KR20200005500A - Hydrogen sensor and method for manufacturing same - Google Patents

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Abstract

According to an embodiment of the present invention, a hydrogen sensor comprises: a silicon-on-insulator (SOI) substrate having an upper semiconductor layer divided into a plurality of electrode areas and one channel area in accordance with doping concentration; a plurality of electrodes formed on the plurality of electrode areas of the semiconductor layer; and a sensing unit composed of a silicon nanonet formed by etching the channel area of the semiconductor layer and a sensing material deposited on the silicon nanonet to respond to hydrogen gas.

Description

수소 센서 및 그 제조 방법{HYDROGEN SENSOR AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}Hydrogen sensor and its manufacturing method {HYDROGEN SENSOR AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}

본 발명은 대기 중의 수소 기체를 감지하는 수소 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hydrogen sensor for detecting hydrogen gas in the atmosphere and a method of manufacturing the same.

수소 에너지는 석유·석탄의 대체 에너지원으로서의 수소를 의미한다. 주로 물을 연료로 하여 획득되는 수소 에너지는, 연소하더라도 연기를 뿜지 않는 등 미래의 청정 에너지원으로서 중요성이 커지고 있다. 에너지원 이외의 용도에 있어서도, 수소는 석유 정제 시설이나 반도체 제조 및 제약공정 등 다양하게 이용될 수 있다. Hydrogen energy means hydrogen as an alternative energy source of petroleum and coal. Hydrogen energy, which is mainly obtained by using water as a fuel, is becoming more important as a future clean energy source, such as not emitting smoke even when burned. In applications other than energy sources, hydrogen can be used in various ways such as petroleum refining facilities, semiconductor manufacturing and pharmaceutical processes.

그러나 수소는 폭발 위험이 있기 때문에 이용이나 가공시 주의를 요한다. 특히, 수소의 농도가 4%를 초과할 경우에 폭발의 위험이 커지기 때문에, 조기에 수소의 누수를 감지하기 위한 수소 센서의 개발이 필수적이다. However, hydrogen is a risk of explosion and care must be taken when using or processing. In particular, since the risk of explosion increases when the concentration of hydrogen exceeds 4%, it is essential to develop a hydrogen sensor to detect the leakage of hydrogen at an early stage.

수소 센서는 대기 중의 수소 기체를 감지할 수 있는 감지 소자를 포함하는데, 이러한 감지 소자 중 하나로 실리콘 나노선 기반의 소자가 있다. 실리콘 나노선 기반의 소자는 부피 대비 높은 표면적을 가지기 때문에, 주변 환경의 변화에 좀 더 민감하게 반응할 수 있다.The hydrogen sensor includes a sensing element capable of sensing hydrogen gas in the atmosphere, one of which is a silicon nanowire-based device. Silicon nanowire-based devices have a high surface area to volume ratio, making them more sensitive to changes in the environment.

이와 같은 실리콘 나노선을 제조하기 위해서 종래에는 상향식(Bottom-up Fabrication) 제조 방법 또는 하향식(Top-down Fabrication) 제조 방법을 채택하였다. 상향식 제조 방법은 나노 구조를 낮은 비용과 높은 수율로 제작할 수 있지만, 재현성이 낮고 집적화의 어려움이 있다. 반면, 하향식 제조 방법은 나노 사이즈의 소자 구조를 제조할 수 있지만, 비용이 높고 수율이 낮아 대량 생산이 어렵다.In order to manufacture such silicon nanowires, a bottom-up fabrication method or a top-down fabrication method is conventionally adopted. Bottom-up manufacturing methods can produce nanostructures at low cost and high yield, but have low reproducibility and difficulty in integration. On the other hand, the top-down manufacturing method can produce a nano-sized device structure, but the high cost and low yield is difficult to mass production.

대한민국 공개특허공보 제10-2010-0005607호 (2010년01월15일 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2010-0005607 (published Jan. 15, 2010)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 실리콘 나노그물 및 이에 증착되는 감지 물질로 구성되는 감지부에 의해 수소 기체를 감지하는 수소 센서 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a hydrogen sensor and a method of manufacturing the same for sensing hydrogen gas by a sensing unit composed of a silicon nanonet and a sensing material deposited thereon.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 바로 제한되지 않으며, 언급되지는 않았으나 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있는 목적을 포함할 수 있다.However, the problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned, it is not mentioned but includes the purpose that can be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description. can do.

본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서는, 도핑 농도에 따라 복수의 전극 영역과 하나의 채널 영역으로 구획되는 반도체 층이 상면에 구비되는 SOI(Silicon-On-Insulator) 기판; 상기 반도체 층의 상기 복수의 전극 영역 상에 형성되는 복수의 전극; 및 상기 반도체층의 상기 채널 영역을 식각함으로써 형성되는 실리콘 나노그물 및 수소 기체와 반응하도록 상기 실리콘 나노그물 상에 증착되는 감지 물질로 구성되는 감지부를 포함한다.Hydrogen sensor according to an embodiment of the present invention, a silicon-on-insulator (SOI) substrate having a semiconductor layer partitioned into a plurality of electrode regions and one channel region according to the doping concentration; A plurality of electrodes formed on the plurality of electrode regions of the semiconductor layer; And a sensing unit including a silicon nanonet formed by etching the channel region of the semiconductor layer and a sensing material deposited on the silicon nanoweb to react with hydrogen gas.

또한, 상기 감지 물질은, 팔라듐(Palladium) 나노 입자로 구성될 수 있다.In addition, the sensing material may be composed of palladium nanoparticles.

또한, 상기 실리콘 나노그물은, 폴리스티렌(Polystyrene) 나노구슬을 기초로 형성되는 하드 마스크를 이용하여 상기 채널 영역을 식각함으로써 형성될 수 있다.In addition, the silicon nanonet may be formed by etching the channel region using a hard mask formed based on polystyrene nanobeads.

