KR20020003464A - gas sensors based on carbon nanotubes and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR20020003464A
KR20020003464A KR20000038077A KR20000038077A KR20020003464A KR 20020003464 A KR20020003464 A KR 20020003464A KR 20000038077 A KR20000038077 A KR 20000038077A KR 20000038077 A KR20000038077 A KR 20000038077A KR 20020003464 A KR20020003464 A KR 20020003464A
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유지범
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이정욱
(주)맷사이언스텍
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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y15/00Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors

Abstract

PURPOSE: A gas sensor using a carbon nanotube is provided to obtain high response speed by detecting a micro-amount of noxious gas through application of a carbon nanotube to a gas sensor. CONSTITUTION: A gas sensor using a carbon nanotube has inter digit type structure for increasing the reaction between noxious gas and a carbon nanotube. In the gas sensor, plural fist metal electrodes(141) are formed lengthwise, and a first connecting line(142) is formed widthwise. The first connecting line is coupled with a first electrode pad(143) for electrode connection. Plural second metal electrodes(151) are formed parallel with the first metal electrodes with keeping a distance therefrom. The second metal electrodes are coupled to a second connecting line(152). The second connecting line is coupled with a second electrode pad(153). Plural carbon nanotubes(130) are formed between the first and second metal electrodes. Lift-off method is used for forming the first and second metal electrodes. Thereby, the connecting characteristics between the carbon nanotubes and the metal electrodes are enhanced.

Description

탄소나노튜브를 이용한 가스센서 및 그의 제조 방법{gas sensors based on carbon nanotubes and manufacturing method thereof} A gas sensor and a method of manufacturing the same using carbon nanotubes {gas sensors based on carbon nanotubes and manufacturing method thereof}

본 발명은 탄소나노튜브를 이용한 가스 센서 및 그의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수평으로 성장된 탄소나노튜브를 이용한 가스 센서 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a gas sensor and a method of manufacturing using carbon nanotubes, and more particularly, to a gas sensor and a method of manufacturing using carbon nanotubes grown horizontally.

일반적으로 가스센서는 가스 분자의 흡착에 따라 전기전도도가 변화하는 특성을 이용하여 유해가스의 양을 측정하는 원리에 의해 작동된다. In general, the gas sensor is operated by the principle of measuring the amount of hazardous gases by using the characteristics that the electrical conductivity changes in accordance with the adsorption of the gas molecules. 가스센서로 많이 사용되어온 물질로는 SnO 2 와 같은 금속산화물 반도체, 고체전해질 물질, 다양한 유기물질, 그리고 카본 블랙(carbon black)과 유기물의 복합체 등이 있다. Of a material which has been widely used as a gas sensor is a metal oxide semiconductor, a solid electrolyte material, various organic compounds, and carbon black (carbon black) and an organic material of the composite, such as SnO 2.

그런데 이와 같은 물질로 이루어진 가스센서의 경우 많은 문제점이 있다. However, there are many problems for a gas sensor composed of such materials. 예를 들어, 금속산화물 반도체나 고체전해질을 사용하는 경우에는 200 내지 600℃ 혹은 그 이상의 온도로 가열을 하여야 센서의 동작이 정상적으로 이루어지고, 유기물질의 경우에는 전기전도도가 매우 낮으며, 카본 블랙과 유기물의 복합체는 매우 낮은 감도(sensitivity)를 가지고 있다. For example, in the case of using a metal oxide semiconductor or a solid electrolyte is made of normal operation of the sensor to be heated to 200 to 600 ℃ or higher temperature, the organic material is had electric conductivity is very low, the carbon black and complexes of organic material has a very low sensitivity (sensitivity).

이에 비하여 최근 신소재 소자로 각광받고 있는 탄소나노튜브(carbon nanotube)는 상온에서 동작이 가능하고, 감도가 매우 좋으며 반응 속도가 빠르다는 장점을 가지고 있다. In contrast, recent new material carbon nanotubes in the spotlight as elements (carbon nanotube) has the advantage that the operation is possible, and the sensitivity is very good, the reaction rate is fast at room temperature. 이러한 장점은 탄소나노튜브가 갖는 물성에서 기인하는데, 탄소나노튜브는 육각형 고리로 연결된 탄소들로 이루어진 흑연 판상(sp2)을 둥글게 말아서 생긴 튜브 형태의 분자로 그 직경이 수 내지 수십 ㎚에 이른다. This advantage is due to the physical properties in which the carbon nanotubes, the carbon nanotube is a molecule of a handsome tubular roll round the plate-like graphite (sp2) consisting of a hexagonal ring of carbon connected to be the diameter to reach the tens ㎚. 탄소나노튜브는 강도가 강하면서도 잘 휘고 계속적인 반복 사용에도 손상되거나 마모되지 않으며, 또한, 말린 형태와 구조 및 직경에 따라 전기적 특성이 달라진다. Carbon nanotubes are not damaged or worn even well bent continuous repeated use, while the intensity is strong, and also, the electrical characteristics depend on the dried form and structure and diameter. 뿐만 아니라, 탄소나노튜브는 전자 방출 특성과 화학적 반응성 등이 매우 우수하기 때문에 다양한 산업분야에서 많이 활용될 수 있는데, 특히 탄소나노튜브는 부피에 비하여 표면적이 매우 큰 물질이므로 높은 표면 반응성과 함께 미량의 화학성분의 검출과 수소저장과 같은 응용분야에서도 매우 유용하다. In addition, the carbon nanotubes due to the excellent electronic emission properties and chemical reactivity may be much utilized in various industries, particularly the carbon nanotubes in a very small amount with high surface reactivity because the surface area is very large material compared to the volume of it is very useful in applications such as detecting the hydrogen storage the chemical components.

