KR102131412B1 - 가스센서 및 그 제조방법 - Google Patents

가스센서 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 가스센서 제조방법은 a) 기판 상 도포된 제1포토레지스트를 노광 및 현상하여, 서로 이격된 한 쌍의 포토레지스트 전극 및 상기 한 쌍의 포토레지스트 전극을 서로 연결하는 포토레지스트와이어를 형성하는 단계; b) 상기 한 쌍의 포토레지스트 전극 및 상기 포토레지스트와이어를 열분해하여, 서로 연결되어 일체화된 한 쌍의 탄소전극 및 탄소와이어를 형성하는 단계; c) 한 쌍의 탄소전극 및 탄소와이어가 형성된 기판 상 제2포토레지스트를 도포하고 노광 및 현상하여 상기 한 쌍의 탄소전극을 덮고 상기 탄소와이어를 노출하는 포토레지스트희생층을 형성하는 단계; d) 상기 포토레지스트희생층에 의해 노출된 탄소와이어에 금속산화물 시드를 형성한 후, 포토레지스트희생층을 제거하는 단계; 및 e) 상기 금속산화물 시드를 성장시켜 상기 탄소와이어 표면에 금속산화물나노와이어를 형성하는 단계;를 포함한다.

Description

가스센서 및 그 제조방법{GAS SENSOR and Method for Manufacturing GAS SENSOR}
본 발명은 본 발명은 가스센서 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 우수한 감도를 갖고, 가스를 검출하는 나노와이어와 전극간 우수한 전기적 접촉을 가지며, 간단하고 제조공정으로 저렴하게 대량 생산 가능한 가스센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 환경문제에 대한 관심 증가와 정보통신 기기의 발전과 더불어 다양한 가스에 대한 센서가 개발되고 있는 가운데 반도체 기술을 접목함으로써 제조가 간편해지고 그 성능이 향상되고 있다. 모든 센서는 성능 향상을 위하여 감지도를 높이는 것이 최대 목표이며, 이러한 목표를 달성하기 위한 노력도 증가되고 있다.
한편, 종래의 반도체식 가스센서는 감지 물질이 반도체 박막이기 때문에 감지도에 대한 한계가 있었으며, 일예로, 이산화탄소(CO₂)와 같은 안정된 화학물질의 경우 감지가 거의 불가능하였다.
따라서 일산화탄소(CO)나 이산화탄소 등과 같은 유해한 가스를 감지하기 위한 센서는 용액의 도전방식을 이용한 전기화학적 방법과 적외선 흡수법에 의한 광학적 방법, 그리고 나노입자 또는 나노와이어의 전기 저항을 측정하는 법이 적용되고 있다.
상기 전기화학적 방법은 대상 가스를 전기화학적으로 산화 또는 환원하여 외부의 회로에 흐르는 전류를 측정하거나, 전해질 용액이나 고체에 용해 또는 이온화한 가스 상의 이온이 이온전극에 작용하여 생기는 기전력을 이용하는 것으로서, 이는 매우 느린 반응속도를 나타냄과 더불어 가스의 감지범위 및 사용 환경이 한정되어 있는데다가 가격도 비싸다는 단점이 있다.
또한, 적외선 흡수법에 의한 광학적 방법은 여타의 혼합가스나 습도에 의한 영향을 거의 받지 않는다는 장점은 있으나, 장치가 복잡하고 크기가 커질 뿐만 아니라 가격도 고가라는 단점이 있다.
일반적으로, 화학센서는 접촉연소법에 의해 가스를 감지하기 위한 구조로 이루어져 있는 바, 가스가 촉매인 백금선을 포함하는 센서와 반응하였을 때 발열반응이나 흡열반응에 의한 백금선의 저항변화를 이용하여 가스를 감지할 수 있도록 되어 있어서 센서의 안정성과 감도를 향상시켰다.
한편, 최근에는 가스의 화학흡착에 의한 접촉반응과 전자밀도와의 관계가 규명되면서 산화물 반도체식 가스센서가 개발되어 상용화되고 있는 바, 이러한 반도체식 가스센서는 가연성 가스를 비롯한 대부분의 가스를 감지할 수 있도록 개발되었고, 그에 따라 다른 방식의 가스센서에 비해 소형화와, 저가격화, 신뢰성의 향상이 가능하게 되었다.
이러한 반도체식 가스센서로서 적용되는 탄소나노튜브를 이용한 가스센서는 여타의 센서가 산화질소 등을 검출하기 위해 약 300℃까지 가열하여야 하였지만, 탄소나노튜브가 실온에서도 동작이 가능하고, 탄소나노튜브의 입자크기가 나노단위이기 때문에 여타의 센서에 비해서 센서의 감도가 수천 배 정도 높다는 장점이 있다.
측정 가스의 농도에 따른 나노 입자 자체 또는 나노 입자를 코팅한 물질의 전기 저항 변화를 측정하는 형식의 가스 센서가 개발되었다. 나노입자를 사용하면 부피 대 면적비가 매우 높아 가스농도 변화에 따른 표면 반응의 효과의 전체 부피에 대한 저항 변화로의 효과가 매우 크기 때문에 감도가 매우 높은 센서 제작이 가능하다.
종래의 나노 입자나 나노와이어를 사용하는 센서는 대한민국 등록특허 제10-0655640(2006.12.04)에서와 같이 표면에 불규칙하게 분산시켜 특정 부분에만 이들 나노물질의 전기 저항 변화를 측정할 수 있는 전극을 연결하거나 미리 패터닝된 전극 위에 나노물질을 흘려보내거나 전기영동법을 사용하여 전극에 접촉시켜 전기 저항을 측정하였다.
상기한 종래의 반도체식 가스센서는 나노물질과 전극과의 물리적, 전기적 연결이 불안정하고 표면과 접촉된 형태의 나노물질은 가스 센싱 과정에서 표면의 영향을 받는다는 단점을 지니고 있다.
이후, 나노와이어를 표면과 일정 간격 이격되어있는 형태, 즉 기둥 형태의 전극 위에 전기영동법으로 고착시키거나, 나노와이어를 한 쪽 전극에서 반대 쪽 전극으로 선택적으로 성장시켜 공중부유 형태로 나노와이어 기반 센서를 제작하였다. 이러한 기존 공중부유형 나노와이어 센서는 감도는 좋지만 나노와이어와 전극의 접촉이 좋지 않고 제조 과정의 제어가 어려우며 제조 방식이 비용이 많이 들거나 제조 시간이 길어 센서의 대량생산을 통한 상용화에 한계를 지니고 있다.
