KR100727674B1 - Methodo of manufacturing a high-precise capacitive humidity sensor - Google Patents

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KR100727674B1 KR1020060000699A KR20060000699A KR100727674B1 KR 100727674 B1 KR100727674 B1 KR 100727674B1 KR 1020060000699 A KR1020060000699 A KR 1020060000699A KR 20060000699 A KR20060000699 A KR 20060000699A KR 100727674 B1 KR100727674 B1 KR 100727674B1
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홍진표
윤갑수
도영호
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

A method of manufacturing a high-precise capacitive humidity sensor is provided to reduce production cost and time by using a simple manufacturing method. A method of manufacturing a high-precise capacitive humidity sensor includes the steps of, preparing a substrate(21), depositing a bottom electrode(23) on the substrate and a terminal of a top electrode at the same time, manufacturing an insulating film(25) at the area corresponding to a sensing unit among the bottom electrode, manufacturing a polymer layer(26) on the insulating film, and depositing the top electrode including a plurality of micro cavity at least in some area by using an RF/DC sputtering process for applying RF power and DC power on the polymer layer at the same time to connect the terminal to the top electrode.

Description

고정밀 정전용량형 습도센서 제조방법{METHODO OF MANUFACTURING A HIGH-PRECISE CAPACITIVE HUMIDITY SENSOR}METHODO OF MANUFACTURING A HIGH-PRECISE CAPACITIVE HUMIDITY SENSOR}

도1은 종래의 정전용량형 습도센서의 구조를 나타내는 개략사시도이다.1 is a schematic perspective view showing the structure of a conventional capacitive humidity sensor.

도2a 내지 도2d는 본 발명에 따른 정전용량형 습도센서의 제조방법을 설명하기 위한 각 공정별 사시도이다.Figure 2a to 2d is a perspective view for each process for explaining the manufacturing method of the capacitive humidity sensor according to the present invention.

도3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 스퍼터링법을 이용하여 제조된 상부전극을 갖는 습도센서의 투과전자현미경 사진이다.3A and 3B are transmission electron micrographs of a humidity sensor having an upper electrode manufactured using a sputtering method according to the present invention.

도4a 및 도4b는 각각 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 정전용량형 습도센서의 응답특성 및 습도에 따른 정전용량변화를 나타내는 그래프이다.4A and 4B are graphs illustrating capacitance characteristics according to humidity and response characteristics of the capacitive humidity sensor manufactured according to the manufacturing method of the present invention, respectively.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

11,21: 기판 13,23: 하부전극11,21 substrate 13,23 lower electrode

15,25: 절연막 16,26: 폴리머층15,25: insulating film 16,26: polymer layer

18,28: 상부전극 13a,23a: 하부전극 단자부18, 28: upper electrode 13a, 23a: lower electrode terminal portion

18a,28a: 상부전극 단자부18a and 28a: upper electrode terminal portion

본 발명은 고정밀 정전용량 습도센서 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, RF/DC 스퍼터링법을 이용하여 상부전극을 형성함으로써 신뢰성 및 응답특성이 향상된 고정밀 정전용량 습도센서 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a high precision capacitive humidity sensor, and more particularly, to a method for manufacturing a high precision capacitive humidity sensor having improved reliability and response characteristics by forming an upper electrode using RF / DC sputtering.

일반적으로, 습도의 변화를 다른 값을 갖는 전기적 신호에 기초하여 검출하는 습도센서는 다양한 형태로 존재하며, 근래에는 습도센서는 자동차 및 기타 다른 분야에서 공기 정화 시스템 및 자동 냉난방 시스템의 최적화 제어를 위해 광범위하게 적용되고 있다. In general, humidity sensors for detecting changes in humidity based on electrical signals having different values exist in various forms, and recently, humidity sensors are used to optimize control of air purification systems and automatic heating and cooling systems in automobiles and other fields. It is widely applied.

