KR20100071563A - 단일칩에서 이중모드를 구현하는 탄성파 센서의 제조방법과그를 이용한 바이오 센서 - Google Patents

단일칩에서 이중모드를 구현하는 탄성파 센서의 제조방법과그를 이용한 바이오 센서 Download PDF

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Abstract

본 발명의 제1 측면에 따른 표면 탄성파(SAW, Surface Acoustic Wave)와 SSBW(Surface skimming bulk wave)를 이용한 어쿠스틱 바이오 센서의 제조방법은 압전소자인 ST-cut quartz의 특이한 절단 방향성(cut-orientation)을 활용하여 표면 탄성파 필터와 surface skimming bulk wave필터를 동일 웨이퍼 상에서 수직으로 배치하여 단일 칩(single chip)에서 기체와 액체 환경에서 모두 동작이 가능항 듀얼모드(dual mode) 어쿠스틱 바이오 센서를 구현하는 방법이다.
본 발명의 제2 측면에 따른 어쿠스틱 바이오 센서는 듀얼 모드 센서가 동작하는 과정에서 검출환경과 검출 타겟의 특성을 실시간으로 감지하여 SAW와 SSBW 모드를 자동적으로 전환하여 최적의 검출성능을 실현할 수 있는 방법과 그 시스템을 포함한다.
어쿠스틱, 센서, 표면 탄성파, SAW, SSBW, 바이오센서

Description

단일칩에서 이중모드를 구현하는 탄성파 센서의 제조방법과 그를 이용한 바이오 센서{FABRICATING METHOD OF DUAL MODE ACOUSTIC WAVE SENSOR ON A SINGLE CHIP}
본 발명은 압전 소자와 표면탄성파(SAW)를 이용한 탄성파 센서에 관한 발명으로서, 특히 기체와 액체 환경에서 모두 동작이 가능한 이중모드(Dual mode)를 구현할 수 있는 탄성파 센서에 관한 발명이다.
압전 소자는 전기적 에너지가 기계적 에너지로 변환 가능하고 기계적 에너지가 전기적 에너지로 변환되는 특성이 있으며, 이런 특성으로 인해 센서 및 엑츄에이터 소재로 많이 응용되고 있다. 압전 소자는 진동, 가속도, 각속도, 유량, 압력 센서 등으로 사용될 수 있으며, 특히 최근에는 소자 표면에 생화학적인 물질(antibody aptamer) 등이 포함된 검출막(detective layer), 증착 기술의 발달로 바이오 케미컬 센서(Bio chemical sensor) 분야에 많이 활용되고 있다.
상술한 압전 소자는 외부로부터 유입되어 센서 표면의 검출 막에 포획된 타겟(target, 측정 대상)의 미세한 질량에 의해 소자의 동작 주파수 또는 공진 주파수가 변경되는 원리를 통해 극소량의 물질을 검출하는 어쿠스틱 웨이브 센 서(Acoustic wave sensor)로 이용될 수 있다. 상술한 방식의 어쿠스틱 센서로서는 민감도가 우수한 표면 탄성파 필터(SAW; Surface acoustic wave filter)와 표면 스킴 벌크파 필터(SSBW; Surface skimming bulk wave filter)가 있다.
도 1a는 표면 탄성파 필터를 이용한 어쿠스틱 센서의 일반적인 구조를 도시한 도면이다. 도 1a를 참조하면, 어쿠스틱 센서(100)는 압전 특성을 갖는 수정 기판(110)과, 상기 수정 기판(110) 위에 형성되어 RF 신호를 입력시키기 위한 입력 전극(111) 및 질량 변화로 인해 변화된 출력 주파수를 검출해내기 위한 출력 전극(112)와, 센싱 필름(113)을 포함해서 구성될 수 있다.
상술한 어쿠스틱 센서(100)는 상기 입력 전극(111)을 통해서 외부로부터 RF신호가 인가되고, 상기 센싱 필름(113)의 표면에 부착되는 극소량의 물질(기체 또는 액체)의 질량에 의해 변화된 동작 주파수가 상기 출력 전극(112)으로 출력됨으로서 타겟이 검출되었음을 감지할 수 있다.