또한, 상기 실리콘 나노그물은, 상기 복수의 전극을 전기적으로 연결할 수 있다.In addition, the silicon nanonet may electrically connect the plurality of electrodes.

또한, 상기 감지 물질과 반응하는 상기 수소 기체의 농도에 따라 상기 실리콘 나노그물의 내부 전류 또는 저항 중 적어도 하나가 변화할 수 있다.In addition, at least one of an internal current or a resistance of the silicon nanostructure may change according to the concentration of the hydrogen gas reacting with the sensing material.

본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서의 제조 방법은, SOI(Silicon-On-Insulator) 기판의 상면을 도핑하여 도핑 농도에 의해 구획되는 복수의 전극 영역과 하나의 채널 영역을 포함하는 반도체 층을 형성하는 단계; 상기 반도체 층의 상기 채널 영역을 식각함으로써 형성되는 실리콘 나노그물을 형성하는 단계; 상기 반도체 층의 상기 복수의 전극 영역 상에 복수의 전극을 형성하는 단계; 및 상기 실리콘 나노그물 상에 수소 기체와 반응하는 감지 물질을 증착하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, a method of manufacturing a hydrogen sensor includes a semiconductor layer including a plurality of electrode regions and a channel region, which are doped by doping concentration by doping an upper surface of a silicon-on-insulator (SOI) substrate. Forming; Forming a silicon nanonet formed by etching the channel region of the semiconductor layer; Forming a plurality of electrodes on the plurality of electrode regions of the semiconductor layer; And depositing a sensing material reacting with hydrogen gas on the silicon nanomesh.

또한, 상기 감지 물질을 증착하는 단계는, 팔라듐(Palladium) 나노 입자로 구성되는 상기 감지 물질을 상기 실리콘 나노그물 상에 증착할 수 있다.In addition, depositing the sensing material may deposit the sensing material composed of palladium nanoparticles on the silicon nanomesh.

또한, 상기 실리콘 나노그물을 형성하는 단계는, 상기 채널 영역을 폴리스티렌(Polystyrene) 나노구슬로 스핀코팅(Spin Coating)하는 단계; 상기 스핀코팅된 폴리스티렌 나노구슬에 크롬을 증착하여 하드 마스크를 형성하는 단계; 및 상기 하드 마스크를 이용하여 상기 채널 영역을 식각하여 상기 실리콘 나노그물을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the forming of the silicon nanonet may include: spin coating the channel region with polystyrene nanobeads; Depositing chromium on the spin-coated polystyrene nanobeads to form a hard mask; And etching the channel region using the hard mask to form the silicon nanonet.

또한, 상기 실리콘 나노그물을 형성하는 단계는, 상기 스핀코팅된 폴리스티렌 나노구슬을 식각하여 상기 폴리스티렌 나노구슬 사이의 간격을 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the forming of the silicon nanonet may further include adjusting the distance between the polystyrene nanobeads by etching the spin-coated polystyrene nanobeads.

또한, 상기 감지 물질을 증착하는 단계는, 상기 감지 물질을 증착하기 전, 상기 실리콘 나노그물을 버퍼 산화물 식각 용액(Buffered Oxide Etchant) 처리하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, depositing the sensing material may include treating the silicon nanonet with a buffered oxide etch solution before depositing the sensing material.

본 발명의 실시예에 의하면, 종래의 상향식 제조 방법에 비해 재현성이 우수하고, 소자의 집적화가 용이할 수 있다. 또한, 종래의 하향식 제조 방법에 비해 제조 원가를 낮출 수 있고, 수율이 높아 대량 생산이 가능할 수 있다. 아울러, 수소 기체와 반응하는 감지 물질을 수소 센서의 일면에 고르게 분산시킴으로써, 민감도 및 감지 속도의 측면에서 우수한 성능을 나타낼 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the reproducibility is superior to that of the conventional bottom-up manufacturing method, and the device may be easily integrated. In addition, the manufacturing cost can be lowered compared to the conventional top-down manufacturing method, and the yield may be high, thereby enabling mass production. In addition, by evenly dispersing the sensing material reacting with the hydrogen gas on one surface of the hydrogen sensor, it can exhibit excellent performance in terms of sensitivity and detection speed.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects obtained in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned above may be clearly understood by those skilled in the art from the following description. will be.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서의 평면도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서의 제조 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서의 제조 방법의 각 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서의 감도 비교 실험 결과를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시에에 따른 수소 센서의 기체 선택성 실험 결과를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시에에 따른 수소 센서의 제조 시점으로부터 도과된 시간 별 성능 실험 결과를 나타낸 도면이다.1 is a plan view of a hydrogen sensor according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining the operation of the hydrogen sensor according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart of a method of manufacturing a hydrogen sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining each step of the manufacturing method of the hydrogen sensor according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a sensitivity comparison experiment results of the hydrogen sensor according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing the gas selectivity experiment results of the hydrogen sensor according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing the results of the time-specific performance test passed from the time of manufacturing the hydrogen sensor according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범주는 청구항에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various forms, only the embodiments are to make the disclosure of the present invention complete, and those skilled in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the scope of the invention, and the scope of the invention is defined only by the claims.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 실제로 필요한 경우 외에는 생략될 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing the embodiments of the present invention, detailed descriptions of well-known functions or configurations will be omitted unless they are actually necessary in describing the embodiments of the present invention. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the embodiments of the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.

이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Used below '… Wealth, The term 'herein' refers to a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software, or a combination of hardware and software.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서의 동작을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the configuration of the hydrogen sensor according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a view for explaining the operation of the hydrogen sensor according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서는 대기 중의 수소 기체와 반응하여, 수소 기체의 존재 및 수소 기체의 농도를 감지하는 장치를 의미할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서는 실리콘 나노선을 감지 소자로서 구비하여, 수소 기체를 감지할 수 있다.The hydrogen sensor according to an embodiment of the present invention may refer to a device for reacting with hydrogen gas in the atmosphere to detect the presence of hydrogen gas and the concentration of hydrogen gas. In addition, the hydrogen sensor according to an embodiment of the present invention may include silicon nanowires as a sensing element to detect hydrogen gas.

이와 같은 실리콘 나노선을 제조하기 위해서 종래에는 상향식(Bottom-up Fabrication) 제조 방법 또는 하향식(Top-down Fabrication) 제조 방법을 채택하였다. 상향식 제조 방법은 나노 구조를 낮은 비용과 높은 수율로 제작할 수 있지만, 재현성이 낮고 집적화의 어려움이 있다. 반면, 하향식 제조 방법은 나노 사이즈의 소자 구조를 제조할 수 있지만, 비용이 높고 수율이 낮아 대량 생산이 어렵다. In order to manufacture such silicon nanowires, a bottom-up fabrication method or a top-down fabrication method is conventionally adopted. Bottom-up manufacturing methods can produce nanostructures at low cost and high yield, but have low reproducibility and difficulty in integration. On the other hand, the top-down manufacturing method can produce a nano-sized device structure, but the high cost and low yield is difficult to mass production.

또한, 금속산화물 또는 그 밖의 반도체들과 달리 실리콘 자체는 수소 가스를 포함하는 대부분의 기체와 반응하지 못하므로, 실리콘 나노선의 일면을 감지하고자 하는 기체와 반응하는 감지 물질로 도포할 필요가 있다. 이 때, 수소 기체를 감지하는 속도 및 감도를 향상시키기 위해서는 적은 양의 감지 물질을 실리콘 나노선 상에 고르게 분산시킬 필요가 있다. 그러나, 기존의 액상 증착 방법을 이용하면, 감지 물질이 실리콘 나노선 상에 고르게 분산되지 않을 수 있다.In addition, unlike metal oxides or other semiconductors, since silicon itself does not react with most gases including hydrogen gas, it is necessary to apply one surface of silicon nanowires with a sensing material that reacts with a gas to be detected. In this case, in order to improve the speed and sensitivity for detecting hydrogen gas, it is necessary to evenly distribute a small amount of the sensing material on the silicon nanowires. However, using conventional liquid phase deposition methods, the sensing material may not be evenly distributed on the silicon nanowires.

이를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서(100)는 실리콘 나노그물(131) 및 이에 증착되는 감지 물질(132)로 구성되는 감지부(130)에 의해 수소 기체를 감지할 수 있다.In order to solve this problem, the hydrogen sensor 100 according to an exemplary embodiment of the present invention may detect hydrogen gas by the sensing unit 130 including the silicon nanonet 131 and the sensing material 132 deposited thereon. have.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서(100)는 SOI(Silicon-On-Insulator) 기판, 복수의 전극(120), 및 감지부(130)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the hydrogen sensor 100 according to an embodiment of the present invention may include a silicon-on-insulator (SOI) substrate, a plurality of electrodes 120, and a detector 130.

SOI 기판(110)은 실리콘 층(111)과 소자 작동 영역인 반도체 층(113) 사이에 절연층(112)이 삽입되는 구조를 가질 수 있다. 절연층(112)은 반도체 층(113)으로부터 실리콘층을 차단함으로써, 고순도의 반도체 층(113)에 대한 가공 용이성을 높일 수 있다.The SOI substrate 110 may have a structure in which the insulating layer 112 is inserted between the silicon layer 111 and the semiconductor layer 113, which is a device operating region. The insulating layer 112 may block the silicon layer from the semiconductor layer 113, thereby increasing processability of the semiconductor layer 113 having high purity.

이 때, SOI 기판(110)의 상면에 마련되는 반도체 층(113)은 실리콘 상의 도핑 농도에 따라 채널 영역(113b)과 전극 영역(113a)으로 구획될 수 있다(도 4 참조). 구체적으로, 반도체 층(113)은 n-로 도핑되는 중앙의 채널 영역(113b)과, 채널 영역(113b)의 양 단에서 n+로 도핑되는 복수의 전극 영역(113a)으로 구획될 수 있다.In this case, the semiconductor layer 113 provided on the upper surface of the SOI substrate 110 may be divided into a channel region 113b and an electrode region 113a according to the doping concentration on the silicon (see FIG. 4). In detail, the semiconductor layer 113 may be divided into a central channel region 113b doped with n− and a plurality of electrode regions 113a doped with n + at both ends of the channel region 113b.

복수의 전극 영역(113a) 상에는 전극(120)이 형성될 수 있다. 이러한 전극(120)은 공지된 다양한 금속 중 적어도 하나에 의해 형성될 수 있으며, 일 실시에에 따른 전극(120)은 금(Au)으로 구현될 수 있다.The electrode 120 may be formed on the plurality of electrode regions 113a. The electrode 120 may be formed by at least one of various known metals, and the electrode 120 according to an exemplary embodiment may be implemented with gold (Au).

감지부(130)는 대기 중의 수소 기체와 반응함으로써, 수소 기체의 존재 여부 및 농도를 감지할 수 있다. 이를 위해, 감지부(130)는 실리콘 나노그물(131)과 감지 물질(132)로 구성될 수 있다.The detector 130 may detect the presence and concentration of hydrogen gas by reacting with hydrogen gas in the atmosphere. To this end, the sensing unit 130 may be composed of a silicon nano net 131 and a sensing material 132.

실리콘 나노그물(131)은 채널 영역(113b)을 식각함으로써 형성될 수 있다. 구체적으로, 실리콘 나노그물(131)은 폴리스티렌(Polystyren) 나노구슬을 기초로 형성되는 하드 마스크를 이용하여 채널 영역(113b)을 식각함으로써 형성될 수 있다. 이렇게 형성된 실리콘 나노그물(131)은 복수의 전극(120)을 전기적으로 연결할 수 있다.The silicon nanonet 131 may be formed by etching the channel region 113b. Specifically, the silicon nanonet 131 may be formed by etching the channel region 113b using a hard mask formed based on polystyrenal nanobeads. The silicon nano net 131 formed as described above may electrically connect the plurality of electrodes 120.

감지 물질(132)은 수소 기체와 직접 반응하는 물질로서, 실리콘 나노그물(131) 상에 증착될 수 있다. 이를 위해, 일 실시예에 따른 감지 물질(132)은 수소와의 반응성이 높은 팔라듐(Palladium) 나노 입자로 구현될 수 있다.The sensing material 132 is a material that reacts directly with hydrogen gas and may be deposited on the silicon nanomesh 131. To this end, the sensing material 132 according to one embodiment may be implemented with palladium nanoparticles having high reactivity with hydrogen.

이러한 수소 센서(100)는 감지 물질(132)과 반응하는 수소 기체의 농도에 따라 실리콘 나노그물(131)의 내부 전류 또는 저항 중 적어도 하나가 변화함으로써 수소 기체의 존재 여부 및 농도를 감지할 수 있다.The hydrogen sensor 100 may detect the presence and concentration of hydrogen gas by changing at least one of the internal current or resistance of the silicon nanomesh 131 according to the concentration of hydrogen gas reacting with the sensing material 132. .

도 2의 (a)를 참조하면, 일 실시예에 따른 수소 센서(100)의 실리콘 나노그물(131)의 표면에는 자연 산화막(131a)이 형성될 수 있고, 감지 물질(132)은 실리콘 나노그물(131)의 자연 산화막(131a) 상에 증착될 수 있다. 그 결과, 자연 산화막(131a)을 사이에 둔 감지 물질(132)-실리콘 나노그물(131) 계면으로부터 실리콘 나노그물(131) 내측으로 공핍 영역(131b)이 형성되어, 실리콘 나노그물(131)의 저항이 증가하고, 내부 전류가 감소할 수 있다. 도 2의 (a)의 경우 실리콘 나노그물(131)의 내부를 흐르는 내부 전류를 I1이라 한다.Referring to FIG. 2A, a natural oxide film 131a may be formed on a surface of the silicon nanonet 131 of the hydrogen sensor 100, and the sensing material 132 may be a silicon nanonet. It may be deposited on the native oxide film 131a of 131. As a result, a depletion region 131b is formed from the interface of the sensing material 132 to the silicon nanomesh 131 with the natural oxide film 131a interposed therebetween, so that the depletion region 131b is formed in the silicon nanonet 131. The resistance may increase and the internal current may decrease. In the case of FIG. 2A, an internal current flowing through the inside of the silicon nanonet 131 is referred to as I 1 .

도 2의 (b)는 수소 센서(100)가 대기 중의 수소 기체에 노출되는 경우를 예시한다. 이 경우, 수소 기체는 팔라듐 나노 입자와 같은 감지 물질(132)로 확산되고, 감지 물질(132)은 수소 기체와 반응하여 팔라듐 하이드라이드(PdHx)를 형성할 수 있다. 이렇게 형성된 팔라듐 하이드라이드에 의해 감지 물질(132)의 일함수가 변경되어, 형성된 공핍 영역(131b)이 축소될 수 있다. 그 결과, 실리콘 나노그물(131)의 저항이 감소하고, 내부 전류가 증가할 수 있다. 이 때의 내부 전류를 I2라 할 때, I2는 도 2의 (a)의 I1보다 클 수 있다.2B illustrates a case where the hydrogen sensor 100 is exposed to hydrogen gas in the atmosphere. In this case, hydrogen gas may diffuse into the sensing material 132 such as palladium nanoparticles, and the sensing material 132 may react with the hydrogen gas to form palladium hydride (PdHx). The work function of the sensing material 132 is changed by the palladium hydride thus formed, so that the formed depletion region 131b may be reduced. As a result, the resistance of the silicon nanomesh 131 may decrease and the internal current may increase. When the internal current I 2 d at this time, I 2 may be greater than I 1 of (a) of Fig.

도 2의 (c)는 도 2의 (b) 보다 높은 농도의 수소 기체에 수소 센서(100)가 노출되는 경우를 예시한다. 이 때의 내부 전류를 I3라 할 때, I3는 도 2의 (a)의 I1 및 도 2의 (b)의 I2보다 클 있다. 특히, I3는 노출되는 수소 기체의 농도에 비례하여 I2보다 클 수 있다.FIG. 2C illustrates a case in which the hydrogen sensor 100 is exposed to a hydrogen gas having a higher concentration than that of FIG. 2B. When the internal current at this time is I 3 , I 3 is larger than I 1 in FIG. 2A and I 2 in FIG. 2B. In particular, I 3 may be greater than I 2 in proportion to the concentration of hydrogen gas being exposed.

지금까지는 수소 센서(100)의 구성 및 수소 농도를 감지하는 방법에 대하여 설명하였다. 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서(100)의 제조 방법에 대해 설명한다.So far, the configuration of the hydrogen sensor 100 and a method of detecting the hydrogen concentration have been described. Hereinafter, a method of manufacturing the hydrogen sensor 100 according to an embodiment of the present invention will be described.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서의 제조 방법의 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서의 제조 방법의 각 단계를 설명하기 위한 도면이다.3 is a flow chart of a method of manufacturing a hydrogen sensor according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a view for explaining each step of the manufacturing method of a hydrogen sensor according to an embodiment of the present invention.