이러한 습도센서로는 그 작동원리에 따라, 다공질세라믹 또는 전해질에서 수분에 의해 변화되는 전도율를 이용하는 저항센서와, 고분자 중합체 등에 수분이 흡착될 때에 발생되는 유전율의 변화를 이용하는 정전용량형 센서로 나뉜다. Such humidity sensors are classified into resistance sensors using a conductivity changed by moisture in porous ceramics or electrolytes, and capacitive sensors using a change in dielectric constant generated when moisture is adsorbed to a polymer or the like according to its operation principle.

통상적으로, 저항형 습도센서는 저습도영역 및 고습도영역에서의 측정이 어렵고, 그 출력 또한 비선형이면서, 온도변화에 대한 변화폭이 크고, 수증기, 응결, 소금물 및 화학물질 등에 영향을 크게 받으며, 센서에 직류가 인가되면, 감습재료의 전해작용 및 전극재료의 전리현상에 의해 영구적인 특성저하가 야기된다. In general, resistance humidity sensors are difficult to measure in low and high humidity ranges, and their output is nonlinear, and they are largely affected by changes in temperature, and are greatly affected by water vapor, condensation, salt water, and chemicals. When direct current is applied, permanent deterioration is caused by electrolytic action of the moisture sensitive material and ionization of the electrode material.

하지만, 정전용량형 습도센서는 고분자 재질에 흡착되는 물분자량에 따라 정전용량이 변화하는 원리를 이용하여 제조되는 센서로서, 그 습도측정범위가 1 ~ 100%로 넓고, 선형의 출력을 갖기 때문에 응용 회로가 간소하게 구현될 수 있으며, 측정 및 조절의 영역도 실온뿐만 아니라, -40℃부터 100℃온도 범위에서 별도의 온도보상 장치 없이 동작 가능하며, 직류에서 작동되므로 마이크로 컴퓨터를 활용한 회로에 적용하기가 쉽다는 잇점이 있다. However, the capacitive humidity sensor is a sensor manufactured using the principle that the capacitance changes according to the molecular weight of water adsorbed on the polymer material. The humidity measurement range is 1 to 100%, and the linear output is applied. The circuit can be simply implemented, and the area of measurement and control can be operated at the temperature range of -40 ℃ to 100 ℃ as well as at room temperature without a separate temperature compensation device. The advantage is easy to do.

특히, 최근에는 이러한 정전용량 습도센서의 제조기술은 반도체공정을 적용함으로써, 저비용화, 고신뢰성 및 높은 재현성을 갖는 우수한 정전용량형 습도센서를 대량생산하는 것을 가능하게 하였다. In particular, recently, the manufacturing technology of the capacitive humidity sensor has made it possible to mass-produce an excellent capacitive humidity sensor having low cost, high reliability and high reproducibility by applying a semiconductor process.

도1은 통상적인 정전용량형 습도센서의 형태를 도시한다. 1 shows a form of a conventional capacitive humidity sensor.

도1에 도시된 정전용량형 습도센서(10)는, 기판(11), 그 기판(11) 상에 형성된 하부전극(13), 그 하부전극(13) 상에 차례로 형성된 절연막(15)과 폴리머층(16)을 포함하는 센싱부(S) 및 상기 센싱부(S)의 폴리머층(16) 상에 형성된 상부전극(18)으로 이루어진다. 상기 상하부전극(13,18)의 일측은 기판 상에 연장되어 상기 습도센서에 감지된 신호를 요구하는 외부회로에 연결하기 위한 단자부(13a,18b)를 형성한다. 이러한 구조에서 상부전극(18)은 센싱부(S), 특히 폴리머층(16)으로 습기 침투가 용이하도록 성장되어야 한다.The capacitive humidity sensor 10 shown in FIG. 1 includes a substrate 11, a lower electrode 13 formed on the substrate 11, an insulating film 15 formed on the lower electrode 13, and a polymer. The sensing unit S including the layer 16 and the upper electrode 18 formed on the polymer layer 16 of the sensing unit S are formed. One side of the upper and lower electrodes 13 and 18 extends on a substrate to form terminal portions 13a and 18b for connecting to an external circuit requiring a signal sensed by the humidity sensor. In this structure, the upper electrode 18 should be grown to facilitate moisture penetration into the sensing unit S, particularly the polymer layer 16.

