KR100316389B1 - 질소산화물 가스 센서 및 그 제조 방법 - Google Patents

질소산화물 가스 센서 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100316389B1
KR100316389B1 KR1019990001567A KR19990001567A KR100316389B1 KR 100316389 B1 KR100316389 B1 KR 100316389B1 KR 1019990001567 A KR1019990001567 A KR 1019990001567A KR 19990001567 A KR19990001567 A KR 19990001567A KR 100316389 B1 KR100316389 B1 KR 100316389B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
minutes
nitrogen
silicon
oxide
Prior art date
Application number
KR1019990001567A
Other languages
English (en)
Other versions
KR19990037784A (ko
Inventor
이상호
윤영수
신영화
Original Assignee
박승규
주식회사 월텍
이상호
윤영수
신영화
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 박승규, 주식회사 월텍, 이상호, 윤영수, 신영화 filed Critical 박승규
Priority to KR1019990001567A priority Critical patent/KR100316389B1/ko
Publication of KR19990037784A publication Critical patent/KR19990037784A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100316389B1 publication Critical patent/KR100316389B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036—Specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/0037—Specially adapted to detect a particular component for NOx

Abstract

본 발명은 질소산화물 가스 센서 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 오염 물질인 질소 산화물 가스를 주변 환경 조건과 관계없이 정밀하면서 빠르게 감지해 내는 가스 센서에 관한 것으로, 실리콘 기판 위에 압전성을 갖는 질화알루미늄(AlN) 박막을 증착하고, 그 위에 기준 신호 검출용 IDT 전극 한 쌍 및 감지 신호 검출용 IDT 전극 한 쌍과, 상기 한 쌍의 감지 신호 검출용 IDT 전극 사이에 질소 산화물(NOx) 가스와 반응하여 감지하는 산화텅스텐(WO3) 감지막을 증착하여 이루어지며, 압전단결정 대신 압전 박막을 사용하여 SAW 소자를 구성한 뒤 이로부터 센서를 제작함으로써, 소형이면서 경량이며, 저가격이고, 외부 환경 변화와 관계없이 항상 정확하게 작동하면서, 극소량까지 감지해 내는 효과를 제공한다.

Description

질소산화물 가스 센서 및 그 제조 방법{A NOx Sensor And A Producting Methode of NOx Sensor}
본 발명은 질소산화물 가스 센서 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 오염 물질인 산화질소 가스를 주변 환경 조건과 관계없이 정밀하면서 빠르게 감지해 내는 가스 센서에 관한 것이다.
최근 대도시 대기 오염의 주원인은 과거의 공장 매연과 난방 연료에서 자동차 배기 가스로 바뀌고 있다.
자동차 배기 가스의 성분은 주로 미연소된 탄화수소(CHx), 질소산화물(NOx),일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2) 및 수증기로 되어 있으며, 그 중에서도 질소 산화물(NOx)은 인체에 매우 유독하며, 광화학 반응으로 오존을 생성시켜 여름철 스모그 현상, 지구의 온난화 및 산성비의 원인이 되었다.
따라서, 이러한 질소산화물의 감지 및 제거에 관한 관심 증가와 새로운 센서에 대한 개발이 요구되고 있으며, 이러한 환경 센서의 개발은 자동차나 산업체에서 배출되는 가스는 물론, 대기 중의 환경을 감시함으로써 주거 환경을 개선하고 자연환경을 보호하는데 기여할 것이다.
지금까지 질소 산화물(NOx) 센서는 고체 전해질을 이용한 전기 화학 센서, YBa2Cu3O7-8박막을 이용한 초전도체 센서, 산화물 반도체 박막이나 프타로시아닌(phthalocyanine)과 같은 유기물 반도체를 사용하여 표면 탄성파(SAW) 특성을 이용한 센서, SnO2, WO3, ZnO, TiO2등 반도체 산화물을 이용한 반도체식 센서 등이 발표된 바 있다.
기존에 주로 이용되어 왔던 가스 센서의 경우 과거의 반도체형, 벌크형(bulk type)이 주로 많이 이용되고 있으나, 이러한 기존의 가스 센서들은 주위의 습도에 매우 민감하게 반응함으로써 센서의 신뢰도가 저하되며, 특히, 반도체식 가스 센서의 경우에 80∼90습도 환경에서는 센서의 민감도가 감소하여 센서로의 이용이 불가능해진다.
