KR20180060250A - Gas sensor, menufacturing method for the gas sensor and gas sessing device - Google Patents
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Abstract
Description
실시 예는 가스 센서에 관한 것이다. An embodiment relates to a gas sensor.
실시 예는 가스 센서 제조 방법에 관한 것이다.An embodiment relates to a method of manufacturing a gas sensor.
실시 예는 가스 검출을 위한 반도체형 센서 및 그 제조방법에 관한 것이다. Embodiments relate to a semiconductor sensor for gas detection and a manufacturing method thereof.
실시 예는 가스 센서를 갖는 가스 감지 장치에 관한 것이다.An embodiment relates to a gas sensing device having a gas sensor.
우리의 생활환경에는 대단히 많은 종류의 가스가 존재하고 있다. 일반가정, 업소, 공사장에서의 가스사고, 석유콤비나트, 탄광, 화학플랜트 등에서의 폭발사고 및 오염 공해 등의 문제가 잇따르고 있다. 인간의 감각기관으로는 위험 가스의 농도를 정량적으로 판별하거나 가스의 종류를 거의 판별할 수 없다. 이에 대응하기 위해 물질의 물리적 성질 또는 화학적 성질을 이용한 가스 센서가 개발되어 가스의 누설탐지, 농도 측정 및 경보 등에 사용되고 있다.There are many kinds of gases in our living environment. Problems such as gas accidents in general homes, businesses, construction sites, explosion accidents in petroleum combinets, mines, chemical plants, and pollution pollution are continuing. Human sensory organs can not quantitatively determine the concentration of the hazardous gas or can hardly distinguish the type of the gas. In order to cope with this problem, a gas sensor using physical properties or chemical properties of a material has been developed and used for leakage detection, concentration measurement and alarm for gas.
이러한 가스 센서에 대한 연구는 오래 전부터 이루어져 왔으며, 현재 많은 종류의 가스 센서가 상용화되어 있다. 반도체를 이용한 가스 센서는, 기체 성분이 반도체의 표면에 흡착하거나 또는 미리 흡착해 있던 산소등과 같은 흡착 가스와 반응할 때 흡착 분자와 반도체 표면과의 사이에 전자 수수가 일어나고 이로 인하여 반도체의 도전율과 표면 전위 등이 변화하게 되는데, 이러한 변화를 검출하는 원리이다.Such gas sensors have been studied for a long time, and many types of gas sensors are now commercially available. When a gas component is adsorbed on the surface of a semiconductor or reacted with an adsorbing gas such as oxygen or the like which has been previously adsorbed, a gas sensor using a semiconductor causes electron exchange between the adsorbing molecules and the surface of the semiconductor, Surface potential, and the like, which are the principle of detecting such a change.
반도체 가스 센서는 측정 대기의 스펙트럼이나 이온 모빌리티(mobility)에 의한 전도성 측정을 통한 광학식 가스 센서나 전기 화학식 가스 센서에 비하여 그 구조가 간단하고 공정이 용이하며, 크기가 작고 전력 소모가 작은 이점들이 있다.Semiconductor gas sensors are simpler in structure, easier to process, smaller in size and lower in power consumption than optical gas sensors or electrochemical gas sensors through measurement of conductivity by measurement spectrum or ion mobility .
실시 예는 가스 검출을 위한 가스 센서 및 그 제조방법을 제공한다.Embodiments provide a gas sensor for gas detection and a method of manufacturing the same.
실시 예는 반도체 소자로부터 방출된 광에 의해 가스와 반응하는 감지재를 갖는 가스 센서 및 그 제조방법을 제공한다.Embodiments provide a gas sensor having a sensing material that reacts with a gas by light emitted from a semiconductor device and a method of manufacturing the same.
실시 예는 자외선 광에 의해 가스와 반응하는 감지재가 분산된 복수의 반도체 돌기를 갖는 가스 센서 및 그 제조방법을 제공한다.Embodiments provide a gas sensor having a plurality of semiconductor protrusions in which a sensing material reacting with a gas by ultraviolet light is dispersed, and a method of manufacturing the same.
실시 예는 도전형 반도체의 돌기들의 표면에 가스 감지재를 분산시킨 가스 센서를 제공한다.The embodiment provides a gas sensor in which a gas sensing material is dispersed on the surface of protrusions of a conductive semiconductor.
실시 예는 도전형의 반도체층으로부터 돌출된 복수의 돌기의 표면에 가스와 반응하는 감지재가 배치된 가스 센서를 제공한다.Embodiments provide a gas sensor in which a sensing material that reacts with a gas is disposed on a surface of a plurality of projections projecting from a conductive semiconductor layer.
실시 예는 가스 센서를 갖는 가스 감지 장치를 제공한다.An embodiment provides a gas sensing device having a gas sensor.
실시 예는 가스 센서 및 이에 인접한 영역에 반도체 소자를 갖는 가스 감지 장치를 제공한다.An embodiment provides a gas sensing device having a gas sensor and a semiconductor device in an area adjacent thereto.
실시 예는 기판, 상기 기판 상에 도전형 반도체층, 상기 도전형 반도체층 상에 복수의 개구부를 갖는 절연층을 통해 돌출된 돌기의 표면에 감지재가 분산된 가스 센서 및 그 제조방법을 제공한다.An embodiment provides a gas sensor in which a sensing material is dispersed on a surface of a substrate, a conductive type semiconductor layer on the substrate, and protrusions protruding through an insulating layer having a plurality of openings on the conductive type semiconductor layer, and a method of manufacturing the same.
실시 예는 3차원 형상의 반도체 돌기의 표면에 감지재에 의한 임피던스 변화를 감지하는 감지 센서 및 그 제조 방법을 제공한다.Embodiments provide a sensing sensor for sensing a change in impedance due to a sensing material on a surface of a three-dimensional semiconductor protrusion and a method of manufacturing the same.
실시 예에 따른 가스 센서는, 기판; 상기 기판의 제1영역 상에 배치된 가스 센서부; 및 상기 기판의 제2영역 상에 배치된 반도체 소자를 포함하고, 상기 가스 센서부는, 복수의 돌기를 갖는 반도체층; 상기 돌기에 배치된 감지재; 및 상기 반도체층과 전기적으로 연결된 제1 및 제2센서 전극을 포함하며, 상기 반도체 소자는, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 활성층을 포함한다. A gas sensor according to an embodiment includes: a substrate; A gas sensor disposed on a first region of the substrate; And a semiconductor element disposed on a second region of the substrate, wherein the gas sensor portion includes: a semiconductor layer having a plurality of projections; A sensing member disposed on the projection; And first and second sensor electrodes electrically connected to the semiconductor layer, wherein the semiconductor element includes a first conductivity type semiconductor layer, a second conductivity type semiconductor layer, and a second conductivity type semiconductor layer, And an active layer disposed between the conductive semiconductor layers.
실시 예에 따른 가스 감지 장치는, 회로 기판; 상기 회로 기판의 제1영역 상에 배치된 가스 센서; 및 상기 회로 기판의 제2영역 상에 배치된 반도체 소자를 포함하며, 상기 가스 센서는, 도전형의 반도체층; 상기 반도체층 상에 복수의 제1개구부를 갖는 절연층; 상기 절연층의 제1개구부를 통해 상기 반도체층으로부터 돌출된 복수의 돌기; 상기 돌기의 표면에 감지재; 및 상기 반도체층에 전기적으로 연결된 제1,2센서 전극을 포함한다.A gas sensing device according to an embodiment includes: a circuit board; A gas sensor disposed on a first region of the circuit board; And a semiconductor element disposed on a second region of the circuit board, wherein the gas sensor comprises: a conductive semiconductor layer; An insulating layer having a plurality of first openings on the semiconductor layer; A plurality of protrusions protruding from the semiconductor layer through a first opening of the insulating layer; A sensing material on the surface of the projection; And first and second sensor electrodes electrically connected to the semiconductor layer.
실시 예에 의하면, 상기 반도체층 상에 배치되며 상기 복수의 돌기가 배치된 개구부를 갖는 절연층을 포함하며, 상기 돌기는 상기 절연층의 상면보다 돌출될 수 있다. According to an embodiment, the semiconductor light emitting device includes an insulating layer disposed on the semiconductor layer and having an opening in which the plurality of protrusions are disposed, and the protrusion may protrude from the upper surface of the insulating layer.
실시 예에 의하면, 상기 감지재는 상기 돌기들의 표면에 분산될 수 있다.According to the embodiment, the sensing material may be dispersed on the surface of the protrusions.
실시 예에 의하면, 상기 돌기의 일부는 다각 기둥 형상, 원 기둥 형상 또는 피라미드 형상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. According to the embodiment, a part of the projections may include at least one of a polygonal columnar shape, a circular columnar shape, and a pyramidal shape.
실시 예에 의하면, 상기 반도체층과 상기 제1도전형 반도체층은 상기 기판 상에서 서로 분리되며, 상기 반도체층은 상기 기판과 상기 절연층 사이에 배치될 수 있다. According to the embodiment, the semiconductor layer and the first conductivity type semiconductor layer are separated from each other on the substrate, and the semiconductor layer can be disposed between the substrate and the insulating layer.
실시 예에 의하면, 상기 복수의 돌기는 상기 제1센서 전극과 상기 제2센서 전극 사이에 배치되며, 상기 제1,2센서 전극은 상기 반도체층 위에 배치될 수 있다.According to an embodiment, the plurality of protrusions may be disposed between the first sensor electrode and the second sensor electrode, and the first and second sensor electrodes may be disposed on the semiconductor layer.
실시 예에 의하면, 상기 반도체층은 n형 도펀트를 갖는 반도체를 포함하거나, II족 및 VI족 화합물 반도체와 III족 및 V족 화합물 반도체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. According to the embodiment, the semiconductor layer may include a semiconductor having an n-type dopant, or may include at least one of group II and group V compound semiconductors and group III and group V compound semiconductors.
실시 예에 의하면, 상기 돌기는 상기 반도체층과 동일한 반도체를 포함할 수 있다.According to the embodiment, the protrusion may include the same semiconductor as the semiconductor layer.
실시 예에 의하면, 상기 감지재는 주 감지 재료와 촉매를 포함하며, 상기 주 감지 재료는 SnO2, CuO, TiO2, In2O3, ZnO, V2O5, RuO2, WO3, ZrO2, MoO3 , NiO, CoO, Fe2O3, 및 AB2O4 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 포함하며, 상기 촉매는 백금(pt), 구리(Cu), 로듐(Rd), 금(Au), 팔라듐(Pd), 철(Fe), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr), 나이오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루태늄(Ru), 로듐(Rh), 은(Ag), 하프늄(Hf), 탄탈늄(Ta), 텅스텐(W), 레늄(Re), 및 이리듐(Ir) 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the sensing material includes a main sensing material and a catalyst, and the main sensing material is selected from the group consisting of SnO 2 , CuO, TiO 2 , In 2 O 3 , ZnO, V 2 O 5 , RuO 2 , WO 3 , ZrO 2 , MoO 3 , NiO, CoO, Fe 2 O 3 , and AB 2 O 4 Wherein the catalyst is selected from the group consisting of platinum (Pt), copper (Cu), rhodium (Rd), gold (Au), palladium (Pd), iron (Fe), titanium (Ti), vanadium V, Cr, Ni, Al, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Ag, And may include at least one or more of hafnium (Hf), tantalum (Ta), tungsten (W), rhenium (Re), and iridium (Ir).
실시 예에 의하면, 상기 감지재는 자외선 광에 의해 전자를 발생할 수 있다. According to the embodiment, the sensing material may generate electrons by ultraviolet light.
실시 예에 의하면, 상기 감지재는 상기 절연층을 통해 돌출된 상기 돌기들의 표면적의 10% 이상의 면적을 가질 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the sensing material may have an area of 10% or more of the surface area of the protrusions projected through the insulating layer.
