KR20190068267A - 가스 센서 - Google Patents

가스 센서 Download PDF

Info

Publication number
KR20190068267A
KR20190068267A KR1020170168494A KR20170168494A KR20190068267A KR 20190068267 A KR20190068267 A KR 20190068267A KR 1020170168494 A KR1020170168494 A KR 1020170168494A KR 20170168494 A KR20170168494 A KR 20170168494A KR 20190068267 A KR20190068267 A KR 20190068267A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sensing unit
electrode
substrate
gas
sensing
Prior art date
Application number
KR1020170168494A
Other languages
English (en)
Inventor
함승우
주우덕
황인성
남효진
진원혁
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020170168494A priority Critical patent/KR20190068267A/ko
Publication of KR20190068267A publication Critical patent/KR20190068267A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/125—Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/122—Circuits particularly adapted therefor, e.g. linearising circuits
    • G01N27/123—Circuits particularly adapted therefor, e.g. linearising circuits for controlling the temperature

Abstract

본 발명은 반도체 공정 기술을 통해 제조되는 가스 센서에 관한 것이다. 본 발명은 기판, 상기 기판 상에 배치되고, 배선 전극, 히터 전극 및 가스 감지 물질을 구비하는 센싱 유닛, 상기 기판과 상기 센싱 유닛 사이에 배치되고, 상기 가스 감지 물질을 덮도록 상기 센싱 유닛과 오버랩되며, 적어도 하나의 비아 홀을 구비하는 보조 기판 및 상기 기판 상측에 배치되고, 상기 배선 전극 및 상기 히터 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 배선 전극 및 상기 히터 전극에 인가되는 전압을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 배선 전극 및 상기 히터 전극은 상기 비아 홀에 형성되는 보조 전극을 통해 상기 제어부와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 센서를 제공한다. 본 발명에 따르면, 배선전극이 웨이퍼 레벨 패키징으로 통해 적층된 복수의 웨이퍼를 통해 형성되기 때문에, 외부로 노출되는 와이어 본딩을 최소화 할 수 있게 된다.

