KR20140118022A - Hydrogen gas sensor and method for manufacturing and controlling the same - Google Patents

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KR20140118022A KR1020130033112A KR20130033112A KR20140118022A KR 20140118022 A KR20140118022 A KR 20140118022A KR 1020130033112 A KR1020130033112 A KR 1020130033112A KR 20130033112 A KR20130033112 A KR 20130033112A KR 20140118022 A KR20140118022 A KR 20140118022A
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Abstract

The present invention relates to a hybrid hydrogen-sensor and methods for manufacturing the same and controlling the same. The hybrid hydrogen-sensor includes: i) a semiconductor substrate; ii) a metal oxide semiconductor sensor formed on the semiconductor substrate; iii) a resistance sensor which is placed apart from the metal oxide semiconductor sensor and is formed on the semiconductor substrate; and iv) a temperature sensor which is place apart from the metal oxide semiconductor sensor and the resistance sensor, and is located on the semiconductor substrate.

Description

하이브리드형 수소센서, 그 제조 방법 및 제어 방법 {HYDROGEN GAS SENSOR AND METHOD FOR MANUFACTURING AND CONTROLLING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hybrid type hydrogen sensor,

본 발명은 하이브리드형 수소센서, 그 제조 방법 및 제어 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 저농도의 수소와 고농도의 수소를 함께 감지할 수 있는 하이브리드형 수소센서, 그 제조 방법 및 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid type hydrogen sensor, a method of manufacturing the same, and a control method. More particularly, the present invention relates to a hybrid type hydrogen sensor capable of detecting low concentration hydrogen and high concentration hydrogen together, and a manufacturing method and a control method thereof.

화석 연료 사용에 따른 환경 오염 및 자원 고갈에 따라 이를 대체할 수 있는 에너지가 주목받고 있다. 예를 들면, 화석 연료를 대체할 수 있는 에너지로서 수소가 주목받고 있으며, 수소를 상용화하기 위한 다양한 연구개발이 이루어지고 있다. 그러나 일정 농도 이상의 수소가 공기 중에 노출되는 경우, 가연성으로 인해 쉽게 폭발하는 문제점이 있다. 그러므로, 수소 에너지를 쉽게 사용하기 위해서는 수소 누설을 빠르고 정확하게 감지할 필요가 있다.Energy has been attracting attention as an alternative to environmental pollution and depletion of resources due to the use of fossil fuels. For example, hydrogen is attracting attention as an alternative energy source for fossil fuels, and various research and development efforts have been made to commercialize hydrogen. However, when hydrogen of a certain concentration or more is exposed to the air, it easily explodes due to flammability. Therefore, in order to use hydrogen energy easily, it is necessary to detect hydrogen leakage quickly and accurately.

수소 누설 등을 감지하기 위하여 수소센서가 사용되고 있다. 수소센서는 금속 또는 반도체의 수소와의 반응에 따른 전기신호의 변화를 이용하여 수소를 감지한다. 특히, 수소를 정확하고 빠르게 감지하기 위해서는 수소에 대해 높은 반응성을 가지는 구조 및 소재를 포함하는 수소센서가 필요하다.Hydrogen sensors are used to detect hydrogen leakage and the like. The hydrogen sensor senses hydrogen by using a change in electric signal due to the reaction of the metal or semiconductor with hydrogen. Particularly, in order to accurately and quickly detect hydrogen, a hydrogen sensor including a structure and a material having high reactivity to hydrogen is required.

저농도의 수소와 고농도의 수소를 함께 감지할 수 있는 하이브리드형 수소센서를 제공하고자 한다. 또한, 전술한 수소센서의 제조 방법을 제공하고자 한다. 그리고 전술한 수소센서의 제어 방법을 제공하고자 한다.And to provide a hybrid type hydrogen sensor capable of detecting both low concentration hydrogen and high concentration hydrogen. The present invention also provides a method of manufacturing the above-described hydrogen sensor. And a control method of the hydrogen sensor described above.

본 발명의 일 실시예에 따른 수소센서는, i) 반도체 기판, ii) 반도체 기판에 형성된 금속산화물 반도체 센서, 금속산화물 반도체 센서와 이격되고, 반도체 기판에 형성된 저항 센서, 및 금속산화물 반도체 센서 및 저항 센서와 이격되고, 반도체 기판 위에 위치한 온도 센서를 포함한다.A hydrogen sensor according to an embodiment of the present invention includes i) a semiconductor substrate, ii) a metal oxide semiconductor sensor formed on the semiconductor substrate, a resistance sensor formed on the semiconductor substrate and spaced apart from the metal oxide semiconductor sensor, And a temperature sensor spaced from the sensor and positioned above the semiconductor substrate.

금속산화물 반도체는, i) 반도체 기판 위에 위치하는 소스 전극, ii) 반도체 기판 위에 위치하는 드레인 전극, iii) 소스 전극과 드레인 전극을 상호 연결하는 채널층, iv) 채널층 위에 위치하는 게이트 절연층, 및 v) 게이트 절연층 위에 위치하고 외부로 노출된 게이트 전극을 포함할 수 있다. 온도 센서는, i) n형 반도체, ii) n형 반도체와 접합된 p형 반도체, iii) n형 반도체와 연결된 음극, 및 iv) p형 반도체와 연결된 양극을 포함할 수 있다. 소스 전극, 드레인 전극, 음극 및 양극은 상호 동일한 소재로 제조될 수 있다. 소스 전극, 드레인 전극 및 게이트 전극으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 전극은 팔라듐, 이리듐, 루테늄 및 백금으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속 또는 이 금속을 포함하는 합금을 포함할 수 있다.The metal oxide semiconductor may be formed by a combination of i) a source electrode located on a semiconductor substrate, ii) a drain electrode located on the semiconductor substrate, iii) a channel layer interconnecting the source electrode and the drain electrode, iv) And v) a gate electrode positioned over the gate insulating layer and exposed to the outside. The temperature sensor may include i) an n-type semiconductor, ii) a p-type semiconductor bonded to an n-type semiconductor, iii) a negative electrode connected to the n-type semiconductor, and iv) a positive electrode connected to the p-type semiconductor. The source electrode, the drain electrode, the cathode, and the anode may be made of the same material. At least one electrode selected from the group consisting of a source electrode, a drain electrode and a gate electrode may include at least one metal selected from the group consisting of palladium, iridium, ruthenium and platinum, or an alloy including the metal.

금속산화물 반도체 센서, 저항 센서 및 온도 센서를 포함하는 감지 영역의 가장자리의 아래를 향하여 산화막이 외부 노출될 수 있다. 외부 노출된 산화막을 둘러싸는 비감지 영역에 포함된 기판의 두께는 감지 영역에 포함된 기판의 두께보다 클 수 있다. 감지 영역에 포함된 기판의 두께는 2㎛ 내지 30㎛일 수 있다.The oxide film may be exposed to the outside under the edge of the sensing region including the metal oxide semiconductor sensor, the resistance sensor, and the temperature sensor. The thickness of the substrate included in the non-sensing area surrounding the oxide layer exposed to the outside may be greater than the thickness of the substrate included in the sensing area. The thickness of the substrate included in the sensing area may be between 2 탆 and 30 탆.