뿐만 아니라, 센서가 위치한 주위 환경의 온도 변화에 따라서도 민감도 특성이 변화하여 신뢰도가 저하되는 문제점이 있었다.
최근 이러한 습도의 영향을 받지 않는 센서로써 표면 탄성파(SAW, Surface Acoustic Wave)의 주파수 변화를 이용하는 벌크형 가스 센서들이 국내외에서 연구되고 있다.
SAW 가스 센서는 주파수 형태의 출력 신호를 사용하므로 반도체식 가스 센서보다 더욱 정밀한 양까지 측정이 가능하나 지금까지 국내외에서 연구된 벌크형 SAW 가스 센서에는 압전 단결정을 기판으로 사용하였기 때문에 상기의 장점에도 불구하고 소형화, 대량 생산, 가격 경쟁력이 문제가 되었다.
특히, 압전 특성이 우수하며, 타 압전 물질에 비하여 가격이 저렴할 뿐 아니라 c축 성장이 용이한 산화아연(ZnO)을 많이 이용했는데, 이 산화아연(ZnO)은 질소산화물(NOx) 가스에 민감하고, 주위의 수분 함량에 대한 안정성이 저하되는 문제점이 있었기 때문에 가스 센서로써 신뢰도가 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 반도체식 가스 센서가 안고 있는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 압전 단결정 대신 질화알루미늄(AlN)의 압전 박막을 사용하여 질소 산화물(NOx) 가스 센서를 제작하여 소형, 경량, 저 가격, 고감도의 특성을 갖는 질소산화물 가스 센서 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 실리콘 기판 위에 압전성을 갖는 질화알루미늄(AlN)을 증착하고, 그 위에 기준 신호용 IDT 한 쌍 및 감지 신호용 IDT 한 쌍과, 한 쌍의 감지 신호용 IDT 사이에 질소 산화물(NOx)과 반응하여 감지하는 산화텅스텐(WO3) 감지막을 증착하여 이루어지는 것을 특징을 하는 질소산화물 가스 센서 및 그 제조 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 질소산화물 가스 센서의 제 1실시예를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 질소산화물 가스 센서의 제 2실시예를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 질소산화물 가스 센서를 이용한 실제 회로 구성을 나타낸 회로도.
본 발명에 따른 질소산화물 가스 센서 및 그 제조 방법의 구성 및 작용에 대하여 본 발명의 일 실시예를 통하여 상세하게 설명한다.
첨부한 도면, 도 1은 본 발명에 따른 질소산화물 가스 센서의 제 1실시예를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 질소산화물 가스 센서의 제 2실시예를 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 질소산화물 가스 센서를 이용한 실제 회로 구성을 나타낸 회로도이다.
일반적으로, 탄성표면파(SAW)는 1885년 로드 레이라이(Lord Rayleigh)에 의해 지구 표면을 전파하는 지진파로 발견된 이래 여러 연구자들이 그 응용 범위를 찾아오다 1969년에 미국 스탠포드(Stanford)대학 연구팀이 새로운 형태의 IDT(interdigital transducer)를 채용하여 전기 신호를 음향 탄성파로 변환하는 방법을 발표하였고, 1970년대에는 SAW소자가 처음으로 군용 레이더 장비의 광역 스펙트럼용으로 개발된 후로 민수용으로 응용이 시작되었다.
이렇게 발전된 SAW는 두 매질의 경계면을 따라 전파하는 종파로서, 탄성파에 의해 전달된 기계적 에너지가 표면에서 수직으로 한파장 내에 집중한 것을 말한다. 고체에서 전달되는 파의 속도는 약 103∼104m/sec 이므로 매우 높은 주파수를 갖는 신호를 전송할 수 있다. 따라서 표면 상태를 변화시키면 쉽게 SAW의 전달 특성을조절할 수 있으며 파의 속도가 고체에서 약 103∼104m/sec 정도이므로 VHF 및 UHF 대역에서 작동하는 소자에 응용할 수 있어서, 현재까지 TV나 VCR등 A/V기기의 중간 주파수 필터로 많이 사용되고 있으며, 이동 통신 기기에서는 삽입 손실이 크고, 고주파 대역에서의 특성이 불안정한 점 때문에 제한적으로 사용되어 왔다.