Description

가스 센서{GAS SENSOR}
본 발명은 반도체 공정 기술을 통해 제조되는 가스 센서에 관한 것이다.
유해대기 오염물질 노출 및 환경성 질환 등이 사회적 이슈가 됨에 따라, 정부에서는 대기 정책 목적에 부합되는 대기오염물질군의 분류체계 개선 등을 통해 국민건강 증진을 위해 노력하고 있다.
최근 스마트폰에 환경센서의 일종인 온습도센서가 채용되고 있으며, 스마트폰이나 웨어러블 기기에서 특히 가스센서에 대한 관심이 높아지고 있다.
종래 가스센서는 사이즈, 소비전력, 안정성, 감도, 응답속도 등이 스마트폰 및 웨어러블 기기에 사용되기에 적합하지 않다. 이에, 개선 된 새로운 가스센서 및 패키지의 개발이 필수적이다.
이에 따라, 가스 센서 제조에 Micro Electro-Mechanical Systems(MEMS) 기술이 활용되고 있다. MEMS를 이용한 가스 센서에서는 센서 소자로부터의 전기신호를 취득하기 위해, 와이어 본딩을 진행하게 되는데, 와이어 본딩을 진행하기 위해서는 센서 소자에 와이어 본딩을 위한 전극 패드가 형성되어 있어야 하고, 센서소자가 부착 된 기판에도 별도로 전극 패드가 있어야 한다. 이 때 내부의 전극패드와 패키지 밖의 전극패드를 연결하기 위하여 와이어 본딩을 진행하게 된다. 이러한 와이어 본딩은 진동이나 외부 환경에 매우 취약한 구조를 갖기 때문에 최근 플립칩 본딩이나 BGA등의 다양한 패키징 방식이 등장하고 있다.
그러나 상술한 바와 같이, 소형화, 저가격화에 대한 니즈가 커지고 있으며, 이를 실현하는 수단으로서, 웨이퍼 레벨 패키징이 크게 대두되고 있다. 웨이퍼 레벨 패키징이란 각종 기능 소자를 형성한 웨이퍼에 별도의 웨이퍼를 본딩 재료를 이용하여 패키징을 진행하는 방법이다. 웨이퍼 본딩에 의해 수천, 수만개의 소자들을 동시에 밀봉할 수 있으므로 제조원가 절감 측면에서 유리하다. 또한 포토리소그래피 기술을 사용하여 본딩부를 정밀하게 제작할 수 있으므로 패키지 소형화 측면에서도 유리하다.
웨이퍼를 접합하는 방법은, Si-Si의 Direct bonding, Glass 웨이퍼와 Si 웨이퍼의 어노딕 본딩 등 여러가지 방법이 전통적으로 사용되고 있으며, 현재도 여러가지 본딩 방법들이 등장하고 있다.
한편, 웨이퍼 레벨 패키징 후, 패키지를 소정 크기로 다이싱 하게 되면, 소형 가스 센서를 대량으로 얻을 수 있게 된다. 하지만, 다이싱 시 물리적 충격으로 인하여 웨이퍼에 증착된 감지 물질이 웨이퍼로부터 박리되어 제조 수율이 낮아진다는 문제가 있다.
본 발명은 와이어 본딩을 최소화 하는 가스 센서 구조를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 가스 센서 제조 시, 물리적 충격으로 인하여 가스 감지 물질이 웨이퍼로부터 박리되는 것을 방지하는 가스 센서 구조를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 가스 센서의 크기를 최소화할 수 있는 가스 센서 구조를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판, 상기 기판 상에 배치되고, 배선 전극, 히터 전극 및 가스 감지 물질을 구비하는 센싱 유닛, 상기 기판과 상기 센싱 유닛 사이에 배치되고, 상기 가스 감지 물질을 덮도록 상기 센싱 유닛과 오버랩되며, 적어도 하나의 비아 홀을 구비하는 보조 기판 및 상기 기판 상측에 배치되고, 상기 배선 전극 및 상기 히터 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 배선 전극 및 상기 히터 전극에 인가되는 전압을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 배선 전극 및 상기 히터 전극은 상기 비아 홀에 형성되는 보조 전극을 통해 상기 제어부와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 센서를 제공한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기판 상에는 상기 제어부와 전기적으로 연결되는 복수의 전극라인들이 형성되고, 상기 보조 전극은 상기 전극라인들과 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 센싱 유닛의 양면 중 상기 가스 감지 물질이 덮이지 않은 면을 덮도록 배치되는 다공성 층을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 센싱 유닛의 테두리에 형성되며, 상기 센싱 유닛 및 상기 보조 기판 사이에 배치되는 격벽을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 센싱 유닛 및 상기 보조 기판을 접착시키는 접착층을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 보조전극은 상기 접착층을 관통하도록 이루어질 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 접착층은 센싱 유닛의 테두리에 형성될 수 있다.