대한민국 등록특허 제10-0655640
본 발명은 물리적, 화학적 성질이 우수한 탄소와이어와 가스농도에 따라 전기전도도가 변하는 기능성 금속산화물나노와이어를 집적된 형태의 가스센서 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
또한 종래 기판에 부착된 형태의 나노와이어 기반 가스 센서의 문제점인, 즉 기판으로 부터의 영향에 의한 감도감소 및 노이즈 문제를 해결하도록 탄소와이어를 기판으로부터 일정 간격 이격된 형태로 제작하고, 탄소와이어 표면에 가스 감지 물질인 금속산화물나노와이어를 성장시켜, 금속산화물나노와이어가 기판의 영향으로부터 자유로운 가스센서 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
이때 기판으로부터 이격된 탄소와이어와 탄소와이어를 지탱하는 두 개의 탄소전극과의 접촉이 물리적, 전기적으로 안정하도록 탄소전극과 탄소와이어를 일체형을 제작하고, 두 개의 탄소전극이 탄소와이어를 통해서만 전기적 연결이 되어 두 탄소전극 사이의 저항 변화가 탄소와이어를 코팅한 금속산화물나노와이어의 저항변화에 지배받도록 한다.
본 발명은 금속산화물나노와이어는 탄소와이어 표면에 방사상으로 성장하여, 측정하고자 하는 가스가 금속산화물나노와이어 표면으로 접근이 용이하게 되도록 하여, 가스센서의 성능을 높일 수 있는 계층형 나노구조물(hierachical nanostructure)을 손쉽게 제조할 수 있는 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
그리고 탄소와이어의 위치, 개수, 구조 등의 형태를 자유롭게 제어할 수 있으며, 금속산화물나노와이어를 탄소와이어 표면 또는 부근에 국부적으로 코팅(성장)할 수 있고, 생산 비용이 적으며 생산성이 획기적으로 높여 대량생산이 가능한 가스센서 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 가스센서 제조방법(I)은 a) 기판 상 도포된 제1포토레지스트를 노광 및 현상하여, 서로 이격된 한 쌍의 포토레지스트 전극 및 한 쌍의 포토레지스트 전극을 서로 연결하는 포토레지스트와이어를 형성하는 단계; b) 한 쌍의 포토레지스트 전극 및 포토레지스트와이어를 열분해하여, 서로 연결되어 일체화된 한 쌍의 탄소전극 및 탄소와이어를 형성하는 단계; c) 한 쌍의 탄소전극 및 탄소와이어가 형성된 기판 상 제2포토레지스트를 도포하고 노광 및 현상하여 한 쌍의 탄소전극을 덮고 탄소와이어를 노출하는 포토레지스트희생층을 형성하는 단계; d) 포토레지스트희생층에 의해 노출된 탄소와이어에 금속산화물 시드를 형성한 후, 포토레지스트희생층을 제거하는 단계; 및 e) 금속산화물 시드를 성장시켜 탄소와이어 표면에 금속산화물나노와이어를 형성하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스센서 제조방법(I)에 있어, 기판은 탄소와이어가 형성되는 영역인 센싱영역에 요부홈이 형성된 기판일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스센서 제조방법(I)에 있어, a) 단계는 a1) 절연막이 형성된 기재 상 제1-1포토레지스트를 도포한 후, 노광 및 현상하여, 센싱영역에 위치하는 절연막 영역이 노출된 절연막에칭마스크를 형성하는 단계; a2) 절연막에칭마스크를 이용하여 센싱영역에 위치하는 절연막 영역을 제거하고 절연막에칭마스크를 제거하는 단계; a3) 센싱영역에 위치하는 절연막 영역이 제거된 절연막을 기재에칭마스크로하여, 센싱영역에 위치하는 기재를 부분식각하여 요부홈을 형성하는 단계; 및 a4) 요부홈이 형성된 기재를 기판으로, 기판 상 제1포토레지스트를 도포하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스센서 제조방법(I)에 있어, e) 단계의 성장은 금속산화물 전구체와 상기 탄소와이어를 접촉시킨 후, 탄소와이어에서 발생하는 줄열에 의해, 시드로부터 단결정체의 금속산화물 나노와이어가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스센서 제조방법(I)에 있어, a) 단계는 기판 상 제1포토레지스트를 도포하는 단계; 서로 이격 대향하는 한 쌍의 전극과 대응하는 형상을 갖는 전극형성용 포토마스크를 이용하여 제1포토레지스트를 노광하는 단계; 와이어 형상을 갖는 와이어형성용 포토마스크를 이용하여 전극형성용 포토마스크에 의해 노광된 한 쌍의 노광 영역과 와이어형성용 포토마스크에 의해 노광되는 노광 영역이 서로 연결되도록 제1포토레지스트를 재노광하는 단계; 및 재노광된 제1포토레지스트를 현상하여 서로 이격된 한 쌍의 포토레지스트 전극 및 한 쌍의 포토레지스트 전극을 서로 연결하는 포토레지스트와이어를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스센서 제조방법(I)에 있어, 재노광시, 제1포토레지스트의 표면영역이 부분적으로 노광될 수 있다.
본 발명에 따른 가스센서 제조방법(II)은 i) 요부홈이 형성된 기판 상에 도포된 제1포토레지스트를 노광 및 현상하여, 요부홈을 사이에 두고 서로 이격된 한 쌍의 포토레지스트 전극 및 요부홈 상부에 위치하며 한 쌍의 포토레지스트 전극을 서로 연결하는 포토레지스트와이어를 형성하는 단계; j) 한 쌍의 포토레지스트 전극 및 포토레지스트와이어를 열분해하여, 서로 연결되어 일체화된 한 쌍의 탄소전극 및 탄소와이어를 형성하는 단계; 및 k) 탄소와이어 표면에 금속산화물 나노와이어를 형성하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스센서 제조방법(II)에 있어, k) 단계는 k1) 탄소와이어 표면에 금속산화물 시드를 코팅하는 단계; k2) 금속산화물 전구체와 상기 탄소와이어를 접촉시킨 후, 탄소와이어에서 발생하는 줄열에 의해, 금속산화물 시드로부터 단결정체의 금속산화물 나노와이어를 성장시키는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스센서 제조방법(II)에 있어, i) 단계는 기판 상 제1포토레지스트를 도포하는 단계; 서로 이격 대향하는 한 쌍의 전극과 대응하는 형상을 갖는 전극형성용 포토마스크를 이용하여 제1포토레지스트를 노광하는 단계; 와이어 형상을 갖는 와이어형성용 포토마스크를 이용하여 전극형성용 포토마스크에 의해 노광된 한 쌍의 노광 영역과 와이어형성용 포토마스크에 의해 노광되는 노광 영역이 서로 연결되도록 제1포토레지스트를 재노광하는 단계; 및 재노광된 제1포토레지스트를 현상하여 서로 이격된 한 쌍의 포토레지스트 전극 및 한 쌍의 포토레지스트 전극을 서로 연결하는 포토레지스트와이어를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스센서 제조방법(II)에 있어, 재노광시, 제1포토레지스트의 표면영역이 부분적으로 노광될 수 있다.