그러나, 최근 새로운 IDT(Interdigital transducer) 전극 구조와 압전 박막물질의 도입으로 저손실화 및 고주파 영역에서의 특성 안정화 등을 실현하여 현재는 휴대 전화기의 중간주파수단 및 페이저(pager)의 수신 필터 등 거의 모든 이동 통신 기기에 사용되고 있다.
SAW를 이용하는 소자에는 대역 통과 필터뿐만 아니라 공진기, 발진기, 펄스압축기 및 가스 센서 등이 있다.
SAW 가스 센서는 압전체 표면에 존재하는 빗살무늬 모양의 전극인 IDT에 전압을 가함으로써 SAW를 여기시키고 검출하므로, 기준 신호를 의한 IDT와 검출 신호를 위한 IDT 등 2쌍의 IDT 전극이 필요하다.
본 발명에 따른 산화질소 가스 센서의 제 1실시예는 도 1에 나타낸 바와 같이, 실리콘 기판 위에, 질화알루미늄(AlN) 박막을 증착한 후에, 다시 기준 신호 검출용 IDT 한 쌍과, 가스 감지 신호 검출용 IDT 한 쌍과, 산화질소 가스를 감지하는 산화텅스텐(WO3) 소자를 형성하였다.
여기서, 실리콘 기판 위에 질화알루미늄(AlN) 박막을 증착하는 과정은 다음과 같다.
여기서, 질화알루미늄은 알루미늄과 질소 원자가 육방 정계 구조를 가지는 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체로서 매우 높은 열전도도, 낮은 열팽창계수, 매우 큰 전기저항, 적당한 유전 특성과 기계적 강도, 강한 압전 특성, 수분에 대하여 안정한 특성뿐만 아니라, 기존의 압전 재료에 비해 2배 이상의 SAW 전파속도를 보이기 때문에 본 발명과 같은 NOx 가스 센서와 고주파 SAW 필터의 제조에 가장 적합한 압전 재료이다.
이러한 특성을 갖고 있는 질화알루미늄(AlN) 박막을 제조하는 방법에는 스퍼터링(Sputter)법, CVD(Chemical Vapor Deposition)법 및 MBE(Molecular Beam Epitaxy)법 등이 있으며, 일반적인 CVD법이나 MBE방법으로는 900℃이상의 온도에서 에피택셜하게 성장한 질화알루미늄(AlN) 박막을 얻을 수 있으나, 높은 증착 온도 때문에 실제의 소자 제조 공정에는 적용시키기 어려우며, 반면에 스퍼터링 법은 300℃이하에서 질화알루미늄(AlN) 박막의 제조가 가능하고 두께 균일성이나 결정의 c축 배향성이 우수하여 가장 널리 사용되고 있다.
본 발명에서는 SAW를 이용한 질소산화물(NOx) 가스 센서를 개발하기 위하여 실리콘웨이퍼 기판 위에 고주파 마그네트론 스퍼터링 법으로 c 축 배향성이 우수한 질화알루미늄(AlN) 박막을 증착하였다.
여기서, 질화알루미늄(AlN)은 질소 원자가 육방 조밀 충진(HCP)한 격자 구조의 4배위 위치에 알루미늄(Al) 원자가 자리하는 전형적인 wurtzite구조를 가지고 있으며 공유결합과 이온결합의 중간 물성을 가지고 있으며, 이러한 질화알루미늄(AlN)의 격자상수는 a=3.211Å, c=4.982Å이며, N-Al-N의 결합각은107.9°이다.
이러한 결정 구조를 갖는 질화알루미늄(AlN)은 2400℃ 이상의 높은 녹는점을 가지며, 열적·화학적으로 대단히 안정하며, 열전도도는 2000W/mK로 대단히 크며, 2.56×10-6/K의 매우 작은 열팽창 계수를 갖고 있다.
또한 5000∼6000m/s의 아주 빠른 탄성 표면파 전파 속도를 가질 뿐만 아니라 넓은 에너지 밴드갭(6.2eV)의 반도체 특성을 갖고 있다.
반면에 질화알루미늄(AlN)이 산소 등의 불순물을 함유하고 있으면 열전도도, 전기저항, 광학적 투명도 등이 낮아지는 단점을 가지고 있다.