본 발명의 일 실시예에 따른 수소센서는 금속산화물 반도체 센서, 저항 센서 및 온도 센서 위에 위치하는 부동태층을 더 포함하고, 부동태층은 게이트 전극 및 저항 센서를 외부 노출시키는 개구부를 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수소센서는 반도체 기판 위에 위치하는 마이크로히터를 더 포함하고, 마이크로히터는 금속산화물 반도체 센서와 저항 센서를 둘러쌀 수 있다. 마이크로히터와 저항 센서는 상호 동일한 소재를 포함할 수 있다. 마이크로히터는 온도 센서 주변에 위치할 수 있다.The hydrogen sensor according to an embodiment of the present invention may further include a passivation layer disposed on the metal oxide semiconductor sensor, the resistance sensor, and the temperature sensor, and the passivation layer may have an opening for externally exposing the gate electrode and the resistance sensor. The hydrogen sensor according to an embodiment of the present invention may further include a micro heater disposed on the semiconductor substrate, and the micro heater may surround the metal oxide semiconductor sensor and the resistance sensor. The micro-heater and the resistance sensor may comprise the same material. The micro-heater may be located around the temperature sensor.

본 발명의 일 실시예에 따른 수소센서는 금속산화물 반도체 센서와 이격되고, 기판 위에 위치한 또다른 금속산화물 반도체 센서를 더 포함할 수 있다. 금속산화물 반도체 센서와 또다른 금속산화물 반도체 센서는 하이브리드형 수소센서의 중심을 기준으로 양측에 각각 위치할 수 있다.The hydrogen sensor according to an embodiment of the present invention may further include another metal oxide semiconductor sensor which is spaced apart from the metal oxide semiconductor sensor and is disposed on the substrate. The metal oxide semiconductor sensor and another metal oxide semiconductor sensor may be located on both sides of the center of the hybrid type hydrogen sensor, respectively.

본 발명의 일 실시예에 따른 수소센서의 제조 방법은 i) 반도체 기판을 제공하는 단계, 및 ii) 반도체 기판 위에 상호 이격된 금속산화물 반도체 센서, 저항 센서 및 온도 센서를 제공하는 단계를 포함한다. 금속산화물 반도체 센서, 저항 센서 및 온도 센서를 제공하는 단계는, i) 반도체 기판에 이온을 주입하여 상호 이격된 소스 영역 및 드레인 영역을 제공하는 단계, ii) 반도체 기판 위에 산화막을 제공하는 단계, iii) 산화막 위에 절연층을 제공하는 단계, iv) 절연층을 패터닝하여 소스 영역 및 드레인 영역 위에 각각 소스 전극 및 드레인 전극을 제공하고, 절연층 위에 게이트 전극을 제공하는 단계, v) 절연층 위에 부동태층을 제공하는 단계, 및 vi) 반도체 기판을 부분적으로 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 온도 센서를 제공하는 단계에서, 온도 센서는 n형 반도체 및 n형 반도체와 접합된 p형 반도체를 포함하고, 소스 영역 및 드레인 영역을 제공하는 단계에서, n형 반도체와 p형 반도체가 소스 영역 및 드레인 영역과 함께 제공될 수 있다. 온도 센서를 제공하는 단계에서, 온도 센서는 n형 반도체와 연결된 음극 및 p형 반도체와 연결된 양극을 포함하고, 게이트 전극을 제공하는 단계에서, 소스 전극, 드레인 전극 및 게이트 전극은 음극 및 양극과 함께 형성될 수 있다. 소스 전극, 드레인 전극 및 게이트 전극은 저항 센서에 포함된 저항체들과 함께 형성될 수 있다.A method of manufacturing a hydrogen sensor according to an embodiment of the present invention includes the steps of i) providing a semiconductor substrate, and ii) providing a metal oxide semiconductor sensor, a resistance sensor and a temperature sensor spaced apart from each other on a semiconductor substrate. The step of providing a metal oxide semiconductor sensor, a resistance sensor and a temperature sensor includes the steps of i) implanting ions into a semiconductor substrate to provide mutually spaced source and drain regions, ii) providing an oxide film on the semiconductor substrate, iii Iv) patterning the insulating layer to provide source and drain electrodes, respectively, over the source and drain regions, and providing a gate electrode over the insulating layer, v) depositing a passivation layer over the insulating layer, , And vi) partially removing the semiconductor substrate. In the step of providing the temperature sensor, the temperature sensor includes a p-type semiconductor bonded with an n-type semiconductor and an n-type semiconductor, and in the step of providing the source region and the drain region, the n- Drain region. In the step of providing the temperature sensor, the temperature sensor includes a cathode connected to the n-type semiconductor and an anode connected to the p-type semiconductor, and in the step of providing the gate electrode, the source electrode, the drain electrode and the gate electrode . The source electrode, the drain electrode, and the gate electrode may be formed together with the resistors included in the resistance sensor.

절연층 위에 부동태층을 제공하는 단계는, i) 게이트 전극을 포토리지스트(photoresist)로 차단하는 단계, ii) 금속산화물 반도체 센서, 저항 센서 및 온도 센서 위에 부동태층을 제공하는 단계, 및 iii) 포토리지스트를 제거하여 게이트 전극을 외부로 노출시키는 단계를 포함할 수 있다. 게이트 전극을 제공하는 단계에서, 절연층 위에 마이크로히터를 함께 제공할 수 있다. 마이크로히터는 저항 센서에 포함된 저항체들과 함께 절연층 위에 형성될 수 있다.The step of providing a passivation layer over the insulating layer includes i) blocking the gate electrode with a photoresist, ii) providing a passivation layer over the metal oxide semiconductor sensor, the resistance sensor and the temperature sensor, and iii) And removing the photoresist to expose the gate electrode to the outside. In the step of providing the gate electrode, a microheater may be provided on the insulating layer. The micro-heater may be formed on the insulating layer together with the resistors included in the resistance sensor.

