Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

KR101499650B1 - 압저항 습도센서 및 그 제조방법 - Google Patents

압저항 습도센서 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101499650B1
KR101499650B1 KR1020130095948A KR20130095948A KR101499650B1 KR 101499650 B1 KR101499650 B1 KR 101499650B1 KR 1020130095948 A KR1020130095948 A KR 1020130095948A KR 20130095948 A KR20130095948 A KR 20130095948A KR 101499650 B1 KR101499650 B1 KR 101499650B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wafer
electrode
photoresist
pattern
lower electrode
Prior art date
Application number
KR1020130095948A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150020391A (ko
Inventor
장성필
차두열
양희준
Original Assignee
인하대학교 산학협력단
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 인하대학교 산학협력단 filed Critical 인하대학교 산학협력단
Priority to KR1020130095948A priority Critical patent/KR101499650B1/ko
Publication of KR20150020391A publication Critical patent/KR20150020391A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101499650B1 publication Critical patent/KR101499650B1/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
    • G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
    • G01N27/223—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance for determining moisture content, e.g. humidity
    • 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
    • G01N27/121—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 for determining moisture content, e.g. humidity, of the fluid
    • 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
    • G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
    • G01N27/221—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance by investigating the dielectric properties
    • 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
    • G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
    • G01N27/223—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance for determining moisture content, e.g. humidity
    • G01N27/225—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance for determining moisture content, e.g. humidity by using hygroscopic materials
    • 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
    • G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
    • G01N27/227—Sensors changing capacitance upon adsorption or absorption of fluid components, e.g. electrolyte-insulator-semiconductor sensors, MOS capacitors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

외팔보형태의 상부기판층 및 하부기판층이 접합된 형태로 상부기판층 및 하부기판층을 각각 포함하고 있고, 상기 상부 기판층의 상부 전극 및 상기 하부 기판층의 하부 전극에 일정한 전압이 인가되어 전자기력을 생성한다.
상기 상부 전극 및 상기 하부 전극 사이에 위치한 감습층은 외부 수분에 따라 변화하는 유전율을 가지며, 상기 가변되는 유전율을 기초로 상기 전자기력의 세기를 변화시킨다.
상기 전자기력의 세기를 기초로 응력의 크기가 변하며, 상기 응력의 변화를 기초로 외팔보에 위치한 압저항의 저항값이 변하는 것을 특징으로 하는 압저항 습도센서.