이러한 탄소나노튜브를 이용하여 가스센서로서의 기능을 확인한 결과가 미국의 스탠포드(Stanford) 대학의 Dai 교수팀에 의해 제시되었다(Science, Vol.287, p.622~625). Using these carbon nanotubes have been the result confirming the function of the gas sensors proposed by Dai research team of the University of Stanford (Stanford) in the United States (Science, Vol.287, p.622 ~ 625).

이는 단일벽 탄소나노튜브(single walled carbon nanotube)를 이용하여 NH 3 와 NO 2 같은 유독가스를 감지하는 가능성을 보여준 것으로, 탄소나노튜브를 가스센서에 이용할 경우 상온 동작이 가능하고, 유해 가스와 반응시 전기전도도의 증가 및 감소 정도가 크기 때문에 감도가 매우 좋으며 응답 시간이 수 초로 반응 속도가 빠르다는 장점이 있다. This single-wall carbon nanotubes that using a (single walled carbon nanotube) demonstrated the possibility to detect a toxic gas such as NH 3 and NO 2, when using the carbon nanotubes to a gas sensor can be room temperature operation, and harmful gases and reaction when there are increases and decreases about the advantages of sensitivity is very good in the second reaction speed it can be faster response time because of the size of the electrical conductivity.

또한, 탄소나노튜브를 이용한 센서를 200℃ 정도로 가열할 경우 원래의 전기전도도로 복귀가 되며, 반복적인 실험을 하더라도 성능의 저하가 이루어지지 않는다. Further, in the case to heat the sensor using the carbon nanotubes are about 200 ℃ returns to the original electrical conductivity, and does not occur the deterioration of the performance even if a repeated experiment.

그러나 이와 같은 탄소나노튜브를 이용한 센서는 도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이 열 화학기상증착법(thermal chemical vapor deposition)과 같은 일반적인 탄소나노튜브의 성장 방법에 의해 성장된 탄소나노튜브(10)가 두 전극(21, 22) 사이에 배치되어 있는 구조로 이루어지는데, 이 경우 원자힘 현미경(AFM : atomic force microscope) 팁과 같은 미세기구를 이용한 조작이 필요하므로 제작하기 어려운 문제가 있다. However, this sensor using such carbon nanotubes are Figures 1a and the carbon nanotubes 10 grown by the growth methods of the common carbon nanotubes, such as thermal chemical vapor deposition (thermal chemical vapor deposition) as shown in Figure 1b through interaction structure that is disposed between the two electrodes (21, 22), in which case the atomic force microscopy: it requires operation using a mechanism such as a micro (atomic force microscope AFM) tip has a problem difficult to manufacture.

본 발명의 과제는 고감도이며 상온 동작이 가능한 탄소나노튜브를 이용한 가스센서의 구조와 제조 방법을 제시하는 것이다. An object of the present invention is highly sensitive and is to present a structure and a method of manufacturing a gas sensor using the carbon nanotubes are operable at room temperature.

도 1a 및 도 1b는 종래의 기술에 따른 탄소나노튜브를 이용한 가스센서를 도시한 도면. Figures 1a and 1b is a view showing a gas sensor using a carbon nanotube according to the prior art.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브를 이용한 가스센서의 평면도. Figure 2 is a plan view of a gas sensor using the carbon nanotubes according to an embodiment of the invention.

도 3은 도 2에서 Ⅲ-Ⅲ´선을 따라 자른 단면도. 3 is a cross-sectional view taken along the Ⅲ-Ⅲ'line in FIG.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄소나노튜브를 이용한 가스센서의 제조 과정을 도시한 도면. Figures 4a to 4c is a diagram showing a manufacturing process of the gas sensor using a carbon nanotube according to a first embodiment of the present invention.

도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 제2 실시예에 따른 탄소나노튜브를 이용한 가스센서의 제조 과정을 도시한 도면. Figures 5a through 5d is a view showing a manufacturing process of the gas sensor using a carbon nanotube according to a second embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Description of the Related Art>

100 : 기판 110 : 금속 패턴 100: substrate 110: metal pattern

120 : 절연막 패턴 131 : 제1 금속 전극 120: an insulating film pattern 131: first metal electrode

132 : 제1 연결선 133 : 제1 금속 패드 132: a first connection line 133: first metal pad

141 : 제2 금속 전극 142 : 제2 연결선 141: second metal electrode 142: second connection line

143 : 제2 금속 패드 150 : 탄소나노튜브 143: second metal pad 150: CNT

160 : 도금층 160: plating layers

이러한 과제를 해결하기 위해 본 발명에서는 탄소나노튜브를 수평 방향으로 성장시켜 가스센서에 적용한다. In the present invention, in order to solve such a problem by growing carbon nanotubes in a horizontal direction it is applied to the gas sensor.

본 발명에 따른 탄소나노튜브를 이용한 가스센서의 제조 방법에서는 기판 위에 천이 금속으로 이루어진 다수의 금속 패턴을 형성하고, 그 위에 절연막 패턴을 형성한다. In the method for manufacturing the gas sensor using a carbon nanotube according to the present invention forms a plurality of metal patterns made of a metal transition on the substrate, an insulating film is formed patterns thereon. 이어, 탄소나노튜브를 형성한 후 절연막 패턴 상부에 탄소나노튜브와 연결되어 있는 다수의 전극을 형성한다. Next, to form a plurality of electrode after the formation of the carbon nanotubes with the carbon nanotubes connected to the insulating layer pattern thereon.