질화알루미늄(AlN)은 질화갈륨(GaN)과 비슷한 화학적 식각(chemical etching)에 대한 저항성을 보이며, 77K에서 1269K 까지의 넓은 온도 구간에서 열팽창 계수의 변화는 매우 작을 뿐만 아니라, 독성이 전혀 없으며 다양한 물질에 대하여 부식성이 매우 낮으며, 용융된 알루미늄과 반응하지 않고 우라늄, 리튬 등의 여러 종류의 철합금에 대하여 비활성을 나타낸다.
그러나, 질화알루미늄(AlN)은 알루미늄과 산소 등에 대한 반응성이 크기 때문에 자연 상태에서 존재하지 않고 높은 온도에서 반응시켜 얻으며, 양질의 질화알루미늄(AlN)을 제조하기 위해서는 고순도 원료 물질과 산소를 배제한 환경이 필요하다.
본 발명에서 실리콘 기판 위에 형성한 질화알루미늄(AlN) 박막은 Si(100 또는 111) 구조 위에 고주파 마그네트론 스퍼터링 법을 이용하여 제조하였다.
질화알루미늄(AlN) 박막 증착시 기판의 청결 상태는 박막의 성장과 부착력 등의 물성에 영향을 주기 때문에 깨끗한 기판을 얻기 위해 유기물을 효과적으로 제거하는 TCE 80℃ 용액에서 30분간 초음파를 이용하여 초기 세척한 후 아세톤 및 메탄올에서 각각 30분씩 초음파 세척을 하였다. 그 후, 마지막으로 에탄올과 증류수에서 30분간 초음파 세척을 하였으며 질소 가스로 건조시켰다.
질화알루미늄(AlN) 박막을 SAW 가스 센서 소자로 이용하기 위해서는 우수한 c축 배향성뿐만 아니라 높은 저항값이 요구되는데, 이에 영향을 미치는 요소로는 고주파 전력, 가스의 조성비, 박막 증착시 압력, 기판의 온도 등의 여러 가지 변수가 존재한다.
이를 위하여 본 발명에서 이용한 고주파 마그네트론 스퍼터링 장치는 직경이 3∼5인치 타겟(99.999, 고순도화학)을 사용하였으며, 타겟은 상하로 이동되도록 설계하였다. 고진공도를 갖기 위해서 650ℓ/min인 로터리펌프와 1500ℓ/sec의 배기 능력을 갖는 터보펌프로 구성하였다.
본 장비의 최고 진공도는 1×10-7Torr이다. 고진공 영역의 진공 측정은 이온 게이지를 사용하였으며, 공정 압력은 T.C 게이지를 사용하여 측정하였다. 실리콘 기판 쪽에는 SiC 재질을 사용한 히터를 부착하여 기판을 1200℃까지 가열하도록 제작하였다.
반응 가스로는 초고순도 질소가스(99.999)와 아르곤가스(99.999)를 사용하였다.
질화알루미늄(AlN) 박막을 제조하기 전에 터보펌프로 1×10-6(Torr)로 챔버의 초기 진공도를 유지시킨 후, 아르곤과 질소가스를 챔버 내에 주입시키면서 표 1과 같은 증착 조건으로 스퍼터링하여 질화알루미늄(AlN) 박막을 형성하였다.
질화알루미늄(AlN) 박막 증착조건
장비 조건
타겟 Al(5N), 4인치 직경
스퍼터링 가스 Ar(5N), N2(5N)
초기 압력 1×10-6Torr
작업 압력 5∼30mTorr
가스 혼합 비율 Ar : N2= 1 : 1(or 2)
RF 전력 100W∼1kW
Pre-sputtering time 20분 이상
온도 25∼600℃
Target substrate spacing 3∼10㎝
질화알루미늄(AlN) 박막을 레이라이(Rayleigh)파를 이용한 SAW 가스 센서 소자에 응용하기 위해서는 압전성이 가장 큰 c축 우선 배향성을 가져야 한다.
여기서, 우선 배향성은 다결정 박막의 증착에 있어서 특정한 결정면이 기판에 평행하게 성장하는 현상을 일컫는 말로써, 미세 구조와 더불어 박막의 물성 및 이를 응용한 소자 제조시에 매우 중요하게 조절되어야 할 재료의 특성이다.
다음으로, 상기한 과정을 거쳐서, 실리콘 기판 위에 증착된 질화알루미늄(AlN) 박막 위에 IDT 전극을 형성하기 위해 IDT 전극 소재인 알루미늄(Al) 박막을 고주파 마그네트론 스퍼터링 법으로 증착하였다. 이 때의 타겟은 직경 3inch, 순도 99.999인 알루미늄(Al) 타겟을 사용하였고, 초기 진공도 1×10-6(Torr)에서 아르곤 가스를 주입하여 고주파 전력 300W로 스퍼터링하여 약6000Å의 알루미늄(Al) 박막을 증착하였다.