Description

압저항 습도센서 및 그 제조방법 {Piezoresistive humidity sensor and its manufacturing method}
본 발명은 습도센서에 대한 것으로, 보다 상세하게는 압저항을 이용한 정전용량형 습도센서 및 그 제조방법에 관한 것입니다.
다른 주위의 환경과 달리 습도는 인체에 직접적인 해를 끼치거나 환경적으로 큰 영향을 주는 것이 아니어서 이전에는 습도에 대한 관심이 그리 크지 않았다.
그러나, 현대에 이르러 산업체의 생산공정, 품질 관리뿐만 아니라 일반 가정에서 쾌적한 실내 환경을 유지하기 위해 습도의 측정과 조절에 대한 중요성이 날로 증가하고 있다.
일상 생활에서 흔히 말하는 습도는 상대습도로서 공기중의 수증기 분압과 이 온도에서의 포화 수증기압비를 백분율로 나타낸 것이다.
이러한 습도를 측정하기 위한 습도센서는 보통 수분에 의한 감습물질의 전기적 성질의 변화를 이용하여 습도를 측정하는데, 예를 들면, 저항형 습도센서, 정전용량 습도센서 등이 있다.
저항형 습도센서는 저습도 영역 및 고습도 영역에서의 측정이 어렵고, 온도 변화에 대한 변화폭이 커서 사용할 수 있는 온도범위가 제한적이고, 습도에 대한 측정값이 비선형적으로 변화하며, 수증기, 응결, 소금물 및 화학물질 등에 대한 안정성이 취약하다는 단점이 있다.
뿐만 아니라 저항형 습도센서는 감습물질의 전해작용 및 전극개료의 전리 현상에 의하여 영구적 특성저하가 발생할 수 있는 문제점도 있다.
하지만 정점용량형 습도센서는 감습막에 흡착되는 물 분자량에 따라 정전용량이 변화되는 원리를 이용한 센서로서, 감습막을 이루는 감습물질로는 일반적으로 폴리이미드 계열의 고분자 물질을 사용하여 화학적, 열적, 전기적 안정성이 우수하고, -40°C ~ 100°C의 매우 넓은 온도 범위에서 별도의 온도보상장치 없이도 동작이 가능하고, 습도의 측정범위도 0% RH(Relative Humidity) ~ 100% RH로 넓고, 습도에 대한 측정값이 선형적인 특성을 보이기 때문에 응용회로를 간소하게 구성하는데 매우 유리하며, 직류에서 작동되므로 마이크로 컴퓨터를 활용한 회로에 적용하기가 쉽다는 장점도 있다.
한편, 정전용량형 습도센서는 1% RH 정도의 측정오차를 갖는데 반해, 상기한 저항형 습도센서는 일반적으로 3% RH 정도의 측정 오차를 갖기 때문에, 정밀도면에서도 정전용량형 습도센서가 저항형 습도센서에 비해 월등하게 우수하다고 할 수 있다. 본 발명은 이러한 정전용량형 습도센서의 습도측정방법을 달리한 압저항 습도센서이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 습도변화에 보다 더 민감하고, 측정 오차가 적은 압저항 습도센서를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 습도변화에 보다 더 민감하고, 측정 오차가 적은 압저항 습도센서의 제조공정을 제공하는데 목적이 있다.
전자기력을 생성하기 위한 전압을 인가받는 상부전극을 포함하고, 상기 생성된 전자기력에 따라 저항이 변하는 상부 기판층, 상기 전자기력을 생성하기 위한 전압을 인가받는 하부 전극을 포함하고, 외부의 수분에 의해 유전율이 변하는 하부 기판층을 포함할 수 있다.
상기 상부 기판층은, 외팔보 형태의 상부웨이퍼, 상기 상부웨이퍼의 상부에 증착되어 저항이 변하는 압저항을 포함하고, 상기 상부전극은 상기 상부 웨이퍼의 상부에 증착되어 전압을 인가받을 수 있다.
상기 상부웨이퍼는, 상기 상부웨이퍼의 고정단은 상기 하부웨이퍼와 접합되며, 상기 자유단은 전자기력에 의해 휠 수 있다.
상기 상부 전극은, 상기 상부웨이퍼의 자유단에 위치하고 전압이 인가될 수 있는 전압인가용 전극이 연결될 수 있다.
상기 압저항은, 상기 상부웨이퍼의 고정단과 자유단의 경계지점을 포함한 지점에 위치하여, 자유단이 받는 응력에 따라 저항의 변화가 생길 수 있다.
상기 압저항은, 미로모양의 형태를 가질 수 있다.
상기 하부 기판층은, 사각형 형태의 하부웨이퍼, 상기 하부 전극의 상부에 코팅되어 유전율이 변화되는 감습층을 포함하고, 상기 하부전극은 상기 하부웨이퍼의 상부에 증착되어 전압을 인가받을 수 있다.
상기 하부 전극은, 전압이 인가될 수 있는 전압인가용 전극이 연결될 수 있다.
상기 감습층은, 외부의 수분을 흡수하여 유전율이 변화될 수 있다.
상기 감습층은, 폴리이미드(Polyimide)일 수 있다.
상기 상부기판층 및 상기 하부 기판층은 상기 상부 기판층의 상부 전극 및 상기 하부 기판층의 하부 전극에 일정한 전압이 인가되어 전자기력을 생성하고, 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극 사이에 위치한 감습층은 외부 수분에 따라 변화하는 유전율을 가지며, 상기 가변되는 유전율을 기초로 상기 전자기력의 세기를 변화시키고, 상기 전자기력의 세기를 기초로 응력의 크기가 변하며, 상기 응력의 변화를 기초로 외팔보에 위치한 압저항의 저항값이 변할 수 있다.