여기서, 금속 패턴은 Ni이나 Fe 또는 Co 중의 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 금속 패턴의 두께는 1,000 Å 이하일 수 있다. Here, the metal pattern may be formed by any one of Ni or Fe, or Co, the thickness of the metal pattern may be less than 1,000 Å.

한편, 전극의 폭은 5 내지 20 ㎛인 것이 바람직하며, 전극 사이의 간격은 2 내지 5 ㎛인 것이 좋다. On the other hand, the width of the electrode is preferably from 5 to 20 ㎛, distance between the electrodes is preferably 2 to 5 ㎛.

본 발명에서, 절연막 패턴은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막 중의 어느 하나로 이루어질 수도 있다. In the present invention, the insulating pattern may be formed by any of a silicon oxide film or silicon nitride film.

본 발명에 따른 또 다른 탄소나노튜브를 이용한 가스센서의 제조 방법에서는 기판 위에 다수의 금속 패턴을 형성하고, 금속 패턴 상부에 절연막 패턴을 형성한 다음, 금속 패턴의 적어도 하나의 측면에 천이 금속으로 이루어진 도금층을 형성한다. In the method for manufacturing the gas sensor using another carbon nanotube according to the present invention forms a plurality of metal patterns on a substrate, forming an insulation film pattern on a metal pattern above and then the transition of metal on at least one side of the metal pattern to form a plated layer. 이어, 도금층과 이어진 탄소나노튜브를 형성한 후, 절연막 패턴 상부에 탄소나노튜브와 연결되어 있는 전극을 형성한다. Next, the after forming a plating layer and resulted in a carbon nanotube, forming an electrode that is connected to the upper insulating film pattern and the carbon nanotube.

여기서, 도금층의 형성은 전기 도금 방법을 이용하거나, 화학기상증착법을 이용할 수 있다. Here, formation of the plating layer may be used, or use a chemical vapor deposition process for electroplating method.

본 발명에 따른 탄소나노튜브를 이용한 가스센서에서는 기판 위에 천이 금속으로 이루어진 다수의 금속 패턴이 형성되어 있다. In a gas sensor using carbon nanotubes according to the present invention it is formed with a plurality of metal patterns on a substrate made of a metal transition. 금속 패턴 상부에는 절연막 패턴이 형성되어 있고, 기판과 나란한 방향을 가지며 금속 패턴 사이에 탄소나노튜브가 형성되어 있다. Metal pattern has a upper insulation film patterns are formed, having a substrate and a direction parallel to a carbon nanotube is formed between the metal pattern. 이어, 절연막 패턴 상부에 탄소나노튜브와 연결되어 있으며 인터 디지트 형태를 이루는 전극이 형성되어 있다. Then, it connected to the upper insulating film pattern and the carbon nanotube and an electrode forming an interdigitated shape is formed.

한편, 본 발명에 따른 또 다른 탄소나노튜브를 이용한 가스센서에서는 기판 위에 다수의 금속 패턴이 형성되어 있고, 그 위에 절연막 패턴이 형성되어 있다. On the other hand, in the gas sensor using another carbon nanotube according to the present invention, the plurality of metal patterns formed on the substrate, and that the insulating layer pattern is formed on. 금속 패턴의 측면에는 천이 금속으로 이루어진 도금층이 형성되어 있으며, 금속 패턴 사이에 기판과 나란한 방향을 가지는 탄소나노튜브가 형성되어 있다. Side of the metal pattern has been shifted to form a plating layer made of a metal, a carbon nanotube is formed having a direction parallel to the substrate between the metal pattern. 이어, 절연막 패턴 상부에 탄소나노튜브와 연결되어 있으며 인터 디지트 형태를 이루는 전극이 형성되어 있다. Then, it connected to the upper insulating film pattern and the carbon nanotube and an electrode forming an interdigitated shape is formed.

이와 같이 본 발명에서는 탄소나노튜브를 가스센서에 적용하여 고감도이며 상온 동작이 가능하고 응답 속도가 빠른 가스센서를 제공할 수 있으며, 가스센서 제작시 탄소나노튜브를 수평 방향으로 성장시킴으로써 제작 공정을 단순화할 수 있다. In this way the present invention, a high sensitivity by applying carbon nanotubes to a gas sensor can be room temperature operation and simplify the manufacturing process by, and can provide a fast response speed gas sensor, growing a gas sensor produced when carbon nanotubes in a horizontal direction can do.

그러면, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브를 이용한 가스센서 및 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다. This will now be described in detail a gas sensor and method using carbon nanotubes in accordance with an embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브를 이용한 가스센서에 대하여 설명한다. First, description will be made to a gas sensor using carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention will be described with Fig. 2 and 3.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브를 이용한 가스센서의 평면도이다. 2 is a plan view of a gas sensor using carbon nanotubes according to an embodiment of the invention.