그리고, IDT 전극을 형성하기 위한 식각 과정으로, 알루미늄(Al) 이 증착된 기판 상에 감광제(photoresist)를 도포하기 위해 스핀 코터(spin coater)를 사용하였으며, 사용된 감광제는 양성 감광제(AZ-1350)이다.
초벌구이(Soft bake)는 80℃ 오븐에서 30분 동안 하였으며, 일본 캐논(Canon)사의 PLA 600F 마스크 정렬기(Aligner)를 사용하여 IDT 패턴을 노광하였다. IDT 전극으로 사용된 알루미늄(Al)을 식각용액으로 습식 식각하여 IDT 패턴을 형성하였다.
여기서, 박막 표면 탄성파 소자의 전파 속도(v)는 f0·λ로 주어지며, 표면 탄성파 소자의 전파 속도와 IDT의 전극 간격으로부터 동작 주파수가 결정되기 때문에 IDT 전극을 설계할 때에 이를 고려하여 설계하여야 한다.
그리고, 질소산화물(NOx)과 반응하여 가스를 감지하는 산화텅스텐 소자를 증착하는 조건은 아래의 표 2와 같으며, 대부분의 공정은 IDT 전극 형성 방법과 유사하다.
산화텅스텐 소자 증착조건
장비 조건
타겟 W(3N), 4inch dia
스퍼터링 가스 Ar(5N), O2(5N)
초기 압력 1×10-6Torr
작업 압력 5∼30mTorr
가스 혼합 비율 Ar : O2= 1 : 1(or 2)
RF 전력 100W∼1kW
Pre-sputtering time 20분 이상
온도 25∼600℃
Target substrate spacing 3∼10㎝
열처리 온도 600∼900℃
여기서, 상기한 실시예에서는 실리콘 기판 위에 질화알루미늄 박막을 형성하고, IDT 전극을 형성한 후에 산화텅스텐 소자를 형성하는 순서를 예로 들어 설명하였으나, 경우에 따라서는 산화텅스텐 소자를 형성한 후에 IDT 전극을 형성하여도 상관없다.
한편, 상기한 제 1실시예에서는 실리콘 기판 위에 질화알루미늄(AlN)을 증착하고, 그 위에 IDT 전극 및 산화텅스텐(WO3) 소자를 증착한 구조를 갖는 것을 설명하였지만, 본 발명의 제 2실시예에서는 도 2에 나타낸 바와 같이, 실리콘 기판 위에 산화규소(SiO2) 또는 질화규소(Si3N4)와 같은 절연 물질을 증착하고, 그 위에 IDT 전극을 형성하고, 다시 그 위에 질화알루미늄(AlN) 압전 박막을 증착하고, 다시 가스감지 소자인 산화텅스텐(WO3)을 증착한 다른 구조의 질소산화물(NOx) 가스 센서를 제시하였다.
이와 같은 제 2실시예는 제 1실시예에 비하여 공기 접촉에 의한 잡신호를 제거하는 탁월한 효과가 있는 반면에 제조 시간이 오래 걸리는 단점이 있으며, 제 1실시예는 제조 시간이 짧기 때문에 생산성이 높은 반면에 IDT 전극이 공기와 접촉하여 잡신호가 발생하는 단점이 있다.
또한, NOx 가스 센서를 비롯한 가스 센서는 가스를 감지하는 감지 소자(WO3)에 가스가 응착되어 정확한 가스 감지가 이루어지지 않는 문제점이 있다.
이를 위하여 가스 감지 소자에 열을 가하여 가스를 증발시켜 주는 히터가 필요하다.
이를 위하여, 실리콘 기판의 하부면 즉, 산화텅스텐 질소산화물 감지 센서의 반대편 쪽에 백금(Pt)을 이용하여 증착하여 히터를 형성하였다.
이 히터의 동작 주기는 가스 감지 주기에 맞추어 동작시키며, 교류 또는 직류 전원을 공급하여 열을 발생시킨다.
상기한 실시예에서는 기판으로 실리콘(100, 111)을 이용한 것을 예로 들어 설명하였지만, 경우에 따라서는 산화알루미늄(Al2O3) 또는 사파이어를 기판으로 이용하여도 된다.