실시 예에 의하면, 상기 돌기들은 일 방향으로 긴 길이를 가지거나, 상기 돌기들이 서로 연결될 수 있다. According to the embodiment, the projections may have a long length in one direction, or the projections may be connected to each other.
실시 예에 의하면, 상기 반도체 소자는 상기 제1도전형 반도체층에 연결된 제1전극, 및 상기 제2도전형 반도체층에 연결된 제2전극을 포함하며, 자외선 광을 발광할 수 있다.According to an embodiment, the semiconductor device includes a first electrode connected to the first conductivity type semiconductor layer and a second electrode connected to the second conductivity type semiconductor layer, and may emit ultraviolet light.
실시 예에 의하면, 상기 감지재는 상기 돌기의 표면에 그레인 형태로 분산 배치될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the sensing material may be dispersed and arranged in the form of a grain on the surface of the projection.
실시 예에 의하면, 상기 돌기들은 상기 제1,2센서 전극 사이에 배치되며, 상기 가스 센서 및 상기 반도체 소자의 둘레에 반사 측벽, 상기 가스 센서 및 상기 반도체 소자 상에 가스 유입을 위한 구멍을 갖는 반사 플레이트를 포함할 수 있다.According to the embodiment, the protrusions are disposed between the first and second sensor electrodes, and are provided with reflection sidewalls around the gas sensor and the semiconductor element, a reflection having a hole for gas inflow on the gas sensor and the semiconductor element, Plate.
실시 예에 따른 가스 센서 제조 방법은, 기판 상에 n형 도펀트를 갖는 반도체층을 형성하는 단계; 상기 반도체층 상에 절연층을 형성하는 단계; 상기 절연층에 복수의 제1개구부를 형성하는 단계; 상기 제1개구부를 통해 상기 반도체층으로부터 돌출된 복수의 돌기를 형성하는 단계; 상기 반도체층 상에 서로 이격된 제1,2센서 전극을 형성하는 단계; 및 상기 돌기의 표면에 그레인 형태의 감지재를 분산시켜 증착하는 단계를 포함한다. A method of manufacturing a gas sensor according to an embodiment includes forming a semiconductor layer having an n-type dopant on a substrate; Forming an insulating layer on the semiconductor layer; Forming a plurality of first openings in the insulating layer; Forming a plurality of protrusions protruding from the semiconductor layer through the first opening; Forming first and second sensor electrodes spaced apart from each other on the semiconductor layer; And dispersing and depositing a sensing material in the form of a grain on the surface of the projection.
실시 예는 반도체 소자로부터 조사된 광을 이용한 가스 센서를 제공함으로써, 가스 센서의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.The embodiment can improve the reliability of the gas sensor by providing the gas sensor using the light irradiated from the semiconductor element.
실시 예는 히터 없이 LED의 광을 이용한 가스 센서를 구현함으로써, 히터의 내구성 문제나 히터에 의한 웜 업 타입(Warm up time)과 같은 시간이 소요되는 문제를 해결할 수 있다.The embodiment realizes a gas sensor using light of an LED without a heater, thereby solving the problems of durability of the heater and time required for a warm-up time by the heater.
실시 예는 반도체 재질의 돌기들의 표면에 감지재를 배치함으로써, 가스 센서의 감지를 위한 표면적을 늘려줄 수 있다.The embodiment can increase the surface area for sensing the gas sensor by disposing the sensing material on the surface of the projections of the semiconductor material.
실시 예는 가스 센서의 감도를 개선시켜 줄 수 있다.Embodiments can improve the sensitivity of the gas sensor.
실시 예는 가스 센서를 소형화할 수 있다.The embodiment can downsize the gas sensor.
실시 예는 가스 센서의 소비전력을 줄일 수 있다.The embodiment can reduce the power consumption of the gas sensor.
실시 예는 가스 센서 및 이를 갖는 가스 감지 장치의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.Embodiments can improve the reliability of the gas sensor and the gas sensing device having the gas sensor.
도 1은 제1실시 예에 따른 가스 센서의 평면도이다.
도 2는 도 1의 가스 센서의 A-A측 단면도이다.
도 3은 도 2의 가스 센서에서 돌기 및 감지재를 나타낸 도면이다.
도 4의 (A)-(D)는 돌기의 평면도의 변형 예이다.
도 5는 도 2의 가스 센서의 돌기의 변형 예이다.
도 6은 도 1의 가스 센서에서 돌기들의 다른 배열을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 1의 가스 센서에서 돌기들의 다른 배열 형태를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 1의 가스 센서에서 돌기들의 다른 배열 형태를 나타낸 도면이다.
도 9는 제2실시 예에 따른 가스 센서의 평면도이다.
도 10은 도 9의 가스 센서의 변형 예를 나타낸 평면도이다.
도 11은 도 9의 가스 센서의 변형 예를 나타낸 도면이다.
도 12는 제3실시 예에 따른 가스 센서를 나타낸 사시도이다.
도 13은 도 12의 가스 센서에서 발광 소자의 예를 나타낸 도면이다.
도 14는 제3실시 예의 변형 예로서, 반사 판을 갖는 가스 센서를 나타낸 사시도이다.
도 15는 제3실시 예의 변형 예로서, 가스 센서의 평면도이다.
도 16은 제4실시 예에 따른 가스 센서의 측 단면도이다.
도 17은 실시 예에 따른 가스 센서를 갖는 가스 감지 시스템의 블록 구성도이다.
도 18 내지 도 21은 실시 예에 따른 가스 센서 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 22는 실시 예에 따른 돌기 및 감지재에서의 자외선 광에 따른 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 23은 실시 예에 따른 가스 센서의 돌기의 너비에 따른 전류 분포를 나타낸 도면이다.
도 24은 실시 예에 따른 감지재의 사이즈에 따른 가스 센싱 감도를 비교한 그래프이다.
도 25는 실시 예에 따른 가스 감지 센서의 센싱에 따른 감도를 나타낸 그래프이다. 1 is a plan view of a gas sensor according to a first embodiment.
2 is a cross-sectional view of the gas sensor of Fig. 1 on the AA side.
FIG. 3 is a view showing protrusions and sensing members in the gas sensor of FIG. 2. FIG.
4 (A) to 4 (D) show a modification of the plan view of the projection.
5 is a modification of the projection of the gas sensor of Fig.
FIG. 6 is a view showing another arrangement of projections in the gas sensor of FIG. 1;
7 is a view showing another arrangement of protrusions in the gas sensor of FIG.
8 is a view showing another arrangement of protrusions in the gas sensor of FIG.
9 is a plan view of the gas sensor according to the second embodiment.
10 is a plan view showing a modification of the gas sensor of FIG.
11 is a view showing a modified example of the gas sensor of Fig.
12 is a perspective view showing a gas sensor according to the third embodiment.
13 is a diagram showing an example of a light emitting element in the gas sensor of Fig.
14 is a perspective view showing a gas sensor having a reflection plate as a modification of the third embodiment.
15 is a plan view of a gas sensor as a modification of the third embodiment.
16 is a side cross-sectional view of the gas sensor according to the fourth embodiment.
17 is a block diagram of a gas sensing system having a gas sensor according to an embodiment.
18 to 21 are views showing a method of manufacturing a gas sensor according to an embodiment.
22 is a view showing current flow in accordance with ultraviolet light in the projections and sensing members according to the embodiment.
23 is a view showing a current distribution according to the width of the projection of the gas sensor according to the embodiment.
24 is a graph comparing gas sensing sensitivity according to the size of the sensing material according to the embodiment.
25 is a graph showing the sensitivity of the gas sensing sensor according to the embodiment according to sensing.
본 실시 예들은 다른 형태로 변형되거나 여러 실시 예가 서로 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 각각의 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 특정 실시 예에서 설명된 사항이 다른 실시 예에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 실시 예에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 실시 예에 관련된 설명으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 특정 실시 예에서 구성 A에 대한 특징을 설명하고 다른 실시 예에서 구성 B에 대한 특징을 설명하였다면, 구성 A와 구성 B가 결합된 실시 예가 명시적으로 기재되지 않더라도 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.The embodiments may be modified in other forms or various embodiments may be combined with each other, and the scope of the present invention is not limited to each embodiment described below. Although not described in the context of another embodiment, unless otherwise described or contradicted by the description in another embodiment, the description in relation to another embodiment may be understood. For example, if the features of configuration A are described in a particular embodiment, and the features of configuration B are described in another embodiment, even if the embodiment in which configuration A and configuration B are combined is not explicitly described, It is to be understood that they fall within the scope of the present invention.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명에 따른 실시예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. In the description of the embodiment according to the present invention, in the case of being described as being formed "on or under" of each element, the upper (upper) or lower (lower) or under are all such that two elements are in direct contact with each other or one or more other elements are indirectly formed between the two elements. Also, when expressed as "on or under", it may include not only an upward direction but also a downward direction with respect to one element.