도 2에 도시한 바와 같이, 탄소나노튜브를 이용한 가스센서의 구조는 유해가스와 탄소나노튜브의 반응을 증진시키기 위하여 인터 디지트(inter digit) 형태의 구조를 가진다. As shown in Fig. 2, the structure of the gas sensor using the carbon nanotube has a structure in the form of interdigitated (inter digit) in order to promote the reaction of the harmful gas and carbon nanotubes. 이와 같은 구조의 가스센서에는 세로 방향으로 나란한 다수의 제1 금속 전극(141)이 형성되어 있고 제1 금속 전극(141)을 연결하는 제1 연결선(142)이 가로 방향으로 형성되어 있으며, 제1 연결선(142)은 전극 접합을 위한 제1 전극 패드(143)와 이어져 있다. The gas sensor of such a structure, the plurality of first metal electrodes 141 parallel to the longitudinal direction is formed, and first, and the first connection line 142 for one connection to the metal electrode 141 is formed in the lateral direction, the first connector 142 is led to the first electrode pad 143 for bonding the electrode. 또한, 제1 금속 전극(141)과 나란하며 대응하는 제1 금속 전극(141)과 일정 간격 이격되어 배치되어 있는 다수의 제2 금속 전극(151)이 형성되어 있다. In addition, the first metal electrode 141 and the side-by-side and corresponding number of second metal electrodes 151 which are arranged separately from the first metal electrode 141 and the fixed interval that is formed. 제2 금속 전극(151)은 제2 연결선(152)으로 이어져 있으며, 제2 연결선(152)은 제2 전극 패드(153)와 연결되어 있다. A second metal electrode 151 is led to the second connecting line 152, a second connection line 152 is connected to the second electrode pad 153. 제1 금속 전극(141)과 제2 금속 전극(151) 사이에는 다수의 탄소나노튜브(130)가 형성되어 있다. Between the first metal electrode 141 and the second metal electrode 151 has a plurality of carbon nanotubes 130 are formed.

여기서, 센서의 적용 분야에 따라 금속 전극(141, 151)의 선폭과 두 금속 전극(141, 151) 사이의 간격은 변화하는데, 선폭이 너무 작으면 전극이 끊어지거나 형성하기 어렵고 선폭이 너무 크면 가스를 감지하기 위한 영역이 작아지므로 일반적으로 선폭은 5 내지 20 ㎛ 정도가 되도록 하고 간격은 2 내지 5 ㎛ 정도가 되도록 한다. Here, the distance between the line width and the two metal electrodes (141, 151) of the metal electrodes 141 and 151, depending on the application the sensor is to change, the line width is too large, it is difficult to line width or too small, breaks the electrode-forming gas since the small area to detect the line width generally it will be such that the degree of the gap is from 2 to 5 ㎛ such that about 5 to 20 ㎛. 또한, 전극 패드(143, 153)는 사각형 모양으로 그 크기는 전극의 접합을 위해 250 ㎛ ×150 ㎛의 크기로 하는데, 다른 형태를 가지도록 할 수도 있다. Further, the electrode pads (143, 153) is the size of a rectangular shape is in a size of 250 × 150 ㎛ ㎛ for bonding of the electrodes, it may be to have a different form.

이와 같은 구조를 가지는 탄소나노튜브를 이용한 센서에 대하여 도 3을 참조하여 상세히 설명한다. In respect to the sensor using the carbon nanotubes having such a structure will be described in detail with reference to FIG. 도 3은 도 2에서 Ⅲ-Ⅲ´선을 따라 자른 단면도이다. 3 is a cross-sectional view taken along the Ⅲ-Ⅲ'line in FIG.

도 3에 도시한 바와 같이, 기판(100) 위에 천이 금속(transition metal)으로 이루어진 금속 패턴(110)이 형성되어 있고, 그 위에 절연막 패턴(120)이 형성되어 있다. As shown in Figure 3, the substrate metal pattern 110 consisting of a transition metal (transition metal) over 100 it is formed, and that the insulating layer pattern 120 is formed on. 이웃하는 두 금속 패턴(110) 사이에는 탄소나노튜브(130)가 형성되어 있으며, 절연막 패턴(120) 상부에는 제1 및 제2 금속 전극(141, 151)이 각각 형성되어 절연막 패턴(120)과 금속 패턴(110)을 덮으며 탄소나노튜브(130)와 연결되어 있다. Two metal pattern neighboring 110 between has a carbon nanotube 130 is formed, an insulating film pattern 120 above the first and second metal electrodes 141 and 151 are formed on each insulating layer pattern 120, and covering the metal pattern 110 was connected with the carbon nanotube 130.

그러면, 도 4a 내지 도 4c 및 앞서의 도 3을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄소나노튜브를 이용한 가스센서의 제조 방법에 대하여 설명한다. This will be explained a manufacturing method of a gas sensor using a carbon nanotube according to a first embodiment of the present invention with reference to Figures 4a to 4c and Fig. 3 of the above.

먼저, 도 4a에 도시한 바와 같이 유리나 실리콘과 같은 기판(100) 위에 금속 패턴(110)을 형성한다. First, to form the metal pattern on the substrate 100, 110, such as glass or silicon, as shown in Figure 4a. 금속 패턴(110)은 금속막을 증착한 후 감광막(photo resister)을 이용한 사진 식각 공정으로 형성할 수 있으며, 또는 패턴(110)이 형성될 부분 이외의 부분에 감광막을 형성한 다음 금속막을 증착하고 감광막과 그 상부의 금속막을 함께 제거하는 리프트 오프(lift-off) 방법을 이용하여 형성할 수도 있다. Metal pattern 110 after depositing a metal film photoresist (photo resister) the can be formed by a photolithography process using, or pattern 110 to form a photosensitive film on a part of the portion other than the to be formed and then deposited, and the photoresist film is a metal and it may be formed by the lift-off to remove the metal film along the top of the use (lift-off) method.

이때, 금속 패턴(110)은 탄소나노튜브(130)를 성장시키기 위한 금속 촉매로서, 니켈(Ni)이나 철(Fe), 코발트(Co) 또는 이들의 합금과 같은 천이 금속(transition metal)으로 형성한다. At this time, the metal pattern 110 is formed as a metallic catalyst for growing the carbon nanotubes 130, a nickel (Ni), iron (Fe), cobalt (Co) or the transition metal (transition metal), such as an alloy thereof do.