또한, 본 발명은 기판, 상기 기판 상에 배치되고, 배선 전극, 히터 전극 및 가스 감지 물질을 구비하는 센싱 유닛 및 상기 기판 상측에 배치되고, 상기 배선 전극 및 상기 히터 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 배선 전극 및 상기 히터 전극에 인가되는 전압을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 기판과 상기 센싱 유닛 사이에 배치되고, 상기 가스 감지 물질을 덮도록 상기 센싱 유닛과 오버랩 될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 센싱 유닛의 양면 중 상기 가스 감지 물질이 덮이지 않은 면을 덮도록 배치되는 다공성 층을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 배선전극이 웨이퍼 레벨 패키징으로 통해 적층된 복수의 웨이퍼를 통해 형성되기 때문에, 외부로 노출되는 와이어 본딩을 최소화 할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따르면, 웨이퍼 레벨 패키징 된 구조물을 다이싱 할 때, 물 등의 외부 물질이 가스 감지 물질까지 도달하는 것을 막을 수 있기 때문에, 다이싱 중 가스 감지 물질이 웨이퍼로부터 박리되는 것을 막을 수 있다. 이에 따라, 가스 센서의 제조 수율이 증가할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 별도의 보호 구조 없이도 가스 감지 물질로 기체를 제외한 외부 물질이 유입되는 것을 막을 수 있기 때문에, 가스 센서의 크기를 줄일 수 있게 된다.
도 1은 종래 가스 센서의 단면도이다.
도 2는 센싱 유닛의 단면도이다.
도 3은 센싱 유닛의 평면도이다.
도 4는 종래 가스 센서의 회로도이다.
도 5는 본 발명에 따른 가스 센서의 측면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 가스 센서의 평면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 가스 센서의 변형 실시 예를 나타내는 개념도이다.
도 8은 접착물질의 도포 방식을 나타내는 개념도이다.
도 9는 격벽을 포함하는 가스센서를 나타내는 개념도이다.
도 10은 센싱 유닛과 제어부가 일체형으로 형성되는 가스 센서의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
또한, 층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 가스 감지 물질을 활용한 가스 센서에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명에 따른 가스 센서는 가스 감지 물질은 특정 기체와 결합하여 그 저항 값이 변화하는 현상을 이용한다. 가스 감지 물질에 전압을 인가하여 가스 감지 물질에 흐르는 전류량을 측정하면, 가스 감지 물질의 저항 변화를 알 수 있고, 이를 통해 특정 기체의 존재 여부를 감지할 수 있다.
상술한 방식으로 특정 기체의 존재 여부 및 기체의 농도를 감지하는 것은 종래에도 활용되어 온 기술이다. 이하에서는, 본 발명에 따른 가스 센서에 대하여 설명하기에 앞서 종래 가스 센서에 대하여 설명한다.
도 1은 종래 가스 센서의 단면도이고, 도 2는 센싱 유닛의 단면도이고, 도 3은 센싱 유닛의 평면도이고, 도 4는 종래 가스 센서의 회로도이다.
종래 가스 센서는 센싱 유닛(110), 제어부(140), 기판(130), 보호 캡(120)을 구비할 수 있다.
센싱 유닛(110)은 가스 감지 물질(111), 배선전극 및 히팅전극을 구비한다. 구체적으로, 상기 가스 감지 물질은 특정 기체와 결합하여 저항 값이 변화하는 물질이다. 상기 가스 감지 물질의 종류는 센싱하고자 하는 기체의 종류에 따라 달라질 수 있다.
상기 배선전극은 상기 가스 감지 물질에 외부 전원을 인가하고, 상기 가스 감지 물질에서 발생되는 신호를 외부로 전달하기 위한 전극이다. 이를 위해, 상기 배선전극은 상기 가스 감지 물질과 전기적으로 연결된다. 상기 배선전극은 센싱 유닛의 기본 골격을 이루는 단위 기판(112)상에 형성될 수 있다.
한편, 상기 가스 감지 물질과 기체 간의 결합력을 높이기 위해서는 상기 가스 감지 물질이 높은 온도로 가열되어야 하는데, 이를 위해, 상기 센싱 유닛은 히팅 전극을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 히팅 전극은 상기 단위 기판(112) 상에 형성될 수 있으며, 상기 히팅 전극과 상기 배선 전극은 서로 절연을 유지해야 한다.
일반적으로, 센싱 유닛(110)은 단위 기판(112), 히팅 전극, 절연층 및 배선전극이 순서대로 적층되는 구조를 가진다. 여기서, 상기 가스 감지 물질은 상기 배선전극이 형성되는 평면과 동일평면 상에 증착되어 상기 배선전극과 전기적으로 연결된다. 다만, 이는 센싱 유닛을 구성하는 일 실시 예일 뿐 이에 한정되지 않는다.