상부 웨이퍼, 상부 기판층 및 압저항을 포함하는 상부 기판층을 제조하는 단계, 하부 웨이퍼, 하부 기판층 및 감습층을 포함하는 하부 기판층을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 상부 기판층을 제조하는 단계는, 외팔보 형태의 상부웨이퍼를 제조하는 단계, 상기 상부웨이퍼의 상부에 증착되어 전압이 인가되는 상부 전극을 제조하는 단계, 상기 상부웨이퍼의 상부에 증착되어 저항이 변하는 압저항을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 하부 기판층을 제조하는 단계는, 상기 하부 웨이퍼의 상부에 증착되어 전압이 인가되는 하부 전극을 제조하는 단계, 상기 하부 전극의 상부에 코팅되는 감습층을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 상부 전극을 제조하는 단계는, 상기 상부 웨이퍼의 상부에 감광제를 전체적으로 도포하는 단계, 상기 감광제가 도포된 웨이퍼에 상부 전극의 패턴을 전사하는 단계, 상기 패턴이 전사된 감광제를 현상하는 단계, 상기 감광제가 현상된 웨이퍼 상부에 상부 전극 물질을 증착시키는 단계, 상기 남은 감광제를 제거하는 단계를 통해 상부 전극의 패턴모양을 증착시킬 수 있다.
상기 압저항을 제조하는 단계는, 상기 상부 웨이퍼의 상부에 감광제를 전체적으로 도포하는 단계, 상기 감광제가 도포된 웨이퍼에 압저항의 패턴을 전사하는 단계, 상기 패턴이 전사된 감광제를 현상하는 단계, 상기 감광제가 현상된 웨이퍼 상부에 압저항 물질을 증착시키는 단계, 상기 남은 감광제를 제거하는 단계를 통해 압저항의 패턴모양을 증착시킬 수 있다.
상기 상부웨이퍼를 제조하는 단계는, 웨이퍼를 절삭 및 식각하여 외팔보 형태의 웨이퍼를 형성할 수 있다.
상기 하부 전극을 제조하는 단계는, 상기 하부 웨이퍼의 상부에 감광제를 전체적으로 도포하는 단계, 상기 감광제가 도포된 웨이퍼에 하부 전극의 패턴을 전사하는 단계, 상기 패턴이 전사된 감광제를 현상하는 단계, 상기 감광제가 현상된 웨이퍼 상부에 하부 전극 물질을 증착시키는 단계, 상기 남은 감광제를 제거하는 단계를 통해 하부 전극의 패턴모양을 증착시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 감습층을 제조하는 단계는, 상기 하부 전극이 증착된 웨이퍼의 상부에 감습물질을 코팅하는 단계, 상기 코팅된 감습물질을 감습층의 형태로 식각하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 감습층의 형태로 식각하는 단계는, 깊은 반응성 이온 에칭(DRIE: Deep Reactive Ion Etching)을 이용한 건식 식각방법을 이용할 수 있다.
상기 상부 가판층 및 상기 하부 기판층이 실리콘 접합에 의해 접합될 수 있다.
본 발명에 따른 압저항 습도센서에 따르면, 외팔보 형태의 정전 용량형 습도센서의 한쪽에 응력을 가해 휘어진 정도를 측정하는 방법을 이용하여 감습층의 노출면적이 넓어져 습도변화에 더 민감하고, 측정 오차가 적은 압저항 습도센서를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 습도센서의 단면을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 습도센서의 상부 기판층를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 습도센서의 하부 기판층을 나타내는 사시도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 습도센서의 상부 기판층의 제조공정의 순서를 나타낸 흐름도이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 습도센서의 하부 기판층의 제조공정의 순서를 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 습도센서의 제조방법에서 상부웨이퍼에 압저항을 증착하는 과정을 보여주는 사시도이다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 습도센서의 제조방법에서 상부웨이퍼에 상부 전극을 증착하는 과정을 보여주는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 습도센서의 제조방법에서 상부웨이퍼에 압저항 및 상부 전극이 증착하는 과정을 보여주는 사시도이다.
도 9은 본 발명의 실시예에 따른 습도센서의 제조방법에서 상부웨이퍼를 식각하는 과정을 보여주는 사시도이다.