일 실시예에 따른 수소 센서(100)의 제조 방법은 먼저 SOI 기판(110)의 상면을 도핑하여 도핑 농도에 의해 구획되는 복수의 전극 영역(113a)과 하나의 채널 영역(113b)을 포함하는 반도체 층(113)을 형성할 수 있다(S100). 도 4의 (a)를 참조하면, 수소 센서(100)의 제조 방법은 실리콘 층(111), 절연층(112), 및 반도체 층(113)이 순차적으로 적층되는 SOI 기판(110)을 마련할 수 있다. 이 때, 수소 센서(100)의 제조 방법은 반도체 층(113)의 상면에 농도를 달리하여 도핑함으로써, 전극 영역(113a) 및 채널 영역(113b)을 구획할 수 있다. 그 결과, 일 실시예에 따른 반도체 층(113)은 n-로 도핑되는 중앙의 채널 영역(113b)과, 채널 영역(113b)의 양 단에서 n+로 도핑되는 복수의 전극 영역(113a)으로 구획될 수 있다.A method of manufacturing the hydrogen sensor 100 according to an exemplary embodiment includes a semiconductor including a plurality of electrode regions 113a and one channel region 113b that are first doped by an upper surface of the SOI substrate 110 and partitioned by doping concentration. The layer 113 may be formed (S100). Referring to FIG. 4A, a method of manufacturing the hydrogen sensor 100 may provide an SOI substrate 110 in which a silicon layer 111, an insulating layer 112, and a semiconductor layer 113 are sequentially stacked. Can be. In this case, in the method of manufacturing the hydrogen sensor 100, the electrode region 113a and the channel region 113b may be partitioned by doping the upper surface of the semiconductor layer 113 with different concentrations. As a result, the semiconductor layer 113 is divided into a central channel region 113b doped with n− and a plurality of electrode regions 113a doped with n + at both ends of the channel region 113b. Can be.

반도체 층(113)이 형성되면, 수소 센서(100)의 제조 방법은 반도체 층(113)의 채널 영역(113b)을 식각하여 실리콘 나노그물(131)을 형성할 수 있다(S110). 이를 위해, 수소 센서(100)의 제조 방법은 먼저 복수의 전극 영역(113a) 보호를 위해 크롬(Cr)을 선택적으로 증착할 수 있다. 도 4의 (b)를 참조하면, 복수의 전극 영역(113a) 각각에 선택적 증착을 통해 크롬 층(Lcr)을 형성할 수 있다.When the semiconductor layer 113 is formed, the method of manufacturing the hydrogen sensor 100 may etch the channel region 113b of the semiconductor layer 113 to form the silicon nanonet 131 (S110). To this end, the method of manufacturing the hydrogen sensor 100 may first selectively deposit chromium (Cr) to protect the plurality of electrode regions 113a. Referring to FIG. 4B, a chromium layer L cr may be formed in each of the electrode regions 113a through selective deposition.

그 다음, 수소 센서(100)의 제조 방법은 복수의 전극 영역(113a) 상에 형성된 크롬 층(Lcr)과 채널 영역(113b) 상에 폴리스티렌 나노구슬을 고르게 배열시킬 수 있다. 일 실시예에 따른 수소 센서(100)의 제조 방법은 크롬 층(Lcr)과 채널 영역(113b) 상에 폴리스티렌 나노구슬을 스핀코팅(Spin Coating)할 수 있다. 도 4의 (c)를 참조하면, 스핀 코팅의 결과, 크롬 층(Lcr)과 채널 영역(113b) 상에 나노구슬 층(Lb)가 형성될 수 있다.Next, the method of manufacturing the hydrogen sensor 100 may evenly arrange the polystyrene nanobeads on the chromium layer L cr and the channel region 113b formed on the plurality of electrode regions 113a. The method of manufacturing the hydrogen sensor 100 according to an embodiment may spin coat polystyrene nanobeads on the chromium layer L cr and the channel region 113b. Referring to FIG. 4C, as a result of spin coating, a nanobead layer L b may be formed on the chromium layer L cr and the channel region 113b.

나노구슬 층(Lb)이 형성된 후, 수소 센서(100)의 제조 방법은 폴리스티렌 나노구슬을 식각하여, 폴리스티렌 나노구슬 사이의 간격을 조절할 수 있다. 일 실시예에 따른 수소 센서(100)의 제조 방법은 산소 플라즈마 식각 방법을 이용하여 폴리스티렌 나노구슬을 식각할 수 있다. 도 4의 (d)를 참조하면, 산소 플라즈마 식각의 결과, 나노구슬 층(Lb) 내 폴리스티렌 나노구슬 간 간격이 조절될 수 있다.After the nanobead layer L b is formed, the method of manufacturing the hydrogen sensor 100 may etch the polystyrene nanobeads to adjust the gap between the polystyrene nanobeads. Hydrogen sensor 100 according to an embodiment may be etched polystyrene nanobeads using an oxygen plasma etching method. Referring to (d) of FIG. 4, as a result of the oxygen plasma etching, the spacing between polystyrene nanobeads in the nanobead layer L b may be adjusted.

이후, 수소 센서(100)의 제조 방법은 나노구슬 층(Lb)이 형성되는 크롬 층(Lcr)과 채널 영역(113b) 상에 크롬을 증착한 후, 폴리스티렌 나노구슬을 제거할 수 있다. 그 결과, 도 4의 (e) 와 같이, 폴리스티렌 나노구슬 형상의 동공을 가지는 하드 마스크(Lm)이 생성될 수 있다.Subsequently, in the method of manufacturing the hydrogen sensor 100, after depositing chromium on the chromium layer L cr and the channel region 113b on which the nanobead layer L b is formed, the polystyrene nanobeads may be removed. As a result, as shown in FIG. 4E, a hard mask L m having a polystyrene nano-ball shaped pupil may be generated.