본 발명에 따른 가스센서 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 공중 부유된 형태의 전도성 탄소와이어를 단일 포토레지스트 코팅과 연속된 노광 공정과 열분해 공정으로 간단하게 저비용의 일괄 공정으로 생산할 수 있다.
둘째, 탄소와이어와 탄소전극이 일체형으로 동시에 형성되므로 탄소전극와 탄소와이어의 물리적, 전기적 접촉을 향상시키기 위한 부가적인 추가 공정 없이 전기적 연결이 완벽한 가스 센서 구조를 완성할 수 있다.
셋째, 탄소와이어의 형태가 노광 공정의 포토마스크의 모양과 노광 에너지의 양, 그리고 열분해 공정에 의하여 결정되며, 탄소와이어와 기판 사이의 간격은 요부홈의 형성 여부, 포토레지스트의 높이와 열분해 공정에 의해 결정되므로 다양한 형태의 공중부유형 탄소와이어 구조를 자유롭게 형성할 수 있다.
넷째, 탄소와이어 구조가 마이크로 단위의 포토레지스트의 열분해를 통한 부피 감소로 인하여 형성되므로 고가의 나노공정 장비 없이 저비용으로 나노 구조체를 생산할 수 있다.
다섯째, 열분해 과정 중 전극의 높이에 따라 발생하는 차별적 부피 감소로 인하여 탄소와이어에 인장응력이 발생하고 이러한 인장응력은 액상의 외부 환경에 의해 발생할 수 있는 탄소와이어의 변형을 방지할 수 있다.
여섯째, 가스 감지 물질인 금속산화물나노와이어는 탄소와이어의 줄열을 이용하여 성장됨에 따라, 탄소와이어 표면에만 국부적으로 금속산화물나노와이어를 성장시킬 수 있다. 또한 탄소와이어의 크기가 작아 적은 전기에너지로도 탄소와이어의 온도를 쉽게 상승시킬 수 있다.
일곱째, 탄소와이어를 지탱하고 있는 두 탄소 전극의 전기적 연결이 탄소와이어와 금속산화물나노와이어로만 형성되어 가스 농도 변화로 인한 금속산화물나노와이어의 전기전도도 변화를 두 탄소 전극 사이의 저항 변화로 쉽게 측정할 수 있다. 여덟째, 금속산화물나노와이어가 기판으로부터 일정 간격 이격된 탄소와이어 표면에 성장되므로 금속산화물나노와이어가 기판의 온도, 오염물질, 정체층(stagnant layer) 등 기판의 영향으로부터 자유로와 센서의 감도를 높일 수 있다.
아홉째, 탄소와이어가 기판으로부터 떨어져 있기 때문에 금속산화물나노와이어를 탄소와이어 전 표면에 성장시킬 수 있으며, 금속산화물나노와이어가 탄소와이어 상에 방사상으로 벌어진 형태로 성장되어 감지하려는 가스와 금속산화물나노와이어의 접촉 면적이 최대화되어 가스 센서의 감도를 높일 수 있다.
열째, 탄소와이어 영역에만 금속산화물나노와이어가 선택적으로 형성됨에 따라, 가스 센서의 정확성, 재현성 및 감도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 센서 제조방법을 도시한 일 공정도이며,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 센서 제조방법을 도시한 다른 일 공정도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 센서 제조방법을 도시한 또 다른 일 정도이다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 가스 센서 및 제조방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 센서 제조방법을 도시한 일 공정도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 센서 제조방법을 도시한 다른 일 공정도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 센서 제조방법을 도시한 또 다른 일 정도이다. 이하, 도 1 내지 3을 기반으로 본 발명에 따른 가스센서 제조방법을 상술한다.
본 발명에 따른 가스센서 제조방법(I)은 a) 기판 상 도포된 제1포토레지스트를 노광 및 현상하여, 서로 이격된 한 쌍의 포토레지스트 전극 및 한 쌍의 포토레지스트 전극을 서로 연결하는 포토레지스트와이어를 형성하는 단계; b) 한 쌍의 포토레지스트 전극 및 포토레지스트와이어를 열분해하여, 서로 연결되어 일체화된 한 쌍의 탄소전극 및 탄소와이어를 형성하는 단계; c) 한 쌍의 탄소전극 및 탄소와이어가 형성된 기판 상 제2포토레지스트를 도포하고 노광 및 현상하여 한 쌍의 탄소전극을 덮고 탄소와이어를 노출하는 포토레지스트희생층을 형성하는 단계; d) 포토레지스트희생층에 의해 노출된 탄소와이어에 금속산화물 시드를 형성한 후, 포토레지스트희생층을 제거하는 단계; 및 e) 금속산화물 시드를 성장시켜 탄소와이어 표면에 금속산화물나노와이어를 형성하는 단계;를 포함한다.
기판은 제조되는 탄소 전극 및 탄소와이어를 물리적으로 지지하는 지지체의 역할을 수행할 수 있다. 나아가, 기판은 탄소 전극 및 탄소와이어를 통해 검출되는 전류 또는 전압에 영향을 미치지 않도록 적어도 그 표면에 절연층이 구비된 기판일 수 있다.
상세하게, 기판은 웨이퍼 또는 필름(fim)의 형상일 수 있으며, 물성적으로, 기판은 리지드 기판 또는 플렉시블 기판일 수 있다. 결정학적으로, 기판은 단결정체, 다결정체 또는 비정질체이거나, 결정상과 비정질상이 혼재된 혼합상일 수 있다. 기판이 둘 이상의 층이 적층된 적층기판일 경우, 각 층은 서로 독립적으로 단결정체, 다결정체, 비정질체 또는 혼합상일 수 있다.