한편, 도 3을 참조하면, 상기 센싱 유닛(110)은 외부에서 유입되는 기체의 흐름이 원활하도록 하는 홀(113) 구조를 구비할 수 있다. 상기 홀(113)은 가스 감지 물질(111) 주변에 형성되어, 외부에서 유입된 기체가 상기 가스 감지 물질 주변에서 잘 순환될 수 있도록 한다.
한편, 제어부(140)는 상기 센싱 유닛(110)에 전류가 흐르도록 유도하고, 상기 센싱 유닛(110)에 흐르는 전류 변화를 센싱한다. 이를 위해, 제어부(140)는 상기 센싱 유닛(110)에 전압을 인가하고, 상기 가스 감지 물질(111)에 흐르는 전류를 센싱한다. 본 명세서에서 설명하는 제어부(140)는 상기 센싱 유닛에 전압을 인가하기 위한 전압 인가부, 상기 가스 감지 물질에 흐르는 전류를 센싱하기 위한 센싱부, 상기 히팅 전극에 전류를 인가하기 위한 히팅부, 사용자 입력을 인가하기 위한 입력부, 상기 가스 감지 물질에서 발생된 신호를 출력하기 위한 출력부 등을 구비할 수 있다. 상술한 구성요소들은 application specific integrated circuit(ASIC)으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 제어부(140)는 상기 가스 감지 물질과 전기적으로 연결되어야 한다. 이를 위해, 가스 센서에는 와이어 본딩(150)이 형성될 수 있다. 상기 와이어 본딩(150)은 내구성이 약하기 때문에 외부 충격 등에 의하여 파손될 수 있다.
상기 센싱 유닛(110) 및 제어부(140)는 기판(130) 상에 형성되며, 기판(140) 상에는 기체 이외의 외부 물질이 가스 센서로 유입되는 것을 방지하는 보호 캡(120)이 배치될 수 있다.
한편, 센싱 유닛(110)은 웨이퍼에 다수의 배선전극들을 형성한 후, 각각의 배선전극 상에 가스 감지 물질을 증착시키고, 상기 웨이퍼를 일정한 크기로 다이싱하여 제조할 수 있다. 이를 통해, 다수의 센싱 유닛을 한 번에 제조할 수 있다. 상기 센싱 유닛의 크기가 소형화될수록 가스 센서의 크기가 작아질 수 있다.
다만, 다이싱 시 웨이퍼에 가해지는 물리적인 충격 등으로 인하여, 웨이퍼 상에 증착된 가스 감지 물질들이 파손될 수 있다. 구체적으로, 웨이퍼 다이싱 시 물이 분사되는데, 분사되는 물의 압력으로 인하여 가스 감지 물질이 손상될 수 있다. 이는 센싱 유닛(110)의 수율을 낮추는 요인이 된다.
본 발명은 와이어 본딩을 최소화하고, 센싱 유닛 제조 시 수율을 높일 수 있는 가스 센서의 구조를 제시한다. 이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 가스 센서에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 가스 센서의 측면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 가스 센서의 평면도이다.
본 발명은 도 2 및 3에서 설명한 센싱 유닛(110) 및 제어부(220)를 구비한다. 본 발명은 와이어 본딩을 최소화하여 센싱 유닛에 구비된 배선 전극 및 히터 전극과 제어부를 전기적으로 연결하기 위한 구조를 제시한다. 또한, 본 발명은 센싱 유닛에 증착된 가스 감지 물질(111)을 물리적인 충격으로부터 보호하기 위한 구조를 제시한다.
이를 위해, 본 발명은 상기 센싱 유닛과 오버랩되는 보조 기판(210)을 포함한다. 상기 보조 기판(210)은 상기 보조 기판(210)은 상기 센싱 유닛을 제조하는 과정 중 상기 센싱 유닛(110)과 결합된다. 구체적으로, 제1웨이퍼에 히팅 전극, 배선 전극 및 가스 감지 물질을 배치한 후, 제2웨이퍼로 상기 가스 감지 물질을 덮는다. 이때, 두 개의 웨이퍼를 접착시키는 접착물질이 사용될 수 있다.
이후, 상기 제1웨이퍼와 상기 제2웨이퍼를 함께 다이싱하는 경우, 제1웨이퍼는 센싱 유닛(110)이 되고, 제2웨이퍼는 보조 기판(210)이 된다. 상기 접착물질을 도포할 때, 개별 상기 센싱 유닛(110)의 테두리에 도포하는 경우, 상기 제1웨이퍼와 상기 제2웨이퍼를 함께 다이싱 하였을 때, 센싱 유닛(110)과 보조 기판(210)이 접착된 상태로 형성될 수 있다. 이때, 센싱 유닛(110)과 보조 기판(210) 사이에 접착층(230)이 형성될 수 있다.
여기서, 상기 접착층(230)은 웨이퍼 레벨 본딩에 사용되는 접착물질로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 센싱 유닛(110)과 보조 기판(210)은 기판(260) 상에 배치될 수 있다. 상기 기판 상에는 제어부(220)가 배치되며, 센싱 유닛(110)과 제어부(220)를 전기적으로 연결하기 위한 전극라인들이 형성될 수 있다.
센싱 유닛(110)에 구비된 배선 전극 및 히터 전극은 상기 기판(260) 상에 형성된 전극라인들과 전기적으로 연결된다. 여기서, 상기 배선 전극 및 히터 전극은 상기 가스 감지 물질(111)을 덮고 있는 보조 기판(210)으로 인하여 상기 전극라인들과 전기적으로 연결되기 어렵다. 본 발명은 상기 배선 전극 및 히터 전극이 상기 보조 기판(210)을 통해 상기 전극라인들과 전기적으로 연결되도록 하는 구조를 제시한다.