상술한 어쿠스틱 센서들(100)은 센싱 필름(113)의 표면에 가스 또는 액체 형태의 타겟이 검출될 경우 수반되는 주파수 변화를 이용하는 센서로서, 아래의 <수학식 1> 및 <수학식 2>로 주파수 변화와 질량 변화의 관계를 설명할 수 있다.
Figure 112008087496714-PAT00001
위의 <수학식 1>에서 f는 주파수를 의미하고, λ는 상기 센싱 필름(113) 표면에 인가된 탄성파의 파장을 의미하고, v는 탄성파의 속도로서 아래의 <수학식 2> 로 정의될 수 있다.
Figure 112008087496714-PAT00002
v는 상기 센서를 진행하는 탄성파의 속도이고, c는 파가 진행하는 매질의 경도(stiffness)를 의미하며, ρ는 센서 표면의 질량 밀도를 의미한다. <수학식 2>로부터 탄성파의 진행 속도가 질량 변화에 따라서 변화됨을 알 수 있고, <수학식 1>의 주파수도 탄성파의 속도 변화에 따라 결정됨을 알 수 있다.
결국, 통상의 어쿠스틱 센서(100)는 검출된 타겟의 질량에 의해 탄성파의 속도가 변화되고, 그로 인해 변화된 주파수로부터 타겟이 검출되었음을 감지할 수 있다.
상술한 어쿠스틱 센서(100)는 수정 기판(110)의 커팅 방향에 따라서 흔히 레일레이파(Rayleigh Wave)라고 불리는 표면 탄성파(SAW) 또는 표면 스킴 벌크파(SSBW)를 발생시킬 수 있다.
레일레이 파(Rayleigh wave)와 SSBW는 둘 다 표면(surface)에 대부분의 어쿠스틱(acoustic) 에너지가 집중되어 있다는 점에서는 유사하나 물리적으로 서로 판이하게 다른 성질을 가지고 있다. 레일레이 파(Rayleigh wave)는 도 1c에서 웨이브가 매질 표면 위에서 z축으로 전파한다고 가정할 때 표면의 위 아래 방향인 y축 진동 성분이 존재한다. 이 때문에 표면의 상태 변화에 매우 민감한 반면, 표면에 액체가 접촉할 경우 y축 진동성분이 액체 속으로 종파를 발생시키는데 에너지를 사용 하기 때문에 손실이 매우 크게 되어 결국 파형이 소멸된다. 반면 SSBW는 도 1c에서 파가 z축으로 전파한다고 가정할 때, x축 성분의 매질진동만 존재할 뿐 표면 위아래 방향인 y축 진동성분이 전혀 없는 shear horizontal wave이기 때문에 표면이 액체 환경 속에 있더라도 액체 속으로 종파를 발생시키기 않으므로 에너지 손실이 없게 되고 따라서 파형을 계속 유지하게 된다.
다시 말하면 레일레이 파(Rayleigh wave)는 민감도가 매우 높아서 센서 표면에 포착되는 극속량의 타겟을 검출할 수 있는 반면 습도가 높거나 액체환경에서는 신호가 급격히 감쇠되어 동작을 하지 못하므로 주로 기체 환경에서 기체 타겟의 검출에 이용된다.
표면 스킴 벌크파는 도 1b에서와 같이 매질 표면으로부터 매우 미세한 각도로 매질 안으로 파고들며 전파하는 탄성파로서 전파하는 특성상 엄밀하게는 표면 탄성파(SAW)라고 할 수 없으나 일반적으로 pseudo-SAW(P-SAW) 또는 leaky SAW(LSAW)라고 명명되며 종종 표면 탄성파로서 분류되기도 한다. 표면 스킴 벌크파는 매질 표면의 어쿠스틱 에너지가 매질 내부로 다소 분산되는 이유로 레일레이 파(Rayleigh wave)를 활용하는 센서에 비하여 민감도가 다소 떨어지지만 매질 전체에 에너지가 분산되는 다른 어쿠스틱 센서에 비해 여전히 높은 민감도를 가지고 있으며 액체 상태의 환경에서도 신호의 큰 감쇄가 없이 파형을 유지하는 장점이 있어서 습한 환경이나 액체 상태의 타겟 검출에 많이 응용된다.