물질적으로, 기판은 반도체를 포함하는 무기 기판 또는 절연성 유기 기판일 수 있다. 비 한정적인 일 예로, 기판은 반도체 기판일 수 있으며, 반도체 기판은 실리콘(Si), 게르마늄(Ge) 또는 실리콘게르마늄(SiGe)을 포함하는 4족 반도체; 갈륨비소(GaAs), 인듐인(InP) 또는 갈륨인(GaP)을 포함하는 3-5족 반도체; 황화카드뮴(CdS) 또는 텔루르화아연(ZnTe)을 포함하는 2-6족 반도체; 황화납(PbS)을 포함하는 4-6족 반도체; 또는 이들에서 선택된 둘 이상의 물질이 각 층을 이루며 적층된 적층기판을 들 수 있다. 이때, 상술한 바와 같이, 반도체 기판은 그 표면에 절연막이 구비된 기판일 수 있다. 절연막은 열산화, 증착등 통상의 알려진 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 절연막은 실리콘 산화물, 하프늄 산화물, 알루미늄 산화물, 지르코늄 산화물, 바륨-타이타늄 복합산화물, 이트륨 산화물, 텅스텐 산화물, 탄탈륨 산화물, 아연 산화물, 타이타늄 산화물, 주석 산화물, 바륨-지르코늄 복합산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 옥시나이트라이드, 지르코늄 실리케이트, 하프늄 실리케이트, 이들의 혼합물(mixture) 및 이들의 복합물(composite)을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 구체적인 일 예로, 반도체 기판은 Si 기판과 같은 반도체 기판(웨이퍼를 포함); 표면 산화막이 형성된 Si 반도체 기판 또는 SOI(Silicon on Insulator) 기판 같은 반도체 산화물층이 적층된 반도체 기판(웨이퍼를 포함); 표면 산화막이 형성된 SOI 반도체 기판을 들 수 있다.
그러나, 무기 기판이 절연성 물질인 경우, 절연성 물질의 무기 기판 자체가 바로 사용될 수 있음은 물론이다. 절연성 무기 기판의 비 한정적인 일 예로, 실리콘 산화물, 하프늄 산화물, 알루미늄 산화물, 지르코늄 산화물, 바륨-타이타늄 복합산화물, 이트륨 산화물, 텅스텐 산화물, 탄탈륨 산화물, 아연 산화물, 타이타늄 산화물, 주석 산화물, 바륨-지르코늄 복합산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 옥시나이트라이드, 지르코늄 실리케이트, 하프늄 실리케이트, 이들의 혼합물(mixture) 및 이들의 복합물(composite)을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
유기 기판은 절연성을 갖는 리지드 또는 플랙시블 유기 기판일 수 있으며, 비 한정적인 일 예로, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트 (PEN), 폴리이미드(PI), 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 폴리에테르술폰(PES), 폴리디메틸실록산(PDMS) 또는 이들의 혼합물을 함유하는 고분자 기판을 들 수 있다.
a) 기판 상 도포된 제1포토레지스트를 노광 및 현상하여, 서로 이격된 한 쌍의 포토레지스트 전극 및 한 쌍의 포토레지스트 전극을 서로 연결하는 포토레지스트와이어를 형성하는 단계;는 기판 상 제1포토레지스트를 도포하는 단계; 서로 이격 대향하는 한 쌍의 전극과 대응하는 형상을 갖는 전극형성용 포토마스크를 이용하여 제1포토레지스트를 노광하는 단계; 와이어 형상을 갖는 와이어형성용 포토마스크를 이용하여 전극형성용 포토마스크에 의해 노광된 한 쌍의 노광 영역과 와이어형성용 포토마스크에 의해 노광되는 노광 영역이 서로 연결되도록 제1포토레지스트를 재노광하는 단계; 및 재노광된 제1포토레지스트를 현상하여 서로 이격된 한 쌍의 포토레지스트 전극 및 한 쌍의 포토레지스트 전극을 서로 연결하는 포토레지스트와이어를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
기판이 절연막을 포함하는 경우, 제1포토레지스트의 도포는 절연막이 형성된 표면측으로 도포될 수 있으며, 반도체 소자 제조 분야에서 통상적으로 사용하는 포토레지스트의 물질 및 도포 방법이면 사용 가능하다. 비 한정적인 일 예로, 제1포토레지스트의 도포는 통상적인 포토 리소그래피 공정에서 포토레지스트를 도포하는데 사용되는 방법이면 무방하며, 비 한정적인 일 예로, 스핀 코팅등을 들 수 있다. 도포 후, 도포된 포토레지스트층의 건조(소프트 베이킹)가 수행될 수 있으며, 선택적으로 하드 베이킹이 수행될 수 있다.
제1포토레지스트는 통상의 리소그래피 공정에 사용되는 광에 의해 약품에 대한 내성이 변화되는 고분자 물질이면 가능하고, 광에 노출됨으로써 약품에 대하여 불용성이 되는 네거티브형 포토레지스트 또는 광에 노출됨으로써 약품에 대하여 가용성이 되는 포지티브형 포토레지스트를 포함할 수 있다. 구체적인 일 예로, 제1포토레지스트는 SU-8과 같은 네가티브(negative)형 포토레지스트일 수 있다.
전극형성용 포토마스크는 기 설계된 전극(한 쌍의 전극)의 형상, 구조 및 크기와 대응되는 크기, 구조 및 형상으로 타공된 포토마스크일 수 있다. 전극형성용 포토마스크를 이용하여 제1포토레지스트를 노광함으로써, 제1포토레지스트에는 기 설계된 전극의 형상, 구조 및 크기와 대응되는 크기, 구조 및 형상으로 노광 영역이 형성될 수 있다. 노광에 사용되는 광은 극자외선 내지 자외선 영역의 광일 수 있으며, 구체적으로 자외선일 수 있다. 노광시 포토레지스트의 표면에서 기판과의 계면까지 균일하게 광에 의해 약품에 대한 내성 변화가 이루어지도록 충분한 노광이 수행될 수 있다.
전극 형성용 포토마스크를 이용한 노광이 수행된 후, 와이어 형상을 갖는 와이어형성용 포토마스크를 이용하여 전극형성용 포토마스크에 의해 노광된 한 쌍의 노광 영역과 와이어형성용 포토마스크에 의해 노광되는 노광 영역이 서로 연결되도록 제1포토레지스트를 재노광하는 단계가 수행될 수 있다.