구체적으로, 도 5 및 6을 참조하면, 상기 보조 기판(240)에는 비아(Via) 홀이 형성될 수 있다. 상기 비아 홀에는 상기 센싱 유닛(110)에 구비된 배선 전극 및 히터 전극과 전기적으로 연결되는 보조 전극(270)이 형성된다. 구체적으로, 상기 보조 전극(270)은 보조 기판(210)의 두께 방향을 따라 형성되는 데, 상기 보조 전극(270)의 일단은 센싱 유닛(110)에 구비된 배선 전극 및 히터 전극과 전기적으로 연결되고, 다른 일단은 상기 기판(260) 상에 형성된 전극라인들과 전기적으로 연결된다.
한편, 상기 보조 전극(270)은 상기 접착부(230)를 관통하도록 이루어질 수 있다. 이를 통해, 상기 보조 전극(270)은 센싱 유닛(110) 표면에 형성된 배선 전극 및 히터 전극과 전기적으로 연결될 수 있다. 한편, 상기 접착부 (230)가 도전성 물질로 이루어지는 경우, 상기 보조 전극(270)은 상기 접착부 (230)를 관통할 필요가 없다.
한편, 상기 보조 기판(210)과 기판(260) 사이에는 도전성 접착재료(240 및 250)가 배치될 수 있다. 상기 도전성 접착재료(240 및 250)은 상기 보조 기판(210)을 상기 기판(260)상에 고정시키며, 보조 전극(270)을 상기 전극라인들과 전기적으로 연결시킨다.
상술한 바에 따르면, 센싱 유닛에 증착된 가스 감지 물질(111)이 배선 전극, 보조 전극(270), 도전성 접착재료(240 및 250) 및 상기 전극라인들을 통해 제어부(220)와 전기적으로 연결되기 때문에, 와이어 본딩을 최소화할 수 있게 된다.
또한, 상술한 구조에 따르면, 센싱 유닛의 제조 단계에서부터 보조 기판이 가스 감지 물질을 덮고 있기 때문에, 다이싱 시 가스 감지 물질이 파손되는 것을 막을 수 있다.
본 발명에 따른 가스 센서는 다양한 변형 실시 예를 포함할 수 있다. 이하에서는, 본 발명에 따른 가스 센서의 변형 실시 예에 대하여 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 가스 센서의 변형 실시 예를 나타내는 개념도이다.
본 발명은 가스 센서에 가스 선택성을 부여할 수 있다. 이를 위해, 본 발명은 상기 센싱 유닛과 오버랩되는 다공성 층(310)을 더 포함할 수 있다. 상기 다공성 층(310)은 센싱 유닛(110)의 제조 과정 중 상기 센싱 유닛(110)과 결합된다. 구체적으로, 제1웨이퍼에 히팅 전극, 배선 전극 및 가스 감지 물질을 배치한 후, 제2웨이퍼로 상기 가스 감지 물질을 덮는다. 이후, 상기 제1웨이퍼의 양면 중 상기 제2웨이퍼로 덮이지 않은 면을 다공성 기판을 덮는다. 이때, 상기 제1웨이퍼와 상기 다공성 기판을 접착시키기 위해 접착물질이 사용될 수 있다. 여기서, 상기 접착물질은 상기 제1 및 제2웨이퍼를 접착시키는 접착물질과 동일한 물질일 수 있다.
이후, 상기 제2웨이퍼, 상기 제1웨이퍼 및 다공성 기판이 적층된 구조물을 함께 다이싱하는 경우, 제1웨이퍼는 센싱 유닛(110)이 되고, 제2웨이퍼는 보조 기판(210)이 되며, 상기 다공성 기판은 상기 다공성 층(310)이 된다. 상기 접착물질을 도포할 때, 개별 상기 센싱 유닛(110)의 테두리에 도포하는 경우, 상기 제1웨이퍼와 상기 다공성 기판을 함께 다이싱 하였을 때, 센싱 유닛(110)과 다공성 층(310)이 사이에는 접착층(320)이 형성될 수 있다.
상술한 제조 방법으로 보조 기판(210), 센싱 유닛(110) 및 다공성 층(310)이 순서대로 적층된 구조물을 얻을 수 있다.
상기 다공성 층(310)은 수십 또는 수백 나노미터 크기의 기공을 포함하는 층으로서, 그 기공의 크기에 따라 기체를 선택적으로 통과시킨다. 상기 다공성 층(310)의 기공 크기를 조절하면 원하는 기체만 가스 감지 물질(111)로 도달하도록 할 수 있다. 이를 통해, 본 발명은 가스 센서에 가스 선택성을 부여할 수 있게 된다.
한편, 접착층(230 및 320)은 다양한 구조로 형성될 수 있다.
도 8은 접착물질의 도포 방식을 나타내는 개념도이고, 도 9는 격벽을 포함하는 가스센서를 나타내는 개념도이다.
도 8의 왼쪽 그림과 같이, 접착층(230a)은 센싱 유닛의 꼭지점 부분에만 도포될 수 있다. 이러한 경우, 접착층(230a)은 다이싱 시 가스 감지 물질을 완전히 밀봉시키지 못한다. 하지만, 보조 기판이 가스 감지 물질에 가해지는 직접적인 충격을 막을 수 있기 때문에, 충분히 가스 감지 물질을 보호할 수 있다.
한편, 도 8의 오른쪽 그림과 같이, 접착층(230b)은 센싱 유닛의 테두리 전체에 도포될 수 있다. 이러한 경우, 접착층(230b)은 다이싱 시 센싱 유닛의 측면으로 유입되는 외부 물질을 완전히 차단할 수 있다.
한편, 도 8의 왼쪽 그림과 같이 접착층(230a)을 배치하는 경우, 다이싱 시 센싱 유닛으로 유입되는 외부 물질을 완전히 차단할 수는 없다. 이를 보완하기 위해, 도 9를 참조하면, 본 발명은 센싱 유닛(110)과 보조 기판 사이에 배치되는 격벽(400)을 더 포함할 수 있다.
상기 격벽(400)은 다이싱 전에 상기 제1웨이퍼 및 제2웨이퍼 사이에 배치될 수 있다. 상기 격벽(400)은 상기 센싱 유닛(110)의 테두리에 배치되어 다이싱 시 외부 물질이 센싱 유닛(110)으로 유입되는 것을 방지한다.