즉, 레일레이 파(Rayleigh wave)를 응용한 센서는 ppb 및 ppt 정도의 극도로 민감한 성능을 제공하므로 가스 검출용 센서로서 적합하고, SSBW는 파의 특성상 액체환경에도 잘 견디므로 습한 환경이거나 액체 위상의 검출용 센서로서 이용 가능하다. 이하에서는 편의상 레일레이 파(Rayleigh wave)를 표면탄성파로 칭하기로 한다.
본 발명은 서로 다른 두 가지 특성을 갖는 탄성파를 이용한 탄성파 센서를 단일 웨이퍼, 단일 칩(Chip)의 형태로 제작해서 기체 및 액체 환경 모두에서 최적의 성능을 구현할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 제1 측면에 따른 표면 탄성파(SAW, Surface Acoustic Wave)와 SSBW(Surface skimming bulk wave)를 이용한 탄성파 센서의 제조방법은,
압전소자인 에스티-컷 수정(ST-cut quartz)의 특이한 절단 방향성(cut-orientation)을 활용하여 표면 탄성파 필터와 surface skimming bulk wave필터를 동일 웨이퍼 상에서 수직으로 배치하여 단일 칩(single chip)에서 기체와 액체 환경에서 모두 동작이 가능한 듀얼모드(dual mode) 탄성파 센서를 구현하는 방법이다.
본 발명의 제2 측면에 따른 탄성파 센서는,
듀얼 모드 센서가 동작하는 과정에서 검출환경과 검출 타겟의 특성을 실시간으로 감지하여 SAW와 SSBW 모드를 자동적으로 전환하여 최적의 검출성능을 실현할 수 있는 방법과 그 시스템을 포함한다.
본 발명은 표면탄성파 센서와 표면 스킴 벌크파 센서를 동시에 하나의 칩으 로 집적할 수 있으며, 그로 인한 주요 효과는 다음과 같다.
상술한 듀얼 센서는 기체와 액체 상태의 센싱 환경이나 센싱 타겟에서 모두 동작이 가능하므로 기체 상태에서 측정 시 주변의 습도가 갑자기 증가하거나 센서 표면의 포화로 인해 표면탄성파의 전파가 곤란한 경우 SSBW로 전환되어 지속적으로 센서 동작이 가능하다. 이 때 표면 탄성파 센서와 SSBW 센서를 각각 제작하여 활용하는 것에 비해 제작 프로세스가 더욱 간단해 지고 더 작은 풋프린트(footprint)로 제작이 가능하므로 센서가 구성된 각 칩의 크기도 작아지므로 웨이퍼 면적당 더 많은 센서를 제작할 수 있고 시스템 구성 시 센서 하우징의 크기도 줄일 수 있다. 또한 바이오 센서의 핵심인 센싱필름(313)은 일반적으로 antibody, aptamer 등의 고가의 생화학물질로 제작되는데 도 4와 같이 두 가지 모드의 센서를 공유할 경우 하나의 센싱 필름만 증착시키면 되므로 비용을 줄일 수 있고 완전히 동일한 센싱 필름을 서로 다른 모드의 센서가 공유하므로 각각 별개의 센싱 필름을 사용하는 것보다 더욱 정확하고 안정적인 센싱 데이터를 확보할 수 있다.