제1포토레지스트에는 전극형성용 포토마스크를 이용한 노광에 의해 포토마스크의 타공 형태, 즉, 설계에 의해 서로 이격 대향하는 한 쌍의 전극과 대응하는 형상으로 노광된 영역(이하, 한 쌍의 전극용 노광영역)이 구비될 수 있다. 와이어형성용 포토마스크는 한 쌍의 전극용 노광영역을 서로 연결하는 와이어 형태로 타공된 포토마스크일 수 있다. 구체적으로 와이어형성용 포토마스크의 타공 형태는 선형의 단일 와이어, 단일 와이어 어레이(array), 메시(mesh)형상 또는 허니콤(honey comb)형상을 포함할 수 있다.
와이어형성용 포토마스크를 이용하여 제1포토레지스트를 재노광함으로써, 제1포토레지스트에는 한 쌍의 전극용 노광영역과 함께, 전극용 노광영역과 양 단이 연결된 와이어 형상의 노광영역이 형성될 수 있다. 이때, 와이어 형상의 노광영역은 와이어형성용 포토마스크의 타공 형태에 대응하는 형상일 수 있음은 물론이다.
재노광은 사용되는 광은 전극형성용 포토마스크를 이용한 노광시와는 독립적으로, 극자외선 내지 자외선 영역의 광일 수 있으며, 구체적으로 자외선일 수 있다. 노광 시의 광에너지는 제1포토레지스트의 표면층만이 광에 의해 약품에 대한 내성 변화가 이루어지도록 조절될 수 있다. 즉, 재노광시, 제1포토레지스트의 표면에서 일정 깊이 까지만 부분적으로 노광되도록 하여, 제1포토레지스트의 현상시 포토레지스트전극에 의해 양 단이 지지되는 공중 부유 형태의 포토레지스트와이어를 제조할 수 있다.
전극형성용 포토마스크를 이용한 노광 및 와이어형성용 포토마스크를 이용한 재노광이 수행된 후, 노광된 부분을 제외한 나머지 부분의 포토레지스트를 제거하는 현상 단계가 수행될 수 있다. 포토레지스트의 현상은 통상적인 포토 리소그래피 공정에서 사용하는 현상액을 이용하여 수행될 수 있다.
제1포토레지스트의 현상에 의해 기판 상에는 서로 이격된 한 쌍의 포토레지스트 전극 및 한 쌍의 포토레지스트 전극을 서로 연결하는 포토레지스트와이어가 형성될 수 있다. 이때, 포토레지스트와이어의 형상은 선형의 단일 와이어, 단일 와이어 어레이(array), 메시(mesh)형상 또는 허니콤(honey comb)형상을 포함할 수 있으며, 포토레지스트와이어의 양 단은 한 쌍의 포토레지스트 전극의 최 상부 표면과 서로 접할 수 있다. 구체적으로, 포토레지스트와이어와 포토레지스트 전극의 최상부는 서로 연결된 일체일 수 있는데, 이는 동일한 제1포토레지스트의 노광 및 재노광에 의해 한 쌍의 포토레지스트 전극을 서로 연결하는 포토레지스트와이어가 형성됨에 기인한 것이다.
이후, 기판상 형성된 한쌍의 포토레지스트전극 및 포토레지스트와이어를 열분해하여 탄소전극들과 탄소와이어를 제조할 수 있다. 이때 서로 이격된 한쌍의 포토레지스트전극 및 포토레지스트와이어는 열분해를 통해 탄소화가 될 뿐만 아니라, 직경이 100㎚ ~ 수㎛이고, 길이가 수㎛~ 수백㎛, 그리고 기판과 와이어의 간격이 1㎛~ 수십㎛가 될 수 있다. 열분해는 진공 상태나 불활성 가스 환경에서 800°C 이상의 온도로 수행될 수 있다. 한 쌍의 포토레지스트전극 및 포토레지스트와이어가 일체임에 따라, 이러한 열분해에 의해 한 쌍의 포토레지스트 전극 및 포토레지스트와이어를 열분해하여, 서로 연결되어 일체화된 한 쌍의 탄소전극 및 탄소와이어가 형성될 수 있다.
이후, c) 한 쌍의 탄소전극 및 탄소와이어가 형성된 기판 상 제2포토레지스트를 도포하고 노광 및 현상하여 한 쌍의 탄소전극을 덮고 탄소와이어를 노출하는 포토레지스트희생층을 형성하는 단계;가 수행될 수 있다.
상세하게, 한 쌍의 탄소전극 및 탄소와이어가 형성된 기판 상 제2포토레지스트를 도포하여 제2포토레지스트층을 형성할 수 있다. 제2포토레지스트의 물질 및 도포 방법은 반도체 소자 제조 분야에서 통상적으로 사용하는 포토레지스트의 물질 및 도포 방법이면 사용 가능하다. 비 한정적인 일 예로, 제2포토레지스트의 도포는 통상적인 포토 리소그래피 공정에서 포토레지스트를 도포하는데 사용되는 방법이면 무방하며, 비 한정적인 일 예로, 스핀 코팅등을 들 수 있다. 도포 후, 도포된 포토레지스트층의 건조(소프트 베이킹)가 수행될 수 있으며, 선택적으로 하드 베이킹이 수행될 수 있다.
제2포토레지스트는 통상의 리소그래피 공정에 사용되는 광에 의해 약품에 대한 내성이 변화되는 고분자 물질이면 가능하고, 광에 노출됨으로써 약품에 대하여 불용성이 되는 네거티브형 포토레지스트 또는 광에 노출됨으로써 약품에 대하여 가용성이 되는 포지티브형 포토레지스트를 포함할 수 있다. 구체적인 일 예로, 제2포토레지스트는 AZ과 같은 포지티브형 포토레지스트일 수 있다.
제2포토레지스트의 노광에 사용되는 포토마스크(희생층용 포토마스크)는 서로 이격 대향하는 두 탄소전극 사이의 기판 영역인 센싱 영역, 다시 말해, 탄소와이어가 위치하는 영역과 대응되는 크기 및 형상의 타공이 형성된 포토마스크일 수 있다. 이때, 후술하는 바와 같이, 제2포토레지스트를 노광 및 현상하여 제조되는 포토레지스트희생층은 금속산화물 시드가 형성되는 영역을 탄소와이어 영역으로 국한시키기 위한 것임에 따라, 두 탄소전극의 이격 방향으로의 탄소와이어 길이와 동일 내지 보다 작은 길이를 가질 수 있으며, 두 탄소전극의 이격 방향과 수직인 방향을 기준으로 한 탄소와이어의 길이와 동일 내지 유사한 길이를 가질 수 있다.
