
    상기 산화막상에 저항체를 형성하는 단계; 및
    상기 기판과 상기 산화막 사이에 캐비티를 형성하는 단계;를 포함하는, 진공 센서 제조 방법.
    
11. 제 10항에 있어서,
    상기 캐비티의 높이는 상기 기판의 높이보다 낮은, 진공 센서 제조 방법.
    
12. 제 11항에 있어서,
    상기 캐비티는 상기 기공을 통한 상기 기판에 대한 식각 공정을 통해 형성되는, 진공 센서 제조 방법.
    
13. 제 12항에 있어서,
    상기 캐비티의 높이는 식각액이나 식각 플라즈마 가스의 종류, 농도, 식각 공정 온도 및 식각 시간 중 적어도 하나를 변경하여 상기 식각 공정을 수행함으로서 변경되는, 진공 센서 제조 방법.
    
14. 제 11항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 패시베이션층을 포함하고,
    상기 캐비티는 상기 패시베이션층과 상기 산화막 사이에 형성된, 진공 센서 제조 방법.
    
15. 제 11항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산화막은 상기 기판과 상기 캐비티를 전반적으로 커버하는 형태로 형성된, 진공 센서 제조 방법.
    
16. 제 11항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산화막은 중심부에 위치한 제1영역, 상기 기판의 가장자리를 둘러싼 제2영역 및 상기 제1영역과 상기 제2영역을 연결하는 제3영역을 포함하는 형태로 형성된, 진공 센서 제조 방법.
    
17. 제 10항에 있어서,
    상기 기판상에 상기 산화물질을 형성하는 단계는,
    상기 기판상에 절연층을 형성하는 단계;
    상기 절연층상에 전극층을 형성하는 단계; 및
    상기 전극층상에 상기 산화물질을 형성하는 단계;를 포함하는, 진공 센서 제조 방법.
    
18. 제 17항에 있어서,
    상기 캐비티의 높이는 상기 기판의 높이, 상기 절연층의 높이, 및 상기 전극층의 높이를 합한 값보다 작은, 진공 센서 제조 방법.

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