본 발명의 일 실시예에 따른 수소센서의 제조 방법에서 하이브리드형 수소센서는 상호 이격된 금속산화물 반도체, 저항 센서, 온도 센서 및 마이크로히터를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수소센서의 제조 방법은 i) 마이크로히터에 전압을 인가하여 하이브리드형 수소센서의 온도를 상승시키는 단계, ii) 하이브리드형 수소센서로부터 수소가스의 농도를 측정하는 단계, iii) 수소가스의 농도가 제1 기설정치 이상인 경우, 저항 센서를 작동시켜서 수소가스의 농도를 측정하는 단계, 및 iv) 수소가스의 농도가 제2 기설정치 이상인 경우, 금속산화물 반도체를 작동시켜서 수소가스의 농도를 측정하는 단계를 포함한다. 제1 기설정치는 5000ppm 내지 10000ppm일 수 있다. 제2 기설정치는 5ppm 내지 50ppm일 수 있다.In the method of manufacturing a hydrogen sensor according to an embodiment of the present invention, the hybrid type hydrogen sensor includes mutually spaced metal oxide semiconductors, a resistance sensor, a temperature sensor, and a micro heater. A method of manufacturing a hydrogen sensor according to an embodiment of the present invention includes the steps of: i) applying a voltage to a micro-heater to raise the temperature of the hybrid-type hydrogen sensor, ii) measuring a concentration of hydrogen gas from the hybrid-type hydrogen sensor, iii) measuring the concentration of hydrogen gas by operating the resistance sensor when the concentration of the hydrogen gas is equal to or higher than the first reference value, and iv) if the concentration of the hydrogen gas is equal to or higher than the second reference value, And measuring the concentration of the gas. The first preset value may be 5000 ppm to 10000 ppm. The second preset value may be from 5 ppm to 50 ppm.

하이브리드형 수소센서를 사용하여 저농도의 수소와 고농도의 수소를 함께 감지할 수 있다. 또한, 하이브리드형 수소센서를 저가에 제조할 수 있다.Hybrid type hydrogen sensor can detect both low concentration hydrogen and high concentration hydrogen. Further, the hybrid type hydrogen sensor can be manufactured at low cost.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드형 수소센서의 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 II-II'선을 따라 자른 하이브리드형 수소센서의 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 2의 온도 센서의 동작 상태를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 4는 도 1의 하이브리드형 수소센서의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 5 내지 도 12는 도 3의 수소센서의 제조 방법의 각 단계를 개략적으로 나타낸 도면들이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드형 수소센서의 개략적인 평면도이다.
도 14는 도 1의 하이브리드형 수소센서의 제어 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.1 is a schematic plan view of a hybrid type hydrogen sensor according to a first embodiment of the present invention.
2 is a schematic cross-sectional view of a hybrid type hydrogen sensor cut along a line II-II 'in FIG.
FIG. 3 is a schematic view showing an operation state of the temperature sensor of FIG. 2. FIG.
4 is a flowchart schematically showing a manufacturing method of the hybrid type hydrogen sensor of FIG.
5 to 12 are views schematically showing steps of the method of manufacturing the hydrogen sensor of FIG.
13 is a schematic plan view of a hybrid type hydrogen sensor according to a second embodiment of the present invention.
14 is a flowchart schematically showing a control method of the hybrid type hydrogen sensor of FIG.

어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.If any part is referred to as being "on" another part, it may be directly on the other part or may be accompanied by another part therebetween. In contrast, when referring to a part being "directly above" another part, no other part is interposed therebetween.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto. Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified, and that other specific features, regions, integers, steps, operations, elements, components, and / And the like.

"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 좀더 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90° 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.Terms representing relative space, such as "below "," above ", and the like, may be used to more easily describe the relationship to another portion of a portion shown in the figures. These terms are intended to include other meanings or acts of the apparatus in use, as well as intended meanings in the drawings. For example, when inverting a device in the figures, certain parts that are described as being "below" other parts are described as being "above " other parts. Thus, an exemplary term "below" includes both up and down directions. The device can be rotated 90 degrees or rotated at different angles, and the term indicating the relative space is interpreted accordingly.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Commonly used predefined terms are further interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the present disclosure, and are not to be construed as ideal or very formal meanings unless defined otherwise.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드형 수소센서(100)를 개략적으로 나타낸다. 도 1의 하이브리드형 수소센서(100)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 하이브리드형 수소센서(100)의 구조를 다른 형태로도 변형할 수 있다.Fig. 1 schematically shows a hybrid type hydrogen sensor 100 according to a first embodiment of the present invention. The structure of the hybrid type hydrogen sensor 100 of FIG. 1 is merely for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto. Therefore, the structure of the hybrid type hydrogen sensor 100 can be modified in other forms.

도 1에 도시한 바와 같이, 하이브리드형 수소센서(100)는 기판(10), 금속산화물 반도체 센서(20), 온도 센서(30), 마이크로히터(40) 및 저항 센서(50)를 포함한다. 이외에, 하이브리드형 수소센서(100)는 필요에 따라 다른 소자들을 더 포함할 수 있다. 여기서, 금속산화물 반도체 센서(20)는 소스단자(S), 게이트 단자(G) 및 드레인 단자(D)에 전기적으로 연결되고, 온도 센서(30)는 2개의 단자들(T1, T2)에 전기적으로 연결된다. 그리고 마이크로히터(40)는 2개의 단자들(H1, H2)에 전기적으로 연결되고, 저항 센서(50)는 2개의 단자들(R1, R2)에 전기적으로 연결된다.1, the hybrid type hydrogen sensor 100 includes a substrate 10, a metal oxide semiconductor sensor 20, a temperature sensor 30, a micro heater 40, and a resistance sensor 50. As shown in Fig. In addition, the hybrid type hydrogen sensor 100 may further include other elements as needed. Here, the metal oxide semiconductor sensor 20 is electrically connected to the source terminal S, the gate terminal G and the drain terminal D, and the temperature sensor 30 is electrically connected to the two terminals T1 and T2 Lt; / RTI > The micro heater 40 is electrically connected to the two terminals H1 and H2 and the resistance sensor 50 is electrically connected to the two terminals R1 and R2.

금속산화물 반도체 센서(20), 온도 센서(30), 마이크로히터(40) 및 저항 센서(50)는 상호 이격되어 기판(10)에 형성된다. 한편, 하이브리드형 수소센서(100)는 금속산화물 반도체 센서(20)와 저항 센서(50)를 모두 이용하여 저농도의 수소와 고농도를 수소를 전부 감지할 수 있다. 마이크로히터(40)는 온도 센서(30) 위에 위치한다. 한편, 도 1에는 금속산화물 반도체 센서(20), 온도 센서(30) 및 저항 센서(50)가 하나의 기판(10)에 함께 형성된 것으로 도시하였지만, 이와는 달리 각각 다른 기판에 형성되어도 좋다. 이하에서는 도 2를 참조하여 도 1의 하이브리드형 수소센서(100)의 단면 구조를 좀더 상세하게 설명한다.The metal oxide semiconductor sensor 20, the temperature sensor 30, the micro heater 40 and the resistance sensor 50 are formed on the substrate 10 so as to be spaced apart from each other. The hybrid type hydrogen sensor 100 can sense hydrogen at a low concentration and hydrogen at a high concentration using both the metal oxide semiconductor sensor 20 and the resistance sensor 50. The micro-heater (40) is located above the temperature sensor (30). 1, a metal oxide semiconductor sensor 20, a temperature sensor 30, and a resistance sensor 50 are formed on one substrate 10, but they may be formed on different substrates. Hereinafter, the cross-sectional structure of the hybrid type hydrogen sensor 100 of FIG. 1 will be described in more detail with reference to FIG.