상술한 희생층용 포토마스크를 이용하여 제2포토레지스트층을 노광 및 현상함으로써, 한 쌍의 탄소전극을 덮고 탄소와이어를 노출하는 포토레지스트희생층이 형성될 수 있다. 이때, 제2포토레지스트층의 노광은 극자외선 내지 자외선 영역의 광일 수 있으며, 구체적으로 자외선일 수 있다. 제2포토레지스트층의 현상은 통상적인 포토 리소그래피 공정에서 사용하는 현상액을 이용하여 수행될 수 있다.
이후, 포토레지스트희생층에 의해 노출되는 탄소와이어에 금속산화물 시드를 형성한 후, 포토레지스트희생층을 제거하는 단계;가 수행될 수 있다. 탄소와이어에 금속산화물 시드를 형성하는 단계는 물리적 증착 또는 화학적 증착을 통해 수행될 수 있다. 물리적 증착 또는 화학적 증착은 스퍼터링 (Sputtering), 마그네트론-스퍼터링, 전자빔증착법(E-beam evaporation), 열증착법(Thermal evaporation), 레이저분자빔증착법(L-MBE, Laser Molecular Beam Epitaxy), 펄스레이저증착법(PLD, Pulsed Laser Deposition), 진공 증착법, 원자층 증착법(ALD, Atomic Layer Deposition) 또는 플라즈마 도움 화학적 증착법(PECVD, Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이때, 증착을 통해 탄소와이어 표면에 금속산화물 시드를 집적적으로 코팅하거나, 금속 박막을 증착한 후 금속 박막을 산화시켜 금속산화물 시드를 형성시킬 수 있음은 물론이다.
금속산화물 시드의 금속산화물은 산화아연(ZnO), 산화구리(CuO), 산화인듐(In2O3) 및 산화주석(SnO2)에서 하나 또는 둘 이상 선택될 수 있다.
증착을 이용하여, 탄소와이어에 금속산화물 시드의 코팅층을 형성한 후, 포토레지스트희생층을 제거하는 단계가 수행될 수 있다. 포토레지스트희생층의 제거는 반도체 소자 제조 분야에서 통상적으로 사용하는 포토레지스트 에칭액을 이용하거나 리프트-오프와 같은 물리적 방법으로 수행될 수 있다.
이후, e) 금속산화물 시드를 성장시켜 탄소와이어 표면에 금속산화물 나노와이어를 형성하는 단계가 수행될 수 있다.
금속산화물 나노와이어 형성시, 물리적 증착 또는 화학적 증착을 이용하는 경우, 금속산화물 나노와이어 형성 단계와 금속산화물 시드 형성 단계는 단일한 증착 공정을 통해 수행될 수 있다.
금속산화물 나노와이어 형성단계는 금속산화물 전구체와 탄소와이어를 접촉시킨 후, 탄소와이어에서 발생하는 줄열을 이용하여 시드로부터 단결정체의 금속산화물 나노와이어를 제조할 수 있다. 즉, 탄소전극을 통해 탄소와이어에 전류를 흘려, 탄소와이어에서 발생하는 줄열을 이용하여 시드로부터 금속산화물 나노와이어를 제조할 수 있다.
금속산화물 시드로부터 단결정체의 금속산화물 나노와이어를 형성하는 측면, 탄소와이어 표면을 감싸도록 균일하고 균질하게 금속산화물 나노와이어를 형성하는 측면에서, 금속산화물 시드의 코팅층이 형성된 탄소와이어가 구비된 기판을 금속산화물 전구체가 용해된 용액을 포함한 압력용기(autoclave)에 침지한 후, 두 탄소전극에 일정 전압을 인가하여 줄열에 의해, 상기 탄소와이어 표면에 가스 감지물질인 금속산화물나노와이어를 선택적으로 성장시킬 수 있다. 금속산화물 나노와이어의 물질은 금속산화물 시드와 동일할 수 있으며, 금속산화물 나노와이어의 금속산화물은 산화아연(ZnO), 산화구리(CuO), 산화인듐(In2O3) 및 산화주석(SnO2)에서 하나 또는 둘 이상 선택될 수 있다. 구체적인 일 예로, 금속산화물 나노와이어가 산화아연인 경우, 금속산화물 전구체가 용해된 용액은 Zinc nitride(Zn(NO3)2) 및 HMTA(hexamethylenetetramine)를 포함하는 수용액일 수 있다.
이에 따라, 탄소와이어의 표면에 가스의 농도에 따라 전기전도도가 변화하는 금속산화물 나노와이어가 방사상으로 형성되는데, 이때 두 탄소전극에 전압을 인가하여 흐르는 전류값의 변화를 측정해 가스의 농도를 알 수 있다. 산화아연 나노와이어를 사용하면 C2H5OH, NO2, H2, H2S, CO, O2, NH3 등의 다양한 가스를 검출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스센서 제조방법에 있어, 기판은 탄소와이어가 형성되는 영역인 센싱영역에 요부홈이 형성된 기판일 수 있다. 구체적으로, a) 단계는 a1) 절연막이 형성된 기재 상 제1-1포토레지스트를 도포한 후, 노광 및 현상하여, 센싱영역에 위치하는 절연막 영역이 노출된 절연막에칭마스크를 형성하는 단계; a2) 절연막에칭마스크를 이용하여 센싱영역에 위치하는 절연막 영역을 제거하고 절연막에칭마스크를 제거하는 단계; a3) 센싱영역에 위치하는 절연막 영역이 제거된 절연막을 기재에칭마스크로하여, 센싱영역에 위치하는 기재를 부분식각하여 요부홈을 형성하는 단계; 및 a4) 요부홈이 형성된 기재를 기판으로, 기판 상 제1포토레지스트를 도포하는 단계;를 더 포함할 수 있다. 이때, 상술한 바와 같이, 절연막이 형성된 기재는 절연막이 형성된 반도체 기판일 수 있음은 물론이다.
제1-1포토레지스트의 물질 및 도포 방법은 반도체 소자 제조 분야에서 통상적으로 사용하는 포토레지스트의 물질 및 도포 방법이면 사용 가능하다. 비 한정적인 일 예로, 제1-1포토레지스트의 도포는 스핀 코팅등을 들 수 있다. 도포 후, 도포된 포토레지스트층의 건조(소프트 베이킹)가 수행될 수 있으며, 선택적으로 하드 베이킹이 수행될 수 있다.