금속 패턴(110)의 두께는 이후 형성되는 탄소나노튜브(130)의 직경과 관계가 있는데, 탄소나노튜브(130)는 직경이 작은 경우 반도체의 특성을 나타내며, 직경이 큰 경우에는 금속의 성질을 가진다. If the thickness of the metal pattern (110) there is a relationship between the diameter of the carbon nanotubes 130 to be formed later, a carbon nanotube (130) represents the characteristic when the diameter of the small semiconductor, a large diameter, the properties of the metal have. 탄소나노튜브(130)를 센서와 같은 소자에 응용하기 위해서는 탄소나노튜브(130)가 반도체의 성질을 갖는 것이 바람직하므로 탄소나노튜브(130)의 직경이 작게 되도록 금속 패턴(110)의 두께를 얇게 하는 것이 좋다. In order to applying the carbon nanotube 130 to the device, such as a sensor the thickness of the carbon nanotube 130 is therefore preferably in the nature of a semiconductor carbon nanotube (130) Metal pattern 110 so that the smaller diameter of the good to. 이때, 금속 패턴(110)의 두께는 1,000 Å 이하로 형성하는 것이 좋다. At this time, the thickness of the metal pattern 110 may be formed to less than 1,000 Å.

다음, 도 4b에 도시한 바와 같이 금속 패턴(110) 상부에 절연막 패턴(120)을 형성한다. Next, an insulating film pattern 120 on the top metal pattern 110, as shown in Figure 4b. 여기서, 절연막 패턴(120)은 탄소나노튜브(130)가 수직 방향으로 성장되는 것을 방지하는 것으로, 금속 패턴(110) 상부에만 형성할 수도 있고 도 2의 가장 바깥쪽에 있는 전극(141)과 같이 경우에 따라 탄소나노튜브(130)가 형성되지 않는 쪽의 측면까지 덮도록 형성할 수도 있다. Here, when the insulating layer pattern 120 as the carbon nanotube 130. The electrode 141, which as to prevent the growth in the vertical direction, a metal pattern 110 to form the upper only and also the outermost of the two in some may be formed so as to cover up the side of the side that does not form a carbon nanotube (130). 이때, 절연막 패턴(120)의 두께는 하부의 금속 패턴(110)이 탄소나노튜브의 성장 시 탄소를 포함하는 반응가스에 노출되지 않도록 100 Å 이상으로 형성한다. At this time, the thickness of the insulating layer pattern 120 so that a metal pattern 110 of the bottom is not exposed to a reaction gas containing carbon formed during the growth of carbon nanotubes by more than 100 Å.

절연막 패턴(120)은 실리콘 산화막이나 실리콘 질화막 중의 어느 하나로 형성할 수 있으며, 또는 다른 절연 특성을 가지는 물질을 이용할 수도 있다. Insulation film pattern 120 may use a material having a any one can be formed, or other insulating properties of the silicon oxide film or a silicon nitride film. 절연막 패턴(120)을 실리콘 산화막이나 실리콘 질화막으로 형성할 경우에는 화학기상증착법 등의 방법으로 증착한 후 패터닝하여 형성한다. When forming the insulating layer pattern 120 in the silicon oxide film or a silicon nitride film is formed by patterning after depositing, for example by chemical vapor deposition.

이어, 도 4b의 기판(100)을 탄소나노튜브 성장 장치에 장입하여 bias전압의 방향과 크기 성장조건의 조절을 통하여 탄소나노튜브(130)를 성장시키면 도 4c에 도시한 바와 같이 탄소나노튜브(130)는 금속 패턴(110)의 일측면으로부터 이웃하는 금속 패턴(110)의 일측면까지 수평 방향으로 성장된다. Next, the carbon nanotubes as shown in Figure 4c when charged to the substrate 100 of Figure 4b to the carbon nanotube growing apparatus to grow the carbon nanotubes 130 by the control of the direction and size of the growing conditions of the bias voltage ( 130) are grown in the horizontal direction to one side of the metal pattern 110 adjacent from one side of the metal pattern 110. 이때, 탄소나노튜브(130)를 성장시키는 방법으로는 플라즈마 화학기상증착법이나 핫 필라멘트 화학기상증착법 또는 열 화학기상증착법 등을 이용할 수 있다. At this time, as the method for growing the carbon nanotubes 130 can be used, such as plasma enhanced chemical vapor deposition method or a hot-filament chemical vapor deposition or thermal chemical vapor deposition method.

다음, 도 3에 도시한 바와 같이 도 4c의 절연막 패턴(120) 상부에 절연막 패턴(120) 및 금속 패턴(110)을 덮으며 탄소나노튜브(130)와 연결되도록 제1 및 제2 금속 전극(141, 151)을 각각 형성함으로써 수평 방향으로 성장된 탄소나노튜브(130)를 이용한 가스센서를 제조할 수 있다. Next, the first and second metal electrodes such that one was such as to cover the insulation film pattern 120 on the upper insulating layer pattern 120 and the metal pattern 110 of Figure 4c discussed connection with the carbon nanotube 130 is shown in Figure 3 ( 141, it is possible to manufacture a gas sensor using the carbon nanotubes 130 grown in a horizontal direction to form 151), respectively. 이때, 제1 및 제2 연결선(142, 152)과 제1 및 제2 전극 패드(143, 153)도 같이 형성된다. In this case, the first and the second connecting line (142, 152) and first and second electrode pads (143, 153) is also formed as shown.