도 2는 도 1의 하이브리드형 수소센서(100)를 II-II' 선을 따라 자른 단면 구조를 개략적으로 나타낸다. 도 2에는 편의상 구분을 위해 금속산화물 반도체 센서(20)와 온도 센서(30)를 점선 박스로 나타낸다. 도 2의 하이브리드형 수소센서(100)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 하이브리드형 수소센서(100)의 구조를 다른 형태로도 변형할 수 있다.FIG. 2 schematically shows a cross-sectional structure taken along a line II-II 'of the hybrid type hydrogen sensor 100 of FIG. In FIG. 2, the metal oxide semiconductor sensor 20 and the temperature sensor 30 are indicated by dotted boxes for the sake of convenience. The structure of the hybrid type hydrogen sensor 100 of FIG. 2 is merely for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto. Therefore, the structure of the hybrid type hydrogen sensor 100 can be modified in other forms.

도 2에 도시한 바와 같이, 하이브리드형 수소센서(100)는 기판(10), 산화층(603), 절연층(605) 및 부동태층(607)을 포함한다. 금속산화물 반도체 센서(20)와 온도 센서(30)는 기판(10)에 형성된다. 그리고 마이크로히터(40)와 저항 센서(50)는 절연층(605) 위에 형성된다.2, the hybrid type hydrogen sensor 100 includes a substrate 10, an oxide layer 603, an insulating layer 605, and a passivation layer 607. [ The metal oxide semiconductor sensor 20 and the temperature sensor 30 are formed on the substrate 10. The micro heater 40 and the resistance sensor 50 are formed on the insulating layer 605.

금속산화물 반도체 센서(20)의 소스 전극(201)과 드레인 전극(603)의 아래에는 각각 소스 영역(S)과 드레인 영역(D)이 위치한다. 그리고 소스 영역(S)과 드레인 영역(D) 사이에는 소스 영역(S)과 드레인 영역(D)을 상호 연결하는 채널 영역(C)이 위치한다. 따라서 소스 전극(201)을 통해 주입된 전류가 채널 영역(C)을 통하여 드레인 영역(D)으로 흐르고, 드레인 전극(603)을 통해 외부로 출력된다.A source region S and a drain region D are located under the source electrode 201 and the drain electrode 603 of the metal oxide semiconductor sensor 20, respectively. A channel region C for interconnecting the source region S and the drain region D is located between the source region S and the drain region D. [ The current injected through the source electrode 201 flows into the drain region D through the channel region C and is output to the outside through the drain electrode 603. [

게이트 산화막(207)은 채널층(C) 위에 위치하고, 게이트 전극(209)은 게이트 산화막(207) 위에 위치한다. 채널 영역(C)을 통하여 흐르는 전류는 게이트 전극(209)에 인가되는 전압을 통하여 조절된다. 게이트 산화막(207)은 산화막(603)과 동일한 소재로 함께 제조될 수 있다. 게이트 전극(209)은 부동태층(607)에 형성된 개구부(607a)를 통하여 수소와 접촉하므로, 게이트 전극(209)의 전압 및 전류의 변화를 통하여 수소 농도를 감지할 수 있다.The gate oxide film 207 is located on the channel layer C and the gate electrode 209 is located on the gate oxide film 207. The current flowing through the channel region C is regulated through the voltage applied to the gate electrode 209. The gate oxide film 207 can be fabricated together with the same material as the oxide film 603. The gate electrode 209 contacts the hydrogen through the opening 607a formed in the passivation layer 607 and can sense the hydrogen concentration through the change of the voltage and the current of the gate electrode 209. [

한편, 저항 센서(50)는 길게 연결된 저항체(501)를 포함한다. 저항체(501)는 지그재그로 벤딩되어 있으므로, 그 길이에 비해 점유 공간을 최소화할 수 있다. 저항체(501)에 전압이 인가되고, 인가된 전압의 변화에 따라 저항 센서(50)가 수소 농도를 측정할 수 있다. 저항체(501)를 사용하여 고농도의 수소를 감지하고, 금속산화물 반도체 센서(20)를 사용하여 저농도의 수소를 감지한다. 한편, 마이크로히터(40)가 절연층(605) 위에 위치하여 하이브리드형 수소센서(100)를 국부 가열함으로써 수소 감지에 적합한 온도를 유지시킨다. 이하에서는 도 3을 참조하여 도 2의 온도 센서(30)를 좀더 상세하게 설명한다.On the other hand, the resistance sensor 50 includes a resistor 501 connected to a long side. Since the resistor 501 is bent in a zigzag manner, the occupied space can be minimized compared to the length. A voltage is applied to the resistor 501 and the resistance sensor 50 can measure the hydrogen concentration according to the change of the applied voltage. A resistor 501 is used to sense high concentration of hydrogen and a metal oxide semiconductor sensor 20 to sense low concentration of hydrogen. On the other hand, the micro heater 40 is placed on the insulating layer 605 and locally heats the hybrid type hydrogen sensor 100 to maintain a temperature suitable for hydrogen sensing. Hereinafter, the temperature sensor 30 of FIG. 2 will be described in more detail with reference to FIG.

도 3은 도 2의 온도 센서(30)의 작동 원리를 개략적으로 나타낸다. 도 3에는 도 2의 온도 센서(30)를 확대하여 나타낸다. 도 3의 상부에는 온도 센서(30)의 개략적인 평면도를 나타내고, 도 3의 하부에는 이에 대응하는 온도 센서(30)의 개략적인 단면도를 나타낸다. 도 3의 상부의 n형 반도체(301)는 실제로는 절연층(603)에 덮어 있어서 보이지 않으므로, 이를 점선으로 도시한다. 도 3의 온도 센서(30)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 온도 센서(30)의 구조는 다른 형태로 변형될 수 있다.Fig. 3 schematically shows the operating principle of the temperature sensor 30 of Fig. Fig. 3 shows an enlarged view of the temperature sensor 30 of Fig. A top plan view of the temperature sensor 30 is shown at the top of Fig. 3, and a schematic cross-sectional view of the corresponding temperature sensor 30 is shown at the bottom of Fig. The upper n-type semiconductor 301 in FIG. 3 is actually covered with the insulating layer 603 and is not shown, and is shown by a dotted line. The structure of the temperature sensor 30 of FIG. 3 is only for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto. Therefore, the structure of the temperature sensor 30 can be modified into another form.