상기한 바와 같이 제조된 산화질소 가스 센서를 이용하여 질소 산화물을 검출하는 방법은 도 3에 나타낸 바와 같이, 기준 신호 검출용 IDT 전극과 감지 신호 검출용 IDT 전극에 같은 주파수를 갖는 신호 fi를 입력시키면 출력 단자에 각각 fo, fo±Δ신호가 출력된다.
이 때, 감지 신호 검출용 IDT 전극 사이에는 질소 산화물 가스(NOx)와 반응하는 산화텅스텐(WO3)으로 된 산화텅스텐 소자(감지막)이 부착되어 있으므로, 이 산화텅스텐 소자가 질소 산화물(NOx) 가스와 반응하여 질화알루미늄(AlN)으로 된 압전막을 통과 탄성 표면파의 주파수(fΔ)를 변화시켜 주며, 이 변화량(fΔ)은 산화텅스텐 소자에 반응하는 질소 산화물(NOx) 가스의 양에 비례하여 변화한다.
따라서, 기준 신호 검출용 IDT 전극과 감지 신호 검출용 IDT 전극에서 출력되는 주파수의 차이(fΔ)를 검출하여 파악하면, 정확하게 질소 산화물(NOx) 가스량을 감지할 수 있는 것이다.
여기서, 산화텅스텐 소자에 반응하는 질소 산화물(NOx) 가스가 응착되어 감지량에 오차를 발생시키므로, 반드시 주기적으로 히터를 이용하여 산화텅스텐 소자와 반응한 질소산화물(NOx) 가스를 제거시켜 주어야만 항상 정확한 가스량을 측정할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 질소산화물 가스 센서 및 그 제조 방법은 압전 단결정 대신 질화알루미늄(AlN)의 압전 박막을 사용하여 질소산화물 가스 센서를 제작함으로써, 소형이면서 경량이며, 저가격이고, 외부 환경 변화와 관계없이 항상 정확하게 작동하면서, 극소량(ppb 레벨)까지 감지해 내는 효과를 제공한다.

Claims (1)

  1. 실리콘 기판 위에 산화규소(SiO2) 또는 질화규소(Si3N4)와 같은 절연 물질을 증착하고, 그 위에 기준 신호 검출용 IDT 전극 한 쌍 및 감지 신호 검출용 IDT 전극 한 쌍을 형성하고, 그 위에 TCE 80℃ 용액으로 30분간 초음파를 이용하여 1차 세척한 후, 2차로 아세톤 및 메탄올을 이용하여 각각 30분씩 초음파 세척을 하고, 다시 3차로 에탄올과 증류수에서 30분간 초음파 세척을 한 후에, 질소 가스를 이용하여 건조시켜서 실리콘 기판을 준비하고; 3∼5인치 직경의 알루미늄(Al, 5N) 타겟과, 아르곤(Ar, 5N) 질소(N2, 5N)의 비율이 1 : 1(또는 2)로 혼합된 스퍼터링 가스 환경과, 1×10-6Torr의 기초 압력에서 시작하여, 5∼30mTorr의 작업 압력 환경과, 100W∼1kW의 RF 전력을 공급하고, 20분 이상의 전처리 스퍼터링 시간으로, 악 52℃ 정도의 셀프 히팅 온도에서 600℃범위 내의 온도 조건, 타겟과 기관과의 거리를 약 3∼10cm정도로 하여 이루어진 질화알루미늄(AIN) 압전 박막을 증착하고, 다시 질화산화물(NOx) 가스 감지 소자인 산화텅스텐(WO3) 감지막을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 질소산화물 가스 센서 제조 방법.
