KR20130034337A - Ｍｅｍｓ형 전기화학식 가스 센서 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 MEMS형 전기화학식 가스 센서에 관한 것으로서, 하부 중앙 영역이 일정 두께만큼 식각되어 있는 기판; 상기 기판 상부에 형성되는 제1 절연막; 상기 제1 절연막 상부에 형성되는 발열 저항체; 상기 발열 저항체 상부에 형성되는 제2 절연막; 상기 제2 절연막 상부 중앙 영역에 형성되는 기준 전극; 상기 기준 전극 상부에 형성되는 고체 전해질; 및 상기 고체 전해질 상부에 형성되는 감지 전극을 포함한다.
Description
본 발명은 전기화학식 가스 센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미세기전집적시스템(Micro Electro Mechanical Systems, MEMS)을 이용한 전기화학식 가스 센서에 관한 것이다.
전기화학식 가스 센서가 감지하는 대표적인 가스로서 CO2 가스가 있다. CO2 가스는 무해하고 식물의 광합성에 필요한 요소지만, 인류 문명의 발전과 더불어 계속적으로 증가하여 온실효과 등에 의한 지구 온난화와 이상 기후 등의 환경 문제를 야기시키고 있다. 따라서, 산업 현장에서의 탄소배출권이나 자동차의 배기가스를 규제하기 위한 CO2 가스 센서의 요구는 앞으로 더더욱 필요한 실정이다.
한편, CO2 가스 센서로서 현재 비분산적외선방식(Non-dispersive Infrared Absorption, NDIR)을 이용한 광학식 가스 센서가 주로 이용되고 있다. 광학식 가스 센서는 정확한 측정이 가능하고 수명이 길며 안정적인 반면에, 가격이 매우 비싸서 범용센서로 사용하기 어려우며 습도가 높은 환경에서는 오차가 커지는 단점이 있다.
이러한 광학식 가스 센서의 단점을 극복할 수 있는 센서로서 고체이온전도체(고체 전해질)를 이용한 전위차형 전기화학식 가스 센서에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 전기화학식 가스 센서는 구조가 단순하고 가스 선택성이 우수하며 ppm 수준의 저농도 가스 검출이 가능하다. 또한, 전기화학식 가스 센서는 광학식 가스 센서에 비해 낮은 가격으로 생산이 가능하므로 보급형 가스분석기나 가정 및 사무실 등에서 이용할 수 있는 범용센서로서 사용 가능성이 높다.
한편, 종래의 전기화학식 가스 센서를 제작하는 방법에는 고체 전해질 세라믹의 한 면에 감지 전극과 기준 전극을 증착하고 반대 면에 센서 동작을 위한 고온용 히터를 증착하는 방법과, 알루미나나 쿼츠 등의 기판 한 면에 고체 전해질 후막과 감지 전극, 기준 전극을 올리고 다른 한 면에 센서 동작용 히터를 증착하여 제작하는 방법이 있다.
이러한 벌크형 전기화학식 가스 센서는 갑작스런 충격에 강한 반면 센서 동작을 위한 높은 온도를 유지하기 위해 전력 소모가 높고 크기가 큰 단점이 있어 휴대용 단말기나 유비쿼터스(Ubiquitous Sensor Network, USN) 센서 노드에 적용이 어려웠다.
따라서, 전기화학식 가스 센서가 휴대용 단말기 또는 USN 센서 네트워크 등에 범용센서로 탑재되어 다양한 서비스에 이용되기 위해서는, 가능한 전력 소모가 적으면서도 크기가 작고 대량 생산이 가능한 MEMS형 전기화학식 가스 센서가 요구된다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 초소형이면서 소모 전력이 현저히 줄어든 MEMS형 전기화학식 가스 센서를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 다양한 환경에서 서비스를 제공할 수 있는 MEMS형 전기화학식 가스 센서를 제공한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 제1 측면에 따르면, 본 발명에 따른 MEMS형 전기화학식 가스 센서는, 하부 중앙 영역이 일정 두께만큼 식각되어 있는 기판; 상기 기판 상부에 형성되는 제1 절연막; 상기 제1 절연막 상부에 형성되는 발열 저항체; 상기 발열 저항체 상부에 형성되는 제2 절연막; 상기 제2 절연막 상부 중앙 영역에 형성되는 기준 전극; 상기 기준 전극 상부에 형성되는 고체 전해질; 및 상기 고체 전해질 상부에 형성되는 감지 전극을 포함한다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 본 발명에 따른 MEMS형 전기화학식 가스 센서는, 하부 중앙 영역이 일정 두께만큼 식각되어 있는 기판; 상기 기판 상부에 형성되는 제1 절연막; 상기 제1 절연막 상부에 형성되는 발열 저항체; 상기 발열 저항체 상부에 형성되는 제2 절연막; 상기 제2 절연막 상부 중앙 영역에 형성되는 고체 전해질; 상기 고체 전해질 상부 일측에 형성되는 기준 전극; 및 상기 고체 전해질 상부 타측에 형성되는 감지 전극을 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 기판이 일정 두께만큼 식각되어 절연막들과 발열 저항체를 열적으로 격리시키는 MEMS형 전기화학식 가스 센서를 제공함으로써, 기존의 벌크형 전기화학식 가스 센서와 비교하여 전력 소모가 줄어드는 효과가 있다.
또한, 수직의 감지 전극/고체 전해질/기준 전극 구조를 가지는 MEMS형 전기화학식 가스 센서를 제공함으로써, 반도체 공정을 이용하여 신호 처리/전송 회로를 기판 상에 집적 가능하고, 이에 따라 여러 시스템(예를 들면, 휴대용 단말기나 센서 노드 등)에 탑재되어 극한 환경에서도 다양한 서비스를 제공할 수 있다.
또한, 저전력 특성을 갖는 MEMS형 전기화학식 가스 센서를 제공함으로써, 제한된 전지 용량 내에서도 장시간 사용될 수 있고, 열전 소자 및 압전 소자 등의 에너지 변환 소자가 동작하는 다양한 환경에서도 자가충전 전원을 이용하여 안정적으로 구동될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 MEMS형 전기화학식 가스 센서의 단면도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 MEMS형 전기화학식 가스 센서의 기준 전극 및 감지 전극의 다양한 모양을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 MEMS형 전기화학식 가스 센서의 단면도,
도 4 및 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 MEMS형 전기화학식 가스 센서의 단면도,
도 6a 내지 도 6g는 본 발명의 일실시예에 따른 MEMS형 전기화학식 가스 센서의 제조 방법을 나타낸 공정 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 MEMS형 전기화학식 가스 센서의 기준 전극 및 감지 전극의 다양한 모양을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 MEMS형 전기화학식 가스 센서의 단면도,
도 4 및 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 MEMS형 전기화학식 가스 센서의 단면도,
도 6a 내지 도 6g는 본 발명의 일실시예에 따른 MEMS형 전기화학식 가스 센서의 제조 방법을 나타낸 공정 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 MEMS형 전기화학식 가스 센서의 단면도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)형 전기화학식 가스 센서는 기판(110), 기판(110) 상부에 형성되는 제1 절연막(120), 제1 절연막(120) 상부에 형성되는 발열 저항체(130), 발열 저항체(130) 상부에 형성되는 제2 절연막(140), 제2 절연막(140) 상부 중앙 영역에 형성되는 기준 전극(150), 기준 전극(150) 상부에 형성되는 고체 전해질(160) 및 고체 전해질(160) 상부에 형성되는 감지 전극(170) 등을 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 MEMS형 전기화학식 가스 센서는 발열 저항체(130) 형성시 접착력을 더 높이기 위하여 제1 절연막(120)과 발열 저항체(130) 사이에 크롬(Cr) 또는 티타늄(Ti) 등을 이용한 부착층(미도시)을 더 포함할 수 있다.
기판(110)은 제1 절연막(120)과 발열 저항체(130)를 열적으로 격리시키기 위해 하부 중앙 영역이 일정 두께만큼 식각되어 있다. 여기서, 기판(110)은 일반적인 반도체 공정에서 사용되는 실리콘 기판을 이용할 수 있고, 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 마그네슘(MgO), 석영(Quartz), 갈륨-질소(GaN) 또는 갈륨-비소(GaAs)가 도핑된 기판을 이용할 수도 있다.
제1 절연막(120)은 단일 또는 다수의 산화 실리콘막 또는 질화 실리콘막으로 구성되고, 구조적으로 발열 저항체(130)를 지지하며, 기판(110)을 식각할 때 발열 저항체(130)를 보호하는 역할을 한다.
발열 저항체(130)는 가스 감지 특성을 향상시키기 위하여 주변 온도를 상승시키는 역할을 한다. 여기서, 발열 저항체(130)는 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 텅스텐(W) 또는 금(Au) 등의 금속 또는 실리콘 또는 전도성 금속 산화물 등을 이용하여 형성될 수 있고, 선으로 구성된 다양한 형태로 형성될 수 있다.
제2 절연막(140)은 단일 또는 다수의 산화 실리콘막 또는 질화 실리콘막으로 구성되고, 발열 저항체(130)와 기준 전극(150) 사이에 위치하여 발열 저항체(130)와 기준 전극(150)을 전기적으로 절연시킨다. 또한, 제2 절연막(140)은 발열 저항체(130)의 일부가 노출되도록 식각되어 있다. 따라서, 발열 저항체(130)는 히터 전극 패드(미도시) 및 본딩 와이어(미도시)에 의하여 외부 회로와 연결될 수 있다.
기준 전극(150)은 감지하고자 하는 가스와의 반응성이 없는 적어도 하나의 소재를 사용하는데, 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 텅스텐(W) 또는 금(Au) 등의 금속과 고체 전해질(160)의 종류에 따른 Ag2SO4, Na2Ti6O13-TiO2, Li2TiO3-TiO2, LiMn2O4, LiCoO2-Co3O4 및 Na2ZrO3-ZrO3 등의 산화물 소재로 이루어질 수 있다. 여기서, 기준 전극(150)은 도 2에 도시된 바와 같이 인터디지털 형태, 빈 사각형 또는 사각형 형태의 단일 또는 조합으로 형성될 수 있다. 또한, 기준 전극(150)의 양단에는 신호 전달을 위한 본딩 와이어(미도시)가 접촉될 수 있다.
고체 전해질(160)은 절연체이면서 전기가 통하는 물질로 이온이 고체 내를 10-6~10-2 Ω-1cm-1 정도의 빠른 속도로 이동하여 전기전도성을 나타내는 물질로서, Ag+, Cu+, Na+, Li+, K+ 및 H+ 등의 양이온이 이동하는 경우와 O2 -, F-, Cl- 및 I- 등의 음이온이 이동하는 경우가 있는데, 이산화탄소의 감지를 위해서 YSZ(Yttria Stabilized Zirconia), K2CO3, NASICON(Na1 + xZr2SixP3 - xO12), β-Al2O3(Na2O·11Al2O3), Li3PO4, LISICON(Li2 +2 xZn1 - xGeO4), LIPON(Lithium Phosphorous Oxynitride), Li2CO3-MgO, Li2SO4, Li4SiO4, Li14ZnGe4O16, γ-Li3 .6Ge0 .6V0 .4O4, Li3N, Li-β-alumina, Li1 + xTi2 -xMx(PO4)3(M=Al, Sc, Y 또는 La) 및 LixLa(2-x)/3TiO3 등을 포함할 수 있다.
감지 전극(170)은 감지하고자 하는 가스와의 반응에 의한 기전력 변화를 일으키는 적어도 하나의 소재를 사용하는데, 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 텅스텐(W) 또는 금(Au) 등의 금속과 고체 전해질의 종류에 따른 Na2CO3 또는 혼합 Na2CO3(Na2CO3-BaCO3, Na2CO3-Li2CO3, Li2CO3-BaCO3 및 Li2CO3-CaCO3 등), Li2CO3 또는 혼합 Li2CO3(Li2CO3-BaCO3, Li2CO3-SrCO3 및 Li2CO3-CaCO3 등) 등의 산화물 소재로 이루어질 수 있다. 여기서, 감지 전극(170)은 기준 전극(150)과 마찬가지로 인터디지털 형태, 빈 사각형 또는 사각형 형태의 단일 또는 조합으로 형성될 수 있다. 또한, 감지 전극(170)의 양단에는 신호 전달을 위한 본딩 와이어(미도시)가 접촉될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 MEMS형 전기화학식 가스 센서의 단면도를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 MEMS형 전기화학식 가스 센서는 도 1의 MEMS형 전기화학식 가스 센서와 마찬가지로 기판(310), 제1 절연막(320), 발열 저항체(330), 제2 절연막(340), 고체 전해질(350), 기준 전극(360) 및 감지 전극(370) 등을 포함한다.
다만, 본 발명의 다른 실시예에 따른 MEMS형 전기화학식 가스 센서는 도 1의 MEMS형 전기화학식 가스 센서와 달리 기준 전극(360), 고체 전해질(350) 및 감지 전극(370)이 수평 구조로 이루어진다. 자세하게는, 고체 전해질(350) 상부 일측에 기준 전극(360)이 형성되고, 고체 전해질(350) 상부 타측에 감지 전극(370)이 형성된다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 MEMS형 전기화학식 가스 센서는 도 1의 MEMS형 전기화학식 가스 센서와 마찬가지로 소모 전력을 최소화할 수 있는 반면, 도 1의 MEMS형 전기화학식 가스 센서에 비해 집적도가 떨어진다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 MEMS형 전기화학식 가스 센서의 단면도를 나타낸다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 MEMS형 전기화학식 가스 센서는 도 3의 MEMS형 전기화학식 가스 센서와 마찬가지로 기판(410, 510), 제1 절연막(420, 520), 발열 저항체(430, 530), 제2 절연막(440, 540), 고체 전해질(450, 560), 기준 전극(460, 550) 및 감지 전극(470, 570) 등을 포함한다.
다만, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 MEMS형 전기화학식 가스 센서는 도 3의 MEMS형 전기화학식 가스 센서와 달리 제1 절연막(420, 520)과 발열 저항체(430, 530)를 열적으로 격리시키기 위해 기판(410, 510)의 상부 중앙 영역이 일정 두께만큼 식각되어 있다. 이를 위해, 기판(410, 510)의 상부 중앙 영역을 표면 식각법(Surface-micromachining)을 통해 식각한다.
따라서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 MEMS형 전기화학식 가스 센서는 도 1 및 도 3의 MEMS형 전기화학식 가스 센서와 마찬가지로 소모 전력을 최소화할 수 있고, 이와 더불어 기판의 뒷면이 닫혀 있어서 제작 공정이나 취급이 용이하다.
도 6a 내지 도 6g는 본 발명의 일실시예에 따른 MEMS형 전기화학식 가스 센서의 제조 방법을 나타낸 공정 흐름도이다.
도 6a를 참조하면, 기판(110) 상부에 단일 또는 다수의 산화 실리콘막 또는 질화 실리콘막을 열 증착법, 스퍼터링 증착법 또는 화학 기상 증착법 등의 증착 공정을 통해 증착하여 제1 절연막(120)을 형성한다.
도 6b를 참조하면, 제1 절연막(120) 상부에 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 텅스텐(W) 또는 금(Au) 등의 금속막 또는 실리콘막 또는 전도성 금속 산화물막 등을 스퍼터링 증착법, 전자빔 증착법 또는 기화 증착법 등의 증착 공정을 통해 증착하여 발열 저항체(130)를 형성한다.
도 6c를 참조하면, 발열 저항체(130) 상부에 단일 또는 다수의 산화 실리콘막 또는 질화 실리콘막을 열산화 증착법, 스퍼터링 증착법 또는 화학 기상 증착법 등의 증착 공정을 통해 증착하여 제2 절연막(140)을 형성한다.
도 6d를 참조하면, 제2 절연막(140) 상부에 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 텅스텐(W) 또는 금(Au) 등의 금속막 또는 전도성 금속 산화물 등을 스퍼터링 증착법, 전자빔 증착법 또는 열 증착법 등의 증착 공정을 통해 증착하고, 그 위에 열증착법, 스퍼터링법, 스크린 프린팅법, 솔-젤법, 화학적 기상 증착법, 잉크젯 프린팅법 등의 증착 공정을 통해 Ag2SO4, Na2Ti6O13-TiO2, Li2TiO3-TiO2, LiMn2O4, LiCoO2-Co3O4, Na2ZrO3-ZrO3 등의 산화물 소재를 증착하여 기준 전극(150)을 형성한다. 이후, 기준 전극(150)을 패터닝하여 제2 절연막(140) 상부 중앙 영역에 기준 전극(150)이 위치하도록 한다.
도 6e를 참조하면, 기준 전극(150) 상부에 열증착법, 스퍼터링법, 스크린 프린팅법, 솔-젤법, 화학적 기상 증착법, 원자층 증착법 및 잉크젯 프린팅법 등의 증착 공정을 통해 YSZ(Yttria Stabilized Zirconia), K2CO3, NASICON(Na1 + xZr2SixP3 -xO12), β-Al2O3(Na2O·11Al2O3), Li3PO4, LISICON(Li2 +2 xZn1 - xGeO4), LIPON(Lithium Phosphorous Oxynitride), Li2CO3-MgO, Li2SO4, Li4SiO4, Li14ZnGe4O16, γ-Li3.6Ge0.6V0.4O4, Li3N, Li-β-alumina, Li1 + xTi2 - xMx(PO4)3(M=Al, Sc, Y 또는 La) 및 LixLa(2-x)/3TiO3 등의 고체 전해질(160)을 금속 마스크 등을 이용하거나 직접 원하는 부분에 증착한다.
도 6f를 참조하면, 고체 전해질(160) 상부에 스퍼터링 증착법, 전자빔 증착법, 화학적 기상 증착법 또는 열 증착법, 잉크젯 프린팅법 등의 증착 공정을 통해 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 텅스텐(W) 또는 금(Au) 등의 금속막 또는 전도성 금속 산화물 등을 금속 마스크 등을 이용하거나 직접 원하는 부분에만 증착하고, 그 위에 열증착법, 스퍼터링법, 스크린 프린팅법, 솔-젤법, 화학적 기상 증착법, 원자층 증착법, 잉크젯 프린팅법 등을 통해 Na2CO3 또는 혼합 Na2CO3(Na2CO3-BaCO3, Na2CO3-Li2CO3, Li2CO3-BaCO3 및 Li2CO3-CaCO3 등), Li2CO3 또는 혼합 Li2CO3(Li2CO3-BaCO3, Li2CO3-SrCO3 및 Li2CO3-CaCO3 등) 등의 산화물 소재를 증착하여 감지 전극(170)을 형성한다.
도 6g를 참조하면, 제1 절연막(120)과 발열 저항체(130)를 열적으로 격리시키기 위해, XeF2를 이용한 건식 식각, Deep RIE(Reactive Ion Etching) 및 KOH 또는 TMAH를 이용한 습식 식각 등의 식각 공정을 통해 기판(110) 하부 중앙 영역을 일정 두께만큼 식각한다. 이와 동시에, 발열 저항체(130)의 일부가 노출되도록 제2 절연막(140)을 식각할 수 있다. 따라서, 발열 저항체(130)는 히터 전극 패드(미도시) 및 본딩 와이어(미도시)에 의하여 외부 회로와 연결될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서는 소재 증착 공정 이후에 기판 식각 공정을 수행하고 있으나, 기준 전극, 고체 전해질 및 감지 전극의 증착 방법에 따라 소재 증착 공정과 기판 식각 공정의 순서가 달라질 수 있다. 예를 들면, 스크린 프린팅법과 같이 기판에 압력이 가해지는 감지 소재 증착법을 이용하는 경우 소재 증착을 먼저 하고 기판을 식각하여 MEMS형 전기화학식 가스 센서를 제작하며, 솔-젤법, 잉크젯 프린팅법, 스퍼터링 증착법 및 화학적 기상 증착법과 같이 기판에 압력이 가해지지 않는 감지 소재 증착법을 이용하는 경우 기판 식각 공정을 먼저 하고 소재 증착 공정을 나중에 할 수도 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 MEMS형 전기화학식 가스 센서는, 소모 전력을 최소화하면서도 반도체 공정을 기반으로 감지 신호 처리/전송 회로의 집적화가 가능하여 대량 생산이 용이하며 다양한 기능을 부가할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
110: 기판 120: 제1 절연막
130: 발열 저항체 140: 제2 절연막
150: 기준 전극 160: 고체 전해질
170: 감지 전극
130: 발열 저항체 140: 제2 절연막
150: 기준 전극 160: 고체 전해질
170: 감지 전극
Claims (11)
- 하부 중앙 영역이 일정 두께만큼 식각되어 있는 기판;
상기 기판 상부에 형성되는 제1 절연막;
상기 제1 절연막 상부에 형성되는 발열 저항체;
상기 발열 저항체 상부에 형성되는 제2 절연막;
상기 제2 절연막 상부 중앙 영역에 형성되는 기준 전극;
상기 기준 전극 상부에 형성되는 고체 전해질; 및
상기 고체 전해질 상부에 형성되는 감지 전극;
을 포함하는 MEMS형 전기화학식 가스 센서.
- 제1항에 있어서,
상기 기판은 실리콘 기판 또는 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 마그네슘(MgO), 석영(Quartz), 갈륨-질소(GaN) 및 갈륨-비소(GaAs) 중 어느 하나가 도핑된 기판인 것을 특징으로 하는 MEMS형 전기화학식 가스 센서.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 절연막 및 상기 제2 절연막은 단일 또는 다수의 산화 실리콘막 또는 질화 실리콘막으로 구성되는 것을 특징으로 하는 MEMS형 전기화학식 가스 센서.
- 제1항에 있어서,
상기 발열 저항체는 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 텅스텐(W) 및 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 실리콘 또는 전도성 금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 MEMS형 전기화학식 가스 센서.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 절연막과 상기 발열 저항체 사이에 형성되고, 크롬(Cr) 또는 티타늄(Ti)을 포함하는 부착층;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MEMS형 전기화학식 가스 센서.
- 제1항에 있어서,
상기 기준 전극은 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 텅스텐(W) 및 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하는 금속과 Ag2SO4, Na2Ti6O13-TiO2, Li2TiO3-TiO2, LiMn2O4, LiCoO2-Co3O4 및 Na2ZrO3-ZrO3 중 적어도 하나를 포함하는 산화물 소재로 구성되는 것을 특징으로 하는 MEMS형 전기화학식 가스 센서.
- 제1항에 있어서,
상기 고체 전해질은 YSZ(Yttria Stabilized Zirconia), K2CO3, NASICON(Na1+xZr2SixP3-xO12), β-Al2O3(Na2O·11Al2O3), Li3PO4, LISICON(Li2 +2 xZn1 - xGeO4), LIPON(Lithium Phosphorous Oxynitride), Li2CO3-MgO, Li2SO4, Li4SiO4, Li14ZnGe4O16, γ-Li3 .6Ge0 .6V0 .4O4, Li3N, Li-β-alumina, Li1 + xTi2 - xMx(PO4)3(M=Al, Sc, Y 또는 La) 및 LixLa(2-x)/3TiO3 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 MEMS형 전기화학식 가스 센서.
- 제1항에 있어서,
상기 감지 전극은 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 텅스텐(W) 및 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하는 금속과 Na2CO3, 혼합 Na2CO3(Na2CO3-BaCO3, Na2CO3-Li2CO3, Li2CO3-BaCO3 및 Li2CO3-CaCO3), Li2CO3 및 혼합 Li2CO3(Li2CO3-BaCO3, Li2CO3-SrCO3 및 Li2CO3-CaCO3) 중 적어도 하나를 포함하는 산화물 소재로 구성되는 것을 특징으로 하는 MEMS형 전기화학식 가스 센서.
- 제1항에 있어서,
상기 기준 전극 및 상기 감지 전극은 인터디지털 형태, 빈 사각형 형태 또는 사각형 형태의 단일 또는 조합으로 형성되는 것을 특징으로 하는 MEMS형 전기화학식 가스 센서.
- 하부 중앙 영역이 일정 두께만큼 식각되어 있는 기판;
상기 기판 상부에 형성되는 제1 절연막;
상기 제1 절연막 상부에 형성되는 발열 저항체;
상기 발열 저항체 상부에 형성되는 제2 절연막;
상기 제2 절연막 상부 중앙 영역에 형성되는 고체 전해질;
상기 고체 전해질 상부 일측에 형성되는 기준 전극; 및
상기 고체 전해질 상부 타측에 형성되는 감지 전극;
을 포함하는 MEMS형 전기화학식 가스 센서.
- 제10항에 있어서,
상기 기준 전극 및 상기 감지 전극은 인터디지털 형태, 빈 사각형 형태 또는 사각형 형태의 단일 또는 조합으로 형성되는 것을 특징으로 하는 MEMS형 전기화학식 가스 센서.
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