여기서, 제1 및 제2 금속 전극(141, 151) 형성시 리프트 오프 방법을 이용할 수 있는데, 이 경우 탄소나노튜브(130)와 금속 전극(141, 151) 간의 접합 특성을 향상시킬 수 있다. Here, there can be used the first and second metal electrodes 141 and 151 formed during the lift-off method, in this case it is possible to improve the bonding properties between the carbon nanotubes 130 and the metal electrode (141, 151).

본 발명에서는 탄소나노튜브(130)의 성장에 관여하는 금속 촉매 즉, 금속 패턴(110)의 성장 방향은 기판(100)에 수직인 방향으로 탄소나노튜브(130)의 성장 방향과는 수직이 된다. With the present invention, the growth direction of the carbon nanotubes 130, the metal catalyst that is, the metal pattern 110, the growth direction is the direction perpendicular to the substrate 100, carbon nanotubes 130 of which is involved in growth is a vertical . 도금이나 화학기상증착법을 이용하여 금속 촉매의 성장 방향을 탄소나노튜브(130)의 성장 방향 즉, 기판(100)에 수평한 방향으로 성장시킬 경우 탄소나노튜브(130)의 성장을 촉진시킬 수도 있다. By using a plating or chemical vapor deposition (CVD) growth direction of the metal catalyst that is the growth direction of the carbon nanotubes 130, in the case of growing in a direction parallel to the substrate 100 may promote the growth of carbon nanotubes (130) .

이러한 본 발명의 제2 실시예에 따른 탄소나노튜브를 가스센서의 제조 방법에 대하여 도 5a 내지 도 5d를 참조하여 설명한다. A carbon nanotube according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to Figures 5a through 5d with respect to the manufacturing method of the gas sensor.

먼저, 도 5a에 도시한 바와 같이 앞선 제1 실시예에서와 마찬가지로 기판(100) 위에 금속 패턴(110)을 형성하고 그 위에 절연막 패턴(120)을 형성한다. First, to form the foregoing first embodiment, as in for example the substrate 100 over to form a metal pattern 110 and the pattern on the insulating film 120 as shown in Figure 5a. 이때, 금속 패턴(110)은 제1 실시예에서와 같이 반드시 천이 금속일 필요는 없으며 전기장을 가해 줄 수 있는 금속이면 가능하다. At this time, the metal pattern 110 may not necessarily transition metal as in the first embodiment is possible if the metal to give an electric field is applied.

이어, 도 5b에 도시한 바와 같이 금속 패턴(110) 측면에 천이 금속으로 이루어진 도금층(160)을 형성한다. Next, to form a plated layer 160 made of a transition metal in terms of the metal pattern 110, as shown in Figure 5b. 여기서, 도금층(160)은 수용액 중에 이온 형태로 존재하는 금속을 전기에너지를 이용하여 석출하는 전기 도금 방법으로 형성하거나 화학기상증착법을 이용하여 형성할 수도 있다. Here, the coating layer 160 may form the metal present in ionic form in the aqueous solution to the electroplating method of precipitation using an electric energy, or be formed using a chemical vapor deposition process. 이때 도금층(160)은 기판(100)에 대해 수평 방향으로 성장되므로 이후 탄소나노튜브(130)가 수평 방향으로 성장하는 것을 촉진시킬 수 있다. The coating layer 160 may be after the carbon nanotube 130 is promoted to grow horizontally, because the growth in the horizontal direction with respect to the substrate 100.

다음, 도 5c에 도시한 바와 같이 탄소나노튜브(130)를 성장시킨다. Next, the growth of carbon nanotubes 130, as shown in Figure 5c. 여기서도 제1 실시예와 마찬가지로 플라즈마 화학기상증착법이나 핫 필라멘트 화학기상증착법 또는 열 화학기상증착법을 이용할 수 있다. Once again, it may be used plasma CVD or hot filament chemical vapor deposition or thermal chemical vapor deposition method as in the first embodiment.

이어, 도 5d에 도시한 바와 같이 절연막 패턴(120) 상부에 제1 및 제2 금속 전극(141, 151)을 형성한다. Next, the upper portion in the insulating film pattern 120 as shown in Figure 5d to form a first and a second metallic electrode (141, 151). 여기서, 제1 및 제2 금속 전극(141, 151) 형성시 제1 및 제2 연결선(142, 152)과 제1 및 제2 전극 패드(143, 153)도 같이 형성된다. Here, the first and second metal electrodes 141 and 151 formed when the first and the second connecting line (142, 152) and first and second electrode pads (143, 153) is also formed as shown.

이와 같이 본 발명에서는 탄소나노튜브를 제작하여 가스센서에 적용할 수 있다. In this way, in the present invention to produce a carbon nanotube can be applied to a gas sensor.

본 발명에서는 탄소나노튜브를 가스센서에 적용하여 미세한 양의 유해 가스를 감지할 수 있으며, 상온 동작이 가능하고 응답 속도가 빠른 가스센서를 제공할 수 있다. In the present invention, and the carbon nanotubes can be applied to a gas sensor detects a small amount of toxic gas, it is possible to possible operating at room temperature and provide a response speed fast gas sensor.

또한, 가스센서 제작시 탄소나노튜브를 수평 방향으로 성장시킴으로써 제작 공정을 단순화하여 비용을 절감할 수 있고, 탄소나노튜브의 성장 후 금속 전극을 형성하여 탄소나노튜브와 전극의 접촉 특성을 향상시킬 수 있다. Further, the gas sensor produced upon by growing carbon nanotubes in a horizontal direction, it is possible to reduce costs by simplifying the manufacturing process, to form a post-growth of carbon nanotubes, a metal electrode can improve the carbon nanotubes and the contact properties of the electrode have.