한편, 본 발명은 제어부와 센싱 유닛이 일체형으로 형성되는 가스 센서를 제공한다.
도 10은 센싱 유닛과 제어부가 일체형으로 형성되는 가스 센서의 단면도이다.
도 10을 참조하면, 제어부(400), 센싱 유닛(110) 및 다공성 층(310)은 기판(500) 상에 순서대로 적층될 수 있다. 제어부(400)는 가스 감지 물질(111)을 덮도록, 상기 센싱 유닛(110)과 오버랩된다.
상기 제어부(400)는 센싱 유닛을 제조하는 과정 중 상기 센싱 유닛과 결합된다.
구체적으로, 제1웨이퍼에 히팅 전극, 배선 전극 및 가스 감지 물질을 배치한 후, 복수의 제어부가 어레이 형태로 형성된 기판으로 상기 가스 감지 물질을 덮는다. 이때, 제1웨이퍼와 제어부 어레이를 접착시키는 접착물질이 사용될 수 있다.
상기 제1웨이퍼와 상기 제어부 어레이를 함께 다이싱하는 경우, 제1웨이퍼는 센싱 유닛(110)이 되고, 제어부 어레이 중 일부가 제어부가(400) 된다. 상기 접착물질을 도포할 때, 개별 상기 센싱 유닛(110)의 테두리에 도포하는 경우, 상기 제1웨이퍼와 상기 제어부 어레이를 함께 다이싱 하였을 때, 센싱 유닛(110)과 제어부(400)가 접착된 상태로 형성될 수 있다. 이때, 센싱 유닛(110)과 제어부(210) 사이에 접착층(230)이 형성될 수 있다.
도 10을 참조하면, 제어부(400)는 도 5에서 설명한 보조 기판과 같이, 다이싱 시 센싱 유닛(110)에 증착된 가스 감지 물질을 보호하는 역할을 한다. 또한, 제어부(400)와 센싱 유닛(110)을 오버랩 시켜 구성할 경우, 별로의 와이어 본딩을 필요로 하지 않게 된다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
또한, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (9)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되고, 배선 전극, 히터 전극 및 가스 감지 물질을 구비하는 센싱 유닛;
    상기 기판과 상기 센싱 유닛 사이에 배치되고, 상기 가스 감지 물질을 덮도록 상기 센싱 유닛과 오버랩되며, 적어도 하나의 비아 홀을 구비하는 보조 기판; 및
    상기 기판 상측에 배치되고, 상기 배선 전극 및 상기 히터 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 배선 전극 및 상기 히터 전극에 인가되는 전압을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 배선 전극 및 상기 히터 전극은 상기 비아 홀에 형성되는 보조 전극을 통해 상기 제어부와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 상에는 상기 제어부와 전기적으로 연결되는 복수의 전극라인들이 형성되고,
    상기 보조 전극은 상기 전극라인들과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 유닛의 양면 중 상기 가스 감지 물질이 덮이지 않은 면을 덮도록 배치되는 다공성 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 유닛의 테두리에 형성되며, 상기 센싱 유닛 및 상기 보조 기판 사이에 배치되는 격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 유닛 및 상기 보조 기판을 접착시키는 접착층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보조전극은 상기 접착층을 관통하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 접착층은 센싱 유닛의 테두리에 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  8. 기판;
    상기 기판 상에 배치되고, 배선 전극, 히터 전극 및 가스 감지 물질을 구비하는 센싱 유닛; 및
    상기 기판 상측에 배치되고, 상기 배선 전극 및 상기 히터 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 배선 전극 및 상기 히터 전극에 인가되는 전압을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 기판과 상기 센싱 유닛 사이에 배치되고, 상기 가스 감지 물질을 덮도록 상기 센싱 유닛과 오버랩되는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 센싱 유닛의 양면 중 상기 가스 감지 물질이 덮이지 않은 면을 덮도록 배치되는 다공성 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
KR1020170168494A 2017-12-08 2017-12-08 가스 센서 KR20190068267A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170168494A KR20190068267A (ko) 2017-12-08 2017-12-08 가스 센서