도1에 도시된 종래의 정전용량형 습도센서에서는, 일반적으로 사용한 물질에 의해 필연적으로 단자부(13a,18b)의 연결부가 손상되기 쉽다. 이러한 문제에 대해 살펴보면, 상기 센싱부(S)는 원하는 감도의 정전용량 변화값을 얻기 위해서, 미세 공공 형태를 가지는 적절한 두께로 형성되는데, 주로 크롬계열 물질이 사용된다. 하지만, 미세 공공을 갖는 상부전극(18)의 단자부(18a)는 외부전극핀과의 연결시 납땜이 안되는 단점을 가지고 있다. 이 경우에, 상부전극(18)은 납땜이 아닌 다른 방법을 선택하여야 하는데 이 경우 소자의 신뢰성에 문제점을 가질 수 있으므로, 결국 접속불량으로 인해 치명적인 문제점을 야기할 수 있다. In the conventional capacitive humidity sensor shown in Fig. 1, the connecting portions of the terminal portions 13a and 18b are likely to be damaged by the materials generally used. Looking at this problem, in order to obtain the capacitance change value of the desired sensitivity, the sensing unit (S) is formed to an appropriate thickness having a fine pore shape, mainly chromium-based material is used. However, the terminal portion 18a of the upper electrode 18 having fine pores has a disadvantage in that soldering is not performed when connecting to the external electrode pins. In this case, the upper electrode 18 should select a method other than soldering, in which case it may have a problem in the reliability of the device, it can eventually cause a fatal problem due to poor connection.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 rf & dc 스퍼터링공정을 혼용하여 미세 공공을 갖는 상부전극을 형성함으로써 응답특성이 개선 및 신뢰성 향상의 정전용량형 습도센서의 제조방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a method of manufacturing a capacitive humidity sensor with improved response characteristics and improved reliability by forming an upper electrode having fine pores by using an rf & dc sputtering process. have.

본 발명의 다른 목적은, 하부전극 형성시에 단자부 접촉상태가 우수한 물질을 사용할 수 있도록 하부 전극형성시 상부의 단자부를 미리 형성함으로써 상부전극의 단자부가 갖는 접속불량문제를 해소한 새로운 정전용량 습도센서의 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a new capacitive humidity sensor which solves the problem of poor connection of the upper electrode by forming the upper terminal in advance in forming the lower electrode so that a material having excellent contact state at the terminal can be used in forming the lower electrode. To provide a method of manufacturing.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위해서, 본 발명은,In order to achieve the above technical problem, the present invention,

기판을 마련하는 단계와, 상기 기판 상에 하부전극을 증착하는 단계와, 상기 하부전극 중 센싱부에 해당하는 영역에 상에 절연막을 형성하는 단계와, 상기 절연막 상에 폴리머층을 형성하는 단계와, 상기 폴리머층 상에 RF 파워와 DC 파워를 동시에 인가하는 rf & dc 스퍼터링공정을 이용하여 적어도 일부에 다수의 미세 공공이 형성된 상부전극을 증착하는 단계를 포함하며, 상기 하부전극을 증착하는 단계는, 동일한 증착조건에서 상기 상부전극의 단자부를 동시에 형성하는 단계를 포함하며, 상기 상부전극을 증착하는 단계는, 상기 단자부에 상기 상부전극이 연결되도록 상기 상부전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 습도센서 제조방법를 제공한다.Preparing a substrate; depositing a lower electrode on the substrate; forming an insulating film on a region of the lower electrode corresponding to a sensing unit; forming a polymer layer on the insulating film; And depositing an upper electrode having a plurality of fine pores formed on at least a portion thereof by using an rf & dc sputtering process for simultaneously applying RF power and DC power on the polymer layer, and depositing the lower electrode. And simultaneously forming a terminal portion of the upper electrode under the same deposition condition, and depositing the upper electrode includes forming the upper electrode such that the upper electrode is connected to the terminal portion. It provides a capacitive humidity sensor manufacturing method.

본 발명에 따른 스퍼터링공정에 의해 형성된 미세 공공은 1∼10㎚의 직경을 갖는다. The fine pores formed by the sputtering process according to the present invention have a diameter of 1 to 10 nm.