도 3에 도시한 바와 같이, 온도 센서(30)는 n형 반도체(301)와 p형 반도체(303)를 포함한다. 온도 센서(30)는 다이오드일 수 있다. n형 반도체(301)의 두께는 수 ㎛ 이하일 수 있다. p형 반도체(303)는 n형 반도체(301)와 접합된다. p형 반도체(303)에서 n형 반도체(301)로 순방향 전류가 흐르는 경우, 온도 센서(30)가 작동한다. 기판(10)(도 1에 도시)이 p형 반도체(303)를 포함하므로, 상대적으로 넓은 영역을 차지하지만 기판(10)(도 1에 도시)은 산화막(603)에 의해 상부와 절연된다. 그리고 온도 센서(30)의 양극(305)은 p형 반도체(303)와 연결되고, 온도 센서(30)의 음극(307)은 n형 반도체(301)와 연결된다. 도 3에는 도시하지 않았지만, 온도 센서(30) 위에는 마이크로히터(40)가 위치하고, 온도 센서(30)의 감지 온도에 따라 마이크로히터(40)가 연동되어 작동한다. 이하에서는 도 4를 참조하여 도 1의 하이브리드형 수소센서(100)의 제조 방법을 좀더 상세하게 설명한다.As shown in FIG. 3, the temperature sensor 30 includes an n-type semiconductor 301 and a p-type semiconductor 303. The temperature sensor 30 may be a diode. The thickness of the n-type semiconductor 301 may be several 占 퐉 or less. The p-type semiconductor 303 is bonded to the n-type semiconductor 301. When the forward current flows from the p-type semiconductor 303 to the n-type semiconductor 301, the temperature sensor 30 operates. The substrate 10 (shown in Fig. 1) occupies a relatively large area, but the substrate 10 (shown in Fig. 1) is insulated from the top by the oxide film 603 because the substrate 10 The anode 305 of the temperature sensor 30 is connected to the p-type semiconductor 303 and the cathode 307 of the temperature sensor 30 is connected to the n-type semiconductor 301. Although not shown in FIG. 3, a micro heater 40 is disposed on the temperature sensor 30, and the micro heater 40 operates in conjunction with the detected temperature of the temperature sensor 30. Hereinafter, a method of manufacturing the hybrid type hydrogen sensor 100 of FIG. 1 will be described in more detail with reference to FIG.

도 4는 도 1의 하이브리드형 수소센서(100)의 제조 방법을 개략적으로 나타낸다. 도 4의 하이브리드형 수소센서(100)의 제조 방법은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 하이브리드형 수소센서(100)의 제조 방법을 다른 형태로 변형시킬 수 있다. 도 5 내지 도 12는 도 4의 각 단계들을 각각 평면도와 단면도로 개략적으로 나타내므로, 이하에서는 도 5 내지 도 12를 참조하여 도 4를 상세하게 설명한다.Fig. 4 schematically shows a manufacturing method of the hybrid type hydrogen sensor 100 of Fig. The method for manufacturing the hybrid type hydrogen sensor 100 of FIG. 4 is merely for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto. Therefore, the manufacturing method of the hybrid type hydrogen sensor 100 can be modified into another form. 5 to 12 schematically show the respective steps of FIG. 4 as a plan view and a cross-sectional view, respectively. Hereinafter, FIG. 4 will be described in detail with reference to FIGS. 5 to 12. FIG.

도 4의 하이브리드형 수소센서의 제조 방법은, 반도체 기판을 제공하는 단계(S10), 반도체 기판에 이온을 주입하여 반도체 영역을 제공하는 단계(S20), 반도체 기판 위에 산화막을 제공하는 단계(S30), 산화막 상부 및 반도체 기판 하부에 절연층을 을 제공하는 단계(S40), 금속산화물 반도체의 전극, 온도 센서의 전극 및 저항체를 제공하는 단계(S50), 절연층 위에 부동태층을 제공하는 단계(S60), 그리고 기판을 부분적으로 제거하는 단계(S70)를 포함한다. 이외에, 하이브리드형 수소센서의 제조 방법은 다른 단계들을 더 포함하거나 전술한 단계들 중 일부 단계를 생략할 수 있다. 또한, 하이브리드형 수소센서의 제조 방법은 금속산화물 반도체 센서를 제조하는 방법을 포함하지만, 기준 전극으로 사용할 또다른 금속산화물 반도체 센서(미도시, 이하 동일)를 제조하는 경우 또다른 금속산화물 반도체 센서도 전술한 방법과 동일한 방법으로 제조할 수 있다. 즉, 또다른 금속산화물 반도체 센서는 전술한 금속산화물 반도체 센서와 이격되어 위치하므로, 금속산화물 반도체 센서와 동시에 형성할 수 있다.The method includes the steps of providing a semiconductor substrate (S10), injecting ions into the semiconductor substrate to provide a semiconductor region (S20), providing an oxide film on the semiconductor substrate (S30) (S40) of providing an insulating layer on top of an oxide film and a semiconductor substrate (S40), providing an electrode of a metal oxide semiconductor, electrodes and a resistor of a temperature sensor (S50), providing a passivation layer on the insulating layer , And removing the substrate partially (S70). In addition, the manufacturing method of the hybrid type hydrogen sensor may further include other steps or omit some of the steps described above. In addition, although the method of manufacturing a hybrid-type hydrogen sensor includes a method of manufacturing a metal oxide semiconductor sensor, when manufacturing another metal oxide semiconductor sensor (not shown, hereinafter the same) to be used as a reference electrode, Can be produced in the same manner as the above-mentioned method. That is, since another metal oxide semiconductor sensor is located apart from the metal oxide semiconductor sensor, it can be formed simultaneously with the metal oxide semiconductor sensor.

먼저 도 4의 단계(S10)에서는 반도체 기판(10)을 제공한다. 이와 관련하여 도 5의 상부에는 반도체 기판(10)의 평면도를 개략적으로 나타내고, 도 5의 하부에는 도 5의 상부의 반도체 기판(10)을 V-V' 선을 따라 자른 단면 구조를 나타낸다. 반도체 기판(10)은 p형 실리콘으로 제조할 수 있다. 예를 들면 단결정 실리콘 웨이퍼에 붕소를 주입하여 반도체 기판(10)을 p형 실리콘으로 제조할 수 있다. 이와는 달리, 반도체 기판(10)을 n형 실리콘으로 제조할 수도 있다.First, in step S10 of FIG. 4, a semiconductor substrate 10 is provided. In this regard, a plan view of the semiconductor substrate 10 is schematically shown at the upper part of FIG. 5, and a sectional structure of the semiconductor substrate 10 taken along the line V-V 'at the upper part of FIG. The semiconductor substrate 10 can be made of p-type silicon. For example, the semiconductor substrate 10 can be made of p-type silicon by injecting boron into a single crystal silicon wafer. Alternatively, the semiconductor substrate 10 may be made of n-type silicon.