<실시예><Examples>
도 1은 제1실시 예에 따른 가스 센서의 평면도이고, 도 2는 도 1의 가스 센서의 A-A측 단면도이며, 도 3은 도 2의 가스 센서에서 돌기 및 감지재를 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a plan view of the gas sensor according to the first embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view of the gas sensor taken along line A-A of FIG. 1, and FIG. 3 is a view showing protrusions and sensing members in the gas sensor of FIG.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 가스 센서(10)는 반도체층(21), 상기 반도체층(21) 상에 복수의 돌기(23), 및 상기 복수의 돌기(23) 상에 감지재(51)를 포함한다. 상기 가스 센서(10)는 상기 반도체층(21)에 연결된 복수의 센서 전극(41,43)을 포함한다. 상기 가스 센서(10)는 베이스측 기판(11)을 포함하며, 상기 반도체층(21)은 상기 기판(11) 상에 배치될 수 있다. 상기 반도체층(21) 상에는 절연층(31)이 배치될 수 있다.1 to 3, the
<기판(11)>≪ Substrate (11) >
도 1 및 도 2와 같이, 상기 기판(11)은 전도성 또는 절연성 재질일 수 있다. 상기 기판(11)은 반도체 기판 또는 비반도체 기판일 수 있다. 상기 기판(11)은 투광성 또는 비 투광성 재질의 기판일 수 있다. 상기 기판(11)은 사파이어 기판(Al2O3), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP, Ga2O3, GaAs와 같은 군에서 선택될 수 있다. 상기 기판(11)은 GaN계 반도체 예컨대, GaN 반도체로 형성될 수 있다. 상기 기판(11)은 bulk GaN 단결정 기판일 수 있다. 상기 기판(11)은 가스 센서(10)를 지지하기 위한 지지부재로 사용될 수 있다. 1 and 2, the
상기 기판(11)의 두께는 30㎛이상 예컨대, 30㎛ 내지 300㎛의 범위일 수 있으며, 상기 범위의 두께보다 작은 경우 제조 시의 핸들링이 어렵고 상기 범위보다 큰 경우 가스 센서(10)의 사이즈가 커질 수 있다. 상기 기판(11)은 제1축(X) 방향의 길이와 제2축(Y) 방향의 길이가 동일하거나 다를 수 있다. 상기 기판(11)은 예컨대, X축 방향의 길이가 Y축 방향의 길이보다 클 수 있다. 상기 가스 센서(10)는 상기 기판(11)이 제거하거나 기판 없이 제공될 수 있다. The thickness of the
<반도체층(21)><
도 1 및 도 2와 같이, 상기 반도체층(21)은 도전형 반도체를 포함할 수 있다. 상기 도전형 반도체층(21)은 n형 도펀트를 갖는 n형 반도체층이거나, p형 도펀트를 갖는 p형 반도체층일 수 있다. 실시 예는 n형 반도체층의 예로 설명하기로 한다. 상기 반도체층(21)에 첨가된 도펀트 농도는 5E16 이상 예컨대, 5E17이상일 수 있다. 상기 n형 도펀트는 예컨대 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 도펀트를 포함할 수 있다. As shown in FIGS. 1 and 2, the
상기 반도체층(21)은 II족 내지 VI족 원소의 화합물 반도체로 배치될 수 있다. 상기 반도체층(21)은 II족 및 VI족 화합물 반도체와, III족과 V족 화합물 반도체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 반도체층(21)은 예컨대 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP, 및 ZnO 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 반도체층(21)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함할 수 있다. 상기 반도체층(21)은 GaN계 반도체를 포함할 수 있다. 상기 반도체층(21)은 단층 또는 다층일 수 있으며, 상기 다층인 경우 서로 다른 반도체층을 포함할 수 있다. 상기 다층의 반도체층 중 적어도 하나 예컨대, 센서 전극(41,43)이 접촉될 수 있다. The
상기 반도체층(21)과 상기 기판(11) 사이에는 버퍼층(미도시)이 배치될 수 있다. 상기 버퍼층은 II족 내지 VI족 원소의 화합물 반도체로 배치될 수 있다. 상기 버퍼층은 II족 및 VI족 화합물 반도체와, III족과 V족 화합물 반도체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 버퍼층은 예컨대 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 및 ZnO 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 반도체층(21)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함할 수 있다. 상기 버퍼층은 도펀트가 첨가된 반도체이거나, unintentional doped 반도체일 수 있다.A buffer layer (not shown) may be disposed between the
<돌기(23)> <Projections (23)>
도 1 내지 도 3과 같이, 상기 돌기(23)는 상기 반도체층(21)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 돌기(23)는 반도체 재질일 수 있다. 상기 돌기(23)는 상기 반도체층(21)과 동일한 재질을 포함할 수 있다. 상기 돌기(23)는 도전형 반도체 예컨대, n형 반도체 또는 p형 반도체를 포함할 수 있다. 상기 돌기(23)는 II족 내지 VI족 원소의 화합물 반도체로 배치될 수 있다. 상기 돌기(23)는 II족 및 VI족 화합물 반도체와, III족과 V족 화합물 반도체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 돌기(23)는 예컨대 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP, 및 ZnO 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 돌기(23)는 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함할 수 있다. 상기 돌기(23)는 GaN계 반도체를 포함할 수 있다. 상기 돌기(23)는 단층 또는 다층일 수 있으며, 상기 다층인 경우 서로 다른 반도체층을 포함할 수 있다. 상기 돌기(23)에 첨가된 도펀트 농도 예컨대, n형 도펀트 농도는 5E16 이상 예컨대, 5E17이상일 수 있다. 이러한 돌기(23)는 도전형 재질일 수 있다.1 to 3, the
상기 돌기(23)는 상기 반도체층(21)으로부터 돌출될 수 있다. 상기 돌기(23)는 복수개가 일정한 주기(D1)로 배열되거나, 서로 다른 주기로 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 돌기(23)는 복수의 열(R1)로 배치될 수 있으며, 각각의 열(R1)에는 복수의 돌기(23)가 소정 주기(D3)을 갖고 배열될 수 있다. 상기 주기(D3)은 Y축 방향의 거리이며, X축 방향의 주기(D1)와 동일하거나 다를 수 있다.The
상기 돌기(23)는 기둥(rod) 형상일 수 있으며, 예컨대 다각 기둥이거나, 원 기둥 형상일 수 있으며, 또는 피라미드 형상일 수 있다. 상기 돌기(23)는 탑뷰 형상이 다각 형상 예컨대, 도 4의 (A)-(C)와 같이 육각 기둥, 팔각 기둥 또는 삼각 기둥 형상이거나, (D)와 같이 원 기둥 형상일 수 있다. 상기 돌기(23)의 상부는 피라미드 형상으로 형성되거나, 평탄한 수평 면으로 형성될 수 있다. 상기 돌기(23) 및 그 상부가 다각 형상을 갖는 경우, 표면적이 증가될 수 있다. 다른 예로서, 상기 돌기(23)는 적어도 일부가 뿔 형상이거나 뿔대 형상을 포함할 수 있다. 상기 돌기(23)들은 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 이러한 돌기(23)들의 표면적은 증가될 수 있고, 상기 돌기(23)의 표면적이 증가됨으로써, 상기 돌기(23)의 표면에 배치된 감지재(51)에 의한 임피던스는 증가 또는 감소될 수 있다. The
도 2와 같이, 상기 돌기(23)의 너비(D2)는 나노(nanometer) 사이즈 및 그 이상일 수 있다. 상기 돌기(23)의 너비(D2)는 100nm 이상 예컨대, 100nm 내지 2000nm의 범위일 수 있다. 상기 돌기(23)의 너비(D2)가 100nm 미만일 경우 표면적이 줄어들어 감지재(51)가 차지하는 면적이 줄어들거나 돌기(23)를 형성하는 데 어려움이 있다. 상기 상기 돌기(23)의 너비(D2)가 2000nm 초과일 경우, 가스의 센서 감도가 저하될 수 있다. 상기 돌기(23)의 너비(D2)는 도 23과 같이, 100nm 이상의 직경에서 전류(photocurrent)가 증가됨을 알 수 있다. 상기 돌기(23)의 높이(H1)는 상기 절연층(31)의 두께(T1)보다 크게 배치될 수 있다. 상기 돌기(23)의 높이(H1)는 예컨대, 250nm 내지 2000nm의 범위를 가질 수 있으며, 상기 범위보다 작은 경우 돌기(23)의 표면적이 작아 센싱 면적이 줄어들 수 있고 상기 범위보다 큰 경우 돌기(23)가 파손될 수 있는 문제가 있다. 2, the width D2 of the
상기 돌기(23)는 다른 예로서, 나노 분말(nano powder), 나노 선(nano wire), 탄소 나노 튜브(Carbon Nano Tube; CNT) 및 그라핀(graphene) 등의 물질을 이용할 수 있다. 다른 예로서, 상기 반도체층(21) 대신에, 상기 기판(11)과 상기 절연층(31) 사이에 금속 또는 비 금속 재질의 전도층을 배치할 수 있다. 상기 돌기(23)는 반도체 재질이거나 금속 또는 비 금속 재질로 형성될 수 있다. As another example of the
<절연층(31)><Insulating
도 1 및 도 2와 같이, 상기 절연층(31)은 상기 반도체층(21) 상에 배치될 수 있다. 상기 절연층(31)은 질화물 또는 산화물계 절연 재질로 형성될 수 있으며, 예컨대 SiNx(X>0), SiO2, SiOx(X>0), SiOxNy(x>9,y>0), Si3N4, 및 Al2O3 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 절연층(31)이 SiN인 경우 상기 반도체층(21)과 동일한 장비로 형성할 수 있다. 다른 예로서, 상기 절연층(31)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 절연층(31)은 unintentionally doped 반도체이거나, n형 도펀트와 p형 도펀트가 첨가된 무극성 타입의 반도체일 수 있다. 상기 절연층(31)의 두께(T1)는 상기 기판(11)보다는 얇은 두께로 형성될 수 있다. 상기 절연층(31)의 두께(T1)는 상기 반도체층(21)의 두께보다 얇거나 두꺼울 수 있다. 상기 절연층(31)의 두께(T1)는 200nm 이상 예컨대, 500nm 내지 10000nm의 범위일 수 있다. 상기 절연층(31)의 두께(T1)가 상기 범위 미만인 경우 전기적인 간섭이 발생될 수 있고, 상기 범위를 초과한 경우 돌기(23)의 표면적이 줄어들거나 상기 가스 센서(10)의 사이즈가 증가될 수 있다. As shown in FIGS. 1 and 2, the insulating