특정 실시형태에서는, 상기 상부전극을 형성하는 단계는, 상기 폴리머층 상에 rf & dc 스퍼터링공정을 이용하여 제1 전극막을 증착하는 단계와, 상기 제1 전극막 상에 rf & dc 스퍼터링공정을 이용하여 다수의 미세 공공이 형성된 제2 전극막을 증착하는 단계로 구현될 수 있다.In a particular embodiment, forming the upper electrode comprises depositing a first electrode film on the polymer layer using an rf & dc sputtering process and using an rf & dc sputtering process on the first electrode film. By depositing a second electrode film having a plurality of fine cavities can be implemented.

상기 상부전극을 형성하기 위한 스퍼터링공정에서, RF 파워는 100 W ∼ 500 W 범위로 제어하며, DC 전류는 100 ㎃ ∼ 1 A범위로 제어하는 것이 바람직하다. 이 때에 증착압력은 1 mTorr ∼ 100 mTorr의 범위로 한정하는 것이 바람직하다. In the sputtering process for forming the upper electrode, the RF power is preferably controlled in the range of 100 W to 500 W, and the DC current is controlled in the range of 100 mA to 1 A. At this time, the deposition pressure is preferably limited to the range of 1 mTorr to 100 mTorr.

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본 발명의 다른 측면에서는, 기판을 마련하는 단계와, 상기 기판 상에 제1 단자부를 갖는 하부전극과 제2 단자부를 증착하는 단계와, 상기 하부전극의 센싱영역에 상에 절연막을 형성하는 단계와, 상기 절연막 상에 폴리머층을 형성하는 단계와, 상기 폴리머층 상에 상기 제2 단자부와 연결되며 적어도 일부에 다수의 미세 공공이 형성된 상부전극을 증착하는 단계를 포함하며, 상기 상부 및 하부 전극 중 적어도 하나는 Ni, Cr 및 Ni-Cr합금으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전용량형 습도센서 제조방법을 제공한다. In another aspect of the present invention, there is provided a method of preparing a substrate, the method comprising: depositing a lower electrode having a first terminal portion and a second terminal portion on the substrate, forming an insulating layer on a sensing region of the lower electrode; And forming a polymer layer on the insulating layer, and depositing an upper electrode connected to the second terminal portion on the polymer layer and having a plurality of fine pores formed in at least a portion thereof. At least one provides a method of manufacturing a capacitive humidity sensor, characterized in that made of a material selected from the group consisting of Ni, Cr and Ni-Cr alloy.

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이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태를 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도2a 내지 도2d는 각각 본 발명의 정전용량형 습도센서의 제조방법을 설명하기 위한 각 공정별 사시도이다.2A to 2D are perspective views of respective processes for explaining a method of manufacturing the capacitive humidity sensor of the present invention, respectively.

도2a를 참조하면, 우선, 실리콘 또는 글래스재질의 기판(21)을 마련하고, 그 기판(21) 상에 스퍼터링 공정에 의해 단자부(23a)를 갖는 하부전극(23)과, 상부전극을 위한 단자부(28a)를 형성한다. 상기 전극(23a,23,28a)물질로는 Al, Ni, Cr 또는 Ni-Cr합금으로 구성될 수 있으며, 그 두께는 약 100∼1000 Å범위로 형성하는 것이 바람직하다. 본 하부전극(23) 형성공정은 수분이 통과할 홀구조가 요구되지 않으므로, 통상의 스퍼터링공정 외에도 공지된 증착공정을 사용할 수 있다. 이러한 증착공정은 완전한 금속막형태이므로, 후속공정에서 형성될 상부전극의 단자부 (28a)만을 함께 미리 형성함으로써 양호한 접속상태를 기대할 수 있는 단자부(28a)를 얻을 수 있다.Referring to FIG. 2A, first, a substrate 21 made of silicon or glass is prepared, and a lower electrode 23 having a terminal portion 23a on the substrate 21 by a sputtering process, and a terminal portion for the upper electrode. It forms 28a. The electrode (23a, 23, 28a) material may be composed of Al, Ni, Cr or Ni-Cr alloy, the thickness is preferably formed in the range of about 100 ~ 1000 kPa. Since the lower electrode 23 forming process does not require a hole structure for passing moisture, a well-known deposition process may be used in addition to the usual sputtering process. Since this deposition process is in the form of a complete metal film, only the terminal portion 28a of the upper electrode to be formed in the subsequent process together is formed in advance, so that the terminal portion 28a capable of expecting a good connection state can be obtained.

이어, 도2b와 같이, 기판(21)상에 마련된 하부전극(23) 중 센싱영역(S) 상에 절연막(25)을 형성한다. 상기 절연막(25)은 통상의 산화막 또는 질화막과 같은 유전체물질로 형성될 수 있다. 그 두께는 원하는 정전용량변화비의 설계에 따라 상이할 수 있다. 상기 절연막(25)은 후속공정에서 형성될 폴리머층(도2c의 26)을 위한 버퍼층의 역할을 하는 동시에 일정한 유전율을 갖고 있어, 그 폴리머층과 함께 정전용량변화를 유도하는 센싱부역할을 담당한다.Next, as shown in FIG. 2B, an insulating film 25 is formed on the sensing region S of the lower electrodes 23 provided on the substrate 21. The insulating layer 25 may be formed of a dielectric material such as a conventional oxide film or nitride film. The thickness may differ depending on the design of the desired capacitance change ratio. The insulating film 25 serves as a buffer layer for the polymer layer (26 in FIG. 2C) to be formed in a subsequent process and has a constant dielectric constant, and serves as a sensing unit for inducing capacitance change with the polymer layer. .

다음으로, 도2c와 같이, 상기 절연막(25) 상에 폴리머층(26)을 형성한다. 상기 폴리머층(26)은 폴리이미드계 물질로 이루어지지만, 그 적용형태에 따라 다른 전기적 특성의 폴리머물질을 사용할 수도 있다. 이러한 폴리머층(26)은 필요한 폴리머물질을 절연막 상에 도포하고 일정한 온도(예, 약 200∼400℃)에서 경화시킴으로써 약 0.5∼2㎛의 두께로 형성될 수 있으며, 약 1㎛정도로 형성하는 것이 바람직하다.Next, as shown in FIG. 2C, a polymer layer 26 is formed on the insulating film 25. Although the polymer layer 26 is made of a polyimide-based material, a polymer material having different electrical properties may be used according to the application form thereof. The polymer layer 26 may be formed to a thickness of about 0.5 to 2㎛ by applying the required polymer material on the insulating film and cured at a constant temperature (for example, about 200 ~ 400 ℃), it is formed to about 1㎛ desirable.

최종적으로, 도2d와 같이, 상기 폴리머층(26) 상에 rf & dc 스퍼터링법을 이용하여 나노사이즈의 미세한 다수의 공공을 갖는 상부전극(28)을 형성한다. 본 rf & dc 스퍼터링공정은 형성되는 상부전극에 미세 공공을 다수 형성할 수 있는 조건 을 제공한다. 본 발명에서 채용되는 rf & dc 스퍼터링공정은 RF 파워와 DC 전류를 혼용한 스퍼터링공정을 의미한다. 여기서 형성된 미세 공공은 약 1 ∼ 약 10 ㎚의 직경을 가지며, 수분의 통로로 제공될 수 있도록, 해당 층의 상하면을 실질적으로 관통하는 나노 구조물이다. 고밀도의 원하는 미세 공공을 얻기 위해서, RF 파워는 100 W ∼ 500 W 범위로 제어하며, DC 전류는 100 ㎃ ∼ 1 A범위로 제어하는 것이 바람직하다. 이 때에 증착압력은 1 mTorr ∼ 100 mTorr의 범위로 한정하는 것이 바람직하다. Finally, as shown in FIG. 2D, an upper electrode 28 having a plurality of nano-sized fine pores is formed on the polymer layer 26 using rf & dc sputtering. The rf & dc sputtering process provides a condition for forming a large number of fine pores in the upper electrode to be formed. The rf & dc sputtering process employed in the present invention means a sputtering process using a mixture of RF power and DC current. The micro-pores formed here are nanostructures having a diameter of about 1 to about 10 nm and substantially penetrate the upper and lower surfaces of the layer so that they can be provided as a passage of moisture. In order to obtain a desired high-density micropore, the RF power is controlled in the range of 100 W to 500 W, and the DC current is preferably controlled in the range of 100 mA to 1 A. At this time, the deposition pressure is preferably limited to the range of 1 mTorr to 100 mTorr.

이와 같이, 하부전극(23)의 형성시 상부전극에 해당하는 단자부(28a)를 미리 형성함으로써 크롬계의 미세 공공을 갖는 상부전극시 발생하는 단자부 접촉문제를 개선하여 센서의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. As such, when the lower electrode 23 is formed, the terminal portion 28a corresponding to the upper electrode is formed in advance, thereby improving the reliability of the sensor by improving the terminal portion contact problem occurring during the upper electrode having chromium-based micro-pores. .

또한 이러한 미세헌 다수의 공공에 의해 상부전극을 통해 대기 중 수분이 원활하게 폴리머층(26)에 제공될 수 있다. 여기서, 미세 공공 구조 및 그 분포수는 실시되는 rf & dc 스퍼터링 시간에 따라 조절이 가능하며, 그 DC 또는 RF 파워 및 전류의 크기에도 영향을 받는다. 공급되는 DC 파워, RF 파워 등에 따라, 전극 분자의 초당 증착율이 변화하기 때문이다. 결과적으로, 상부전극의 미세 공공 및 분포수를 변화시킬 수 있다.In addition, moisture in the air may be smoothly provided to the polymer layer 26 through the upper electrode by the plurality of micro-hundred pores. Here, the micro-pore structure and its number of distribution can be adjusted according to the rf & dc sputtering time is carried out, and also affected by the magnitude of the DC or RF power and current. This is because the deposition rate per second of the electrode molecules changes depending on the supplied DC power, RF power, and the like. As a result, the fine porosity and the distribution number of the upper electrode can be changed.

(( 실시예Example ))

본 실시예에서 도2a 내지 도2d에 설명된 공정에 따라 정전용량형 습도센서를 제조하였다. 특히, rf & dc 스퍼터링법을 아래와 같은 조건으로 실시하여 Ni-Cr 상부전극을 형성하였다. 챔버 내의 초기진공도를 10-6로 유지하면서, 아르곤가스의 유량을 조절하며 10-3 Torr의 기압에서 전력을 가하여 5분간 셔터 위에 안정화 단계까지 증착을 실시하였다. 즉, 아르곤 가스를 주입하여 챔버 내의 진공을 10-3～10-1 Torr로 유지하면서, 전력을 인가한다. 이 때에 공급 RF 전력은 약 300 W의 전력과 DC 전류를 약 0.7A을 가한 후 안정화시킨 후에 원하는 전력으로 전환한다. 그후 셔터의 위치를 보트에서 이격시키면서 증착하였다. 이 때에, 상부전극의 미세 공공을 형성하기 위해서 초당 10Å이상의 빠른 박막증착 조건에서 실시하여야 하며, 그 시간은 약 2분 이내가 바람직하므로, 약 1분 30초간 실시하였다. In this embodiment, a capacitive humidity sensor was manufactured according to the process described in Figs. 2A to 2D. In particular, the rf & dc sputtering method was performed under the following conditions to form a Ni-Cr upper electrode. While maintaining the initial vacuum degree in the chamber at 10 −6 , deposition was performed on the shutter for 5 minutes by applying power at an atmospheric pressure of 10 −3 Torr while controlling the flow rate of argon gas. That is, argon gas is injected to apply power while maintaining the vacuum in the chamber at 10 −3 to 10 −1 Torr. At this time, the supply RF power is stabilized after applying about 300 W of power and DC current of about 0.7 A, and then converts into desired power. The position of the shutter was then deposited while spaced apart from the boat. At this time, in order to form fine pores of the upper electrode, it should be carried out under fast thin film deposition conditions of 10 kPa or more per second, and the time is preferably about 2 minutes or less.

그 결과, 상부전극은 도3a 및 도3b에 도시된 바와 같이 복잡한 구조로 미세 공공이 형성된다. 도3b에 도시된 바와 같이, 수 나노미터크기의 공공이 다수 형성된 상부전극이 제조되었음을 확인할 수 있다.As a result, fine pores are formed in the upper electrode in a complicated structure as shown in Figs. 3A and 3B. As shown in FIG. 3B, it can be seen that the upper electrode in which a plurality of nanometer-sized pores are formed is manufactured.

이와 같이, 정전용량형 습도센서에서 상부전극을 스퍼터링법으로 형성하여 복수의 미세 공공을 형성한 경우에는, 대기 중 습기가 원활하게 폴리머층에 제공되므로, 습도변화에 따라 민감하고 신속하게 반응할 수 있다. 도4a는 본 발명에 따른 방법으로 제조된 정전용량형 습도센서의 응답특성을 나타내는 그래프이다. 도4a를 참조하면, 본 발명에 따른 정전용량 습도센서와 종래의 정전용량형 습도센서의 응답특성을 비교할 수 있다. 본 발명에 따른 정전용량 습도센서는 상부전극의 두께에 따라 10초정도의 일정한 응답속도특성을 갖는 반면에, 종래의 정전용량형 습도센서는 15초 정도에 불과하다.As described above, in the case where a plurality of fine pores are formed by forming the upper electrode by the sputtering method in the capacitive humidity sensor, since moisture in the air is smoothly provided to the polymer layer, it can react quickly and sensitively according to the humidity change. have. Figure 4a is a graph showing the response characteristics of the capacitive humidity sensor manufactured by the method according to the present invention. Referring to Figure 4a, it is possible to compare the response characteristics of the capacitive humidity sensor according to the present invention and the conventional capacitive humidity sensor. The capacitance humidity sensor according to the present invention has a constant response speed characteristic of about 10 seconds depending on the thickness of the upper electrode, whereas the conventional capacitance humidity sensor is only about 15 seconds.

한편, 도4b를 참조하면, 본 발명에 따른 정전용량형 습도센서의 또 다른 개선된 특성을 알 수 있다. 도4b는 25 ℃에서의 상대습도변화에 따른 정전용량의 변화를 나타내는 그래프로서, 습도변화의 검출에 대한 신뢰성을 나타낸다고 할 수 있다. 즉, 도4b의 그래프에서 습도변화에 따라 정전용량의 선형적인 특성을 유지할 때에 그 습도변화에 대한 검출값을 신뢰할 수 있다. 본 발명에 따른 정전용량형 습도센서는 상대습도가 10 %에서 90 %까지의 광범위한 영역에서 선형적 특성을 유지하는 것으로 도시된다. 이와 같이, 본 발명에서는, 복수의 미세 공공이 형성된 상부전극을 이용하더라도, 신뢰성있는 검출값을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다.On the other hand, referring to Figure 4b, it can be seen another improved characteristics of the capacitive humidity sensor according to the present invention. Figure 4b is a graph showing the change in capacitance with the change in relative humidity at 25 ℃, it can be said that the reliability of the detection of the change in humidity. That is, in the graph of FIG. 4B, when the linear characteristic of the capacitance is maintained according to the humidity change, the detection value for the humidity change can be relied on. The capacitive humidity sensor according to the invention is shown to maintain linear characteristics in a wide range of relative humidity from 10% to 90%. Thus, in the present invention, it can be seen that a reliable detection value can be obtained even when using the upper electrode on which a plurality of fine pores are formed.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 명백할 것이다.The present invention described above is not limited by the above-described embodiment and the accompanying drawings, but by the appended claims. Therefore, it will be apparent to those skilled in the art that various forms of substitution, modification, and alteration are possible without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 정전용량형 습도센서 제조방법은 응답속도특성 및 신뢰성측면에서 센서특성을 획기적으로 향상할 뿐만 아니라, 간소한 제조방법으로 제조비용 및 시간을 절감할 수 있으며, 특히 하부전극의 형태를 개선하 여 상부전극과 그 단자부 사이의 접촉문제를 해결함으로써 구조적인 불량원인을 해소할 수 있는 효과가 있다.As described above, the capacitive humidity sensor manufacturing method according to the present invention not only significantly improves the sensor characteristics in terms of response speed and reliability, but also reduces manufacturing cost and time by a simple manufacturing method. By improving the shape of the lower electrode to solve the problem of contact between the upper electrode and the terminal portion there is an effect that can eliminate the cause of structural failure.

Claims (7)

기판을 마련하는 단계;Preparing a substrate; 상기 기판 상에 하부전극을 증착하는 단계;Depositing a lower electrode on the substrate; 상기 하부전극 중 센싱부에 해당하는 영역에 상에 절연막을 형성하는 단계;Forming an insulating layer on a region of the lower electrode corresponding to the sensing unit; 상기 절연막 상에 폴리머층을 형성하는 단계; 및,Forming a polymer layer on the insulating film; And, 상기 폴리머층 상에 RF 파워와 DC 파워를 동시에 인가하는 rf & dc 스퍼터링공정을 이용하여 적어도 일부에 다수의 미세 공공이 형성된 상부전극을 증착하는 단계를 포함하며,Depositing an upper electrode having a plurality of fine pores formed in at least a portion by using an rf & dc sputtering process for simultaneously applying RF power and DC power on the polymer layer, 상기 하부전극을 증착하는 단계는, 동일한 증착조건에서 상기 상부전극의 단자부를 동시에 형성하는 단계를 포함하며, The depositing the lower electrode may include simultaneously forming terminal portions of the upper electrode under the same deposition condition. 상기 상부전극을 증착하는 단계는, 상기 단자부에 상기 상부전극이 연결되도록 상기 상부전극을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 정전용량형 습도센서 제조방법.The depositing of the upper electrode may include forming the upper electrode such that the upper electrode is connected to the terminal part. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 미세 공공은 1∼10㎚의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 정전용량형 습도센서 제조방법.The micro-pore has a diameter of 1 ~ 10nm capacitive humidity sensor manufacturing method characterized in that. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상부전극을 형성하는 단계는,Forming the upper electrode, 상기 폴리머층 상에 rf & dc 스퍼터링공정을 이용하여 제1 전극막을 증착하는 단계와, 상기 제1 전극막 상에 rf & dc 스퍼터링공정을 이용하여 다수의 미세 공공이 형성된 제2 전극막을 증착하는 단계를 포함하는 정전용량형 습도센서 제조방법.Depositing a first electrode film on the polymer layer using an rf & dc sputtering process, and depositing a second electrode film having a plurality of fine pores formed on the first electrode film using an rf & dc sputtering process. Capacitive humidity sensor manufacturing method comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상부전극을 증착하는 rf & dc 스퍼터링공정에서, RF 파워는 100 W ∼ 500 W 범위로 제어하며, DC 전류는 100 ㎃ ∼ 1 A 범위로 제어하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 습도센서 제조방법.In the rf & dc sputtering process of depositing the upper electrode, RF power is controlled in the range of 100 W to 500 W, DC current is controlled in the range of 100 kW to 1 A. 삭제delete 기판을 마련하는 단계;Preparing a substrate; 상기 기판 상에 제1 단자부를 갖는 하부전극과 제2 단자부를 증착하는 단계;Depositing a lower electrode having a first terminal portion and a second terminal portion on the substrate; 상기 하부전극의 센싱영역에 상에 절연막을 형성하는 단계;Forming an insulating film on the sensing region of the lower electrode; 상기 절연막 상에 폴리머층을 형성하는 단계; 및,Forming a polymer layer on the insulating film; And, 상기 폴리머층 상에 상기 제2 단자부와 연결되며 적어도 일부에 다수의 미세 공공이 형성된 상부전극을 증착하는 단계를 포함하며,Depositing an upper electrode connected to the second terminal portion on the polymer layer and having a plurality of fine pores formed in at least a portion thereof; 상기 상부 및 하부 전극 중 적어도 하나는 Ni, Cr 및 Ni-Cr합금으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 정전용량형 습도센서 제조방법.At least one of the upper and lower electrodes is a method of manufacturing a capacitive humidity sensor, characterized in that made of a material selected from the group consisting of Ni, Cr and Ni-Cr alloy. 삭제delete
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