다시 도 4로 되돌아가면, 도 4의 단계(S20)에서는 반도체 기판(10)에 이온을 주입하여 반도체 영역을 제공한다. 이온 주입은 이온 건 주입기(ion gun implanter)를 사용하여 수행할 수 있다. 이와 관련하여 도 6의 상부에는 반도체 기판(10)의 평면도를 개략적으로 나타내고, 도 6의 하부에는 도 6의 상부의 반도체 기판(10)을 VI-VI' 선을 따라 자른 단면 구조를 나타낸다. 패터닝된 포토리지스트를 사용하여 반도체 기판(10)의 특정 부위에 이온을 주입한다. 이온이 주입된 부분에는 반도체 영역(201), 예를 들면 소스 영역 및 채널 영역이 형성된다. 한편, 온도센서(30)(도 2에 도시)가 형성되는 부분에는 n형 반도체 및 p형 반도체로 사용되는 반도체 영역(201)이 소스 영역 및 채널 영역과 함께 형성될 수 있다. 그리고 반도체 기판(10)이 p형 실리콘으로 제조되는 경우, 반도체 영역(201)은 n형 실리콘으로 제조할 수 있다.Referring again to FIG. 4, in step S20 of FIG. 4, ions are implanted into the semiconductor substrate 10 to provide a semiconductor region. Ion implantation can be performed using an ion gun implanter. In this regard, a plan view of the semiconductor substrate 10 is schematically shown at the upper part of FIG. 6, and a sectional structure of the semiconductor substrate 10 at the upper part of FIG. 6 is shown along the line VI-VI '. Ions are implanted into a specific portion of the semiconductor substrate 10 using the patterned photoresist. A semiconductor region 201, for example, a source region and a channel region are formed in a portion where ions are implanted. On the other hand, in the portion where the temperature sensor 30 (shown in FIG. 2) is formed, a semiconductor region 201 used as an n-type semiconductor and a p-type semiconductor may be formed together with a source region and a channel region. When the semiconductor substrate 10 is made of p-type silicon, the semiconductor region 201 can be made of n-type silicon.

다시 도 4로 되돌아가면, 도 4의 단계(S30)에서는 반도체 기판(10)(도 7에 도시, 이하 동일) 위에 산화막(603)(도 7에 도시, 이하 동일)을 제공한다. 반도체 기판(10)을 노내에서 가열함으로써 반도체 기판(10)을 열산화시켜 반도체 기판(10)의 상부를 산화실리콘으로 된 산화막(603)으로 변형할 수 있다. 이와 관련하여 도 7의 상부에는 산화막(603)의 평면도를 개략적으로 나타내고, 도 7의 하부에는 도 7의 상부의 산화막(603)을 VII-VII' 선을 따라 자른 단면 구조를 나타낸다. 후속 공정에서 제공되는 절연막을 반도체 기판(10)과 절연시키기 위해 반도체 기판(10) 위에 산화막(603)을 제공하여 절연막과 반도체 기판(10)과의 전기적인 연결을 차단한다. 한편, 패터닝된 포토리지스트를 사용하여 소스 영역(S)과 드레인 영역(D) 사이에 게이트 산화막(207)을 제공한다.4, an oxide film 603 (shown in FIG. 7 and the following description) is provided on the semiconductor substrate 10 (shown in FIG. 7 and the following description) in the step S30 of FIG. The upper surface of the semiconductor substrate 10 can be transformed into the oxide film 603 made of silicon oxide by thermally oxidizing the semiconductor substrate 10 by heating the semiconductor substrate 10 in the furnace. In this regard, a plan view of the oxide film 603 is schematically shown at the upper part of FIG. 7, and a cross-sectional structure taken along line VII-VII 'of the oxide film 603 at the upper part of FIG. An oxide film 603 is provided on the semiconductor substrate 10 in order to isolate the insulating film provided in the subsequent process from the semiconductor substrate 10 so as to cut off the electrical connection between the insulating film and the semiconductor substrate 10. [ On the other hand, a patterned photoresist is used to provide a gate oxide film 207 between the source region S and the drain region D.

다음으로, 다시 도 4로 되돌아가면, 도 4의 단계(S40)에서는 산화막(603) 상부 및 반도체 기판(10) 하부에 절연층(605)을 제공한다. 이와 관련하여 도 8의 상부에는 절연층(605)의 평면도를 개략적으로 나타내고, 도 8의 하부에는 도 8의 상부의 절연층(605)을 VIII-VIII' 선을 따라 자른 단면 구조를 나타낸다. 여기서, 절연층(605)은 Si3N4 또는 SiO2 등의 소재를 사용하여 형성할 수 있다. 패터닝된 포토리지스트를 사용하여 절연층(605)을 산화막(603) 위에 제공한다. 절연층(605)을 사용하여 하이브리드형 수소센서(100)(도 1)의 내구성을 강화시킬 수 있다. 절연층(605)은 유전막으로 작용하고, 저압화학기상증착방법(low pressure chemical vapor deposition, LPCVD) 등으로 제조할 수 있다.4, the insulating layer 605 is provided over the oxide film 603 and under the semiconductor substrate 10 in step S40 of FIG. 4. Referring to FIG. In this regard, a plan view of the insulating layer 605 is schematically shown at the upper part of FIG. 8, and a sectional structure taken along the line VIII-VIII 'of the insulating layer 605 at the upper part of FIG. Here, the insulating layer 605 can be formed using a material such as Si 3 N 4 or SiO 2 . An insulating layer 605 is provided on the oxide film 603 using a patterned photoresist. The insulation layer 605 can be used to enhance the durability of the hybrid type hydrogen sensor 100 (FIG. 1). The insulating layer 605 acts as a dielectric film, and can be fabricated by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) or the like.

다시 도 4로 되돌아가면, 도 4의 단계(S50)에서는 금속산화물 반도체 센서의 전극, 온도 센서의 전극 및 저항체를 제공한다. 이와 관련하여 도 9의 상부에는 절연층(605)의 평면도를 개략적으로 나타내고, 도 9의 하부에는 도 9의 상부의 절연층(605)을 IX-IX' 선을 따라 자른 단면 구조를 나타낸다.Returning again to Fig. 4, in step S50 of Fig. 4, electrodes of the metal oxide semiconductor sensor, electrodes of the temperature sensor, and resistor are provided. In this regard, a plan view of the insulating layer 605 is schematically shown at the upper part of FIG. 9, and a sectional structure taken along line IX-IX 'of the insulating layer 605 at the upper part of FIG.