제1-1포토레지스트는 통상의 리소그래피 공정에 사용되는 광에 의해 약품에 대한 내성이 변화되는 고분자 물질이면 가능하고, 광에 노출됨으로써 약품에 대하여 불용성이 되는 네거티브형 포토레지스트 또는 광에 노출됨으로써 약품에 대하여 가용성이 되는 포지티브형 포토레지스트를 포함할 수 있다. 구체적인 일 예로, 제1-1포토레지스트는 AZ과 같은 포지티브형 포토레지스트일 수 있다.
제1-1포토레지스트의 노광에 사용되는 포토마스크는 서로 이격 대향하는 두 탄소전극 사이의 기판 영역인 센싱 영역, 다시 말해, 탄소와이어가 위치하는 영역과 대응되는 크기 및 형상의 타공이 형성된 포토마스크일 수 있다. 일 예로, 포토레지스트희생층 제조시 사용되는 포토마스크와 동일 내지 유사할 수 있다. 제1-1포토레지스트의 노광은 극자외선 내지 자외선 영역의 광일 수 있으며, 구체적으로 자외선일 수 있다. 제1-1포토레지스트층의 현상은 통상적인 포토 리소그래피 공정에서 사용하는 현상액을 이용하여 수행될 수 있다.
제1-1포토레지스트의 노광 및 현상에 의해 기판에는 탄소와이어가 구비되는 영역, 즉, 서로 대향하는 두 전극 사이의 영역에 해당하는 절연막 영역이 표면으로 노출되게 되는데, 기판에 잔류하는 제1-1포토레지스트를 절연막에칭마스크로 하여, 노출되는 절연막 영역을 제거할 수 있다. 이때, 절연막의 제거는 절연막의 물질을 선택적으로 용해시키는 에칭액을 이용한 습식 에칭 또는 플라즈마 에칭과 같은 건식 에칭이 사용될 수 있다. 비한정적인 일 예로, 절연막이 실리콘 산화막인 경우 HF계 혼합수용액을 이용하여 에칭이 수행될 수 있다. 센싱 영역에 해당하는 절연막 영역이 제거되면, 센싱 영역에 해당하는 부분에만 선택적으로 기재(반도체 기판)가 표면으로 노출될 수 있다. 이후, 제1-1포토레지스트를 제거하고, 기재에 잔류하는 절연막을 기재에칭마스크로하여, 센싱영역에 위치하는 기재를 부분식각하여 요부홈을 형성하는 단계가 수행될 수 있다. 기재의 식각은 기재를 선택적으로 용해시키는 에칭액을 이용한 습식 에칭 또는 플라즈마 에칭과 같은 건식 에칭을 통해 수행될 수 있으며, 등방적인 에칭 측면에서 습식 에칭을 통해 수행될 수 있다. 구체적인 일 예로, 기재가 Si 기판인 경우, 질산염을 포함하는 알칼리 에칭액을 이용하여 습식 에칭이 수행될 수 있다. 기재의 부분 에칭이 수행된 후 통상의 세척 단계가 더 수행될 수 있음은 물론이며, 요부홈이 형성된 기재를 기판으로, 상술한 a) 단계의 기판 상 제1포토레지스트를 도포하는 단계가 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 가스센서 제조방법(II)은 i) 요부홈이 형성된 기판 상에 도포된 제1포토레지스트를 노광 및 현상하여, 요부홈을 사이에 두고 서로 이격된 한 쌍의 포토레지스트 전극 및 요부홈 상부에 위치하며 한 쌍의 포토레지스트 전극을 서로 연결하는 포토레지스트와이어를 형성하는 단계; j) 한 쌍의 포토레지스트 전극 및 포토레지스트와이어를 열분해하여, 서로 연결되어 일체화된 한 쌍의 탄소전극 및 탄소와이어를 형성하는 단계; 및 k) 탄소와이어 표면에 금속산화물 나노와이어를 형성하는 단계;를 포함한다.
i) 단계의 요부홈이 형성된 기판의 제조는 a1) 절연막이 형성된 기재 상 제1-1포토레지스트를 도포한 후, 노광 및 현상하여, 센싱영역에 위치하는 절연막 영역이 노출된 절연막에칭마스크를 형성하는 단계; a2) 절연막에칭마스크를 이용하여 센싱영역에 위치하는 절연막 영역을 제거하고 절연막에칭마스크를 제거하는 단계; a3) 센싱영역에 위치하는 절연막 영역이 제거된 절연막을 기재에칭마스크로하여, 센싱영역에 위치하는 기재를 부분식각하여 요부홈을 형성하는 단계; 및 a4) 요부홈이 형성된 기재를 기판으로, 기판 상 제1포토레지스트를 도포하는 단계;와 유사 내지 동일하게 수행될 수 있음에 따라, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
i) 단계의 한 쌍의 포토레지스트 전극을 서로 연결하는 포토레지스트와이어를 형성하는 단계; 및 j) 한 쌍의 포토레지스트 전극 및 포토레지스트와이어를 열분해하여, 서로 연결되어 일체화된 한 쌍의 탄소전극 및 탄소와이어를 형성하는 단계;는 상세한 물질, 구조 및 수행 방법에 있어,상술한 a) 및 b) 단계와 동일 내지 유사함에 따라, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
k) 탄소와이어 표면에 금속산화물 나노와이어를 형성하는 단계;는 상술한 포토레지스트희생층을 형성하지 않고, k1) 탄소와이어 표면에 금속산화물 시드를 코팅하는 단계; k2) 금속산화물 전구체와 상기 탄소와이어를 접촉시킨 후, 탄소와이어에서 발생하는 줄열에 의해, 금속산화물 시드로부터 단결정체의 금속산화물 나노와이어를 성장시키는 단계;를 포함할 수 있다.