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170168494A KR20190068267A (ko) 2017-12-08 2017-12-08 가스 센서

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190068267A true KR20190068267A (ko) 2019-06-18

Family

ID=67103243

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170168494A KR20190068267A (ko) 2017-12-08 2017-12-08 가스 센서

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20190068267A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111044576A (zh) * 2019-12-27 2020-04-21 安徽芯淮电子有限公司 基于mems集成式的气体传感器及其制作方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111044576A (zh) * 2019-12-27 2020-04-21 安徽芯淮电子有限公司 基于mems集成式的气体传感器及其制作方法
CN111044576B (zh) * 2019-12-27 2020-07-31 安徽芯淮电子有限公司 基于mems集成式的气体传感器及其制作方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210247345A1 (en) Gas Sensor with a Gas Permeable Region
JP6580804B2 (ja) Ｍｅｍｓ圧力センサとｍｅｍｓ慣性センサの集積構造
KR100413789B1 (ko) 고진공 패키징 마이크로자이로스코프 및 그 제조방법
US7572659B2 (en) Semiconductor dynamic sensor and method of manufacturing the same
JP4766143B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
CN105466463B (zh) 传感器芯片
TW201636805A (zh) 指紋感測裝置
US8981498B2 (en) Electronic MEMS device comprising a chip bonded to a substrate and having cavities and manufacturing process thereof
JP2009074979A (ja) 半導体装置
KR20160088111A (ko) 복합 센서와 이를 구비하는 패키지 및 그 제조 방법
WO2018180107A1 (ja) 湿度センサ
JP6803579B2 (ja) Ｍｅｍｓガスセンサ、ｍｅｍｓガスセンサ実装体、ｍｅｍｓガスセンサ・パッケージ、ｍｅｍｓガスセンサ組立体、及びｍｅｍｓガスセンサの製造方法
JPH08316496A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2008039508A (ja) 湿度センサ
KR20190068267A (ko) 가스 센서
JP2006084231A (ja) 容量式湿度センサ及びその製造方法
JP2016072316A (ja) 半導体装置の製造方法
JP7105922B2 (ja) 少なくとも１つの膜構成体の製造方法、マイクロメカニカルセンサ用の膜構成体、および部品
KR101156931B1 (ko) 공정 효율을 향상시키는 수직축 관성 센서 제조방법
JP2008107166A (ja) 湿度センサ及びその製造方法
US20100229651A1 (en) Cointegrated mems sensor and method
WO2019107282A1 (ja) 湿度検知装置
JP5384693B2 (ja) 半導体パッケージ
JP5028308B2 (ja) 半導体パッケージ及びその製造方法
JP2011064509A (ja) 湿度センサパッケージ及びその製造方法