도 9에 도시한 바와 같이, 소스 영역(S) 및 드레인 영역(D) 위에 각각 소스 전극(201) 및 드레인 전극(203)을 제공하고, 게이트 산화막(207) 위에 게이트 전극(209)을 제공한다. 여기서, 소스 전극(201), 드레인 전극(203) 및 게이트 전극(209)은 동시에 상호 동일한 소재로 형성될 수 있다. 따라서 소스 전극(201), 드레인 전극(603) 및 게이트 전극(209)은 동일한 소재를 포함한다. 마이크로히터(40)도 소스 전극(201), 드레인 전극(203) 및 게이트 전극(209)과 함께 형성될 수 있다. 즉, 패턴이 형성된 또다른 포토리지스트로 절연층(605)을 덮은 후 금속층을 증착하여 소스 전극(201), 드레인 전극(203), 게이트 전극(209) 및 마이크로히터(40)를 동시에 형성한다. 이 경우, 포토리지스트 패턴은 소스 전극(201)과 드레인 전극(203)이 게이트 전극(209)과 연결되어 쇼트 현상이 발생하지 않도록 게이트 전극(209) 및 소스 전극(201)과 드레인 전극(203)을 상호 이격시킨다. 또한, 온도 센서(30)(도 3에 도시)의 전극들(305, 307)(도 3에 도시, 이하 동일)과 저항 센서(50)(도 2에 도시, 이하 동일)의 저항체들(501)도 함께 형성할 수 있다.A source electrode 201 and a drain electrode 203 are provided on a source region S and a drain region D respectively and a gate electrode 209 is provided on a gate oxide film 207 as shown in Fig. . Here, the source electrode 201, the drain electrode 203, and the gate electrode 209 may be formed of the same material at the same time. Therefore, the source electrode 201, the drain electrode 603, and the gate electrode 209 include the same material. The micro heater 40 may also be formed with the source electrode 201, the drain electrode 203 and the gate electrode 209. The source electrode 201, the drain electrode 203, the gate electrode 209 and the micro-heater 40 are simultaneously formed by depositing a metal layer after covering the insulating layer 605 with another photoresist having a pattern. The source electrode 201 and the drain electrode 203 are connected to the gate electrode 209 so that a shorting phenomenon does not occur. The gate electrode 209 and the source electrode 201 and the drain electrode 203 ). 3) of the temperature sensor 30 (shown in Fig. 3) and the resistors 501 (shown in Fig. 3) of the resistance sensor 50 ) Can also be formed.

한편, 소스 전극(201), 드레인 전극(203), 게이트 전극(209), 마이크로히터(40), 전극들(305, 307) 및 저항체들(501)은 백금, 팔라듐, 이리듐 또는 루테늄 등의 금속 또는 이러한 금속을 함유한 합금등의 소재를 사용하여 형성될 수 있다. 소스 전극(201), 드레인 전극(203), 게이트 전극(209), 마이크로히터(40), 전극들(305, 307) 및 저항체들(501)이 전술한 소재로 형성되므로, 그 효율이 우수할 뿐만 아니라 특히 게이트 전극(209)은 수소에 대해 우수한 감도를 가진다. 따라서 하이브리드형 수소센서(100)(도 1)의 수소 감지 효율을 크게 향상시킬 수 있다.On the other hand, the source electrode 201, the drain electrode 203, the gate electrode 209, the micro heater 40, the electrodes 305 and 307, and the resistors 501 are formed of a metal such as platinum, palladium, iridium, Or an alloy containing such a metal, or the like. Since the source electrode 201, the drain electrode 203, the gate electrode 209, the microheater 40, the electrodes 305 and 307 and the resistors 501 are formed of the above-mentioned material, In particular, the gate electrode 209 in particular has excellent sensitivity to hydrogen. Therefore, the hydrogen sensing efficiency of the hybrid type hydrogen sensor 100 (FIG. 1) can be greatly improved.

다음으로, 다시 도 4로 되돌아가면, 도 4의 단계(S60)에서는 절연층(605) 위에 부동태층(607)을 제공한다. 이와 관련하여 도 10의 상부에는 부동태층(607)의 평면도를 개략적으로 나타내고, 도 10의 하부에는 도 10의 상부의 부동태층(607)을 X-X' 선을 따라 자른 단면 구조를 나타낸다. 편의상 구분을 위해 도 10의 상부에서 부동태층(607)으로 덮이지 않고 외부 노출된 부분은 흑색으로 표시한다. (도 11 및 도 12도 동일)4, the passivation layer 607 is provided on the insulating layer 605 in step S60 of FIG. In this regard, a plan view of the passive layer 607 is schematically shown at the upper part of FIG. 10, and a cross-sectional structure of the passive layer 607 at the upper part of FIG. 10 is shown along the line X-X '. For the sake of convenience, the portion exposed to the outside without being covered by the passivation layer 607 at the upper part of FIG. 10 is indicated by black. (The same also in Figs. 11 and 12)

금속산화물 반도체 센서(20) 및 저항 센서(50)를 제외한 하이브리드형 수소센서(100)(도 1)의 나머지 부분들이 수소와 접촉하지 않도록 부동태층(607)을 형성하고, 금속산화물 반도체 센서(20) 및 저항센서(50) 위에만 패터닝 등을 통하여 개구부(607a) 및 개구부(607b)를 형성한다. 예를 들면, 포토리지스트를 이용하여 소스 전극(201), 드레인 전극(203) 및 게이트 전극(209)이 존재하는 영역만 외부 노출시킨 후 부동태층(607)을 형성할 수 있다. 또한, 부동태층(607)은 소스 전극(201), 드레인 전극(203) 및 게이트 전극(209)이 위치하는 공간을 충전시킨다. 부동태층(607)은 게이트 전극(209) 및 저항체들(501)이 위치한 영역 이외의 부분에 형성된다. 개구부(607a) 및 개구부(607b)는 게이트 전극(209) 및 저항체들(501) 위에 형성되므로, 게이트 전극(209)과 저항체들(501) 표면이 외부 노출되어 수소와 접할 수 있다.The passive layer 607 is formed so that the remaining portions of the hybrid type hydrogen sensor 100 (Fig. 1) other than the metal oxide semiconductor sensor 20 and the resistance sensor 50 are not in contact with hydrogen, and the metal oxide semiconductor sensor 20 The opening 607a and the opening 607b are formed only through patterning or the like on the resistance sensor 50 and the resistance sensor 50. [ For example, the passivation layer 607 can be formed by exposing only the region where the source electrode 201, the drain electrode 203, and the gate electrode 209 exist to the outside using a photoresist. The passivation layer 607 also fills the space in which the source electrode 201, the drain electrode 203, and the gate electrode 209 are located. The passivation layer 607 is formed in a portion other than the region where the gate electrode 209 and the resistors 501 are located. The opening 607a and the opening 607b are formed on the gate electrode 209 and the resistors 501 so that the surface of the gate electrode 209 and the resistors 501 can be exposed to the outside to be in contact with hydrogen.