Claims (11)

  1. 기판을 구비하는 단계, Comprising: a substrate,
    상기 기판 위에 천이 금속으로 이루어진 다수의 금속 패턴을 형성하는 단계, Forming a plurality of metal patterns made of a transition metal on the substrate,
    상기 금속 패턴 상부에 절연막 패턴을 형성하는 단계, Forming an insulating film pattern on the metal pattern thereon,
    탄소나노튜브를 형성하는 단계, Forming a carbon nanotube,
    상기 절연막 패턴 상부에 상기 탄소나노튜브와 연결되어 있는 다수의 전극을 형성하는 단계 Forming a plurality of electrodes that are connected to the carbon nanotube in the upper insulating layer pattern
    를 포함하는 탄소나노튜브를 이용한 가스센서의 제조 방법. Method for manufacturing a gas sensor using the carbon nanotubes comprising a.
  2. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1,
    상기 금속 패턴은 Ni이나 Fe 또는 Co 중의 어느 하나로 이루어진 탄소나노튜브를 이용한 가스센서의 제조 방법. The metal pattern method of manufacturing a gas sensor using the carbon nanotubes made by any one of the Ni or Co or Fe.
  3. 청구항 2에 있어서, The method according to claim 2,
    상기 금속 패턴의 두께는 1,000 Å 이하인 탄소나노튜브를 이용한 가스센서의 제조 방법. Method for manufacturing a gas sensor using the metal pattern CNT is less than or equal to a thickness of 1,000 Å.
  4. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1,
    상기 전극의 폭은 5 내지 20 ㎛인 탄소나노튜브를 이용한 가스센서의 제조 방법. Method of producing a gas sensor width of the electrode with a carbon nanotube of 5 to 20 ㎛.
  5. 청구항 4에 있어서, The method according to claim 4,
    상기 전극 사이의 간격은 2 내지 5 ㎛인 탄소나노튜브를 이용한 가스센서의 제조 방법. Method of producing a gas sensor a distance between the electrodes using the carbon nanotubes of 2 to 5 ㎛.
  6. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1,
    상기 절연막 패턴은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막 중의 어느 하나로 이루어진 탄소나노튜브를 이용한 가스센서의 제조 방법. The insulating film pattern A method of manufacturing a gas sensor using the carbon nanotubes made by any of a silicon oxide film or silicon nitride film.
  7. 기판을 구비하는 단계, Comprising: a substrate,
    상기 기판 위에 다수의 금속 패턴을 형성하는 단계, Forming a plurality of metal patterns on the substrate,
    상기 금속 패턴 상부에 절연막 패턴을 형성하는 단계, Forming an insulating film pattern on the metal pattern thereon,
    상기 금속 패턴의 적어도 하나의 측면에 천이 금속으로 이루어진 도금층을형성하는 단계, Forming a coating layer made of a transition metal on at least one side of the metal pattern,
    상기 도금층과 이어진 탄소나노튜브를 형성하는 단계, Forming the plated layer and resulted in a carbon nanotube,
    상기 절연막 패턴 상부에 상기 탄소나노튜브와 연결되어 있는 전극을 형성하는 단계 The upper insulating pattern forming an electrode that is connected to the carbon nanotube
    를 포함하는 탄소나노튜브를 이용한 가스센서의 제조 방법. Method for manufacturing a gas sensor using the carbon nanotubes comprising a.
  8. 청구항 7에 있어서, The system according to claim 7,
    상기 도금층의 형성은 전기 도금 방법을 이용하는 탄소나노튜브를 이용한 가스센서의 제조 방법. The formation of the coating layer A method of manufacturing a gas sensor using the carbon nanotubes using an electroplating method.
  9. 청구항 7에 있어서, The system according to claim 7,
    상기 도금층의 형성은 화학기상증착법을 이용하는 탄소나노튜브를 이용한 가스센서의 제조 방법. The formation of the coating layer A method of manufacturing a gas sensor using the carbon nanotubes using a chemical vapor deposition process.
  10. 기판, Board,
    상기 기판 위에 형성되어 있으며 천이 금속으로 이루어진 다수의 금속 패턴, Is formed on the substrate, and a plurality of metal patterns made of a transition metal,
    상기 금속 패턴 위에 형성되어 있는 절연막 패턴, An insulating film formed over the metal pattern pattern,
    상기 기판과 나란한 방향을 가지며 상기 금속 패턴 사이에 형성되어 있는 탄소나노튜브, The substrate and having a direction parallel to the carbon that is formed between the metal patterns nanotubes,
    상기 절연막 패턴 상부에 상기 탄소나노튜브와 연결되어 있으며 인터 디지트 형태를 이루는 전극 On the upper insulating layer pattern is connected to the carbon nanotubes and the electrode forming the interdigitated type
    을 포함하는 탄소나노튜브를 이용한 가스센서. A gas sensor using a carbon nanotube containing a.
  11. 기판, Board,
    상기 기판 위에 형성되어 있는 다수의 금속 패턴, A plurality of metal patterns formed on the substrate,
    상기 금속 패턴 위에 형성되어 있는 절연막 패턴, An insulating film formed over the metal pattern pattern,
    상기 금속 패턴의 측면에 형성되어 있으며 천이 금속으로 이루어진 도금층, Is formed on the side surface of the metal pattern and plating layer made of a transition metal,
    상기 기판과 나란한 방향을 가지며 상기 금속 패턴 사이에 형성되어 있는 탄소나노튜브, The substrate and having a direction parallel to the carbon that is formed between the metal patterns nanotubes,
    상기 절연막 패턴 상부에 상기 탄소나노튜브와 연결되어 있으며 인터 디지트 형태를 이루는 전극 On the upper insulating layer pattern is connected to the carbon nanotubes and the electrode forming the interdigitated type
    을 포함하는 탄소나노튜브를 이용한 가스센서. The gas sensor using carbon nanotubes comprising a.
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Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004048958A2 (en) * 2002-11-26 2004-06-10 Honeywell International Inc. Nanotube sensor
KR100732312B1 (en) * 2006-01-10 2007-06-19 성균관대학교산학협력단 Apparatus and method for detecting part-discharge at sf6 gis by single walled carbon nanotube
KR100754410B1 (en) * 2006-08-31 2007-08-27 삼성전자주식회사 Method of manufacturing gas sensor
KR100775412B1 (en) * 2006-04-24 2007-11-12 재단법인서울대학교산학협력재단 Fabrication method of carbon nanotube gas sensors using anodic aluminum oxide templates
KR100790884B1 (en) * 2006-08-10 2008-01-02 삼성전자주식회사 Gas sensor using carbon natotubes
KR100791812B1 (en) * 2006-07-03 2008-01-04 한국과학기술연구원 Tin oxide nanowire-based gas sensor and method for manufacturing the same
KR100828477B1 (en) * 2006-12-19 2008-05-13 재단법인서울대학교산학협력재단 Method of conductive multilayered nanomembranes, and mems sensor and method of using the same
KR100846493B1 (en) * 2006-05-11 2008-07-17 삼성전자주식회사 Carbon nano tubes gas sensor and fabrication processes of the same
KR100856577B1 (en) * 2006-05-22 2008-09-04 주식회사 에스티앤아이 Carbon nanotube sensor and method for manufacturing the same
KR100865536B1 (en) * 2005-04-13 2008-10-29 주식회사 에스티앤아이 Carbon nanotube sensor and apparatus and method for detecting change time of engine oil for automobile using the same
KR100895258B1 (en) * 2007-06-29 2009-04-29 연세대학교 산학협력단 Carbon Nanotube Based Gas Sensor and Operating Method Thereof
WO2009123371A1 (en) * 2008-04-03 2009-10-08 Seoul National University Industry Foundation The conductive nanomembrane, and mems sensor of using the same
KR100923165B1 (en) * 2006-12-04 2009-10-23 한국전자통신연구원 Suspended nanowire sensor and method for fabricating the same
KR101510597B1 (en) * 2013-12-24 2015-04-08 전북대학교산학협력단 Flexible micro gas sensor using nanostructure array and manufacturing method for the same