도 10는 본 발명의 실시예에 따른 습도센서의 제조방법에서 하부웨이퍼에 하부 전극이 증착되는 과정을 보여주는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 습도센서의 제조방법에서 하부웨이퍼에 감습층이 코팅되는 과정을 보여주는 사시도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 습도센서의 단면을 나타내는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 습도센서(100)은 상부 기판층(200) 및 하부 기판층(300)을 포함할 수 있다.
상부 기판층(200)에서 상부 전극(250) 및 압저항(260)은 상부 웨이퍼(210)위에 증착될 수 있다.
상부웨이퍼(210)는 외팔보 형태의 웨이퍼가 될 수 있다. 상부웨이퍼(210)는 실리콘으로 구성될 수 있다. 상부웨이퍼(210)의 자유단은 상부 전극(250)과 하부 전극(350)사이에 발생하는 전자기력으로 인해 휘어질 수 있다. 상기 전자기력은 인력일 수 있다. 또한 상기 전자기력에 의해 상기 자유단에 응력이 전달될 수 있다. 상부웨이퍼(210)의 고정단은 하부웨이퍼(310)과 접합될 수 있다.
상부 전극(250)은 상기 외팔보의 자유단 부분에 위치할 수 있다. 상부 전극(250)에는 일정한 전압이 인가될 수 있다.
압저항(260)은 상부웨이퍼(210)의 외팔보의 고정단과 자유단의 경계지점을 포함한 지점에 위치할 수 있다. 압저항(260)은 상부웨이퍼(210)의 자유단의 움직임에 따라 저항이 가변될 수 있다.
하부 기판층(300)에서 하부 전극(350)은 하부 웨이퍼(310)에 증착될 수 있고, 감습층(360)은 하부 전극(350) 위에 코팅될 수 있다.
하부 전극(350)은 하부 웨이퍼(310)의 상부에 상부 전극(250)과 전자기력을 공유하는 형태로 구성될 수 있다. 하부 전극(350)에는 일정한 전압이 인가될 수 있다.
감습층(360)은 하부 전극(350)의 일면 상부에 위치할 수 있다. 감습층(360)은 상부 전극(250)과 하부 전극(350) 사이의 전자기력이 형성되는 공간에 위치할 수 있다.
압저항(260)은 상부웨이퍼(210)의 자유단에 발생하는 응력으로 인해 저항변화가 생길 수 있다. 상기 발생된 응력의 세기는 전자기력의 세기에 따른 인력에 의해 결정될 수 있다. 이때 상기 인력은 [수학식 1]과 같다.
Figure 112013073375430-pat00001
[수학식 1]에서 ε은 상부 전극(250) 및 하부 전극(350) 사이의 유전율일 수 있다. 또한 A는 상부 전극(250) 및 하부 전극(350)의 면적, d 는 상부 전극(250) 및 하부 전극(350) 사이의 거리, V는 상부전극(250)과 하부전극(350) 사이에 인가된 전압일 수 있다.
감습층(360)에 수분이 흡수되면, 흡수되는 수분의 양에 의해 감습층(360)의 유전율이 변할 수 있다. 상기 흡수되는 수분의 양은 상대습도일 수 있다. 상기 변화된 유전율로 인해 상부 전극(250) 및 하부 전극(350) 사이에 발생하는 전자기력의 세기가 변할 수 있다. 또한 상기 전자기력의 세기가 변화하여 상기 외팔보에 발생하는 응력의 크기가 달라질 수 있다. 압저항(260)은 상기 외팔보에 발생하는 응력의 크기를 저항변화로 나타낼 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 습도센서의 상부 기판층(200)를 나타내는 사시도이다.
도 2를 참조하면, 상부 기판층(200)은 상부 웨이퍼(210), 상부 전극(250) 및 압저항(260) 및 를 포함할 수 있다.
상부웨이퍼(210)는 외팔보 형태로 형성될 수 있다. 상부웨이퍼(210)는 실리콘으로 제작될 수 있다. 상부웨이퍼(210)의 자유단은 외부의 힘을 받아 휘어질 수 있다.
상부 전극(250)은 상부웨이퍼(250)의 자유단 부분에 형성되어 있을 수 있다. 또한 상부 전극(250)은 전압 인가를 위해 상부웨이퍼(210)의 고정단까지 형성되어 있을 수 있다. 상부 전극(250)은 상부웨이퍼(210) 상부에 형성될 수 있다. 상부 전극(250)은 전도성 물질로 형성될 수 있다.
압저항(260)은 상부웨이퍼(210)의 고정단과 자유단의 경계지점에 위치할 수 있다. 압저항(260)은 상부웨이퍼(210)의 상부에 위치할 수 있다. 압저항(260)은 저항 측정을 위한 전극을 포함하고 있을 수 있다. 상기 저항측정을 위한 전극은 상부웨이퍼(210)의 고정단에 위치하고 압저항(260)의 저항이 가변되는 부분은 고정단과 자유단의 경계지점 근처에 위치할 수 있다. 또한, 압저항(260)은 미로모양으로 형성되어 있을 수 있다. 압저항(260)은 외부의 응력에 의해 휘어질 수 있다. 또한 상기 응력에 의해 저항이 변화될 수 있다. 압저항(260)은 응력에 따라 저항이 변하는 반도체로 이루어질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 습도센서의 하부 기판층(300)을 나타내는 사시도이다.
도 3을 참조하면, 하부 기판층(300)은 하부웨이퍼(310), 하부 전극(350) 및 감습층(360)을 포함할 수 있다. 하부 기판층(300)은 하부웨이퍼(310) 위에 하부 전극(350)이 증착되고, 하부 전극(350) 위에 감습층(360)이 코팅될 수 있다.
하부웨이퍼(310)는 실리콘으로 제작될 수 있다. 하부웨이퍼(310)는 사각형의 모양일 수 있다.
하부 전극(350)은 하부웨이퍼(310)의 상부에 넓게 형성될 수 있다. 하부 전극(350)은 전압 인가를 위해 하부웨이퍼(310) 끝부분으로 길게 형성될 수 있다. 하부 전극(350)에 일정한 전압이 공급될 수 있다. 하부 전극(350)은 전도성 물질로 형성될 수 있다.
감습층(360)은 하부 전극(350)의 넓은부분 상부에 위치할 수 있다. 감습층(360)은 외부의 수분을 흡수하여 유전율이 변화될 수 있다. 감습층(360)은 폴리아미드(polymide)등과 같이 수분에 따라 유전율이 변하는 물질로 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 습도센서의 상부 기판층(200)의 제조공정의 순서를 나타낸 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 웨이퍼에 1차 감광제가 도포된다(S100). 상기 감광제는 양성(positive) 및 음성(negative)이 될 수 있다.
1차 감광제에 압저항(260)의 패턴이 전사된 후 현상된다(S110). 상기 패턴은 압저항(260)의 패턴이 될 수 있다.
상기 1차 감광제가 현상된 웨이퍼에 압저항 물질을 증착시킨다(S120). 상기 압저항 물질은 응력에 따라 저항이 변하는 물질일 수 있다.
상기 1차 감광제는 제거된다(S130). 상기 1차 감광제가 제거되면서 삼기 1차 감광제의 상부에 증착된 압저항 물질도 함께 제거되는 Lift-off 공정이 이루어질 수 있다.
상기 1차 감광제가 제거된 웨이퍼에 2차 감광제가 도포된다(S140). 상기 감광제는 양성(positive) 및 음성(negative)이 될 수 있다.
상기 2차 감광제에 상부 전극(250)의 패턴이 전사된 후 현상된다(S150). 상기 패턴은 상부 전극(250)의 패턴이 될 수 있다.
상기 2차 감광제가 현상된 웨이퍼에 상부 전극 물질을 증착시킨다(S160). 상기 상부 전극 물질은 전도성 금속일 수 있다.
상기 2차 감광제는 제거된다(S170). 상기 2차 감광제가 제거되면서 상기 2차 감광제의 상부에 증착된 상부 전극 물질도 함께 제거되는 Lift-off 공정이 이루어질 수 있다.
웨이퍼 식각공정으로 웨이퍼에 외팔보가 형성된다(S180). 일부 실시예에서, 단계(S100) ~ 단계(S130)의 공정과 단계(S140) ~ 단계(S170)의 공정의 순서는 바뀔 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 습도센서의 하부 기판층(300)의 제조공정의 순서를 나타낸 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 웨이퍼에 감광제가 도포된다(S200). 상기 감광제는 양성(positive) 및 음성(negative)이 될 수 있다.
상기 감광제에 하부 전극(350)의 패턴이 전사된 후 현상된다(S210). 상기 패턴은 하부 전극(350)의 패턴이 될 수 있다.
상기 감광제가 현상된 웨이퍼에 하부 전극 물질을 증착시킨다(S220). 상기 상부 전극 물질은 전도성 금속일 수 있다.
상기 감광제가 제거된다(S230). 상기 감광제가 제거되면서 상기 감광제의 상부에 증착된 하부 전극 물질도 함께 제거되는 Lift-off 공정이 이루어질 수 있다.
상기 감광제가 제거된 웨이퍼에 감습물질을 코팅한다(S240). 상기 감습물질은 폴리아미드(polymide)등과 같이 수분에 따라 유전율이 변하는 물질로 형성될 수 있다.
상기 코팅된 감습물질을 식각한다(S250). 상기 식각하기 위한 방법으로 깊은 반응성 이온 에칭(DRIE: Deep Reactive Ion Etching)을 이용한 건식 식각방법이 사용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 습도센서의 제조방법에서 상부웨이퍼에 압저항을 증착하는 과정을 보여주는 사시도이다.
도 6을 참조하면, 단계(S120)가 끝난 후의 상부 기판층(800)의 단면을 보여준다.
상부 웨이퍼 상부에 감광제가 도포될 수 있다. 상기 감광제(820)가 도포된 상부웨이퍼(810)에 압저항(260)의 패턴이 전사되고, 상기 전사된 패턴으로 감광제(820)가 현상될 수 있다. 상기 현상된 감광제(820)가 도포된 상부웨이퍼(810)에 압저항 물질(830, 840)이 도포될 수 있다. 상기 감광제(820)는 양성(positive) 및 음성(negative)이 될 수 있다. 압저항 물질(830, 840)을 증착시키기 위해서 스퍼터링, Evaporation, 전해도금 및 무전해도금방식이 사용될 수 있다. 또한 상기 감광제(820) 위에 증착된 압저항 물질(840)은 Lift-off 공정으로 제거될 수 있다. 상기 Lift-off 공정을 거쳐 상부웨이퍼(810)의 상부에 압저항(830)만 남을 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 습도센서의 제조방법에서 상부웨이퍼(910)에 상부 전극을 증착하는 과정을 보여주는 사시도이다.
도 7을 참조하면, 단계(S160)가 끝난 후의 상부 기판층(900)의 단면을 보여준다.
단계(S130)가 끝난 후 상부웨이퍼(910)의 상부에 감광제(920)가 도포된다. 상기 감광제(920)가 도포된 상부웨이퍼(910)에 상부 전극(930)의 패턴이 전사되고, 상기 전사된 패턴으로 감광제(920)가 현상될 수 있다. 상기 현상된 감광제(920)가 도포된 상부웨이퍼(910)에 상부 전극 물질(930, 940)이 도포될 수 있다. 상기 감광제(920)는 양성(positive) 및 음성(negative)이 될 수 있다. 상부 전극 물질(930, 940)을 증착시키기 위해서 스퍼터링, Evaporation, 전해도금 및 무전해도금방식이 사용될 수 있다. 또한 상기 감광제(920) 위에 증착된 상부 전극 물질(940)은 Lift-off 공정으로 제거될 수 있다. 상기 Lift-off 공정을 거쳐 상부웨이퍼(910)의 상부에 상부 전극(930) 및 압저항(830)만 남을 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 습도센서의 제조방법에서 상부웨이퍼(1010)에 압저항(830) 및 상부 전극(930)이 증착하는 과정을 보여주는 사시도이다.
도 8을 참조하면, 단계(S170)이 끝난 후 상부웨이퍼(1010)에 압저항(830) 및 상부 전극(930)이 증착될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 습도센서의 제조방법에서 상부웨이퍼(1110)를 식각하는 과정을 보여주는 사시도이다.
도 9를 참조하면, 상부웨이퍼(1110)은 식각되어 몸통부분(1111) 및 외팔보(1112)가 형성된다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 습도센서의 제조방법에서 하부웨이퍼(1210)에 하부 전극(1230)이 증착되는 과정을 보여주는 사시도이다.
도 10을 참조하면, 단계(S220)이 끝난 후 하부 기판층(1200)의 단면을 보여준다. 하부웨이퍼(1210) 상부에 감광제(1220)가 도포될 수 있다. 상기 감광제(1220)가 도포된 하부웨이퍼(1210)에 하부 전극(1230)의 패턴이 전사되고, 상기 전사된 패턴으로 감광제(1220)가 현상될 수 있다. 상기 현상된 감광제(1220)가 도포된 하부웨이퍼(1210)에 하부 전극 물질(1230, 1240)이 도포될 수 있다. 상기 하부 전극(1220)는 양성(positive) 및 음성(negative)이 될 수 있다. 하부 전극 물질(1230, 1240)을 증착시키기 위해서 스퍼터링, Evaporation, 전해도금 및 무전해도금방식이 사용될 수 있다. 또한 상기 감광제(1220) 위에 증착된 하부 전극 물질(1240)은 Lift-off 공정으로 제거될 수 있다. 상기 Lift-off 공정을 거쳐 하부웨이퍼(1210)의 상부에 하부 전극(1230)만 남을 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 습도센서의 제조방법에서 하부웨이퍼(1310)에 감습층(1250) 이 코팅되는 과정을 보여주는 사시도이다.
도 11을 참조하면, 단계(S250)이 끝난후 완성된 하부 기판층(1300)의 단면을 보여준다. 하부 전극(1230)이 증착된 하부웨이퍼(1310)의 상부에 감습물질이 코팅될 수 있다. 상기 감습물질은 폴리아미드(polymide)등과 같이 수분에 따라 유전율이 변하는 물질로 형성될 수 있다. 상기 코팅된 감습물질은 패턴에 맞게 식각된다. 상기 식각된 감습물질은 감습층(1250)이 될 수 있다. 감습층(1250)은 외부의 수분을 흡수하여 유전율이 변화될 수 있다. 상기 감습물질을 패턴에 맞게 식각하기 위한 방법으로 깊은 반응성 이온 에칭(DRIE: Deep Reactive Ion Etching)을 이용한 건식 식각방법이 사용될 수 있다.
상부 기판층(200) 및 하부 기판층(300)은 접합될 수 있다. 상기 접합은 실리콘 접합에 의해 접합될 수 있다.
200: 상부 기판층 210: 상부 전극
220: 압저항 250: 상부 웨이퍼
300: 하부 기판층 310: 하부 전극
320: 감습층 350: 하부웨이퍼

Claims (21)

  1. 하부 웨이퍼;
    상기 하부 웨이퍼와 외팔보 형상으로 지지된 상부 웨이퍼;
    상기 상부 웨이퍼의 자유단 상의 적어도 일부에 형성된 상부전극;
    상기 하부 웨이퍼 상에 형성되며, 상기 상부전극과 대응되는 위치에 형성되는 하부전극;
    상기 하부전극 상에 형성되는 감습층;
    상기 상부 웨이퍼 상에 상기 상부 웨이퍼의 자유단과 상기 상부 웨이퍼의 고정단의 경계지점을 포함하는 위치에 형성되는 압저항 소자;를 포함하는 압저항 습도센서.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 상부웨이퍼는,
    상기 상부웨이퍼의 고정단이 상기 하부웨이퍼의 적어도 일부와 접합되며, 상기 자유단은 전자기력에 의해 휘는것을 특징으로 하는 압저항 습도센서.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 상부 전극은,
    전압이 인가될 수 있는 전압인가용 전극이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 압저항 습도센서.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 압저항 소자는,
    상기 상부 웨이퍼의 자유단이 받는 응력에 따라 저항의 변화가 생기는 것을 특징으로 하는 압저항 습도센서.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 압저항 소자는,
    미로모양의 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 압저항 습도센서.
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 하부 전극은,
    전압이 인가될 수 있는 전압인가용 전극이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 압저항 습도센서.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 감습층은,
    외부의 수분을 흡수하여 유전율이 변화되는 것을 특징으로 하는 압저항 습도센서.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 감습층은,
    폴리이미드(Polyimide)인 것을 특징으로 하는 압저항 습도센서.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 상부 전극 및 상기 하부 전극에 일정한 전압이 인가되어 상기 상부웨이퍼 및 상기 하부 웨이퍼 사이에 전자기력을 발생시키고, 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극 사이에 위치한 감습층은 외부 수분에 따라 가변되는 유전율을 가지며, 상기 가변되는 유전율을 기초로 상기 전자기력의 세기를 변화시키고, 상기 전자기력의 세기를 통해 상기 상부 웨이퍼의 자유단에 인가되는 응력의 크기가 변화되며, 상기 응력의 크기 변화는 압저항 소자의 저항값의 변화를 통해 측정되는 것을 특징으로 하는 압저항 습도센서.
  12. 하부 웨이퍼의 상부에 증착되는 하부 전극을 제조하는 단계;
    상기 하부 전극의 상부에 코팅되는 감습층을 제조하는 단계;
    외팔보 형태의 상부웨이퍼를 제조하는 단계;
    상기 상부웨이퍼의 상부에 증착되는 상부 전극을 제조하는 단계; 및
    상기 상부웨이퍼의 상부에 증착되어 저항이 변하는 압저항 소자를 제조하는 단계; 및
    상기 하부 웨이퍼 및 상기 상부웨이퍼를 접합하는 단계;를 포함하는 압저항 습도센서의 제조방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 상부 전극을 제조하는 단계는,
    상기 상부 웨이퍼의 상부에 감광제를 전체적으로 도포하는 단계;
    상기 감광제가 도포된 웨이퍼에 상부 전극의 패턴을 전사하는 단계;
    상기 패턴이 전사된 감광제를 현상하는 단계;
    상기 감광제가 현상된 웨이퍼 상부에 상부 전극 물질을 증착시키는 단계; 및
    감광제를 현상한 후 남은 감광제를 제거하는 단계를 통해 상부 전극의 패턴모양을 증착시키는 것을 특징으로 하는 압저항 습도센서의 제조방법.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 압저항 소자를 제조하는 단계는,
    상기 상부 웨이퍼의 상부에 감광제를 전체적으로 도포하는 단계;
    상기 감광제가 도포된 웨이퍼에 압저항 소자의 패턴을 전사하는 단계;
    상기 패턴이 전사된 감광제를 현상하는 단계;
    상기 감광제가 현상된 웨이퍼 상부에 압저항 물질을 증착시키는 단계; 및
    감광제를 현상한 후 남은 감광제를 제거하는 단계를 통해 압저항 소자의 패턴모양을 증착시키는 것을 특징으로 하는 압저항 습도센서의 제조방법.
  17. 제 12항에 있어서,
    상기 상부웨이퍼를 제조하는 단계는,
    웨이퍼를 절삭 및 식각하여 고정단 및 자유단이 구비된 외팔보 형태의 웨이퍼를 형성하는 것을 특징으로 하는 압저항 습도센서의 제조방법.
  18. 제 12항에 있어서,
    상기 하부 전극을 제조하는 단계는,
    상기 하부 웨이퍼의 상부에 감광제를 전체적으로 도포하는 단계;
    상기 감광제가 도포된 웨이퍼에 하부 전극의 패턴을 전사하는 단계;
    상기 패턴이 전사된 감광제를 현상하는 단계;
    상기 감광제가 현상된 웨이퍼 상부에 하부 전극 물질을 증착시키는 단계; 및
    감광제를 현상한 후 남은 감광제를 제거하는 단계를 통해 하부 전극의 패턴모양을 증착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압저항 습도센서의 제조방법.
  19. 제 12항에 있어서,
    상기 감습층을 제조하는 단계는,
    상기 하부 전극이 증착된 웨이퍼의 상부에 감습물질을 코팅하는 단계; 및
    상기 코팅된 감습물질을 감습층의 형태로 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압저항 습도센서의 제조방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 감습층의 형태로 식각하는 단계는,
    깊은 반응성 이온 에칭(DRIE: Deep Reactive Ion Etching)을 이용한 건식 식각방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 압저항 습도센서의 제조방법.
  21. 제 12항에 있어서,
    상기 상부 가판층 및 상기 하부 기판층이 실리콘 접합에 의해 접합되는 것을 특징으로 하는 압저항 습도센서의 제조방법.