단계 S110 중 마지막으로, 수소 센서(100)의 제조 방법은 하드 마스크(Lm)을 이용하여 채널 영역(113b)을 식각할 수 있다. 구체적으로, 수소 센서(100)의 제조 방법은 하드 마스크(Lm)을 이용하여 크롬 층(Lcr)과 채널 영역(113b)을 식각하고, 크롬 층(Lcr)을 제거할 수 있다. 이를 통해, 도 4의 (f)와 같이, 채널 영역(113b)에 대해서 실리콘 나노그물(131)을 형성하고, 크롬 층(Lcr)이 형성되었던 복수의 전극 영역(113a)을 보호할 수 있다.Lastly, in operation S110, the method of manufacturing the hydrogen sensor 100 may etch the channel region 113b using the hard mask L m . Specifically, the production method of the hydrogen sensor 100 can etch the hard mask (L m) by using a chromium layer (L cr) and the channel region (113b), and removing the chromium layer (L cr). As a result, as shown in FIG. 4F, the silicon nanonet 131 may be formed in the channel region 113b, and the plurality of electrode regions 113a in which the chromium layer L cr is formed may be protected. .

실리콘 나노그물(131)을 형성한 후, 수소 센서(100)의 제조 방법은 반도체 층(113)의 복수의 전극 영역(113a) 상에 복수의 전극(120)을 형성할 수 있다(S120). 이 때, 복수의 전극 영역(113a) 상에 형성되는 복수의 전극(120)은 공지된 다양한 금속 중 적어도 하나에 의해 형성 가능하고, 일 실시예에 따른 복수의 전극(120)은 금(Au)으로 구현될 수 있다. After the silicon nanonet 131 is formed, the method of manufacturing the hydrogen sensor 100 may form the plurality of electrodes 120 on the plurality of electrode regions 113a of the semiconductor layer 113 (S120). In this case, the plurality of electrodes 120 formed on the plurality of electrode regions 113a may be formed by at least one of various known metals, and the plurality of electrodes 120 according to an embodiment may be formed of gold (Au). It can be implemented as.

도 4의 (g)를 참조하면, 복수의 전극 영역(113a) 상에 형성된 복수의 전극(120)은 실리콘 나노그물(131)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 그 결과, 복수의 전극(120) 중 어느 하나로 공급되는 전류가 실리콘 나노그물(131) 내부를 흘러, 복수의 전극(120) 중 다른 하나를 통해 외부로 제공될 수 있는 내부 전류 진행 경로가 형성될 수 있다. Referring to FIG. 4G, the plurality of electrodes 120 formed on the plurality of electrode regions 113a may be electrically connected by the silicon nanomesh 131. As a result, an internal current path may be formed in which a current supplied to any one of the plurality of electrodes 120 flows inside the silicon nanonet 131, and may be provided to the outside through the other one of the plurality of electrodes 120. Can be.

전극(120)을 형성한 후, 수소 센서(100)의 제조 방법은 실리콘 나노그물(131)을 버퍼 산화물 식각 용액(Buffered Oxide Etchant) 처리할 수 있다. 일 실시예에 다른 수소 센서(100)의 제조 방법은, 도 4의 (h)와 같이, 버퍼 산화물 식각 용액 처리를 통해 채널 영역(113b) 하단의 절연층(112)을 제거할 수 있다. 이를 통해, 실리콘 나노그물(131) 표면의 거칠기가 높아져, 실리콘 나노그물(131)의 표면적이 증가할 수 있다.After forming the electrode 120, the method of manufacturing the hydrogen sensor 100 may process the silicon nanonet 131 with a buffered oxide etch solution. According to another exemplary embodiment of the method of manufacturing the hydrogen sensor 100, as illustrated in FIG. 4H, the insulating layer 112 under the channel region 113b may be removed through a buffer oxide etching solution treatment. As a result, the surface roughness of the silicon nanonet 131 may be increased, thereby increasing the surface area of the silicon nanonet 131.

마지막으로, 수소 센서(100)의 제조 방법은 실리콘 나노그물(131) 상에 수소 기체와 반응하는 감지 물질(132)을 증착할 수 있다. 이 때, 일 실시예에 따른 감지 물질(132)은 수소와의 반응성이 높은 팔라듐(Palladium) 나노 입자로 구현될 수 있다.Finally, the method of manufacturing the hydrogen sensor 100 may deposit a sensing material 132 reacting with hydrogen gas on the silicon nanomesh 131. In this case, the sensing material 132 according to an embodiment may be implemented with palladium nanoparticles having high reactivity with hydrogen.

수소 센서(100)(100) 제조 방법은 공지된 다양한 증착 방법 중 적어도 하나를 채택하여 감지 물질(132)을 실리콘 나노그물(131) 상에 증착할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 따른 수소 센서(100)의 제조 방법은 화학적 기상 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD), 및 물리적 기상 증착(Physical Vapor Deposition, PVD) 중 적어도 하나에 의해 감지 물질(132)을 실리콘 나노그물(131) 상에 증착할 수 있다.The hydrogen sensor 100, 100 manufacturing method may employ at least one of various known deposition methods to deposit the sensing material 132 on the silicon nanomesh 131. For example, the method of manufacturing the hydrogen sensor 100 according to an embodiment may include the sensing material 132 by at least one of chemical vapor deposition (CVD) and physical vapor deposition (PVD). May be deposited on the silicon nanomesh 131.

지금까지는 본 발명의 일 실시에에 따른 수소 센서(100)의 제조 방법을 설명하였다. 이하에서는 상술한 방법에 따라 제조된 수소 센서(100)의 성능을 설명한다.So far, the method of manufacturing the hydrogen sensor 100 according to the exemplary embodiment of the present invention has been described. Hereinafter, the performance of the hydrogen sensor 100 manufactured according to the above-described method will be described.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서의 감도 비교 실험 결과를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시에에 따른 수소 센서의 기체 선택성 실험 결과를 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명의 일 실시에에 따른 수소 센서의 제조 시점으로부터 도과된 시간 별 성능 실험 결과를 나타낸 도면이다.5 is a view showing a sensitivity comparison experiment results of the hydrogen sensor according to an embodiment of the present invention, Figure 6 is a view showing the gas selectivity test results of the hydrogen sensor according to an embodiment of the present invention, Figure 7 4 is a view showing the results of the performance test according to time passed from the manufacturing time of the hydrogen sensor according to an embodiment of the present invention.

도 5에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서(100)의 수소 기체 감지 성능을 실험하기 위해, 실험군으로서 버퍼 산화물 식각액 처리를 한 실리콘 나노그물(131)을 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 3 수소 센서(100) S3을 준비하고, 대조군으로서 실리콘 나노그물(131)을 구비하지 않은 제 1 수소 센서(100) S1과, 버퍼 산화물 식각액 처리를 하지 않은 실리콘 나노그물(131)을 포함하는 제 2 수소 센서(100) S2를 함께 준비하였다.In Figure 5, to test the hydrogen gas detection performance of the hydrogen sensor 100 according to an embodiment of the present invention, an embodiment of the present invention including a silicon nano-mesh 131 treated with a buffer oxide etching solution as an experimental group The first hydrogen sensor 100 S 3 according to the present invention, and the first hydrogen sensor 100 S 1 having no silicon nanonet 131 as a control, and the silicon nanonet 131 not treated with a buffer oxide etchant. ) Was prepared together with the second hydrogen sensor 100 (S 2 ).

도 5의 (a) 및 (b)를 참조하면, 실리콘 나노그물(131)을 구비하지 않은 제 1 수소 센서(100) S1과, 버퍼 산화물 식각액 처리를 하지 않은 실리콘 나노그물(131)을 포함하는 제 2 수소 센서(100) S2에 비해, 버퍼 산화물 식각액 처리를 한 실리콘 나노그물(131)을 포함하는 제 3 수소 센서(100) S3의 감도가 향상되었음을 확인할 수 있다. 특히, 버퍼 산화물 식각액 처리를 한 실리콘 나노그물(131)을 포함하는 제 3 수소 센서(100) S3는 버퍼 산화물 식각액 처리를 하지 않은 실리콘 나노그물(131)을 포함하는 제 2 수소 센서(100) S2 보다 60% 가량 높은 감도 성능을 나타내었다. Referring to FIGS. 5A and 5B, the first hydrogen sensor 100 S 1 without the silicon nanonet 131 and the silicon nanonet 131 without the buffer oxide etch treatment are included. Compared to the second hydrogen sensor 100 S 2 , the sensitivity of the third hydrogen sensor 100 S 3 including the silicon nanonet 131 treated with the buffer oxide etchant may be improved. In particular, the third hydrogen sensor 100 including the silicon nanonet 131 subjected to the buffer oxide etching solution treatment S 3 is the second hydrogen sensor 100 including the silicon nanonet 131 without the buffer oxide etchant treatment. Sensitivity performance was about 60% higher than S 2 .

도 6에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서(100)에 수소 기체 및 간섭을 유발하는 다른 기체에 대한 선택도를 각각의 기체의 임계 농도와 함께 실험하였다. 실험 결과, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서(100)는 다른 기체에 비해 농도 50ppm(감도 약 2%) 이상 0.8%(감도 약 27%) 이하의 농도 범위에서 수소 기체에 대한 반응이 현저하게 높음을 확인할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서(100)는 톨루엔(Toluene), 일산화탄소(CO), 및 에탄올(Ethanol)에 대해 무시할만한 크기의 감도(도 6에서는 0%라 함)를 나타내는데, 이는 실리콘이 해당 기체에 대해 불활성 특성을 가지고, 감지 물질(132)인 팔라듐 나노 입자가 수소 기체에 대해 우수한 선택성을 가지기 때문이다.In FIG. 6, the selectivity of hydrogen gas and other gases causing interference in the hydrogen sensor 100 according to an exemplary embodiment of the present invention was tested together with the critical concentration of each gas. As a result of the experiment, the hydrogen sensor 100 according to an embodiment of the present invention has a remarkable response to hydrogen gas in a concentration range of more than 50 ppm (sensitivity of about 2%) and 0.8% (sensitivity of about 27%) or less than other gases. It can be confirmed that high. In addition, the hydrogen sensor 100 according to an embodiment of the present invention exhibits negligible sensitivity (referred to as 0% in FIG. 6) for toluene, carbon monoxide, and ethanol. This is because silicon has inert properties with respect to the gas, and the palladium nanoparticles as the sensing material 132 have excellent selectivity with respect to hydrogen gas.

도 7에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서(100)의 성능을 제조 시점, 제조 시점으로부터 2주 이후 시점, 그리고 제조 시점으로부터 한달 이후 시점에 실험하였다. 그 결과, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서(100)는 제조 시점으로부터 한달이 지난 후에도 제조 시점과 유사한 성능을 나타냄을 확인할 수 있다.In FIG. 7, the performance of the hydrogen sensor 100 according to the exemplary embodiment of the present invention was tested at the time of manufacture, two weeks after the manufacturing time, and one month after the manufacturing time. As a result, the hydrogen sensor 100 according to an embodiment of the present invention can be seen that even after one month from the manufacturing time exhibits similar performance as the manufacturing time.

상술한 수소 센서 및 그 제조 방법은, 종래의 상향식 제조 방법에 비해 재현성이 우수하고, 소자의 집적화가 용이할 수 있다. 또한, 종래의 하향식 제조 방법에 비해 제조 원가를 낮출 수 있고, 수율이 높아 대량 생산이 가능할 수 있다. 아울러, 수소 기체와 반응하는 감지 물질을 수소 센서의 일면에 고르게 분산시킴으로써, 민감도 및 감지 속도의 측면에서 우수한 성능을 나타낼 수 있다.The above-described hydrogen sensor and its manufacturing method are superior in reproducibility as compared with the conventional bottom-up manufacturing method, and the device can be easily integrated. In addition, the manufacturing cost can be lowered compared to the conventional top-down manufacturing method, and the yield may be high, thereby enabling mass production. In addition, by evenly dispersing the sensing material reacting with the hydrogen gas on one surface of the hydrogen sensor, it can exhibit excellent performance in terms of sensitivity and detection speed.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 품질에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential quality of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed herein are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas that fall within the scope of equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.

100: 수소 센서
110: SOI 기판
120: 전극
130: 감지부
131: 실리콘 나노그물
132: 감지 물질100: hydrogen sensor
110: SOI substrate
120: electrode
130: detector
131: silicon nanonet
132: sensing material

Claims (10)

도핑 농도에 따라 복수의 전극 영역과 하나의 채널 영역으로 구획되는 반도체 층이 상면에 구비되는 SOI(Silicon-On-Insulator) 기판;
상기 반도체 층의 상기 복수의 전극 영역 상에 형성되는 복수의 전극; 및
상기 반도체층의 상기 채널 영역을 식각함으로써 형성되는 실리콘 나노그물 및 수소 기체와 반응하도록 상기 실리콘 나노그물 상에 증착되는 감지 물질로 구성되는 감지부를 포함하는
수소 센서.A silicon-on-insulator (SOI) substrate having a semiconductor layer partitioned into a plurality of electrode regions and one channel region according to a doping concentration;
A plurality of electrodes formed on the plurality of electrode regions of the semiconductor layer; And
And a sensing unit including a silicon nanoweb formed by etching the channel region of the semiconductor layer and a sensing material deposited on the silicon nanoweb to react with hydrogen gas.
Hydrogen sensor. 제 1 항에 있어서,
상기 감지 물질은,
팔라듐(Palladium) 나노 입자로 구성되는
수소 센서.The method of claim 1,
The sensing material,
Composed of palladium nanoparticles
Hydrogen sensor. 제 1 항에 있어서,
상기 실리콘 나노그물은,
폴리스티렌(Polystyrene) 나노구슬을 기초로 형성되는 하드 마스크를 이용하여 상기 채널 영역을 식각함으로써 형성되는
수소 센서.The method of claim 1,
The silicon nano net,
It is formed by etching the channel region using a hard mask formed based on polystyrene nanobeads
Hydrogen sensor. 제 1 항에 있어서,
상기 실리콘 나노그물은,
상기 복수의 전극을 전기적으로 연결하는
수소 센서.The method of claim 1,
The silicon nano net,
Electrically connecting the plurality of electrodes
Hydrogen sensor. 제 4 항에 있어서,
상기 감지 물질과 반응하는 상기 수소 기체의 농도에 따라 상기 실리콘 나노그물의 내부 전류 또는 저항 중 적어도 하나가 변화하는
수소 센서,The method of claim 4, wherein
At least one of the internal current or the resistance of the silicon nanostructure changes according to the concentration of the hydrogen gas reacting with the sensing material.
Hydrogen sensor, SOI(Silicon-On-Insulator) 기판의 상면을 도핑하여 도핑 농도에 의해 구획되는 복수의 전극 영역과 하나의 채널 영역을 포함하는 반도체 층을 형성하는 단계;
상기 반도체 층의 상기 채널 영역을 식각함으로써 형성되는 실리콘 나노그물을 형성하는 단계;
상기 반도체 층의 상기 복수의 전극 영역 상에 복수의 전극을 형성하는 단계; 및
상기 실리콘 나노그물 상에 수소 기체와 반응하는 감지 물질을 증착하는 단계를 포함하는
수소 센서의 제조 방법.Doping a top surface of a silicon-on-insulator (SOI) substrate to form a semiconductor layer including a plurality of electrode regions and one channel region partitioned by a doping concentration;
Forming a silicon nanonet formed by etching the channel region of the semiconductor layer;
Forming a plurality of electrodes on the plurality of electrode regions of the semiconductor layer; And
Depositing a sensing material that reacts with hydrogen gas on the silicon nanoweb.
Method for producing a hydrogen sensor. 제 6 항에 있어서,
상기 감지 물질을 증착하는 단계는,
팔라듐(Palladium) 나노 입자로 구성되는 상기 감지 물질을 상기 실리콘 나노그물 상에 증착하는
수소 센서의 제조 방법.The method of claim 6,
Deposition of the sensing material,
Depositing the sensing material consisting of palladium nanoparticles on the silicon nanomesh
Method for producing a hydrogen sensor. 제 6 항에 있어서,
상기 실리콘 나노그물을 형성하는 단계는,
상기 채널 영역을 폴리스티렌(Polystyrene) 나노구슬로 스핀코팅(Spin Coating)하는 단계;
상기 스핀코팅된 폴리스티렌 나노구슬에 크롬을 증착하여 하드 마스크를 형성하는 단계; 및
상기 하드 마스크를 이용하여 상기 채널 영역을 식각하여 상기 실리콘 나노그물을 형성하는 단계를 포함하는
수소 센서의 제조 방법.The method of claim 6,
Forming the silicon nano net,
Spin coating the channel region with polystyrene nanobeads;
Depositing chromium on the spin-coated polystyrene nanobeads to form a hard mask; And
Etching the channel region using the hard mask to form the silicon nanonets;
Method for producing a hydrogen sensor. 제 8 항에 있어서,
상기 실리콘 나노그물을 형성하는 단계는,
상기 스핀코팅된 폴리스티렌 나노구슬을 식각하여 상기 폴리스티렌 나노구슬 사이의 간격을 조절하는 단계를 더 포함하는
수소 센서의 제조 방법.The method of claim 8,
Forming the silicon nano net,
And etching the spin-coated polystyrene nanobeads to adjust the spacing between the polystyrene nanobeads.
Method for producing a hydrogen sensor. 제 6 항에 있어서,
상기 감지 물질을 증착하는 단계는,
상기 감지 물질을 증착하기 전, 상기 실리콘 나노그물을 버퍼 산화물 식각 용액(Buffered Oxide Etchant) 처리하는 단계를 포함하는
수소 센서의 제조 방법The method of claim 6,
Deposition of the sensing material,
Before depositing the sensing material, treating the silicon nanonet with a buffered oxide etch solution.
Manufacturing Method of Hydrogen Sensor
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