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004048958A2 (en) * 2002-11-26 2004-06-10 Honeywell International Inc. Nanotube sensor
US6949931B2 (en) 2002-11-26 2005-09-27 Honeywell International Inc. Nanotube sensor
WO2004048958A3 (en) * 2002-11-26 2005-10-20 Honeywell Int Inc Nanotube sensor
US7230432B2 (en) 2002-11-26 2007-06-12 Honeywell International Inc. Nanotube sensor
CN100504367C (en) 2002-11-26 2009-06-24 霍尼韦尔国际公司 Nanotube sensor
KR100865536B1 (en) * 2005-04-13 2008-10-29 주식회사 에스티앤아이 Carbon nanotube sensor and apparatus and method for detecting change time of engine oil for automobile using the same
KR100732312B1 (en) * 2006-01-10 2007-06-19 성균관대학교산학협력단 Apparatus and method for detecting part-discharge at sf6 gis by single walled carbon nanotube
KR100775412B1 (en) * 2006-04-24 2007-11-12 재단법인서울대학교산학협력재단 Fabrication method of carbon nanotube gas sensors using anodic aluminum oxide templates
KR100846493B1 (en) * 2006-05-11 2008-07-17 삼성전자주식회사 Carbon nano tubes gas sensor and fabrication processes of the same
KR100856577B1 (en) * 2006-05-22 2008-09-04 주식회사 에스티앤아이 Carbon nanotube sensor and method for manufacturing the same
KR100791812B1 (en) * 2006-07-03 2008-01-04 한국과학기술연구원 Tin oxide nanowire-based gas sensor and method for manufacturing the same
KR100790884B1 (en) * 2006-08-10 2008-01-02 삼성전자주식회사 Gas sensor using carbon natotubes
KR100754410B1 (en) * 2006-08-31 2007-08-27 삼성전자주식회사 Method of manufacturing gas sensor
KR100923165B1 (en) * 2006-12-04 2009-10-23 한국전자통신연구원 Suspended nanowire sensor and method for fabricating the same
US7872324B2 (en) 2006-12-04 2011-01-18 Electronics And Telecommunications Research Institute Suspended nanowire sensor and method for fabricating the same
KR100828477B1 (en) * 2006-12-19 2008-05-13 재단법인서울대학교산학협력재단 Method of conductive multilayered nanomembranes, and mems sensor and method of using the same
KR100895258B1 (en) * 2007-06-29 2009-04-29 연세대학교 산학협력단 Carbon Nanotube Based Gas Sensor and Operating Method Thereof
WO2009123371A1 (en) * 2008-04-03 2009-10-08 Seoul National University Industry Foundation The conductive nanomembrane, and mems sensor of using the same
CN101801839B (en) 2008-04-03 2012-12-19 Snu研发业务基金会 The conductive nanomembrane, and mems sensor of using the same
US8338897B2 (en) 2008-04-03 2012-12-25 Snu R&Db Foundation Conductive nanomembrane, and MEMS sensor of using the same
KR101510597B1 (en) * 2013-12-24 2015-04-08 전북대학교산학협력단 Flexible micro gas sensor using nanostructure array and manufacturing method for the same

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