KR1020130095948A 2013-08-13 2013-08-13 압저항 습도센서 및 그 제조방법 KR101499650B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130095948A KR101499650B1 (ko) 2013-08-13 2013-08-13 압저항 습도센서 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130095948A KR101499650B1 (ko) 2013-08-13 2013-08-13 압저항 습도센서 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150020391A KR20150020391A (ko) 2015-02-26
KR101499650B1 true KR101499650B1 (ko) 2015-03-09

Family

ID=52579199

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130095948A KR101499650B1 (ko) 2013-08-13 2013-08-13 압저항 습도센서 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101499650B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101971822B1 (ko) 2018-02-23 2019-04-23 부경대학교 산학협력단 유압 측정용 압력센서

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102347989B1 (ko) * 2017-04-14 2022-01-10 삼성디스플레이 주식회사 전자 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030077233A (ko) * 2002-03-25 2003-10-01 전자부품연구원 캔틸레버를 이용한 초정밀 습도 센서 및 그의 제조방법
US7340941B1 (en) * 2002-10-01 2008-03-11 Xsilogy, Inc. Dense thin film-based chemical sensors and methods for making and using same
KR101093612B1 (ko) * 2008-11-12 2011-12-15 전자부품연구원 정전용량형 습도센서 및 그 제조방법
KR20130044642A (ko) * 2011-10-24 2013-05-03 한국과학기술연구원 생체용 압력 센서 및 그 제조 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030077233A (ko) * 2002-03-25 2003-10-01 전자부품연구원 캔틸레버를 이용한 초정밀 습도 센서 및 그의 제조방법
US7340941B1 (en) * 2002-10-01 2008-03-11 Xsilogy, Inc. Dense thin film-based chemical sensors and methods for making and using same
KR101093612B1 (ko) * 2008-11-12 2011-12-15 전자부품연구원 정전용량형 습도센서 및 그 제조방법
KR20130044642A (ko) * 2011-10-24 2013-05-03 한국과학기술연구원 생체용 압력 센서 및 그 제조 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101971822B1 (ko) 2018-02-23 2019-04-23 부경대학교 산학협력단 유압 측정용 압력센서

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150020391A (ko) 2015-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101093612B1 (ko) 정전용량형 습도센서 및 그 제조방법
US7552635B2 (en) Humidity sensor capable of self-regulating temperature compensation and manufacturing method thereof
CN107966481B (zh) 一种基于复合电容式结构的材质识别传感器及其制备方法
KR20170027566A (ko) 다공성 탄성중합체 유전층을 구비하는 정전용량형 압력센서
KR101367887B1 (ko) 정전용량형 습도센서
CN104596683A (zh) 基于层状材料的压力传感器及压电效应测量系统
KR100856577B1 (ko) 탄소나노튜브 센서 및 그 제조방법
KR101499650B1 (ko) 압저항 습도센서 및 그 제조방법
Choi et al. A highly sensitive humidity sensor with a novel hole array structure using a polyimide sensing layer
JP2018173335A (ja) 湿度センサ
KR20150059452A (ko) 압력 센서 및 그 제조 방법
JP6370111B2 (ja) 容量型ガスセンサ及びその製造方法
KR102035089B1 (ko) 히터 내장형 습도센서 및 그 제조방법
US10942070B2 (en) Sensor unit, temperature sensor including the same, method of manufacturing the sensor unit, and method of manufacturing the temperature sensor
US11287395B2 (en) Capacitive gas sensor
KR101646048B1 (ko) 나뭇잎의 수분을 측정하는 정전용량형 습도센서
KR20040024134A (ko) 고정밀 정전용량형 습도센서 및 제조방법
JP7245693B2 (ja) センサ及びその製造方法
KR100585664B1 (ko) 박막형 습도 센서 및 그 제조 방법
CN209264136U (zh) 热觉传感器
KR100363687B1 (ko) 일체화된 온습도센서
JP2017505425A (ja) 三次元物体の形状の少なくとも一部を確定するシステム及び対応する方法
JP2002328110A (ja) 静電容量センサ
KR101830304B1 (ko) 통합 센서의 제조 방법 및 이를 이용한 통합 센서
KR20160039797A (ko) 정전 용량성 습도 센서 및 이의 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171213

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181121

Year of fee payment: 5