상기 감지재(51)는 상기 절연층(31) 상면에도 부착될 수 있다. 상기 절연층(31)은 상기 돌기(23)의 하부에 대응되는 영역에 제1개구부(33)를 가질 수 있다. 상기 제1개구부(33)의 너비(B1)는 상기 돌기(23)의 너비(D2)와 같거나 작을 수 있다. 즉, 상기 돌기(23)는 상기 제1개구부(33)의 너비(B1)와 같거나 큰 너비(D2)로 배치되어, 상기 제1개구부(33)와 Z축 방향으로 오버랩되거나 상기 절연층(31)의 일부와 Z축 방향으로 오버랩될 수 있다. 상기 제1개구부(33)는 탑뷰 형상이 원 형상이거나, 다각형 형상일 수 있다. 상기 제1개구부(33)는 상기 절연층(31)이 수직 방향으로 관통되는 홀(Hole)로서, 상기 반도체층(21)이 노출되는 영역일 수 있다. 상기 제1개구부(33)는 상기 돌기(23)의 개수와 동일한 개수로 배치될 수 있다. The
상기 절연층(31)은 제2 및 제3개구부(35,37)를 포함할 수 있다. 상기 제2개구부(35)에는 제1센서 전극(41)이 배치될 수 있으며, 상기 제3개구부(37)에는 제2센서 전극(43)이 배치될 수 있다. 상기 제2,3개구부(35,37)는 상기 제1개구부들(33)을 중심으로 서로 반대측에 배치될 수 있다. 상기 제2,3개구부(35,37)의 크기는 상기 제1개구부(33)의 크기보다는 클 수 있다. 상기 절연층(31)은 가스 센서(10) 상에서 제거될 수 있다. 이러한 절연층(31)의 제거 공정은 감지재 형성 후 제거될 수 있다. The insulating
<감지재(51)>≪ Sensing material (51) >
상기 감지재(51)는 상기 돌기(23)의 표면에 배치될 수 있다. 상기 감지재(51)는 상기 돌기(23)의 표면과 상기 절연층(31)의 상면에 배치될 수 있다. 상기 감지재(51)는 금속 산화물 재질로 형성될 수 있다. 상기 감지재(51)는 주 감지 재료와 촉매를 포함할 수 있다. 상기 주 감지 재료는 금속 산화물 재질을 포함하며, 상기 촉매는 금속을 포함할 수 있다. 상기 주 감지 재료는 예컨대, SnO2, CuO, TiO2, In2O3, ZnO, V2O5, RuO2, WO3, ZrO2, MoO3 , NiO, CoO, Fe2O3, 및 AB2O4 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있으며, 이것으로 제한되지 않는 다양한 재료들로 이루어질 수 있다. 상기 감지재(51)의 촉매는 예컨대, 백금(Pt), 구리(Cu), 로듐(Rd), 금(Au), 팔라듐(Pd), 철(Fe), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr), 나이오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루태늄(Ru), 로듐(Rh), 은(Ag), 하프늄(Hf), 탄탈늄(Ta), 텅스텐(W), 레늄(Re), 이리듐(Ir) 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 이러한 촉매 재료는 감지재(51) 내의 도핑 재료로서, 상기 주 감지 재료와 혼합될 수 있다. 상기 감지재(51)는 센싱 및 촉매 속성들의 둘 모두를 가질 수 있는 재료들을 포함할 수 있다. 실시 예에 따른 감지재(51)의 재질은 감지하고자 하는 가스 종류에 따라 상기의 주 감지 재료와 촉매 중에서 선택적으로 혼합될 수 있다.The
상기 감지재(51)는 그레인(grain) 형상으로 제공될 수 있으며, 상기 그레인의 사이즈는 서로 동일하거나 다를 수 있다. 상기 그레인의 사이즈는 2nm 이상 예컨대, 2nm 내지 20nm의 범위일 수 있으며, 상기 범위보다 작은 경우 감지재(51)의 역할이 미미하며 상기 범위보다 큰 경우 감지재(51)의 분산 효과가 줄어들 수 있다. 상기 감지재(51)는 상기 돌기(23)들의 표면에 부착되어, 임피던스(impedance) 변화를 줄 수 있다. 여기서, 도 24와 같이, 이산화탄소(Carbon dioxide)의 농도가 증가함에 따라 상기 감지재의 그레인 사이즈가 더 작은 사이즈(예: microwave assisted)에서 감지 감도(sensing response)가 더 증가함을 알 수 있다. The
상기 감지재(51)는 1종류 또는 2종류 이상의 주 감지 재료를 혼합하고, 이 혼합된 재료에 1종류 또는 2종류의 촉매 재료를 도핑할 수 있다. 상기 촉매 재료는 상기 주 감지 재료의 5wt% 이하 예컨대, 1wt% 내지 5wt%의 범위로 첨가될 수 있으며, 상기 촉매 재료가 상기 범위를 초과하면 가스 감지 감도가 저하될 수 있다. 예를 들면, 상기 감지재(51)는 SnO2와 ZnO을 혼합할 경우, SnO2를 ZnO보다 더 많은 비율로 혼합할 수 있으며, 예컨대 SnO2:ZnO의 몰 비율은 1.1:1 ~ 2.5:1의 비율로 혼합할 수 있으며, 촉매 재료는 예컨대, 백금(Pt)을 상기 주 감지 재료의 1wt% 내지 3wt%의 범위로 도핑할 수 있다. The
실시 예에 따른 가스 센서(10)가 반도체 소자로부터 발생된 광(L1)이 조사되었을 때 전자가 발생되며, 상기 감지재(51)는 대기 중에서 가장 큰 구성비를 차지하는 질소나 산소와 가장 먼저 반응이 일어날 수 있다. 상기 질소는 비활성 가스로서 가스 센서(10) 내의 감지재(51)와는 아무런 반응이 일어나지 않고, 산소는 감지재(51) 표면에서 흡착되어 O2-, O2 -및 O-등의 산화 이온 형태로 존재하게 되며, 이때 산화 이온과 가스가 반응하여 전자를 이동시켜 줄 수 있다. 이때 돌기(23)의 표면에서의 전자 이동에 따라 매우 큰 임피던스 변화, 즉 고감도 특성이 나타날 수 있다. 즉, 상기 감지재(51)는 광(L1)에 반응하여 발생된 전자와 산소의 반응으로 산화 이온을 생성시켜 주고, 상기 산화 이온은 가스와 반응하여 상기 감지재(51)를 통해 전자를 이동시켜 줄 수 있다. 이러한 감지재(51)에서의 전자 이동은 임피던스를 변화시켜 줄 수 있으며, 상기 감지재(51)의 임피던스 변화는 센서 전극들(41,43)에 의해 검출될 수 있다. 상기 가스가 감지된 감지재(51)의 임피던스는 상기 반도체층(21)의 임피던스 보다 높거나 낮을 수 있다. 상기 가스는 H2, CO2, CO, HCl, Cl2, H2S, H2, HCN 등을 포함할 수 있다. 상기 감지재(51)는 반도체 세라믹 재질로서, 공정 및 열 처리를 통해 수백 ㏀ 내지 수십 ㏁ 범위의 임피던스 값을 가질 수 있다. Electrons are generated when the light L1 generated from the semiconductor element is irradiated to the
<센서 전극(41,43)>≪ Sensor electrodes (41, 43) >
상기 센서 전극(41,43)은 반도체층(21) 상에 배치될 수 있다. 상기 센서 전극(41,43)은 상기 반도체층(21) 상에 전기적으로 연결되며 서로 이격된 제1센서 전극(41)과 제2센서 전극(43)을 포함한다. The
상기 제1,2센서 전극(41,43)은 상기 돌기(23)들이 배치된 영역을 기준으로 서로 반대측에 위치할 수 있다. 상기 제1,2센서 전극(41,43) 사이의 영역에는 상기 돌기(23)들 중 적어도 하나 이상 또는 모두가 배치될 수 있다. The first and
상기 센서 전극(41,43)은 금속 재질 예컨대, 금(Au), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 티타늄(Ti), 티탄나이트라이드(TiN), 텅스텐(W), 루테늄(Ru), 이리듐(Ir) 및 구리(Cu) 중 적어도 어느 하나, 합금 또는 서로 다른 물질을 이용하여 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 센서 전극(41,43)은 접착층 및 본딩층의 적층 구조를 포함할 수 있으며, Ti/Au의 층 구조 또는 Cr/Au의 구조로 형성될 수 있다. 상기 센서 전극(41,43)은 200nm 이상의 두께 예컨대, 300nm 이상의 두께로 형성될 수 있다. The
상기 센서 전극(41,43) 각각의 X축 방향의 길이(C1)은 상기 센서 전극(41,43) 사이의 간격(C3)보다 작을 수 있다. 상기 센서 전극(41,43)의 Y축 방향의 길이(C2)는 상기 돌기(23)들이 배열되는 영역의 Y축 방향의 길이와 같거나 다르게 배치될 수 있다. 상기 제1,2센서 전극(41,43)은 상기 반도체층(21)에 전기적으로 연결되며 상기 돌기(23)들의 표면에 부착된 감지재(51)에 의한 임피던스 변화를 검출할 수 있다. 이러한 제1,2센서 전극(41,43)에 의한 임피던스 변화를 통해 가스 누설 유무를 센싱할 수 있다.The length C1 in the X-axis direction of each of the
상기 제1,2센서 전극(41,43)은 와이어를 통해 회로 기판이나 패키지 내의 리드 패턴에 연결되거나, 다이 본딩될 수 있다. 다른 예로서, 상기 제1,2센서 전극(41,43)은 상기 반도체층(21) 위에 배치된 예로 설명하였으나, 상기 반도체층(21)의 하면에 배치되거나, 비아 구조를 통해 상기 기판(11) 아래에 배치될 수 있다. 다른 예로서, 상기 기판(11)이 전도성 재질인 경우 상기 제1,2센서 전극(41,43)은 상기 기판(11) 아래에 배치될 수 있다.The first and
실시 예에 따른 감지재(51)는 반도체 소자 예컨대, LED(light emitting diode)로부터 방출된 광을 조사받을 수 있다. 상기 감지재(51)는 LED로부터 방출된 광이 조사되면 전자를 발생하게 되며, 상기 발생된 전자는 주변 산소와 반응하여 O2-, O2 -및 O-등과 같은 산화 이온을 생성하게 되며, 상기 산화 이온은 가스와 반응하면 전자를 이동시켜 줄 수 있다. 이러한 전자의 이동에 따른 감지재(51)의 임피던스가 변화하게 된다. 상기 임피던스의 변화는 상기 반도체층(21)에 연결된 제1,2센서 전극(41,43) 사이의 임피던스 변화로 나타나며, 이러한 임피던스 변화는 제1,2센서 전극(41,43)에 연결된 신호 검출 회로에 의해 가스 감지를 검출될 수 있다. 도 25와 같이, 감지재에 자외선 광이 조사되고 외부의 이산화 질소(NO2)가 유입된 경우, 감지재의 저항 변화에 따라 센싱 감도의 레벨이 변화하게 되고, 이에 따라 가스 감지 여부를 판별할 수 있다. 이때 상기 센싱 감도의 레벨은 UV 광이 오프되면 로우 레벨이며, UV 광이 온 되면 하이 레벨이 될 수 있다.The
상기 LED는 자외선, 가시광선 또는 적외선의 광 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 LED는 자외선 광을 포함할 수 있다. 상기 감지재(51)는 상기 자외선 광(L1)이 조사되면, 감지재의 표면으로 전자를 발생하게 된다. 상기 자외선 파장은 390nm 이하 예컨대, 200nm 내지 390nm의 범위를 가질 수 있다. 상기 자외선의 파장은 주 감지 재료의 밴드 갭에 따라 다를 수 있다. 예컨대, SnO2의 경우 밴드 갭은 3.6eV 정도일 수 있다. 도 22와 같이, 감지재에 자외선(UV) 광이 조사될 경우 예컨대, 254nm 또는 365nm인 경우 전류가 흐르게 됨을 알 수 있다. 실시 예는 LED의 광을 이용하여 전자를 발생시키는 가스 센서(10)를 제공함으로써, 가스 센서(10)의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다. 실시 예는 히터 없이 LED의 광을 이용한 가스 센서(10)를 구현함으로써, 히터의 내구성 문제나 히터에 의한 웜 업 타입(Warm up time)과 같은 시간이 소요되는 문제를 해결할 수 있다.The LED may include at least one of ultraviolet light, visible light, and infrared light. The LED may comprise ultraviolet light. The
실시 예는 반도체 재질의 돌기(23)들을 기둥 형태로 돌출시켜 주고 상기 돌기(23)의 표면에 감지재(51)를 분산시켜 접촉시켜 줌으로써, 상기 돌기(23)들의 표면적을 늘려줄 수 있다. 이에 따라 가스 센서(10)의 가스 감지 감도를 개선시켜 줄 수 있다. 실시 예는 가스 센서(10)를 소형화할 수 있다. 실시 예는 별도의 히터를 구동하지 않게 되므로 가스 센서(10)의 소비전력을 줄일 수 있다. The surface of the