이하에서는 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능, 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
탄성파를 발생시킬 수 있는 여러가지 비등방성 압전소자 물질 중 수정(quartz)은 화학적 내구성이 강하고 온도특성이 좋아 필터, 공진기 등 여러 가지 응용분야에서 많이 사용된다. 일반적으로 비등방성 물질의 특성 하나는 절단 방 향(cut-orientation) 및 어느 특정한 절단면 상에서 파의 전파방향(propagating direction)에 따라 전파하는 탄성파의 물리적인 성질이 달라진다. 수정의 경우는 밀러 지수(Miller index)로 표시될 수 있는 결정축(crystallographic axis)들로부터의 절단각도에 따라 에이티-컷(AT-Cut), 비티-컷(BT-Cut), 에스티-컷(ST-Cut), 엘에스티-컷(LST-Cut) 등으로 구분될 수 있으며, 그 중에서 에스티-컷(ST-Cut)된 수정(Quartz)은 어쿠스틱 센서로서 이용될 수 있다. 도 2e는 기체와 액체 환경에서 각각 유용한 두 가지 파인 표면탄성파와 SSBW를 에스티-컷 수정(ST-Cut quartz)을 이용해서 단일 웨이퍼 상에서 전파 방향에 따라 모두 구현이 가능함을 설명하기 위한 도면이고, 본 발명은 이 특성을 이용한 이중모드(dual mode)센서 및 제작 방법에 관한 발명이다.
도 2a와 도 2b은 탄성파 센서들(210)을 웨이퍼(200) 상에 형성한 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 2c는 도 2a의 웨이퍼(200) 상에 형성된 탄성파 센서(210) 각각에 형성된 표면 탄성파 필터(211~213)를 도시한 도면이고, 도 2d는 도 2b의 웨이퍼(200) 상에 표면 스킴 벌크파 필터를 포함하는 탄성파 센서들 각각을 도시한 도면이다. 좀더 엄밀하게 정의하면 도 1a, 1b의 센서 구조는 일반적인 표면탄성파 필터의 구조이고, 도 2 이후 도면에서의 센서 구조는 도 1의 탄성파 필터 구조에 브래그 반사격자(Bragg's reflection grating; 211,213)가 추가된 표면탄성파 공진기(SAW resonator) 구조이다. 이하에서는 표면탄성파 공진기의 구조도 표면탄성파 필터로 통합하여 설명한다. 도 2e는 에스티-컷(ST-Cut)된 수정(quartz) 웨이퍼에서 표면 탄성파와 SSBW를 각각 발생시키는 전파 방향과 그 특성을 나타낸다. 에스티- 컷(ST-Cut)된 수정(quartz) 재질의 웨이퍼는 도 2e에서와 같이 X-결정축(Crystallographic X-axis)에 수직한 플랫 에지(flat edge)가 형성되어 있는데 결정축은 비등방성 물질의 고유한 특성이며 대문자로 나타내며 도 1c에서의 소문자로 표기된 x,y,z와 같은 참조용 변수가 아니다. 만약 도 2c와 같이 탄성파가 X-결정축에 평행하게 진행하도록 필터나 공진기의 패턴을 구현한 레일레이 파(Rayleigh wave), 즉 표면탄성파가 생성되며 X-결정축에 평행하게 진행하도록 필터나 공진기의 패턴을 구현하면 레일레이 파(Rayleigh wave), 즉 표면 탄성파가 생성되며 X-결정축에 수직으로 탄성파가 진행하도록 패턴을 형성하면 SSBW가 생성된다.
탄성파 센서(210)가 상기 표면 탄성파 필터와 상기 표면 스킴 벌크 필터를 구비했는지의 여부는 입력 및 출력 전극(211,213)의 정렬 방향을 기준으로 상기 웨이퍼(200)의 X축 방향을 향하게 형성되었는지 또는 X축에 대해 수직하게 형성되었는지에 따라서 결정될 수 있다.
예를 들어서, 도 2의 c에 도시된 바와 같이 센싱 필터(212)이 상기 웨이퍼(200)의 X축을 향하도록 정렬되어 있다면 상기 센싱 필터(212)는 X축을 향한다고 정의될 수 있으며, 표면 탄성파 필터로서 기체 환경에서 동작될 수 있다. 반면에, 도 2의 (d)에 도시된 바와 같이 센싱 필터(212)가 X축(201)에 대해 수직하게 정렬되어 있다면 이는 상기 표면 스킴 벌크 필터로서 파의 진행 방향이 웨이퍼 X축에 대해 수직함을 의미한다. 상술한 X축은 원형 웨이퍼의 중심으로부터 웨이퍼의 직선으로 형성된 일면(212)을 향하는 방향을 의미한다.