상세하게, k1)의 금속산화물 시드 코팅 단계는 한 쌍의 탄소 전극 및 탄소와이어를 포함한 기판을 성장하고자 하는 금속산화물의 나노파티클을 형성할 수 있는 용액에 침지하는데, 이때 용액의 온도를 일정시간 동안 가열하여, 적어도 탄소나노와이어의 표면에 금속산화물 나노파티클(시드)의 코팅층을 형성할 수 있다. 금속산화물 시드의 금속산화물은 산화아연(ZnO), 산화구리(CuO), 산화인듐(In2O3) 및 산화주석(SnO2)에서 하나 또는 둘 이상 선택될 수 있다. 구체적인 일 예로, 산화아연 나노파티클을 코팅하기 위하여 Zinc acetate(Zn(CH3CO2)2)와 NaOH를 함유하는 메탄올(methanol) 용액을 사용할 수 있다. 그러나, 포토레지스트희생층을 이용하는 경우 상술한 바와 같이, 금속산화물 시드의 코팅층이 물리적 증착 또는 화학적 증착을 통해 수행될 수도 있다.
k2) 금속산화물 전구체와 상기 탄소와이어를 접촉시킨 후, 탄소와이어에서 발생하는 줄열에 의해, 금속산화물 시드로부터 단결정체의 금속산화물 나노와이어를 성장시키는 단계;는 상술한 e) 금속산화물 시드를 성장시켜 탄소와이어 표면에 금속산화물 나노와이어를 형성하는 단계와 유사 내지 동일함에 따라, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 상술한 제조방법으로 제조되는 가스 센서를 포함한다.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (11)

  1. a) 기판 상 도포된 제1포토레지스트를 노광 및 현상하여, 서로 이격된 한 쌍의 포토레지스트 전극 및 상기 한 쌍의 포토레지스트 전극을 서로 연결하는 포토레지스트와이어를 형성하는 단계;
    b) 상기 한 쌍의 포토레지스트 전극 및 상기 포토레지스트와이어를 열분해하여, 서로 연결되어 일체화된 한 쌍의 탄소전극 및 탄소와이어를 형성하는 단계;
    c) 한 쌍의 탄소전극 및 탄소와이어가 형성된 기판 상 제2포토레지스트를 도포하고 노광 및 현상하여 상기 한 쌍의 탄소전극을 덮고 상기 탄소와이어를 노출하는 포토레지스트희생층을 형성하는 단계;
    d) 상기 포토레지스트희생층에 의해 노출된 탄소와이어에 금속산화물 시드를 형성한 후, 포토레지스트희생층을 제거하는 단계; 및
    e) 상기 금속산화물 시드를 성장시켜 상기 탄소와이어 표면을 감싸도록 방사상의 금속산화물나노와이어를 형성하는 단계;
    를 포함하는 가스센서 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 금속산화물나노와이어는 상기 탄소와이어에서 발생하는 줄열에 의해 성장된 것인 가스센서 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 a) 단계는
    a1) 절연막이 형성된 기재 상 제1-1포토레지스트를 도포한 후, 노광 및 현상하여, 상기 센싱영역에 위치하는 절연막 영역이 노출된 절연막에칭마스크를 형성하는 단계;
    a2) 상기 절연막에칭마스크를 이용하여 센싱영역에 위치하는 절연막 영역을 제거하고 절연막에칭마스크를 제거하는 단계;
    a3) 상기 센싱영역에 위치하는 절연막 영역이 제거된 절연막을 기재에칭마스크로하여, 상기 센싱영역에 위치하는 기재를 부분식각하여 요부홈을 형성하는 단계; 및
    a4) 요부홈이 형성된 기재를 기판으로, 기판 상 상기 제1포토레지스트를 도포하는 단계;
    를 더 포함하는 가스센서 제조방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,
    상기 e) 단계의 성장은 금속산화물 전구체와 상기 탄소와이어를 접촉시킨 후, 탄소와이어에서 발생하는 줄열에 의해, 상기 시드로부터 단결정체의 금속산화물 나노와이어가 형성되는 가스센서 제조방법.
  5. 제 1항 내지 제 3항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,
    상기 a) 단계는
    기판 상 제1포토레지스트를 도포하는 단계;
    서로 이격 대향하는 한 쌍의 전극과 대응하는 형상을 갖는 전극형성용 포토마스크를 이용하여 제1포토레지스트를 노광하는 단계;
    와이어 형상을 갖는 와이어형성용 포토마스크를 이용하여 전극형성용 포토마스크에 의해 노광된 한 쌍의 노광 영역과 와이어형성용 포토마스크에 의해 노광되는 노광 영역이 서로 연결되도록 제1포토레지스트를 재노광하는 단계; 및
    재노광된 제1포토레지스트를 현상하여 서로 이격된 한 쌍의 포토레지스트 전극 및 상기 한 쌍의 포토레지스트 전극을 서로 연결하는 포토레지스트와이어를 형성하는 단계;
    를 포함하는 가스센서 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 재노광시, 상기 제1포토레지스트의 표면영역이 부분적으로 노광되는 가스센서 제조방법.
  7. i) 요부홈이 형성된 기판 상에 도포된 제1포토레지스트를 노광 및 현상하여, 상기 요부홈을 사이에 두고 서로 이격된 한 쌍의 포토레지스트 전극 및 상기 요부홈 상부에 위치하며 상기 한 쌍의 포토레지스트 전극을 서로 연결하는 포토레지스트와이어를 형성하는 단계;
    j) 상기 한 쌍의 포토레지스트 전극 및 상기 포토레지스트와이어를 열분해하여, 서로 연결되어 일체화된 한 쌍의 탄소전극 및 탄소와이어를 형성하는 단계; 및
    k) 상기 탄소와이어 표면을 감싸도록 방사상의 금속산화물 나노와이어를 형성하는 단계;
    를 포함하는 가스센서 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 k) 단계는
    k1) 탄소와이어 표면에 금속산화물 시드를 코팅하는 단계;
    k2) 금속산화물 전구체와 상기 탄소와이어를 접촉시킨 후, 탄소와이어에서 발생하는 줄열에 의해 상기 금속산화물 시드로부터 단결정체의 금속산화물 나노와이어를 성장시키는 단계;
    를 포함하는 가스센서 제조방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 i) 단계는
    기판 상 제1포토레지스트를 도포하는 단계;
    서로 이격 대향하는 한 쌍의 전극과 대응하는 형상을 갖는 전극형성용 포토마스크를 이용하여 제1포토레지스트를 노광하는 단계;
    와이어 형상을 갖는 와이어형성용 포토마스크를 이용하여 전극형성용 포토마스크에 의해 노광된 한 쌍의 노광 영역과 와이어형성용 포토마스크에 의해 노광되는 노광 영역이 서로 연결되도록 제1포토레지스트를 재노광하는 단계; 및
    재노광된 제1포토레지스트를 현상하여 서로 이격된 한 쌍의 포토레지스트 전극 및 상기 한 쌍의 포토레지스트 전극을 서로 연결하는 포토레지스트와이어를 형성하는 단계;
    를 포함하는 가스센서 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 재노광시, 상기 제1포토레지스트의 표면영역이 부분적으로 노광되는 가스센서 제조방법.
  11. 제2항 또는 제8항에 있어서,
    상기 탄소와이어가 금속산화물 전구체 용액에 침지된 상태에서, 상기 탄소와이어의 줄열이 발생하는 가스센서 제조방법.
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