실시 예는 돌기(23)들이 상기 절연층(31)의 제1개구부(33)를 통해 정렬될 수 있어, 상기 돌기(23)들의 개수 및 높이를 조절할 수 있다. 이러한 돌기(23)들의 표면적이나 개수를 효율적으로 조절할 수 있다.The
실시 예는 반도체층(21) 및 돌기(23)의 재질이 반도체 재질이므로, 이러한 반도체 재질에 자외선 광을 조사할 경우 광 전류(photo current)가 흐르게 되고 상기 반도체층(21) 및 돌기(23)들의 임피던스가 변화하게 된다. 이러한 자외선 광에 의한 돌기(23) 내에서의 임피던스 변화와 상기 돌기(23)들의 표면에 분산된 감지재(51)의 임피던스 변화를 이용하여, 제1,2센서 전극(41,43)를 통해 가스 감지 상태를 검출할 수 있다.The
도 2와 같이, 상기 돌기(23)들의 간격(D4)은 상기 각 돌기(23)의 너비(D2)보다 클 수 있다. 예컨대, 상기 돌기(23)들의 간격(D4)은 1㎛ 이상 예컨대, 1㎛ 내지 3㎛의 범위일 수 있다. 상기 돌기(23)들의 간격이 상기 범위보다 크면 제1,2센서 전극(41,43)에 걸리는 임피던스가 커질 수 있으며, 상기 범위보다 작으면 인접한 돌기(23)에 분산된 감지재(51) 간의 간섭이 발생될 수 있다.2, the distance D4 between the
실시 예에서 상기 절연층(31) 상으로 노출된 상기 돌기(23)들의 표면적이 100%인 경우, 상기 감지재(51)는 상기 돌기(23)들의 표면적의 10% 이상 예컨대, 10% 내지 80%의 범위의 면적을 갖고 분산 분포될 수 있다. 상기 감지재(51)가 상기 범위보다 작은 경우 감지재(51)의 분포 면적의 조절이 어렵고 상기 범위보다 큰 경우 필름 형태의 감지재(51)로 형성될 수 있어, 가스 센서(10)의 감도(sensitivity)가 저하될 수 있다. The sensing
도 1 및 2를 참조하면, 상기 제1,2센서 전극(41,43) 사이의 돌기(23)들은 M행 ×N열 이상(M≥1, N≥1)일 수 있다. 상기 제1센서 전극(41)는 상기 돌기(23)와 제1간격(G1)으로 이격될 수 있으며, 상기 제1간격(G1)은 상기 돌기(23) 간의 간격(D4)보다 클 수 있다. 상기 제1간격(G1)은 5㎛ 이상 예컨대, 5㎛ 내지 15㎛의 범위일 수 있다. 상기 제1간격(G1)이 상기 범위보다 작은 경우 돌기(23)들과 인접하기 때문에 제2개구부(35)의 형성에 어려움이 발생될 수 있고, 상기 범위보다 큰 경우 가스 센서의 사이즈가 커질 수 있다. 상기 제2센서 전극(43)과 인접한 돌기(23) 사이의 제2간격(G2)은 상기 제1간격(G1)과 동일하거나 다를 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 1 and 2,
실시 예에서 제1,2센서 전극(41,43) 간의 간격(C3)은 50㎛ 이상일 수 있다. 상기 제1,2센서 전극(41,43) 간의 간격(C3)은 100㎛ 내지 200㎛의 범위일 수 있다. 상기 제1,2센서 전극(41,43) 간의 간격(C3)이 상기 범위보다 작으면 돌기(23)들의 간격이 좁아지거나 돌기(23)들의 개수가 줄어들어 가스 감지의 감도가 저하될 수 있고, 상기 범위보다 클 경우 임피던스가 증가될 수 있다.In the embodiment, the interval C3 between the first and
실시 예에 따른 돌기(23)의 상부는 피라미드 형상을 갖는 다각뿔 구조를 가질 수 있다. 이러한 돌기(23)의 상부가 다각뿔 구조를 갖고 배치되므로, 상기 돌기(23)의 표면적을 증가시켜 줄 수 있다.The upper portion of the
돌기(23)의 변형 예를 보면, 도 4의 (A)와 같이, 상기 돌기(23)는 6각 기둥 형상의 측면(S1)과 평탄한 상면(S2)을 가지거나, (B)와 같이 12각 기둥 형상의 측면(S1)을 갖고 평탄한 상면(S2)을 가질 수 있다. 이는 돌기가 4각 내지 12각 기둥 형상으로 변형될 수 있고, 그 상부는 평탄한 면이거나 뿔 구조를 가질 수 있다. 도 4의 (C)와 같이, 상기 돌기(23)는 삼각형 구조를 가질 수 있으며, 그 상부는 평탄한 상면(S2)이거나 뿔 구조를 가질 수 있으며, (D)와 같이 상기 돌기(23)는 원 기둥 형상일 수 있으며, 그 상부는 평탄한 상면(S2)을 갖거나 뿔 형상을 가질 수 있다. As shown in Fig. 4A, the
도 5는 도 2의 돌기의 변형 예이다. 도 5를 참조하면, 반도체층(21) 상에 절연층(31)이 배치되며 상기 절연층(31)의 제1개구부(33)를 통해 돌기(23)가 돌출될 수 있다. 상기 돌기(23)는 상기 절연층(31)의 제1개구부(33)와 동일한 형상을 갖는 하부(23A) 및 상기 절연층(31)의 상면보다 높게 돌출된 상부(23B)를 포함한다. 상기 돌기(23)의 상부(23B)의 바닥은 상기 제1개구부(33)의 둘레에 배치된 상기 절연층(31)의 상면 일부에 배치될 수 있다. 상기 돌기(23)의 하부(23A)는 상기 제1개구부(33)의 너비(B1)와 동일한 너비를 가질 수 있다. 상기 돌기(23)의 하부(23A)는 상기 제1개구부(33)의 형상과 동일한 형상을 가질 수 있다. 상기 돌기(23)의 상부(23B)는 다각뿔 형상 예컨대, 육각 뿔 형상을 가질 수 있다. 상기 돌기(23)의 상부(23B)가 다각뿔 형상인 경우, 상기 상부(23B)의 바닥은 상기 제1개구부(33)의 너비(B1)보다 넓은 너비(D1)를 가질 수 있다. 이러한 돌기(23)의 상부(23B)가 상기 제1개구부(33) 상에서 상기 제1개구부(33)의 둘레에 배치된 상기 절연층(31)의 상면에 배치됨으로써, 돌기(23)의 표면적을 증가시켜 줄 수 있다. 이러한 돌기(23)의 표면적에는 감지재(51)가 분산되어 배치될 수 있다. 제1,2센서 전극(41,43)은 상기 반도체층(21)과 전기적으로 연결될 수 있고, 상기 감지재(51)에 조사된 LED의 광 예컨대, 자외선 광과 유입된 가스에 의해 임피던스 변화를 검출할 수 있다. 5 is a modification of the protrusion of Fig. 5, the insulating
상기 반도체층(21) 및 돌기(23), 상기 감지재(51) 및 제1,2센서 전극(41,43)은 상기의 실시 예의 구성을 참조하기로 한다. 상기 돌기(23)의 하부(23A)의 외곽 형상과 상부(23B)의 외곽 형상은 서로 다른 형상을 가질 수 있다. The
도 6은 도 1의 가스 센서(10)에서 돌기(23)들의 다른 배열 형태를 나타낸 도면이다. 도 6을 참조하면, 돌기(23)들은 탑뷰에서 볼 때, 인접한 두 열(R1,R2)의 돌기(23)들의 개수가 다를 수 있다. 상기 인접한 열(R1,R2)의 돌기(23)들은 지그 재그 형태로 배열될 수 있다. 이 경우 제1,2센서 전극(41,43) 방향에 대응되는 돌기(23)들의 행의 개수는 늘어나는 효과가 있다. Fig. 6 is a view showing another arrangement of the
도 7은 도 1의 가스 센서(10)에서 돌기(23)들의 다른 배열 형태를 나타낸 도면이다.7 is a view showing another arrangement of the
도 7을 참조하면, 상기 돌기(23)들은 탑뷰에서 볼 때, 인접한 두 열(R1,R2)의 돌기(23,23C)들의 형상이 서로 다를 수 있다. 예컨대, 한 열(R1)의 돌기(23)들은 육각 기둥 형상이고, 다른 열(R2)의 돌기(23C)들은 삼각 기둥 형상을 가질 수 있다. 이러한 인접한 열(R1,R2)의 돌기(23,23C)들이 서로 다른 형상을 갖고 지그 재그로 배열될 수 있다. 다른 예로서, 상기 다른 열(R2)의 돌기들은 원 기둥일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 돌기(23,23C)들은 제1개구부의 형상에 따라 변경될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.Referring to FIG. 7, the
도 8을 참조하면, 센서 전극(41,43)은 가지 전극(41A,43A)을 포함할 수 있다. 제1센서 전극(41)은 절연층(31)의 제1 및 제3측면(S1,S3)에 인접하게 배치되고, 제2센서 전극(43)은 상기 절연층(31)의 제2 및 제4측면(S2,S4)에 인접하게 배치될 수 있다. 상기 제1,2측면(S1,S2)은 서로 반대측 면이며, 제3,4측면(S3,S4)은 서로 반대측 면이며 상기 제1,2측면(S1,S2)과 직교하는 면일 수 있다. Referring to FIG. 8, the
상기 제1센서 전극(41)은 적어도 하나의 제1가지 전극(41A)을 가지며, 상기 제1가지 전극(41A)은 상기 절연층(31)의 제2측면(S2) 방향을 향해 Y축 방향으로 연장될 수 있다. 상기 제1가지 전극(41A)은 도 2의 반도체층(21) 상에 배치되고 상기 반도체층(21)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1가지 전극(41A)은 상기 제1센서 전극(41)의 X축 방향의 길이(C2)보다 작은 폭(C4)을 갖고 연장될 수 있다. 상기 제1가지 전극(41A)의 Y축 방향의 길이(C5)는 상기 돌기(23)의 Y축 방향의 주기(D3)보다는 클 수 있다. 이는 상기 제1가지 전극(41A)와 대응되는 영역에 적어도 2개 이상의 돌기(23)들이 배치될 수 있다. 상기 제1가지 전극(41A)은 돌기(23)들과 인접하게 배치되고 상기 제2센서 전극(43)과 대응될 수 있다. The first
상기 제2센서 전극(43)은 적어도 하나의 제2가지 전극(43A)을 가질 수 있으며, 상기 제2가지 전극(43A)은 상기 절연층(31)의 제1측면(S1) 방향을 항해 Y축 방향으로 연장될 수 있다. 상기 제2가지 전극(43A)은 도 2의 반도체층(21) 상에 배치되고 상기 반도체층(21)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2가지 전극(43A)은 상기 제2센서 전극(43)의 X축 방향의 길이보다 작은 폭(예: C6)을 갖고 연장될 수 있다. 상기 제2가지 전극(43A)의 Y축 방향의 길이(C7)는 상기 돌기(23)의 Y축 방향의 주기(D3)보다는 클 수 있다. 이는 상기 제2가지 전극(43A)와 대응되는 영역에 적어도 2개 이상의 돌기(23)들이 배치될 수 있다. 상기 제2가지 전극(43A)은 돌기(23)들과 인접하게 배치되고 상기 제1센서 전극(41)과 대응될 수 있다. 상기 돌기(23)들은 센터 영역(A1)과 제1가지 전극(41A)에 인접한 영역(A2)와 제2가지 전극(43A)에 인접한 영역(A3)로 구분될 수 있으며, 상기 센터 영역(A1)은 제1,2센서 전극(41,43) 사이에 배치될 수 있다. The second
상기 제1,2센서 전극(41,43)의 일부는 X축 방향으로 중첩될 수 있다. 이러한 제1,2센서 전극(41,43)에 가지 전극(41A,43A)을 배치하고, 상기 가지 전극(41A,43A)에 인접한 영역까지 돌기(23)들을 더 배치할 수 있다. 상기 돌기(23)들의 표면에는 감지재(51)가 분산 배치되어, LED로부터 방출된 광 예컨대, 자외선에 의해 반응하여 전자를 발생하고, 상기 발생된 전자와 주변 산소가 반응하여 산화 이온을 발생하고 상기 산화 이온과 가스가 반응하여 전자를 이동시켜 주어, 감지재(51)의 임피던스 변화를 검출할 수 있다. Portions of the first and
도 9는 제2실시 예에 따른 가스 센서의 평면도이다. 제2실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 구성은 제1실시 예의 구성을 참조하기로 하며, 제1실시 예의 구성을 선택적으로 이용할 수 있다.9 is a plan view of the gas sensor according to the second embodiment. In describing the second embodiment, the same configuration as that of the first embodiment refers to the configuration of the first embodiment, and the configuration of the first embodiment can be selectively used.