KR1019990001567A 1999-01-20 1999-01-20 질소산화물 가스 센서 및 그 제조 방법 KR100316389B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990001567A KR100316389B1 (ko) 1999-01-20 1999-01-20 질소산화물 가스 센서 및 그 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990001567A KR100316389B1 (ko) 1999-01-20 1999-01-20 질소산화물 가스 센서 및 그 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19990037784A KR19990037784A (ko) 1999-05-25
KR100316389B1 true KR100316389B1 (ko) 2001-12-20

Family

ID=37531679

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019990001567A KR100316389B1 (ko) 1999-01-20 1999-01-20 질소산화물 가스 센서 및 그 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100316389B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8785924B2 (en) 2011-12-12 2014-07-22 Korea Institute Of Science And Technology High-sensitivity transparent gas sensor and method for manufacturing the same
KR101526576B1 (ko) * 2008-11-28 2015-06-08 엘지이노텍 주식회사 반도체 가스센서
US9285332B2 (en) 2011-12-12 2016-03-15 Korea Institute Of Science And Technology Low power consumption type gas sensor and method for manufacturing the same
KR20210050282A (ko) 2019-10-28 2021-05-07 한국광기술원 질화갈륨 기반의 히터 일체형 반도체 가스센서 및 그 제조방법

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100387174B1 (ko) * 2000-02-02 2003-06-11 이덕동 질화갈륨을 이용한 고안정성 가스센서 및 제조방법
KR100681782B1 (ko) * 2004-03-29 2007-02-12 성균관대학교산학협력단 마이크로 압전 구동소자를 이용한 미세 화학 센서용감지소자 및 제조방법
KR101025715B1 (ko) * 2009-01-12 2011-04-04 연세대학교 산학협력단 Ｓａｗ 소자를 이용한 가스 감지센서 및 그 감지방법
KR101333830B1 (ko) * 2012-07-16 2013-11-29 울산대학교 산학협력단 산화아연 나노막대를 포함하는 표면탄성파 습도센서 및 그 제조방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101526576B1 (ko) * 2008-11-28 2015-06-08 엘지이노텍 주식회사 반도체 가스센서
US8785924B2 (en) 2011-12-12 2014-07-22 Korea Institute Of Science And Technology High-sensitivity transparent gas sensor and method for manufacturing the same
US9285332B2 (en) 2011-12-12 2016-03-15 Korea Institute Of Science And Technology Low power consumption type gas sensor and method for manufacturing the same
KR20210050282A (ko) 2019-10-28 2021-05-07 한국광기술원 질화갈륨 기반의 히터 일체형 반도체 가스센서 및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR19990037784A (ko) 1999-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Water et al. Li2CO3-doped ZnO films prepared by RF magnetron sputtering technique for acoustic device application
Caliendo et al. High-frequency, high-sensitivity acoustic sensor implemented on ALN/Si substrate
KR100316389B1 (ko) 질소산화물 가스 센서 및 그 제조 방법
Hong et al. Humidity sensing characteristics of Ga-doped zinc oxide film grown on a polycrystalline AlN thin film based on a surface acoustic wave
US4581204A (en) Thin film gas sensor
Nakagawa et al. Deposition of new piezoelectric Ta2O5 thin films and their surface acoustic‐wave properties
Water et al. Characteristics of strontium-doped ZnO films on love wave filter applications
Ai et al. AlN/Sapphire-based SAW resonators with Q over 10,000 for temperature sensors
Kaur et al. Study of molarity concentration variation over optical, structural and gas sensing response for ZnO thin film based NOx gas sensor
Aubert et al. Reliability of AlN/Sapphire bilayer structure for high-temperature SAW applications
JPH06326552A (ja) 圧電性結晶要素
JPH053895B2 (ko)
Ippolito et al. Comparison between conductometric and layered surface acoustic wave hydrogen gas sensors
Tomar et al. Temperature coefficient of elastic constants of SiO2 over-layer on LiNbO3 for a temperature stable SAW device
Wang et al. High frequency stability oscillator for surface acoustic wave-based gas sensor
Dubois et al. Aluminum nitride thin films for high frequency applications
Chu et al. Deposition of preferred-orientation ZnO films on the ceramic substrates and its application for surface acoustic wave filters
Sakharov et al. Optimization of wafer orientation and electrode materials for LGS high-temperature SAW sensors
Waykar et al. Low substrate temperature deposition of transparent and conducting ZnO: Al thin films by RF magnetron sputtering
Aubert et al. Is AlN/Sapphire bilayer structure an alternative to langasite for ultra-high-temperature SAW applications?
Wulfmeier et al. High-temperature stable piezoelectric transducers using epitaxially grown electrodes
Becker et al. Multistrip couplers for surface acoustic wave sensor application
Zheng et al. Langasite SAW temperature and oxygen multi-sensor
KR20110027548A (ko) Ｓａｗ 습도 센서
Kalantar-Zadeh et al. A novel love mode device with nanocrystalline ZnO film for gas sensing applications

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee