KR20150026012A - GAS SENSOR and Method for Manufacturing GAS SENSOR - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a manufacturing method for a gas sensor, which comprises: a) a step of forming a photoresist wire which connects a separated pair of photoresist electrodes and the pair of photoresist electrodes with each other, by exposing light and developing a first photoresist coated on a substrate; b) a step of forming a pair of carbon electrodes and a pair of carbon wires which are integrated with each other, by pyrolyzing the pair of photoresist electrodes and the photoresist wire; c) a step of forming a photoresist sacrificial layer which covers the pair of carbon electrodes and exposes the carbon wires, by coating a second photoresist on the substrate where the pair of carbon electrodes and the pair of carbon wires are formed and by exposing the coated second photoresist to light and developing the second photoresist; d) a step of forming a metal oxide seed on the carbon wire exposed by the photoresist sacrificial layer and then removing the photoresist sacrificial layer; and e) a step of forming a metal oxide nanowire on the surface of the carbon wire by growing the metal oxide seed.

Description

가스센서 및 그 제조방법{GAS SENSOR and Method for Manufacturing GAS SENSOR}Technical Field [0001] The present invention relates to a 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.The present invention relates to a method of manufacturing a gas sensor, and more particularly, to a method of manufacturing a gas sensor which has excellent sensitivity, has excellent electrical contact between a nanowire for detecting a gas and an electrode, And a manufacturing method thereof.

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. In recent years, sensors for various gases have been developed along with an increase in interest in environmental problems and the development of information and communication devices, and manufacturing has been simplified and performance is improved by incorporating semiconductor technology. For all sensors, the goal is to increase the sensitivity to improve performance, and efforts are being made to achieve these goals.

한편, 종래의 반도체식 가스센서는 감지 물질이 반도체 박막이기 때문에 감지도에 대한 한계가 있었으며, 일예로, 이산화탄소(CO₂)와 같은 안정된 화학물질의 경우 감지가 거의 불가능하였다. On the other hand, in the conventional semiconductor type gas sensor, there is a limitation on the sensitivity because the sensing material is a semiconductor thin film. For example, in the case of stable chemical substances such as carbon dioxide, detection is almost impossible.

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. Therefore, sensors for detecting harmful gases such as carbon monoxide (CO) and carbon dioxide are applied by an electrochemical method using a conductive method of a solution, an optical method using an infrared absorption method, and a method of measuring the electrical resistance of nanoparticles or nanowires .

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.The electrochemical method utilizes an electromotive force generated by the action of ions in a gas phase formed by electrolytically oxidizing or reducing a target gas to measure an electric current flowing in an external circuit or dissolving or ionizing an electrolyte solution or a solid. It has a very slow reaction rate and has a disadvantage that the detection range of the gas and the use environment are limited and the price is also high.

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.In addition, the optical method by the infrared absorption method is advantageous in that it is hardly influenced by other mixed gas or humidity, but it is disadvantageous in that the apparatus is complicated, the size is increased, and the price is also high.

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.In general, the chemical sensor has a structure for sensing gas by a contact combustion method. When a gas reacts with a sensor including a platinum wire as a catalyst, the gas is converted into a gas by using the resistance change of the platinum wire by an exothermic reaction or an endothermic reaction And the stability and sensitivity of the sensor are improved.

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.In recent years, oxide semiconductor type gas sensors have been developed and commercialized as the relationship between the contact reaction by gas chemisorption and the electron density has been clarified. Such semiconductor type gas sensors detect most gases including flammable gases So that it is possible to achieve miniaturization, reduction in cost, and improvement of reliability compared with other types of gas sensors.

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.In the gas sensor using the carbon nanotube used as the semiconductor type gas sensor, other sensors are required to heat up to about 300 ° C. in order to detect nitrogen oxide and the like. However, the carbon nanotube can operate at room temperature, Because the particle size is nanometer, the sensitivity of the sensor is several thousand times higher than other sensors.

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.A gas sensor of the type that measures the electrical resistance change of the nanoparticle itself or the material coated with the nanoparticle according to the concentration of the measuring gas has been developed. The use of nanoparticles results in a very high sensitivity because of the very high volume to area ratio, which is highly effective in changing the effect of the surface reaction on the total volume of the gas depending on the change in gas concentration.

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. Conventional nanoparticles or sensors using nanowires are disclosed in Korean Patent Registration No. 10-0655640 (Dec. 4, 2006), in which an electrode capable of measuring the change in electrical resistance of these nanomaterials only at specific portions is irregularly dispersed The electrical resistance was measured by flowing nanomaterials on the electrodes or pre-patterned electrodes, or by contacting them with electrodes using electrophoresis.

상기한 종래의 반도체식 가스센서는 나노물질과 전극과의 물리적, 전기적 연결이 불안정하고 표면과 접촉된 형태의 나노물질은 가스 센싱 과정에서 표면의 영향을 받는다는 단점을 지니고 있다.The conventional semiconductor type gas sensor has disadvantages that the physical and electrical connection between the nanomaterial and the electrode is unstable and the nanomaterial in contact with the surface is affected by the surface during the gas sensing process.

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.
Thereafter, the nanowires are fixed by electrophoresis on a pole-shaped electrode spaced apart from the surface, or nanowires are selectively grown from one electrode to the opposite electrode to form nanowire-based sensors Respectively. However, it is difficult to control the manufacturing process because the contact between the nanowire and the electrode is difficult, and the manufacturing method is expensive, or the manufacturing time is long, so that the conventional nanowire sensor has a limitation in commercialization through mass production of the sensor .

대한민국 등록특허 제10-0655640Korean Patent No. 10-0655640

본 발명은 물리적, 화학적 성질이 우수한 탄소와이어와 가스농도에 따라 전기전도도가 변하는 기능성 금속산화물나노와이어를 집적된 형태의 가스센서 제조방법을 제공하기 위한 것이다. The present invention is to provide a method of manufacturing a gas sensor in which a carbon wire excellent in physical and chemical properties and a functional metal oxide nanowire having a varying electrical conductivity according to a gas concentration are integrated.

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. In addition, it is also possible to fabricate the carbon wires at a predetermined distance from the substrate so as to solve the problem of reduction in sensitivity and noise caused by influences from the substrate, which is a problem of a nanowire-based gas sensor attached to a conventional substrate, Wherein the metal oxide nanowire is free from the influence of the substrate by growing a metal oxide nanowire as a gas sensing material.

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.At this time, the carbon electrode and the carbon wire are integrally formed so that the contact between the carbon wire spaced from the substrate and the two carbon electrodes supporting the carbon wire is physically and electrically stable, and the two carbon electrodes are electrically connected only through the carbon wire So that the change in resistance between the two carbon electrodes is governed by the resistance change of the metal oxide nanowires coated with carbon wires.

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. The metal oxide nanowire is radially grown on the surface of the carbon wire to facilitate access to the surface of the metal oxide nanowire, thereby improving the performance of the gas sensor. Hierarchical nanostructures The present invention also provides a method for producing the same.

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.
The shape, position, number and structure of the carbon wires can be freely controlled, and the metal oxide nanowires can be locally coated (grown) on or near the surface of the carbon wire, the production cost is reduced, and the productivity is remarkably increased And to provide a method of manufacturing a gas sensor capable of mass production.

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.A method (I) of manufacturing a gas sensor according to the present invention comprises the steps of: a) exposing and developing a first photoresist applied on a substrate to form a pair of photoresist electrodes spaced apart from each other and a photoresist Forming a wire; b) thermally decomposing a pair of photoresist electrodes and a photoresist wire to form a pair of integrated carbon electrodes and carbon wires connected to each other; c) forming a photoresist sacrificial layer over the pair of carbon electrodes and exposing the carbon wires by applying, exposing and developing a second photoresist on a substrate on which a pair of carbon electrodes and carbon wires are formed; d) forming a metal oxide seed on the carbon wire exposed by the photoresist sacrificial layer, and then removing the photoresist sacrificial layer; And e) growing a metal oxide seed to form a metal oxide nanowire on the carbon wire surface.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스센서 제조방법(I)에 있어, 기판은 탄소와이어가 형성되는 영역인 센싱영역에 요부홈이 형성된 기판일 수 있다.In the method (I) of manufacturing a gas sensor according to an embodiment of the present invention, the substrate may be a substrate having recessed grooves formed in a sensing region which is a region where carbon wires are formed.

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.In a method (I) of manufacturing a gas sensor according to an embodiment of the present invention, the step (a) comprises the steps of: a1) applying a first photoresist on a substrate on which an insulating film is formed, Forming an insulating film etching mask in which an insulating film region is exposed; a2) removing an insulating film region located in a sensing region using an insulating film etching mask and removing an insulating film etching mask; a3) forming a recessed groove by partially etching the substrate located in the sensing region using the insulating film from which the insulating film region located in the sensing region has been removed as a substrate etching mask; And a4) applying the first photoresist on the substrate with the recessed groove-formed substrate as a substrate.

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.In the method (I) of manufacturing a gas sensor according to an embodiment of the present invention, the growth of step (e) is performed by contacting the carbon wire with the metal oxide precursor, Metal oxide nanowires may be formed.

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.In a method (I) of manufacturing a gas sensor according to an embodiment of the present invention, the step a) comprises: applying a first photoresist on a substrate; Exposing a first photoresist using a photomask for forming an electrode having a shape corresponding to a pair of spaced apart electrodes; The first photoresist is re-exposed so that the pair of exposure areas exposed by the electrode forming photomask and the exposure area exposed by the wire forming photomask are connected to each other using a wire forming photomask having a wire shape step; And developing the re-exposed first photoresist to form a photoresist wire connecting the pair of spaced photoresist electrodes and the pair of photoresist electrodes to each other.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스센서 제조방법(I)에 있어, 재노광시, 제1포토레지스트의 표면영역이 부분적으로 노광될 수 있다.In the gas sensor manufacturing method (I) according to an embodiment of the present invention, the surface area of the first photoresist can be partially exposed upon re-exposure.

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. The method (II) for manufacturing a gas sensor according to the present invention comprises the steps of: i) exposing and developing a first photoresist applied on a substrate on which a recessed groove is formed to form a pair of photoresist electrodes spaced apart from each other by a recessed groove, Forming a photoresist wire over the groove and connecting the pair of photoresist electrodes to each other; j) pyrolyzing a pair of photoresist electrodes and a photoresist wire to form a pair of integrated carbon electrodes and carbon wires connected to each other; And k) forming a metal oxide nanowire on the carbon wire surface.

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. In a method (II) for manufacturing a gas sensor according to an embodiment of the present invention, step (k) comprises: k1) coating a metal oxide seed on the surface of the carbon wire; k2) metal oxide precursor and the carbon wire, and then growing the monocrystalline metal oxide nanowire from the metal oxide seed by the joule heat generated from the carbon wire.

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.In a method (II) for producing a gas sensor according to an embodiment of the present invention, i) comprises the steps of: applying a first photoresist on a substrate; Exposing a first photoresist using a photomask for forming an electrode having a shape corresponding to a pair of spaced apart electrodes; The first photoresist is re-exposed so that the pair of exposure areas exposed by the electrode forming photomask and the exposure area exposed by the wire forming photomask are connected to each other using a wire forming photomask having a wire shape step; And developing the re-exposed first photoresist to form a photoresist wire connecting the pair of spaced photoresist electrodes and the pair of photoresist electrodes to each other.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스센서 제조방법(II)에 있어, 재노광시, 제1포토레지스트의 표면영역이 부분적으로 노광될 수 있다.
In the gas sensor manufacturing method (II) according to an embodiment of the present invention, the surface area of the first photoresist can be partially exposed upon re-exposure.

본 발명에 따른 가스센서 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과를 가진다.The gas sensor and the manufacturing method thereof according to the present invention have the following effects.

첫째, 공중 부유된 형태의 전도성 탄소와이어를 단일 포토레지스트 코팅과 연속된 노광 공정과 열분해 공정으로 간단하게 저비용의 일괄 공정으로 생산할 수 있다.First, the suspended carbon conductive wire can be produced by a simple photoresist coating, a continuous exposure process, and a pyrolysis process in a low cost batch process.

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.Second, since the carbon wire and the carbon electrode are integrally formed at the same time, it is possible to complete the gas sensor structure which is electrically connected without any additional process for improving the physical and electrical contact between the carbon electrode and the carbon wire.

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. Third, the shape of the carbon wire is determined by the shape of the photomask in the exposure process, the amount of exposure energy, and the pyrolysis process. The distance between the carbon wire and the substrate is determined by the formation of the recess groove, the height of the photoresist, So that various types of hollow-portion-type carbon wire structures can be freely formed.

넷째, 탄소와이어 구조가 마이크로 단위의 포토레지스트의 열분해를 통한 부피 감소로 인하여 형성되므로 고가의 나노공정 장비 없이 저비용으로 나노 구조체를 생산할 수 있다.Fourth, since the carbon wire structure is formed due to the volume reduction through pyrolysis of the micro-unit photoresist, the nanostructure can be produced at low cost without expensive nano processing equipment.

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.Fifth, tensile stress is generated on the carbon wire due to the differential volume reduction caused by the height of the electrode during the pyrolysis process, and such tensile stress can prevent the deformation of the carbon wire caused by the external environment of the liquid phase.

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.Sixth, metal oxide nanowires, which are gas sensing materials, can grow metal oxide nanowires locally only on the surface of carbon wires as they are grown using the juxtaposition of carbon wires. In addition, since the size of the carbon wire is small, the electric energy of the carbon wire can easily raise the temperature of the carbon wire.

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. Seventh, the electrical connection between the two carbon electrodes supporting the carbon wire is formed only by the carbon wire and the metal oxide nanowire, so that the change in the electrical conductivity of the metal oxide nanowire due to the change in the gas concentration can be easily measured by the change in resistance between the two carbon electrodes . Eighth, since the metal oxide nanowires are grown on the surface of the carbon wire spaced apart from the substrate by a certain distance, the metal oxide nanowires are free from the influence of the substrate such as the temperature of the substrate, the contaminants and the stagnant layer, have.

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.Ninth, because the carbon wire is remote from the substrate, metal oxide nanowires can be grown on the entire surface of the carbon wire, and the metal oxide nanowires are grown radially on the carbon wire, The contact area is maximized and the sensitivity of the gas sensor can be increased.

열째, 탄소와이어 영역에만 금속산화물나노와이어가 선택적으로 형성됨에 따라, 가스 센서의 정확성, 재현성 및 감도를 높일 수 있다.
In the tenth, since the metal oxide nanowires are selectively formed only in the carbon wire region, the accuracy, reproducibility and sensitivity of the gas sensor can be increased.

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.
1 is a process diagram showing a method of manufacturing a gas sensor according to an embodiment of the present invention,
2 is another process drawing showing a method of manufacturing a gas sensor according to an embodiment of the present invention,
Figure 3 is another illustration of a method of manufacturing a gas sensor according to an embodiment of the present invention.

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. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. The following drawings are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the following drawings, but may be embodied in other forms, and the following drawings may be exaggerated in order to clarify the spirit of the present invention. Also, throughout the specification, like reference numerals designate like elements.

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.Hereinafter, the technical and scientific terms used herein will be understood by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily blurred are omitted.

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.FIG. 1 is a process diagram showing a method of manufacturing a gas sensor according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is another process drawing showing a method of manufacturing a gas sensor according to an embodiment of the present invention. Which is another example of a method of manufacturing a gas sensor according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a method of manufacturing a gas sensor according to the present invention will be described with reference to Figs.

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.A method (I) of manufacturing a gas sensor according to the present invention comprises the steps of: a) exposing and developing a first photoresist applied on a substrate to form a pair of photoresist electrodes spaced apart from each other and a photoresist Forming a wire; b) thermally decomposing a pair of photoresist electrodes and a photoresist wire to form a pair of integrated carbon electrodes and carbon wires connected to each other; c) forming a photoresist sacrificial layer over the pair of carbon electrodes and exposing the carbon wires by applying, exposing and developing a second photoresist on a substrate on which a pair of carbon electrodes and carbon wires are formed; d) forming a metal oxide seed on the carbon wire exposed by the photoresist sacrificial layer, and then removing the photoresist sacrificial layer; And e) growing a metal oxide seed to form a metal oxide nanowire on the carbon wire surface.

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.The substrate may serve as a support for physically supporting the carbon electrode and the carbon wire to be manufactured. Furthermore, the substrate may be a substrate having an insulating layer on at least a surface thereof so as not to affect a current or a voltage detected through the carbon electrode and the carbon wire.

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. Specifically, the substrate may be a wafer or a film (fim), and, in terms of physical properties, the substrate may be a rigid substrate or a flexible substrate. Crystallographically, the substrate may be monocrystalline, polycrystalline or amorphous, or it may be a mixed phase in which a crystalline phase and an amorphous phase are mixed. When the substrate is a laminated substrate in which two or more layers are laminated, each layer may be a monocrystalline, polycrystalline, amorphous or mixed phase independently of each other.

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.Materially, the substrate may be an inorganic substrate or an insulating organic substrate comprising a semiconductor. By way of non-limiting example, the substrate may be a semiconductor substrate, the semiconductor substrate being a quaternary semiconductor comprising silicon (Si), germanium (Ge) or silicon germanium (SiGe); Group 3-5 semiconductors including gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP), or gallium phosphide (GaP); Group 2-6 semiconductors including cadmium sulfide (CdS) or zinc telluride (ZnTe); Group 4-6 semiconductors including lead sulfide (PbS); Or a laminated substrate in which two or more materials selected from these are laminated on each other. At this time, as described above, the semiconductor substrate may be a substrate having an insulating film on its surface. The insulating film may be formed by a known method such as thermal oxidation, vapor deposition, or the like. The insulating film may be at least one selected from the group consisting of silicon oxide, hafnium oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, barium-titanium composite oxide, yttrium oxide, tungsten oxide, tantalum oxide, zinc oxide, titanium oxide, tin oxide, barium-zirconium composite oxide, But are not limited to, rides, zirconium silicates, hafnium silicates, mixtures thereof, and composites thereof. As a specific example, the semiconductor substrate may be a semiconductor substrate (including a wafer) such as a Si substrate; A semiconductor substrate (including a wafer) on which a semiconductor oxide layer such as a Si semiconductor substrate or a SOI (silicon on insulator) substrate having a surface oxide film formed thereon is laminated; And an SOI semiconductor substrate having a surface oxide film formed thereon.

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.However, when the inorganic substrate is an insulating material, it is needless to say that the inorganic substrate itself of the insulating material can be directly used. Nonlimiting examples of the insulating inorganic substrate include silicon oxide, hafnium oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, barium-titanium composite oxide, yttrium oxide, tungsten oxide, tantalum oxide, zinc oxide, titanium oxide, tin oxide, barium-zirconium complex But are not limited to, oxides, silicon nitrides, silicon oxynitrides, zirconium silicates, hafnium silicates, mixtures thereof, and composites thereof.

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.The organic substrate may be a rigid or flexible organic substrate having an insulating property, and examples thereof include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyimide (PI), polycarbonate (PC) (PP), triacetylcellulose (TAC), polyethersulfone (PES), polydimethylsiloxane (PDMS), or a mixture thereof.

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.a) forming and exposing a first photoresist applied on a substrate to form a photoresist wire connecting a pair of photoresist electrodes spaced apart from each other and a pair of photoresist electrodes to each other, Applying a resist; Exposing a first photoresist using a photomask for forming an electrode having a shape corresponding to a pair of spaced apart electrodes; The first photoresist is re-exposed so that the pair of exposure areas exposed by the electrode forming photomask and the exposure area exposed by the wire forming photomask are connected to each other using a wire forming photomask having a wire shape step; And developing the re-exposed first photoresist to form a photoresist wire connecting the pair of spaced photoresist electrodes and the pair of photoresist electrodes to each other.

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.In the case where the substrate includes an insulating film, the first photoresist may be applied to the surface side where the insulating film is formed, and may be used as long as it is a material and a coating method of a photoresist conventionally used in the field of semiconductor device manufacturing. As a non-limiting example, the application of the first photoresist may be a method used for applying a photoresist in a conventional photolithography process, and a non-limiting example is spin coating. After application, drying (soft baking) of the applied photoresist layer may be performed, and optionally hard baking may be performed.

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.The first photoresist can be a high molecular substance whose resistance to chemicals is changed by light used in a conventional lithography process. The first photoresist can be exposed to light to be exposed to a negative type photoresist or light which is insoluble in chemicals, And a positive type photoresist that becomes soluble. As a specific example, the first photoresist may be a negative type photoresist such as SU-8.

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. The photomask for electrode formation may be a photomask which is formed in a size, structure and shape corresponding to the shape, structure and size of the designed electrode (a pair of electrodes). By exposing the first photoresist using a photomask for electrode formation, an exposure region can be formed in the first photoresist in a size, structure, and shape corresponding to the shape, structure, and size of the previously designed electrode. The light used for exposure may be light in the extreme ultraviolet to ultraviolet region, specifically ultraviolet light. A sufficient exposure can be performed so that the resistance to chemicals can be uniformly changed by light from the surface of the photoresist to the interface with the substrate at the time of exposure.

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.After exposure using an electrode-forming photomask, a pair of exposure areas exposed by a photomask for forming an electrode and an exposure exposed by a wire-forming photomask using a wire-forming photomask having a wire- A step of re-exposing the first photoresist so that the regions are connected to each other can be performed.

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. The first photoresist is exposed in the form of a perforation of the photomask by exposure using a photomask for forming an electrode, that is, a region exposed by a design corresponding to a pair of spaced apart electrodes (hereinafter, Exposure region) may be provided. The photomask for forming a wire may be a photomask formed in the form of a wire connecting exposure regions for a pair of electrodes to each other. Specifically, the perforation shape of the photomask for forming a wire may include a linear single wire, a single wire array, a mesh shape, or a honeycomb shape.

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.By re-exposing the first photoresist using a photomask for forming a wire, a wire-shaped exposure area connected to both ends of the exposure area for electrodes can be formed in the first photoresist together with a pair of electrode exposure areas have. In this case, it is needless to say that the wire-shaped exposure area may be a shape corresponding to the puncturing pattern of the wire-forming photomask.

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.The re-exposure may be light in the extreme ultraviolet to ultraviolet region, independently of the exposure using the photomask for forming an electrode, and may specifically be ultraviolet light. The light energy at the time of exposure can be adjusted so that only the surface layer of the first photoresist changes the resistance to the chemical by the light. That is, when the re-exposure is performed, the photoresist wire in the air floating type in which both ends are supported by the photoresist electrode during the development of the first photoresist can be manufactured by partially exposing the surface of the first photoresist only to a predetermined depth have.

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. A re-exposure using a photo mask for forming an electrode and a re-exposure using a photomask for forming a wire is performed, and then a developing step for removing the remaining portion of the photoresist except for the exposed portion may be performed. The development of the photoresist can be performed using a developer used in a conventional photolithography process.

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.By the development of the first photoresist, a photoresist wire connecting a pair of photoresist electrodes and a pair of photoresist electrodes spaced apart from each other may be formed on the substrate. At this time, the shape of the photoresist wire may include a linear single wire, a single wire array, a mesh shape, or a honeycomb shape, The uppermost surface of the resist electrode. In particular, the tops of the photoresist wires and the photoresist electrodes may be integral with each other, due to the formation of photoresist wires connecting the pair of photoresist electrodes to each other by exposure and re-exposure of the same first photoresist It is.

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.Thereafter, a pair of photoresist electrodes formed on the substrate and the photoresist wire are pyrolyzed to produce carbon electrodes and carbon wires. At this time, a pair of photoresist electrodes and a photoresist wire spaced apart from each other not only become carbonized through thermal decomposition, but also have a diameter of 100 nm to several 탆, a length of several 탆 to several hundred 탆, It can be several tens of 탆. Pyrolysis can be carried out in a vacuum or in an inert gas environment at a temperature of at least 800 ° C. A pair of photoresist electrodes and a photoresist wire are integrated so that the pair of photoresist electrodes and the photoresist wire are thermally decomposed by the thermal decomposition to form a pair of integrated carbon electrodes and carbon wires .

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.Thereafter, c) forming a photoresist sacrificial layer covering the pair of carbon electrodes and exposing the carbon wires by applying, exposing and developing a second photoresist on a substrate on which a pair of carbon electrodes and carbon wires are formed, .

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.In detail, a second photoresist layer can be formed by applying a second photoresist on a substrate on which a pair of carbon electrodes and a carbon wire are formed. The material and method of applying the second photoresist can be used as long as it is a material and a coating method of a photoresist commonly used in the field of semiconductor device manufacturing. As a non-limiting example, the application of the second photoresist may be a method used for applying a photoresist in a conventional photolithography process, and a non-limiting example is spin coating. After application, drying (soft baking) of the applied photoresist layer may be performed, and optionally hard baking may be performed.

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.The second photoresist can be a high molecular substance whose resistance to chemicals is changed by light used in a conventional lithography process. The second photoresist can be exposed to light to be exposed to a negative type photoresist or light which is insoluble in chemicals, And a positive type photoresist that becomes soluble. As a specific example, the second photoresist may be a positive type photoresist such as AZ.

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. The photomask (photomask for the sacrificial layer) used for exposure of the second photoresist is a sensing region which is a substrate region between two carbon electrodes which are mutually opposed to each other, that is, May be formed. At this time, as described later, the photoresist sacrificial layer prepared by exposing and developing the second photoresist is intended to confine the region where the metal oxide seed is formed to the carbon wire region, The length of the carbon wire may be equal to or less than the length of the carbon wire and may be equal to or similar to the length of the carbon wire based on the direction perpendicular to the spacing direction of the two carbon electrodes.

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.A photoresist sacrificial layer covering the pair of carbon electrodes and exposing the carbon wires may be formed by exposing and developing the second photoresist layer using the photomask for the sacrificial layer. At this time, the exposure of the second photoresist layer may be light in the extreme ultraviolet to ultraviolet region, and may be specifically ultraviolet light. The development of the second photoresist layer can be performed using a developer used in a conventional photolithography process.

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. Thereafter, a metal oxide seed is formed on the carbon wire exposed by the photoresist sacrificial layer, and then the photoresist sacrificial layer is removed. The step of forming a metal oxide seed on the carbon wire may be performed through physical vapor deposition or chemical vapor deposition. The physical vapor deposition or chemical vapor deposition may be performed by sputtering, magnetron-sputtering, E-beam evaporation, thermal evaporation, laser molecular beam epitaxy (L-MBE) But are not limited to, plasma enhanced deposition (PLD), vacuum deposition, atomic layer deposition (ALD), or plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). In this case, it is of course possible to integrally coat a metal oxide seed on the surface of the carbon wire through vapor deposition, or to oxidize the metal thin film after the metal thin film is deposited, thereby forming a metal oxide seed.

금속산화물 시드의 금속산화물은 산화아연(ZnO), 산화구리(CuO), 산화인듐(In2O3) 및 산화주석(SnO2)에서 하나 또는 둘 이상 선택될 수 있다. The metal oxide of the metal oxide seed may be selected from one or more of zinc oxide (ZnO), copper oxide (CuO), indium oxide (In 2 O 3 ) and tin oxide (SnO 2 ).

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. After the formation of the coating layer of the metal oxide seed on the carbon wire by using the deposition, the step of removing the photoresist sacrificial layer may be performed. The removal of the photoresist sacrificial layer may be performed by using a photoresist etching solution commonly used in the field of semiconductor device manufacturing or by a physical method such as lift-off.

이후, e) 금속산화물 시드를 성장시켜 탄소와이어 표면에 금속산화물 나노와이어를 형성하는 단계가 수행될 수 있다. Thereafter, e) a step of growing a metal oxide seed to form a metal oxide nanowire on the surface of the carbon wire may be performed.

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.When metal oxide nanowire formation, physical deposition or chemical deposition, is used, the metal oxide nanowire formation step and the metal oxide seed formation step may be performed through a single deposition process.

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.In the metal oxide nanowire forming step, the metal oxide precursor and the carbon wire are brought into contact with each other, and then the single crystal metal oxide nanowire can be produced from the seed by using the jelly generated from the carbon wire. That is, a metal oxide nanowire can be produced from a seed by flowing a current through a carbon electrode through a carbon electrode and using a jelly generated from a carbon wire.

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.A substrate provided with a carbon wire on which a coating layer of a metal oxide seed is formed on the side of the single crystal metal oxide nanowire formed from the metal oxide seed and the side of forming the metal oxide nanowire uniformly and uniformly around the surface of the carbon wire, A metal oxide nanowire as a gas sensing material is selectively grown on the surface of the carbon wire by applying a constant voltage to the two carbon electrodes after immersing the carbon nanotube in an autoclave containing a solution in which the metal oxide precursor is dissolved . Metal oxide materials of the nanowire may be the same as the metal oxide seed, the metal oxide a metal oxide nanowire is zinc oxide (ZnO), copper oxide (CuO), indium (In 2 O 3) and tin oxide (SnO 2 ). ≪ / RTI > As a specific example, when the metal oxide nanowire is zinc oxide, the solution in which the metal oxide precursor is dissolved may be an aqueous solution containing Zinc nitride (Zn (NO 3 ) 2 ) and HMTA (hexamethylenetetramine).

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. Accordingly, the metal oxide nanowires whose electric conductivity changes according to the concentration of the gas are formed radially on the surface of the carbon wire. In this case, the change of the current value flowing by applying the voltage to the two carbon electrodes is measured, . Using zinc oxide nanowires, various gases such as C 2 H 5 OH, NO 2 , H 2 , H 2 S, CO, O 2 , and NH 3 can be detected.

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. In the method of manufacturing a gas sensor according to an embodiment of the present invention, the substrate may be a substrate having recessed grooves formed in a sensing region which is a region where carbon wires are formed. Specifically, the step a) includes the steps of: a1) forming an insulating film etching mask on the substrate on which the insulating film is formed by applying the photoresist of the first aspect, exposing and developing the insulating film to expose the insulating film region located in the sensing region; a2) removing an insulating film region located in a sensing region using an insulating film etching mask and removing an insulating film etching mask; a3) forming a recessed groove by partially etching the substrate located in the sensing region using the insulating film from which the insulating film region located in the sensing region has been removed as a substrate etching mask; And a4) applying the first photoresist on the substrate with the recessed groove-formed substrate as a substrate. Here, as described above, it goes without saying that the substrate on which the insulating film is formed may be a semiconductor substrate having an insulating film formed thereon.

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.The material of the 1-1 photoresist and the method of applying the photoresist can be used as long as it is a material and a coating method of a photoresist commonly used in the field of semiconductor device production. As a non-limiting example, application of the 1-1 photoresist may include spin coating and the like. After application, drying (soft baking) of the applied photoresist layer may be performed, and optionally hard baking may be performed.

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.The first photoresist may be a polymer material whose resistance to chemicals is changed by light used in a conventional lithography process. The first photoresist may be exposed to light to be exposed to a negative type photoresist or light which is insoluble in chemicals, A positive type photoresist which is soluble in the positive type photoresist. As a specific example, the first photoresist may be a positive photoresist such as AZ.

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.The photomask used for exposure of the 1-1 photoresist includes a sensing region which is a substrate region between two carbon electrodes which are mutually opposed to each other, that is, a photomask having a perforation of a size and shape corresponding to the region where the carbon wire is located, Lt; / RTI > As an example, it may be the same or similar to the photomask used in manufacturing the photoresist sacrificial layer. The exposure of the first photoresist may be light in the extreme ultraviolet to ultraviolet region, specifically ultraviolet light. The development of the 1-1 photoresist layer can be performed using a developer used in a conventional photolithography process.

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. By exposure and development of the 1-1 photoresist, an area of the substrate where the carbon wires are provided, that is, an area of the insulating film corresponding to a region between two electrodes facing each other is exposed to the surface, 1, the exposed insulating film region can be removed using the photoresist as an insulating film etching mask. At this time, the removal of the insulating film may be performed by dry etching such as wet etching or plasma etching using an etching solution for selectively dissolving the material of the insulating film. As a non-limiting example, when the insulating film is a silicon oxide film, etching may be performed using an HF mixed aqueous solution. When the insulating film region corresponding to the sensing region is removed, the substrate (semiconductor substrate) can be selectively exposed to the surface only at the portion corresponding to the sensing region. Thereafter, the step of removing the 1-1 photoresist, partially etching the substrate located in the sensing region using the insulating film remaining on the substrate as a substrate etching mask, and forming a recessed groove may be performed. The etching of the substrate may be performed by dry etching, such as wet etching or plasma etching, using an etchant to selectively dissolve the substrate, and may be performed by wet etching in terms of isotropic etching. As a specific example, when the substrate is a Si substrate, wet etching may be performed using an alkaline etching solution containing nitrate. After the partial etching of the substrate is performed, a conventional cleaning step can be further performed, and the step of applying the first photoresist on the substrate of the step a) described above is carried out by using the recessed groove-formed substrate as the substrate .

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. The method (II) for manufacturing a gas sensor according to the present invention comprises the steps of: i) exposing and developing a first photoresist applied on a substrate on which a recessed groove is formed to form a pair of photoresist electrodes spaced apart from each other by a recessed groove, Forming a photoresist wire over the groove and connecting the pair of photoresist electrodes to each other; j) pyrolyzing a pair of photoresist electrodes and a photoresist wire to form a pair of integrated carbon electrodes and carbon wires connected to each other; And k) forming a metal oxide nanowire on the carbon wire surface.

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.The fabrication of the recessed grooves in step i) includes: a1) coating the first-type photoresist on the substrate on which the insulating film is formed, and then exposing and developing it to form an insulating film etching mask in which an insulating film region located in the sensing region is exposed ; a2) removing an insulating film region located in a sensing region using an insulating film etching mask and removing an insulating film etching mask; a3) forming a recessed groove by partially etching the substrate located in the sensing region using the insulating film from which the insulating film region located in the sensing region has been removed as a substrate etching mask; And a4) applying the first photoresist on the substrate with the recessed groove-formed substrate as a substrate, the detailed description thereof will be omitted.

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.forming a photoresist wire connecting the pair of photoresist electrodes of step i) to each other; And j) thermally decomposing a pair of photoresist electrodes and a photoresist wire to form a pair of carbon electrodes and a carbon wire integrally connected to each other, And b), the detailed description thereof will be omitted.

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. k) forming a metal oxide nanowire on the surface of the carbon wire; k1) coating the metal oxide seed on the surface of the carbon wire without forming the photoresist sacrifice layer; k2) metal oxide precursor and the carbon wire, and then growing the monocrystalline metal oxide nanowire from the metal oxide seed by the joule heat generated from the carbon wire.

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. Specifically, the metal oxide seed coating step of k1) immerses a substrate containing a pair of carbon electrodes and carbon wires in a solution capable of forming nanoparticles of a metal oxide to be grown, wherein the temperature of the solution is maintained for a predetermined time And a coating layer of a metal oxide nanoparticle (seed) can be formed on the surface of at least the carbon nanowire by heating. The metal oxide of the metal oxide seed may be selected from one or more of zinc oxide (ZnO), copper oxide (CuO), indium oxide (In 2 O 3 ) and tin oxide (SnO 2 ). As a specific example, Zinc acetate (Zn (CH 3 CO 2 ) 2 ) and methanol solution containing NaOH can be used to coat zinc oxide nanoparticles. However, if a photoresist sacrificial layer is used, the coating layer of the metal oxide seed may be performed through physical vapor deposition or chemical vapor deposition, as described above.

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. k2) metal oxide precursor and the carbon wire, and then growing the single-crystal metal oxide nanowire from the metal oxide seed by the joule heat generated from the carbon wire, e) growing the metal oxide seed as described above The step of forming the metal oxide nanowire on the surface of the carbon wire is the same or the same as the step of forming the metal oxide nanowire, so that the detailed description thereof will be omitted.

본 발명은 상술한 제조방법으로 제조되는 가스 센서를 포함한다. The present invention includes a gas sensor manufactured by the above-described manufacturing method.

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. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Those skilled in the art will recognize that many modifications and variations are possible in light of the above teachings.

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.Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

Claims (10)

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 포함하는 가스센서 제조방법.
a) exposing and developing a first photoresist applied on a substrate to form a pair of photoresist electrodes spaced apart from each other and a photoresist wire connecting the pair of photoresist electrodes to each other;
b) thermally decomposing the pair of photoresist electrodes and the photoresist wire to form a pair of integrated carbon electrodes and carbon wires connected to each other;
c) forming a photoresist sacrificial layer covering the pair of carbon electrodes and exposing the carbon wires by applying, exposing and developing a second photoresist on a substrate having a pair of carbon electrodes and carbon wires formed thereon;
d) forming a metal oxide seed on the carbon wire exposed by the photoresist sacrificial layer, and then removing the photoresist sacrificial layer; And
e) growing the metal oxide seed to form a metal oxide nanowire on the surface of the carbon wire;
And a gas sensor.
제 1항에 있어서,
상기 기판은 상기 탄소와이어가 형성되는 영역인 센싱영역에 요부홈이 형성된 기판인 가스센서 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the substrate is a substrate having a recessed groove formed in a sensing region which is an area where the carbon wires are formed.
제 2항에 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 상기 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.
3. The method of claim 2,
The step a)
a1) forming an insulating film etching mask on the substrate on which the insulating film is formed by coating the 1-1 photoresist, exposing and developing the insulating film to expose the insulating film region located in the sensing region;
a2) removing the insulating film region located in the sensing region using the insulating film etching mask and removing the insulating film etching mask;
a3) forming a recessed groove by partially etching the substrate located in the sensing region using the insulating film from which the insulating film region located in the sensing region is removed as a substrate etching mask; And
a4) applying the first photoresist on a substrate with a substrate having a recessed groove formed thereon as a substrate;
≪ / RTI >
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.
4. The compound according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the growth of step (e) comprises forming a metal oxide nanowire of monocrystalline form from the seed by a strip heat generated from the carbon wire after contacting the metal oxide precursor with the carbon wire.
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.
4. The compound according to any one of claims 1 to 3,
The step a)
Applying a first photoresist on a substrate;
Exposing a first photoresist using a photomask for forming an electrode having a shape corresponding to a pair of spaced apart electrodes;
The first photoresist is re-exposed so that the pair of exposure areas exposed by the electrode forming photomask and the exposure area exposed by the wire forming photomask are connected to each other using a wire forming photomask having a wire shape step; And
Developing the re-exposed first photoresist to form a pair of photoresist electrodes spaced apart from each other and a photoresist wire connecting the pair of photoresist electrodes to each other;
And a gas sensor.
제 5항에 있어서,
상기 재노광시, 상기 제1포토레지스트의 표면영역이 부분적으로 노광되는 가스센서 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein during the re-exposure, the surface area of the first photoresist is partially exposed.
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 표면에 금속산화물 나노와이어를 형성하는 단계;
를 포함하는 가스센서 제조방법.
(i) exposing and developing a first photoresist applied on a substrate on which a recessed groove is formed to form a pair of photoresist electrodes spaced apart from each other with the recessed groove therebetween, Forming a photoresist wire connecting resist electrodes to each other;
j) thermally decomposing the pair of photoresist electrodes and the photoresist wire to form a pair of integrated carbon electrodes and carbon wires connected to each other; And
k) forming a metal oxide nanowire on the carbon wire surface;
And a gas sensor.
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.
8. The method of claim 7,
The step k)
k1) coating a surface of the carbon wire with a metal oxide seed;
k2) metal oxide precursor and the carbon wire, and growing a single-crystal metal oxide nanowire from the metal oxide seed by a joule generated in the carbon wire;
And a gas sensor.
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.
8. The method of claim 7,
The step i)
Applying a first photoresist on a substrate;
Exposing a first photoresist using a photomask for forming an electrode having a shape corresponding to a pair of spaced apart electrodes;
The first photoresist is re-exposed so that the pair of exposure areas exposed by the electrode forming photomask and the exposure area exposed by the wire forming photomask are connected to each other using a wire forming photomask having a wire shape step; And
Developing the re-exposed first photoresist to form a pair of photoresist electrodes spaced apart from each other and a photoresist wire connecting the pair of photoresist electrodes to each other;
And a gas sensor.
제 9항에 있어서,
상기 재노광시, 상기 제1포토레지스트의 표면영역이 부분적으로 노광되는 가스센서 제조방법.
10. The method of claim 9,
Wherein during the re-exposure, the surface area of the first photoresist is partially exposed.
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