도 9를 참조하면, 가스 센서는 절연층(31) 상에 반도체층(21)으로부터 돌출된 복수의 돌기(25)를 가지며, 상기 돌기(25)들은 제1,2센서 전극(41,43) 사이에 배치될 수 있다. 상기 복수의 돌기(25)는 X축 방향의 길이(D5)가 Y축 방향의 길이(D2)보다 2배 이상 긴 길이를 가질 수 있다. 상기 돌기(25)들은 X,Y축 방향 중 어느 한 축 방향 예컨대, X축 방향으로 스트라이프 형상을 가질 수 있다.9, the gas sensor has a plurality of protrusions 25 protruding from the
상기 복수의 돌기(25)들은 Y축 방향으로 2열 이상이 배열될 수 있다. 상기 각 돌기(25)의 길이(D5)는 제1,2센서 전극(41,43)의 간격(C3)의 30% 이상 예컨대, 50% 이상일 수 있다. 상기 각 돌기(25)의 Y축 방향의 길이(D2)는 상기에 개시된 돌기(23)의 너비로서, 100nm 이상 예컨대, 100nm 내지 2000nm의 범위를 가질 수 있다. 이러한 돌기(25)의 표면에 실시 예에 개시된 감지재(51)를 분산 배치할 수 있다. 상기 돌기(25)들은 어느 한 축 방향으로 긴 길이로 제공됨으로써, 도 1의 돌기(25)의 표면적에 비해 더 넓은 표면적을 갖고 배치될 수 있다. 상기 제1,2센서 전극(41,43)은 LED로부터 광이 조사되고 외부 가스와 반응하는 감지재(51)의 임피던스 변화를 검출할 수 있다. The plurality of projections 25 may be arranged in two or more rows in the Y-axis direction. The length D5 of each protrusion 25 may be 30% or more, for example, 50% or more of the interval C3 between the first and
도 10은 도 9의 변형 예로서, 돌기(26)의 표면에 복수의 리세스(26A) 및 돌출부 중 적어도 하나 또는 모두를 가질 수 있다. 상기 복수의 리세스(26A) 및 돌출부 중 적어도 하나 또는 모두는 상기 돌기(26)의 표면적을 증가시켜 줄 수 있다. 상기 리세스(26A)는 돌기(26)의 내측 방향을 향하여 Y축 방향으로 오목하며 수직 방향 예컨대, Z축 방향으로 길게 오목한 형상을 갖고 소정 간격으로 이격될 수 있다. 상기 리세스(26A) 각각은 측 단면이 다각형 형상이거나 반구형 형상일 수 있다. 상기 돌출부는 돌기(26)의 외측 방향을 향하여 Y축 방향 볼록하며 Z축 방향으로 긴 길이를 갖고 돌출될 수 있다. 상기 돌출부 각각은 측 단면이 다각형 형상이거나 반구형 형상일 수 있다. 이러한 돌기(26)의 표면 및 상기 리세스(26A) 또는/및 돌출부의 표면에 감지재(51)가 분산 배치될 수 있다. 이에 따라 전체 돌기(23)의 표면적을 증가시켜 줄 수 있어, 상기 감지재(51)에 의한 감지 감도를 높여줄 수 있다.Fig. 10 is a modification of Fig. 9, and may have at least one or both of a plurality of
도 11은 도 10의 가스 센서의 변형 예를 나타낸 도면이다. 11 is a view showing a modified example of the gas sensor of Fig.
도 11을 참조하면, 돌기(27)는 일 방향으로 긴 길이 예컨대, Y축 방향으로 긴 길이(D6)를 갖고 배열되며, 상기 돌기(27)들은 소정 영역에서 서로 연결될 수 있다. 상기 돌기(27)의 Y축 방향의 길이(D6)는 상기 제1,2센서 전극(41,43)의 Y축 방향의 길이(C2)의 30% 이상 예컨대, 50% 이상의 길이를 가질 수 있다. 인접한 돌기(27)들은 연결부(27B,27C)에 의해 서로 연결될 수 있다. 상기 연결부(27B,27C)들이 서로 다른 인접한 두 돌기(27)를 연결해 주므로, 상기 돌기(27)의 구조는 연속적으로 연결된 라인 형상으로 제공할 수 있다. 상기 돌기(27)의 연결부(27B,27C)는 인접한 두 돌기(27)의 상/하단에서 연속적으로 서로 연결해 줄 수 있다. 상기 돌기(27)에는 리세스(27A) 또는/및 돌출부가 배치될 수 있으며, 상기 리세스(27A) 또는/및 돌출부는 수직 방향으로 긴 홈이나 돌출된 형상으로 배치될 수 있다. Referring to FIG. 11, the
도 12는 제3실시 예에 따른 가스 센서 또는 가스 감지 장치를 나타낸 사시도이다. 제3실시 예를 설명함에 있어서, 상기에 개시된 실시 예(들)의 구성과 동일한 부분은 선택적으로 이용할 수 있다. 12 is a perspective view showing a gas sensor or a gas sensing device according to the third embodiment. In describing the third embodiment, the same parts as those of the embodiment (s) disclosed above can be selectively used.
도 12를 참조하면, 가스 센서 또는 가스 감지 장치는 가스 센서부(10A) 및 이에 인접한 반도체 소자(101)를 포함할 수 있다. 상기 반도체 소자(101)는 상기 기판(11) 상에서 가스 센서부(10A)와 일체로 형성되거나 분리될 수 있다. 이 경우 상기 반도체 소자(101)가 가스 센서부(10A)를 포함하는 구조이거나, 상기 가스 센서부(10A)가 상기 반도체 소자(101)을 포함하는 구조일 수 있다. 상기 가스 센서부(10A)는 도 1 내지 도 11의 실시 예(들)에 개시된 가스 센서를 선택적으로 포함할 수 있으며, 상기 실시 에에 개시된 설명을 참조하기로 한다. 예컨대, 상기 가스 센서부(10A)는 반도체층(21), 상기 반도체층(21) 상에 복수의 돌기(23), 및 상기 복수의 돌기(23) 상에 감지재(51)를 포함한다. 상기 가스 센서부(10A)는 상기 반도체층(21)에 연결된 제1,2 센서 전극(41,43)을 포함한다. 상기 가스 센서부(10A)는 베이스측 기판(11)을 포함하며, 상기 반도체층(21)은 상기 기판(11) 상에 배치될 수 있다. 상기 반도체층(21) 상에는 절연층(31)이 배치될 수 있다.Referring to FIG. 12, a gas sensor or gas sensing device may include a
상기 가스 센서는 상기 기판(11)의 제1영역 상에 배치된 가스 센서부(10A)와, 상기 기판(11)의 제2영역 상에 배치된 반도체 소자(101)를 포함할 수 있다. 상기 제1,2영역은 상기 기판(11)의 상면의 서로 다른 영역일 수 있다. 상기 가스 센서부(10A)가 배치된 제1영역은 상기 반도체 소자(101)가 배치된 제2영역의 면적보다 작을 수 있다. 여기서, 상기 반도체 소자(101)는 상기 기판(11)을 포함하거나 상기 가스 센서부(10A)의 기판 상에 일체로 배치되거나 분리된 구성일 수 있다. 상기 가스 센서부(10A)는 상기 반도체 소자(101)의 측면들 중 적어도 한 측면에 인접하거나 대응되게 배치될 수 있다. The gas sensor may include a
상기 반도체 소자(101)는 자외선, 가시 광선 또는 적외선 광을 발광할 수 있으며, 예컨대 자외선 광을 발광할 수 있다. 상기 반도체 소자(101)는 발광소자, 수광 소자 등 각종 전자 소자 포함할 수 있으며, 발광소자와 수광소자는 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 반도체 소자(101)는 발광소자일 수 있다. 상기 발광소자는 전자와 정공이 재결합함으로써 빛을 방출하게 되고, 이 빛의 파장은 물질 고유의 에너지 밴드 갭(band gap)에 의해서 결정될 수 있다. 따라서, 방출되는 빛의 파장은 상기 물질의 조성에 따라 다를 수 있다. 상기 발광 소자는 LED(light emitting diode)를 포함할 수 있다.The
상기 반도체 소자(101)는 제1,2전극(141,143)으로 전원이 공급되면 광을 방출할 수 있다. 상기 반도체 소자(101)의 상면, 하면 및 측면들을 통해 방출된 광은 인접한 감지재(51)에 조사될 수 있다. 상기 제1,2센서 전극(41,43)은 상기 반도체 소자(101)로부터 광이 조사되고 외부 가스가 감지되면 돌기(28)에 부착된 감지재(51)의 임피던스 변화를 검출할 수 있다. 상기 돌기(28)는 실시 예에 개시된 돌기 설명 및 구조를 선택적으로 적용할 수 있다.The
상기 가스 센서부(10A)는 반도체 소자(101) 사이의 영역은 홈(108)이 배치될 수 있으며, 상기 홈(108)에는 절연층(31)이 연장되어, 반도체 소자(101)와 분리시켜 줄 수 있다.The
도 13은 도 12의 반도체 소자의 개략 구성도이다. 13 is a schematic configuration diagram of the semiconductor device of Fig.
도 13을 참조하면, 반도체 소자(101)는 기판(11), 상기 기판(11) 상에 제1도전형 반도체층(121), 활성층(123) 및 제2도전형 반도체층(125)을 갖는 발광 구조층(120), 상기 발광 구조층(120) 상에 전극층(131), 상기 제1도전형 반도체층(121)에 연결된 제1전극(141) 및 상기 제2도전형 반도체층(125)에 연결된 제2전극(143)을 포함할 수 있다.13, a
상기 기판(11)은 전도성 또는 절연성 재질의 기판일 수 있으며, 또는 투광성 또는 비 투광성 재질의 기판일 수 있다. 상기 기판(11)은 사파이어 기판(Al2O3), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP, Ga2O3, GaAs와 같은 군에서 선택될 수 있다. 상기 기판(11)은 발광 소자를 지지하기 위한 층으로 사용될 수 있다. 상기 기판(11)은 실시 예에 개시된 가스 센서부(10A)의 기판(11)일 수 있다. The
상기 기판(11) 위에는 반도체층으로서, 버퍼층, 및 제1도전형 반도체층 중 적어도 하나가 배치될 수 있다. 실시 예는 상기 기판(11) 위에 가스 센서부(10A)의 반도체층(21)과 동일한 반도체층이 배치된 예로 설명하기로 한다.On the
상기 발광 구조층(120)은 II족 내지 VI족 원소의 화합물 반도체 예컨대, II족 및 VI족 화합물 반도체 또는 III족 및 V족 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 상기 발광 구조층(120)의 제1도전형 반도체층(121)은 기판(11) 위에 배치되며 제1도전형 도펀트를 포함하며, 예컨대 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함한다. 상기 제1도전형 반도체층(121)은, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함한다. 상기 제1도전형 반도체층(121)은 제1도전형 도펀트가 도핑된 III족-V족 원소의 화합물 반도체 예컨대, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중에서 선택될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(121)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. The light emitting
상기 활성층(123)은 상기 제1도전형 반도체층(121) 위에 배치되며 단일 양자 우물, 다중 양자 우물(MQW), 양자 선(quantum wire) 구조 또는 양자 점(quantum dot) 구조를 선택적으로 포함한다. 상기 활성층(123)은 우물층과 장벽층의 주기를 포함한다. 상기 우물층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함하며, 상기 장벽층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함할 수 있다. 상기 우물층/장벽층의 주기는 예컨대, InGaN/GaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN, AlGaN/AlGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/InAlGaN, AlGaAs/GaAs, InGaAs/GaAs, InGaP/GaP, AlInGaP/InGaP, InP/GaAs의 페어로 구현될 수 있다. 상기 우물층/장벽층의 주기는 2주기 이상으로 형성될 수 있으며, 상기 장벽층은 상기 우물층의 밴드 갭보다 넓은 밴드 갭을 가지는 반도체 물질로 형성될 수 있다. 상기 활성층(123)은 가시 광선부터 자외선까지의 파장 범위 내에서 선택적으로 발광할 수 있으며, 예컨대 자외선의 피크 파장을 갖는 광 또는 가시광선의 피크 파장의 광을 발광할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The
상기 제2도전형 반도체층(125)은 상기 활성층(123) 위에 배치되며 제2도전형 도펀트가 도핑된 반도체 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함한다. 상기 제2도전형 반도체층(125)은, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP와 같은 화합물 반도체 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(125)이 p형 반도체층이고, 상기 제2도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba을 포함할 수 있다. The second
상기 전극층(131)은 투명한 층이거나 반사 재질의 층으로 구현될 수 있다. 상기 전극층(131)은 상기 제2도전형 반도체층(125) 상에 배치되며 상기 제2도전형 반도체층(125)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 반사 재질의 층은 금속 예컨대, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Cu, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 투명한 층은 ITO(Indium-Tin-Oxide), IZO(Indium-Zinc-Oxide), IZTO(Indium-Zinc-Tin-Oxide), IAZO(Indium-Aluminum-Zinc-Oxide), IGZO(Indium-Gallium-Zinc-Oxide), IGTO(Indium-Gallium-Tin-Oxide), AZO(Aluminum-Zinc-Oxide), ATO(Antimony-Tin-Oxide) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 투명한 층과 상기 반사 재질의 층이 적층될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. The
도 14는 도 12의 가스 센서 상에 반사 플레이트(160)가 배치될 수 있다. 상기 반사 플레이트(160)는 금속 재질 예컨대, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Cu, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Fig. 14 can be arranged with the
상기 반사 플레이트(160)는 반도체 소자(101)로부터 이격될 수 있으며, 상기 반도체 소자(101)로부터 방출된 광을 반사시켜 줄 수 있다. 예컨대, 자외선 광을 반사할 수 있다. 상기 반사 플레이트(160)는 내부에 구멍(162)을 가질 수 있으며, 상기 구멍(162)은 실시 예에 따른 가스 센서에서 감지할 수 있는 가스가 유입되는 구멍일 수 있다. 상기 구멍(162)은 상기 반도체 소자(101)로부터 방출된 광이 외부로 누설되지 않도록 최소의 크기를 가질 수 있다. 상기 구멍(162)은 적어도 하나 또는 2개 이상을 포함하며, 상기 돌기(28)들이 배치된 영역과 수직 방향으로 중첩되게 배치될 수 있다. 상기 반도체 소자(101) 및 상기 가스 센서부(10A)의 외측 둘레는 광 누설을 방지하기 위한 측벽이 배치될 수 있다. 상기 반도체 소자(101) 및 상기 가스 센서부(10A)의 하부에는 전원 공급을 위한 회로 기판이 배치될 수 있다.The
도 15는 제3실시 예의 변형 예로서, 가스 센서 또는 가스 감지 장치의 평면도이다.15 is a plan view of a gas sensor or a gas sensing device as a modification of the third embodiment.