도 2의 (c)에 도시된 탄성파 센서(210)는 도 2의 (a)에 도시된 웨이퍼(200) 의 x축에 평행하게 생성된 표면 탄성파 필터(212)를 포함하고, 도 2의 (d)에 도시된 탄성파 센서(210)은 도 2의 (b)에 도시된 웨이퍼(200)의 x축에 수직하게 생성된 표면 스킴 벌크 필터(212)를 포함한다.
도 3은 본 발명에 따른 탄성파 센서를 제조하기 위한 웨이퍼를 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 웨이퍼(300)는 본 발명에 따른 탄성파 센서들(310)을 제조하기 위한 일종의 기판으로서, 복수의 탄성파 센서들(310)로 구획된 상태를 도시한 도면이다.
도 2e에서 보여 주듯이 에스티-컷에 의해 형성된 웨이퍼(300)는 X축 방향으로 레일레이 파(Rayleigh wave)를 출력할 수 있는 표면 탄성파 필터를 포함하는 탄성파 센서 또는 X축에 수직한 방향으로는 표면 스킴 벌크 필터를 포함하는 탄성파 센서의 모든 구성이 가능하다. 반면에, 에이티-컷(AT-CUT)된 웨이퍼는 웨이퍼의 X축에 대해 수직한 방향으로 SSBW의 특성을 갖는 탄성파 센서만 구성할 수 있다. 즉, 본 발명은 에스티-컷(ST-CUT)된 웨이퍼 상에 탄성파 센서들을 형성함으로써, 표면 탄성파 필터와 표면 스킴 벌크 필터를 포함하는 탄성파 센서를 동시에 구현할 수 있다.
상기 웨이퍼(300) 상에 형성되는 각각의 탄성파 센서들(310)은 X축 방향(웨이퍼의 직선 면에 수직한 축)으로 표면 탄성파 필터가 형성되고, 상기 웨이퍼(300)의 X축에 수직한 방향(웨이퍼의 직선 형태를 갖는 일면 또는 표면 탄성파 필터에 대해 수직한 방향)으로는 표면 스킴 벌크 필터가 형성될 수 있다.
도 4는 도 3에 웨이퍼(300) 상의 탄성파 센서들(310)의 패턴을 설명하기 위 한 도면이다. 도 3에 도시된 음파 센서들(310)은 도 4에 도시된 바와 같이 서로 수직하게 형성된 표면 탄성파 필터(311,312,313)와 표면 스킴 벌크 필터(313,315,316)의 패턴들이 형성된다. 도 4에 도시된 표면 탄성파 필터(311~313)는 웨이퍼의 x축에 평행한 방향으로 탄성파가 진행하며, 기체 환경에서의 타겟 검출에 이용된다.