도 15를 참조하면, 가스 센서 또는 가스 감지 장치는 복수의 가스 센서부(10A,10B)와 반도체 소자(101)를 포함할 수 있다. 제1가스 센서부(10A)는 기판(11)의 제1영역 상에 배치되며 제1돌기(29)들의 표면에 제1감지재(51)가 분산 배치되고, 상기 반도체 소자(101)는 상기 기판(11)의 제2영역 상에 배치되며, 상기 제2가스 센서부(10B)는 기판(11)의 제3영역 상에 배치되며 제2돌기(29A)들의 표면에 제2감지재(52)가 배치될 수 있다. Referring to FIG. 15, the gas sensor or the gas sensing device may include a plurality of
상기 제1,2가스 센서부(10A,10B)는 도 1 내지 도 11의 실시 예(들)에 개시된 가스 센서를 선택적으로 포함할 수 있으며, 상기 실시 에에 개시된 설명을 참조하기로 한다. 예컨대, 상기 제1,2가스 센서부(10A,10B)는 반도체층(21), 상기 반도체층(21) 상에 복수의 돌기(29,29A), 및 상기 복수의 돌기(29,29A) 상에 감지재(51,52)를 포함한다. 상기 제1,2가스 센서부(10A,10B)는 상기 반도체층(21)에 연결된 제1,2센서 전극(41,43)(42,44)을 포함한다. 상기 제1,2가스 센서부(10A,10B)는 베이스측 기판(도 12의 11)을 포함하며, 상기 반도체층(21)은 기판 상에 배치될 수 있다. 상기 반도체층(21) 상에는 절연층(도 12의 21)이 배치될 수 있다.The first and second
상기 제1 내지 3영역은 상기 기판의 상면의 서로 다른 영역일 수 있다. 상기 제2영역은 상기 제1,3영역 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1,2가스 센서부(10A,10B)는 상기 반도체 소자(101)의 측면들 중 적어도 한 측면에 배치되거나, 서로 반대측 측면에 배치되거나, 서로 다른 측면에 배치될 수 있다.The first to third regions may be different regions on the upper surface of the substrate. The second region may be disposed between the first and third regions. The first and second
상기 제1,2가스 센서부(10A,10B)가 배치된 제1,3영역은 상기 반도체 소자(101)가 배치된 제2영역의 면적보다 작을 수 있다. 여기서, 상기 반도체 소자(101)는 도 12와 같은 기판을 포함하거나 상기 가스 센서부(10A,10B)의 하부에 배치된 기판 상에 일체로 배치되거나 분리된 구성일 수 있다.상기 제1,2감지재(51,52)는 서로 다른 가스를 감지하기 위한 재질로 형성될 수 있으며, 예컨대 SnO2-Fe인 경우 H2S 가스를 감지할 수 있으며, SnO2-Pd인 경우 H2 가스를 감지할 수 있고, TiO2-Cu인 경우 CO2 또는 CO를 감지할 수 있으며, SnO20-Cu인 경우 HCl 또는 Cl2 가스를 감지할 수 있다. 상기 제1,2감지재(51,52)는 서로 다른 종류의 가스를 감지하는 감지재일 수 있다.The first and third regions where the first and second
상기 제1,2가스 센서부(10A,10B) 사이에는 반도체 소자(101)가 배치될 수 있다. 상기 반도체 소자(101)는 예컨대, 도 13의 구조를 포함할 수 있으며, 자외선, 가시광선 또는 적외선 광을 발광할 수 있으며, 예컨대 자외선 광을 발광할 수 있다.A
상기 제1,2감지재(51,52)는 제1,2돌기(29,29A)의 표면에 분산 배치될 수 있다. 상기 제1감지재(51)는 제1돌기(29)의 표면에 부착되며 반도체 소자(101)로부터 조사된 광과 외부의 가스(예: H2S)에 반응하고, 상기 제1,2센서 전극(41,43)는 상기 제1감지재(51)의 임피던스 변화를 검출할 수 있다. 상기 제2감지재(52)는 제2돌기(29A)의 표면에 부착되며 반도체 소자(101)로부터 조사된 광과 외부의 가스(예: HCl)에 반응하고, 제3,4센서 전극(42,44)는 상기 제2감지재(52)에 의한 임피던스 변화를 검출할 수 있다. The first and
상기 제1,2가스 센서부(10A,10B)와 상기 반도체 소자(101)는 기판(도 14의 11) 상에 배치되거나, 서로 분리되어 배치될 수 있다. The first and second
도 16은 제4실시 예에 따른 가스 감지 장치의 측 단면도이다.16 is a side cross-sectional view of the gas sensing device according to the fourth embodiment.
도 16을 참조하면, 가스 감지 장치(100)는 회로 기판(150), 상기 회로 기판(150) 상에 가스 센서(10), 상기 회로 기판(150) 상에 반도체 소자(101A), 상기 가스 센서(10) 및 반도체 소자(101A)를 감싸는 반사 측벽(110), 상기 반사 측벽(155) 상에 반사 플레이트(160)를 포함할 수 있다. 상기 가스 센서(10) 및 상기 반도체 소자(101A)는 서로 분리된 예로 설명하였으나, 도 12 또는 도 14와 같은 가스 센서로 구현될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 16, a
상기 회로 기판(150)은, 수지 재질의 PCB, 금속 코어를 갖는 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 중 적어도 하나를 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 회로 기판(150)은 세라믹 재질을 포함할 수 있다. The
상기 반사 측벽(155)은 세라믹 재질일 수 있다. 상기 반사 측벽(155)은 상기 회로 기판(150)과 동일한 세라믹 재질로 형성될 수 있다. 상기 회로 기판(150)은 상면에 복수의 회로 패턴(미도시)을 포함할 수 있으며, 상기 복수의 회로 패턴은 상기 가스 센서(10) 및 반도체 소자(101A)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 회로 패턴은 가스 센서(10)의 센서 전극들과 와이어로 연결되거나 다른 전도성 부재를 통해 연결될 수 있다. 상기 회로 패턴은 반도체 소자의 전극들에 와이어를 통해 연결되거나 직접 본딩될 수 있다. The
상기 반사 측벽(155) 내부에는 가스 센서(10) 및 반도체 소자(101A)가 배치될 수 있다. 상기 반사 측벽(155) 상에는 반사 플레이트(160)가 배치되며, 상기 반사 플레이트(160)는 광을 반사하여 광의 누설을 방지할 수 있다. 상기 반사 측벽(155) 내부는 캐비티 구조 또는 오목한 리세스 구조로 형성될 수 있다. 상기 반사 측벽(155)의 상부 둘레에는 단차진 구조가 배치되며, 상기 단차진 구조 상에 반사 플레이트(160)가 밀착 결합될 수 있다. 상기 반사 플레이트(160)는 접착제(미도시)로 상기 반사 측벽(155)과 접촉될 수 있다. The
상기 가스 센서(10)는 반도체 소자(101A)로부터 조사된 광과 반사 플레이트(160)의 구멍(162)을 통해 유입된 가스 예컨대, 유해 가스에 의해 가스 노출을 감지할 수 있다. The
상기 반도체 소자(101A) 및 가스 센서(10)는 회로 기판(150) 상에 분리되어 배치되었으나, 가스 센서(10)의 기판 상에 반도체 소자(101A)가 배치되어 일체형으로 배치될 수 있다.Although the
도 17은 실시 예에 따른 가스 센서를 갖는 가스 감지 시스템의 블록 구성도이다.17 is a block diagram of a gas sensing system having a gas sensor according to an embodiment.
가스 센서(10)에 의해 감지된 임피던스 변화는 신호 처리 회로(171)에 의해 검출되며, 상기 신호 처리 회로(171)는 가스의 유입에 따른 임피던스 변화를 통해 가스를 검출하게 된다. 상기 신호 처리 회로(171)는 가스가 감지되면 송신 모듈(175)을 통해 유선 또는/및 무선을 통해 전달하거나, 출력 모듈(177)을 통해 알람 또는 표시 모드를 통해 사용자에게 알려줄 수 있다. 이러한 시스템은 제어부(173)가 배치될 수 있다. 상기 제어부(173)는 신호 처리 회로(171)의 출력 또는 송신을 제어할 수 있다. The impedance change sensed by the
도 18 내지 도 21은 실시 예에 따른 가스 센서 제조 과정을 설명하기 위한 도면이다.18 to 21 are views for explaining a process of manufacturing the gas sensor according to the embodiment.
도 18을 참조하면, 기판(11) 위에 반도체층(21)이 성장될 수 있다. 상기 기판(11)은 상기 기판(11)은 전도성 또는 절연성 재질일 수 있다. 상기 기판(11)은 반도체 기판 또는 비반도체 기판일 수 있다. 상기 기판(11)은 투광성 또는 비 투광성 재질의 기판일 수 있다. 상기 기판(11)은 사파이어 기판(Al2O3), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP, Ga2O3, GaAs와 같은 군에서 선택될 수 있다. 상기 기판(11)은 GaN계 반도체 예컨대, GaN 반도체로 형성될 수 있다. 상기 기판(11)은 bulk GaN 단결정 기판일 수 있다. 상기 기판(11)은 가스 센서(10)를 지지하기 위한 지지부재로 사용될 수 있다. Referring to FIG. 18, a
상기 반도체층(21)의 성장 장비는, 전자빔 증착기, PVD(physical vapor deposition), CVD(chemical vapor deposition), PLD(plasma laser deposition), 이중형의 열증착기(dual-type thermal evaporator) 스퍼터링(sputtering), MOCVD(metal organic chemical vapor deposition) 등에 의해 형성할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. The growth equipment of the
상기 반도체층(21)은 도전형 반도체를 포함할 수 있다. 상기 도전형 반도체층(21)은 n형 도펀트를 갖는 n형 반도체층이거나, p형 도펀트를 갖는 p형 반도체층일 수 있다. 실시 예는 n형 반도체층의 예로 설명하기로 한다. 상기 n형 도펀트는 예컨대 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 도펀트를 포함할 수 있다. 상기 반도체층(21)은 II족 내지 VI족 원소의 화합물 반도체로 배치될 수 있다. 상기 반도체층(21)은 II족 및 VI족 화합물 반도체와, III족과 V족 화합물 반도체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 반도체층(21)은 예컨대 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP, 및 ZnO 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 반도체층(21)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함할 수 있다. 상기 반도체층(21)은 GaN계 반도체를 포함할 수 있다. 상기 반도체층(21)은 단층 또는 다층일 수 있으며, 상기 다층인 경우 서로 다른 반도체층을 포함할 수 있다. The
상기 반도체층(21) 상에는 절연층(31)이 형성될 수 있다. 상기 절연층(31)은 상기 절연층(31)은 질화물 또는 산화물계 절연 재질로 형성될 수 있으며, 예컨대 SiNx(X>0), SiO2, SiOx(X>0), SiOxNy(x>9,y>0), Si3N4, 및 Al2O3 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 절연층(31)이 SiN인 경우 상기 반도체층(21)과 동일한 장비로 형성될 수 있다. 이러한 절연층(31)은 되거나, 증착 장비로 형성될 수 있다. 상기 절연층(31)은 반도체층(21)의 성장을 차단하기 위한 마스크 층으로 증착될 수 있다.An insulating
이후, 상기 절연층(31)에는 복수의 제1개구부(33)을 형성하게 된다. 상기 제1개구부(33)은 소정의 마스크 패턴을 통해 형성될 수 있다. 상기 제1개구부(33)는 원 형상, 다각 형상, 어느 한 방향으로 길이가 긴 형상일 수 있으며, 상기에 개시된 실시 예들의 돌기의 하부 형상일 수 있다.Thereafter, a plurality of
도 19를 참조하면, 상기 절연층(31)의 제1개구부(33)이 형성되면, 반도체 성장 장비를 통해 반도체를 성장하게 되며, 이때 상기 제1개구부(33)을 통해 돌기들(23)들이 상기 반도체층(21)로부터 성장될 수 있다. 상기 돌기(23)들의 하부는 상기 제1개구부(33)의 형상에 따라 성장되며, 상기 제1개구부(33) 위에서는 성장 방법에 따라 수직한 기둥 형상으로 형성되거나, 피라미드 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 돌기(23)의 형상은 상기에 개시된 실시 예의 설명을 참조하기로 한다.Referring to FIG. 19, when the
도 20을 참조하면, 상기 돌기(23)가 형성되면, 상기 절연층(31)에 제2,3개구부(35,37)이 배치되며, 상기 제2,3개구부(35,37)에 제1,2센서 전극(41,43)을 형성하게 된다. 도 21을 참조하면, 상기 제1,2센서 전극(41,43)이 형성되면, 미리 준비된 감지재(51)을 상기 돌기(23)의 표면에 증착하고 소결(Sintering)을 진행하게 된다. 상기 감지재(51)는 그레인 형태로 상기 돌기(23)의 노출된 표면 중에서 10% 이상의 면적으로 분산 증착될 수 있다. 상기 감지재(51)는 상기 절연층(31) 상면에도 부착될 수 있다. 상기 감지재(51)의 재질은 상기에 개시된 실시 예의 설명을 참조하기로 한다. 이때의 감지재(51)는 가스 센서의 종류에 따라 감지 재료가 선택될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 여기서, 상기 제1,2센서 전극(41,43)의 형성 과정과 상기 감지재(51)의 형성 과정은 서로 변경될 수 있다. Referring to FIG. 20, when the
실시예에 따른 가스 센서 또는 가스 센서 장치는 각 종 유독성 가스 또는 폭발성 가스와 같은 가스가 발생되는 장소나 장치 예컨대, 차량 램프와 같은 이동 장치에 적용되거나 밀폐된 공간에 적용될 수 있다. 또는 실내 또는 실외의 가스 센서 장치에 적용될 수 있다. The gas sensor or the gas sensor device according to the embodiment can be applied to a place where gases such as various kinds of toxic gas or explosive gas are generated, or to a space where the device is applied to a mobile device such as a vehicle lamp or an enclosed space. Or to an indoor or outdoor gas sensor device.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The features, structures, effects, and the like described in the embodiments are included in at least one embodiment and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects and the like illustrated in the embodiments can be combined and modified by other persons skilled in the art to which the embodiments belong. Accordingly, the contents of such combinations and modifications should be construed as being included in the scope of the embodiments.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention. It can be seen that the modification and application of branches are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that the present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.
10: 가스 센서
10A,10B: 가스 센서부
11: 기판
21: 반도체층
23: 돌기
31: 절연층
41,42,43,44: 센서 전극
51: 감지재
101,101A: 반도체 소자
120: 발광 구조층
121: 제1도전형 반도체층
123: 활성층
125: 제2도전형 반도체층
131: 전극층
141,143: 전극10: Gas sensor
10A, 10B: gas sensor unit
11: substrate
21: semiconductor layer
23: projection
31: Insulating layer
41, 42, 43, 44:
51: Sensing material
101, 101A: Semiconductor device
120: light emitting structure layer
121: a first conductivity type semiconductor layer
123: active layer
125: second conductive type semiconductor layer
131: electrode layer
141, 143:
Claims (20)
상기 기판의 제1영역 상에 배치된 가스 센서부; 및
상기 기판의 제2영역 상에 배치된 반도체 소자를 포함하고,
상기 가스 센서부는,
복수의 돌기를 갖는 반도체층;
상기 돌기에 배치된 감지재; 및
상기 반도체층과 전기적으로 연결된 제1 및 제2센서 전극을 포함하며,
상기 반도체 소자는, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 활성층을 포함하는 가스 센서.Board;
A gas sensor disposed on a first region of the substrate; And
And a semiconductor device disposed on a second region of the substrate,
The gas sensor unit includes:
A semiconductor layer having a plurality of projections;
A sensing member disposed on the projection; And
And first and second sensor electrodes electrically connected to the semiconductor layer,
Wherein the semiconductor element includes a first conductivity type semiconductor layer, a second conductivity type semiconductor layer, and an active layer disposed between the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer.
상기 돌기는 상기 절연층의 상면보다 돌출되는 가스 센서.2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising an insulating layer disposed on the semiconductor layer and having an opening in which the plurality of protrusions are disposed,
And the protrusion protrudes from the upper surface of the insulating layer.
상기 반도체층은 상기 기판과 상기 절연층 사이에 배치되는 가스 센서.The semiconductor light emitting device according to any one of claims 2 to 4, wherein the semiconductor layer and the first conductivity type semiconductor layer are separated from each other on the substrate,
Wherein the semiconductor layer is disposed between the substrate and the insulating layer.
상기 제1,2센서 전극은 상기 반도체층 위에 배치되는 가스 센서.5. The sensor device according to any one of claims 1 to 4, wherein the plurality of protrusions are disposed between the first sensor electrode and the second sensor electrode,
Wherein the first and second sensor electrodes are disposed on the semiconductor layer.
상기 주 감지 재료는 SnO2, CuO, TiO2, In2O3, ZnO, V2O5, RuO2, WO3, ZrO2, MoO3, NiO, CoO, Fe2O3, 및 AB2O4 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 포함하며,
상기 촉매는 백금(pt), 구리(Cu), 로듐(Rd), 금(Au), 팔라듐(Pd), 철(Fe), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr), 나이오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루태늄(Ru), 로듐(Rh), 은(Ag), 하프늄(Hf), 탄탈늄(Ta), 텅스텐(W), 레늄(Re), 및 이리듐(Ir) 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 포함하는 가스 센서.7. The sensor according to claim 6, wherein the sensing material comprises a main sensing material and a catalyst,
The main sensing material is SnO 2, CuO, TiO 2, In 2 O 3, ZnO, V 2 O 5, RuO 2, WO 3, ZrO 2, MoO 3, NiO, CoO, Fe 2 O 3, and AB 2 O 4 At least one, or two or more,
The catalyst may be selected from the group consisting of platinum, copper, rhodium, gold, palladium, iron, titanium, vanadium, chromium, nickel, (Al), zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), silver (Ag), hafnium (Hf), tantalum , Tungsten (W), rhenium (Re), and iridium (Ir).
상기 반도체 소자는 자외선 광을 방출하는 가스 센서.The method of claim 10, wherein the sensing material generates electrons by ultraviolet light,
Wherein the semiconductor element emits ultraviolet light.
상기 회로 기판의 제1영역 상에 배치된 가스 센서; 및
상기 회로 기판의 제2영역 상에 배치된 반도체 소자를 포함하며,
상기 가스 센서는,
도전형의 반도체층;
상기 반도체층 상에 복수의 제1개구부를 갖는 절연층;
상기 절연층의 제1개구부를 통해 상기 반도체층으로부터 돌출된 복수의 돌기;
상기 돌기의 표면에 감지재; 및
상기 반도체층에 전기적으로 연결된 제1,2센서 전극을 포함하는 가스 감지 장치.A circuit board;
A gas sensor disposed on a first region of the circuit board; And
And a semiconductor element disposed on a second region of the circuit board,
The gas sensor comprises:
A conductive semiconductor layer;
An insulating layer having a plurality of first openings on the semiconductor layer;
A plurality of protrusions protruding from the semiconductor layer through a first opening of the insulating layer;
A sensing material on the surface of the projection; And
And first and second sensor electrodes electrically connected to the semiconductor layer.
상기 가스 센서 및 상기 반도체 소자의 둘레에 반사 측벽, 상기 가스 센서 및 상기 반도체 소자 상에 가스 유입을 위한 구멍을 갖는 반사 플레이트를 포함하며,
상기 반도체 소자는 자외선 광을 상기 감지재에 조사하는 가스 감지 장치.18. The apparatus of claim 17, wherein the protrusions are disposed between the first and second sensor electrodes,
And a reflective plate having reflective sidewalls around the gas sensor and the semiconductor element, the gas sensor, and a hole for gas entry on the semiconductor element,
Wherein the semiconductor element irradiates ultraviolet light onto the sensing material.
상기 주 감지 재료는 SnO2, CuO, TiO2, In2O3, ZnO, V2O5, RuO2, WO3, ZrO2, MoO3, NiO, CoO, Fe2O3, 및 AB2O4 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 포함하며,
상기 촉매는 백금(pt), 구리(Cu), 로듐(Rd), 금(Au), 팔라듐(Pd), 철(Fe), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr), 나이오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루태늄(Ru), 로듐(Rh), 은(Ag), 하프늄(Hf), 탄탈늄(Ta), 텅스텐(W), 레늄(Re), 및 이리듐(Ir) 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 포함하는 가스 센서.19. The sensor according to any one of claims 16 to 18, wherein the sensing material comprises a main sensing material and a catalyst,
The main sensing material is SnO 2, CuO, TiO 2, In 2 O 3, ZnO, V 2 O 5, RuO 2, WO 3, ZrO 2, MoO 3, NiO, CoO, Fe 2 O 3, and AB 2 O 4 At least one, or two or more,
The catalyst may be selected from the group consisting of platinum, copper, rhodium, gold, palladium, iron, titanium, vanadium, chromium, nickel, (Al), zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), silver (Ag), hafnium (Hf), tantalum , Tungsten (W), rhenium (Re), and iridium (Ir).
상기 반도체층 상에 절연층을 형성하는 단계;
상기 절연층에 복수의 제1개구부를 형성하는 단계;
상기 제1개구부를 통해 상기 반도체층으로부터 돌출된 복수의 돌기를 형성하는 단계;
상기 반도체층 상에 서로 이격된 제1,2센서 전극을 형성하는 단계; 및
상기 돌기의 표면에 그레인 형태의 감지재를 분산시켜 증착하는 단계를 포함하는 가스 센서 제조 방법. Forming a semiconductor layer having an n-type dopant on a substrate;
Forming an insulating layer on the semiconductor layer;
Forming a plurality of first openings in the insulating layer;
Forming a plurality of protrusions protruding from the semiconductor layer through the first opening;
Forming first and second sensor electrodes spaced apart from each other on the semiconductor layer; And
And dispersing and depositing a sensing material in the form of a grain on the surface of the projections.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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