기체 상태에서 측정 시 주변의 습도가 갑자기 증가하거나 센서 표면의 포화로 인해 표면탄성파의 전파가 곤란한 경우 상기 표면 스킴 벌크 필터(313,315,316)가 동작을 시작해서 지속적으로 타겟을 검출할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 탄성파 센서(310)는 웨이퍼(300)의 x축 방향으로 평행한 표면 탄성파 필터(311~313)와, 상기 표면 탄성파 필터(311~313) 및 상기 웨이퍼(300)의 x축에 대해 수직하게 형성된 표면 스킴 벌크 필터의 패턴(313,315,316)을 동시에 구비함으로써 기체 및 액체 환경 모두에서 최적의 성능을 구현할 수 있는 탄성파 센서를 구현할 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 탄성파 센서들(310)을 포함하는 바이오센서 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 5를 참조하면, 바이오센서 시스템(400)은 검출하고자 하는 특정 타겟에 친화력이 있는 검출 필름(313)이 증착된 복수의 이중 모드 탄성파 센서(310)들과, 검출 필름이 없는 기준 센서(reference sensor; 411)와, 동시에 각 센서에 RF 신호를 인가하여 센서를 동작시키는 구동회로를 포함하는 측정부(410), 상기 측정부(410)에서 각 탄성파 센서의 주파수 변화량(421)과 신호의 세기를 실시간으로 분석하고 그 결과에 따라 각 센서의 모드를 제어하는 제어 부(420), 상기 제어부(420)로부터 검출 데이터(423)를 받아서 사용자에게 제공하고 관리하는 컴퓨터(430)로 구성될 수 있다. 상술한 바이오센서 시스템(400)은 기본적으로 타겟이 기체 상태일 경우 민감도가 우수한 표면탄성판(SAW) 모드(311, 312,313)로 동작을 한다. 타겟의 샘플링은 도 5의 펌프(4123)에 의해 타겟 기체가 유입노즐(413)을 통해 측정부(410)의 내부로 흡입되고 배출구(414)로 방출되는 방식으로 진행된다. 이때 내부에 장착된 탄성파센서(310)들 중 유입된 타겟에 반응하는 검출 필름이 증착된 센서는 타겟을 포획하게 되고 타겟의 질량에 의해 센서의 동작주파수가 변동한다. 각 센서들의 주파수를 모니터링하고 있는 제어부(420)는 측정부(410)의 센서들 중 주파수가 변화된 센성의 ID와 변화된 주파수의 크기 등의 센싱 데이터(423)를 외부에 연결된 컴퓨터(430)에 보내면 컴퓨터(430)는 컴출된 타겟의 종류와 양을 계산하여 사용자에게 알려준다.
동작중인 검출센서의 주파수는 검출 필름(313)에 의해 센서 표면에 포획된 타겟의 질량뿐만 아니라 타겟의 검출과는 무관한 요인(온도변화, 타겟 샘플링시의 공기압력, 외부충격 등)에 의해서도 변화될 수 있으며 이는 센싱과는 전혀 무관한 허위신호(superious signal)로 간주된다. 이러한 점을 해결하기 위해 측정부에 포함된 기준 센서(reference sensor; 411)는 측정용 센서와 물리적으로 동일한 환경에서 동작을 하면서 타겟 검출 이외의 요인에 의한 주파수 변화를 제거 및 보상해 주는 역할을 한다.
위에서 서술했듯이 기체 상태의 환경에서는 표면탄성파(SAW) 모드가 원활이 동작하나 주위가 습한 환경으로 바뀌거나 타겟의 물리적 특성이 액체에 가까워지는 경우 표면탄성파는 급격한 감쇄(attenuation) 현상이 일어나 센서 동작을 할 수 없게 된다. 신호가 감쇄되었는지의 여부는 각 탄성파 센서 신호의 주파수 응답의 삽입 손실(insertion loss)와 큐-값(Q-value) 등을 측정하여 판단할 수 있다. 실시간으로 각 센서의 주파수와 신호의 크기를 모니터링하는 제어부(420)는 이러한 경우가 발생되면 모드전환 신호(422)를 상기 측정부(410)에 보내서 도 4의 표면 탄성파 필터(311~313)가 활성화되는 SAW 모드(표면 탄성파 센서 모드)에서 도 4의 표면 스킴 벌크 필터(313,315,316)가 활성화되는 SSBW모드(표면 스킴 벌크파 센서 모드)로 전환되도록 설계될 수 있다. SSBW 모드로 전환이 되면 액체 상태의 환경에서도 신호 감쇄가 거의 일어나지 않고 센서 교체없이 동일한 검출 필름(313)을 계속 이용하여 지속적으로 타겟 센싱을 할 수 있다.
도 1a는 종래 기술에 따른 표면 탄성파(SAW) 센서를 도시한 도면,
도 1b는 표면 스킴 벌크파(SSBW)가 전파되는 모습의 측면을 도시한 도면,
도 1c는 탄성파의 진행과 매질의 진동 방향을 설명하기 위한 도면,
도 2a는 종래의 표면 탄성파 센서를 제조하기 위한 에스티-컷(ST-Cut)된 웨이퍼와 웨이퍼 상에 형성된 표면 탄성파 센서를 도시한 도면,
도 2b는 종래의 표면 스킴 벌크파 센서를 제조하기 위한 에스티-컷된 웨이퍼와 웨이퍼 상에 형성된 표면 스킴 벌크파 센서를 도시한 도면,
도 2c는 도 2a의 웨이퍼 상에 형성된 표면 탄성파 센서 상에서 파의 진행방향(점선)과 X-결정축이 서로 평행함을 설명하기 위한 도면,
도 2d는 도 2b의 웨이퍼 상에 형성된 표면 스킴 벌크파 센서 상에서 파의 진행방향(점선)과 X-결정축이 서로 수직함을 설명하기 위한 도면,
도 2e는 에스티-컷된 웨이퍼 상에서 전파 방향이 서로 수직인 두 가지 어쿠스틱 모드의 표면 탄성파 센서와 표면 스킴 벌크파 센서가 형성된 구조를 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 이중모드 탄성파 센서를 제조하기 위한 웨이퍼를 도시한 도면,
도 4는 도 3의 웨이퍼 상의 각 셀에 형성된 이중모드 탄성파 센서의 패턴을 설명하기 위한 도면,
도 5는 도 4에 도시된 이중모드 탄성파 센서들을 활용하기 위한 바이오 센서 시스템의 구성을 도시한 블록도.

Claims (6)

  1. 본 발명에 따른 탄성파 센서의 제조 방법에 있어서,
    에스-티 절단된 수정의 비등방성 성질을 이용해서 표면 탄성파 필터와 표면 스킴 벌크 필터의 두 가지 모드를 하나의 칩으로 집적함을 특징으로 하는 탄성파 센서의 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 탄성파 센서가 이중모드로 동작하도록 에스-티 절단된 수정에 표면 탄성파 필터와, 상기 표면 탄성파 필터에 수직한 표면 스킴 벌크파 필터를 형성함을 특징으로 하는 탄성파 센서의 제조 방법.
  3. 바이오 센서 시스템에 있어서,
    각각 특정한 타겟에 반응하는 검출 필름이 형성된 다수의 검출용 센서들 및 상기 검출용 센서들과 동일한 환경에서 동작하면서 타겟의 검출과 무관한 요인에 의한 주파수 변화를 제거하기 위한 기준 센서를 포함하는 바이오 센서 어레이를 포함함을 특징으로 하는 바이오 센서 시스템.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 바이오 센서 시스템은,
    상기 바이오 센서 어레이가 장착되는 하우징과;
    상기 바이오 센서 어레이를 구동시키기 위한 구동 회로와;
    검출 대상인 타겟을 흡입하기 위한 흡입구 및 타겟을 배출구를 구비한 측정부와;
    상기 측정부에서 각 센서의 주파수 변화량과 신호의 세기를 실시간으로 분석하고 그 결과에 따랄 각 센서의 동작 모드를 제어하기 위한 제어부와;
    상기 제어부로부터 타겟 검출 데이터를 받아서 사용자에게 제공하고 관리하기 위한 컴퓨터를 더 포함함을 특징으로 하는 바이오 센서 시스템.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 바이오 센서 시스템에서 각 센서들의 주파수 응답을 모니터링하면서 외부 환경이나 타겟의 특성에 의해 센서 신호가 감쇄되면 표면 탄성팔 센서에서 상기 표면 스킴 벌크파 센서로 동작 모드 변경을 지시함을 특징으로 하는 바이오 센서 시스템.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제어부는 환경 변화에 따라서 상기 표면 탄성파 센서의 신호가 회복되면 상기 표면 스킴 벌크파 센서에서 상기 표면 탄성파 센서의 모드로의 전환을 지시함을 특징으로 하는 바이오 센서 시스템.
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