다시 도 4로 되돌아가면, 도 4의 단계(S70)에서는 기판(10)을 부분적으로 제거한다. 이와 관련하여 도 11의 상부에는 부동태층(607)의 평면도를 개략적으로 나타내고, 도 11의 하부에는 도 11의 상부의 부동태층(607)을 XI-XI' 선을 따라 자른 단면 구조를 나타낸다. 하이브리드형 수소센서(100)의 수소 감도를 높이기 위해서는 금속산화물 반도체 센서(20), 온도 센서(30) 및 저항 센서(50)가 위치한 부분이 열적으로 섬처럼 되도록 기판(10)을 부분적으로 제거할 필요가 있다. 하이브리드형 수소센서(100)(도 1에 도시)는 감지영역(SE) 및 이를 둘러싸는 비감지영역(NSE)을 포함한다. 감지영역(SE)은 금속산화물 반도체 센서(20), 온도 센서(30) 및 저항 센서(50)를 포함한다. 비감지영역(NSE)은 감지영역(SE)을 둘러싼다.Returning again to Fig. 4, the substrate 10 is partially removed in step S70 of Fig. In this regard, a plan view of the passive layer 607 is schematically shown at the upper part of FIG. 11, and a cross-sectional structure taken along the line XI-XI 'of the passive layer 607 at the upper part of FIG. In order to increase the hydrogen sensitivity of the hybrid type hydrogen sensor 100, the substrate 10 is partially removed so that the portion where the metal oxide semiconductor sensor 20, the temperature sensor 30, and the resistance sensor 50 are located is thermally island- There is a need. The hybrid type hydrogen sensor 100 (shown in FIG. 1) includes a sensing region SE and a non-sensing region NSE surrounding the sensing region SE. The sensing area SE includes a metal oxide semiconductor sensor 20, a temperature sensor 30, and a resistance sensor 50. [ The non-sensing area NSE surrounds the sensing area SE.

도 11에 도시한 바와 같이, 화학적인 에칭 또는 미세기계가공을 통하여 1차적으로 기판(10)을 부분적으로 제거한다. 즉, 비감지 영역(NSE)에 포함된 기판(10)을 부분적으로 제거한다. 그 결과, 절연층(605) 및 기판(10)이 부분적으로 식각되면서 홀(605a)이 형성된다.As shown in Fig. 11, the substrate 10 is partially removed through chemical etching or micro-machining. That is, the substrate 10 included in the non-sensing area NSE is partially removed. As a result, the hole 605a is formed while the insulating layer 605 and the substrate 10 are partially etched.

도 12는 기판(10)을 2차적으로 부분 제거한 상태를 나타낸다. 여기서, 도 12는 부동태층(607)의 평면도를 개략적으로 나타내고, 도 12의 하부에는 도 12의 상부의 부동태층(607)을 XII-XII' 선을 따라 자른 단면 구조를 나타낸다.12 shows a state in which the substrate 10 is secondarily partially removed. 12 schematically shows a plan view of the passivation layer 607, and FIG. 12 shows a cross-sectional structure taken along the line XII-XII 'of the passivation layer 607 in the upper part of FIG. 12.

여기서, 도 12의 산화막(603)은 주산화막(6031)과 게이트 산화막(207)으로 나누어진다. 주산화막(6031)은 감지영역(SE)과 비감지영역(NSE)을 둘러싸면서 기판(10) 위에 제공된다. 주산화막(6031)은 기판(10)이 제거되면서 감지영역(SE)의 가장자리의 아래를 향하여 외부 노출된다. 감지영역(SE)에 포함된 기판(10)을 부분적으로 제거하면 하이브리드형 수소센서(100)가 섬 형태로 형성되므로, 마이크로히터(40)에 의해 감지영역(SE)만을 국부 가열하여 수소 감도를 높일 수 있다.Here, the oxide film 603 in FIG. 12 is divided into a main oxide film 6031 and a gate oxide film 207. A main oxide film 6031 is provided on the substrate 10 surrounding the sensing area SE and the non-sensing area NSE. The main oxide film 6031 is exposed to the outside under the edge of the sensing region SE while the substrate 10 is being removed. Since the hybrid type hydrogen sensor 100 is formed in an island shape by partially removing the substrate 10 included in the sensing region SE, only the sensing region SE is locally heated by the micro heater 40, .

외부 노출된 산화막(603)을 둘러싸는 비감지 영역(NSE)에 포함된 기판(10)의 두께(t10NSE)는 감지 영역(SE)에 포함된 기판(10)의 두께(t10SE)보다 크다. 따라서 감지 영역(SE)을 열적으로 고립시켜서 마이크로히터(40)에 의한 가열 효과를 높일 수 있다. 한편, 감지영역(SE)에 포함된 기판(10)의 두께(t10SE)는 2㎛ 내지 30㎛일 수 있다. 기판(10)의 두께(t10SE)가 너무 큰 경우, 센서의 소비전력이 커질 수 있으며, 멤브레인에 하중이 증가되어 구조적으로 취약할 수 있다. 또한, 기판(10)의 두께(t10SE)가 너무 작은 경우, 감지 영역(SE) 내부에 산화물반도체의 소스 영역 및 드레인 영역이 위치하기 어렵다. 또한, 식각 가공 공정 조건을 확보하기 어렵다. 따라서 기판(10)의 두께(t10SE)를 전술한 범위로 조절한다.The thickness t 10NSE of the substrate 10 included in the non-sensing area NSE surrounding the externally exposed oxide film 603 is greater than the thickness t 10SE of the substrate 10 included in the sensing area SE . Therefore, the heating effect by the micro heater 40 can be enhanced by thermally isolating the sensing area SE. On the other hand, the thickness t 10SE of the substrate 10 included in the sensing region SE may be 2 탆 to 30 탆. If the thickness t 10SE of the substrate 10 is too large, the power consumption of the sensor may increase, and the load on the membrane may increase, which may be structurally weak. Further, when the thickness t10SE of the substrate 10 is too small, it is difficult for the source region and the drain region of the oxide semiconductor to be located in the sensing region SE. In addition, it is difficult to secure etching process conditions. Therefore, the thickness t10SE of the substrate 10 is adjusted to the above-mentioned range.

도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드형 수소센서(200)의 개략적인 평면도를 나타낸다. 도 13의 하이브리드형 수소센서(200)의 구조는 또다른 금속산화물 반도체 센서(22)를 제외하고는 도 1의 하이브리드형 수소센서(100)의 구조와 동일하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며, 그 상세한 설명을 생략한다.FIG. 13 shows a schematic plan view of a hybrid type hydrogen sensor 200 according to a second embodiment of the present invention. The structure of the hybrid type hydrogen sensor 200 of FIG. 13 is the same as the structure of the hybrid type hydrogen sensor 100 of FIG. 1 except for the other metal oxide semiconductor sensor 22, And a detailed description thereof will be omitted.

도 13에 도시한 바와 같이, 하이브리드형 수소센서(200)는 또다른 금속산화물 반도체 센서(22)를 포함한다. 또다른 금속산화물 반도체 센서(22)는 금속산화물 반도체 센서(20)의 기준 전극으로서 기능한다. 따라서 동일한 전류 또는 전압을 금속산화물 반도체 센서(20) 및 또다른 금속산화물 반도체 센서(22)에 인가하고, 수소 감지에 의해 금속산화물 반도체 센서(20)의 인가된 전류 또는 전압이 변동되는 경우, 또다른 금속산화물 반도체 센서(22)를 참조하여 수소 농도를 측정할 수 있다. 이를 위해 또다른 금속산화물 반도체 센서(22)는 부동태층(607)으로 덮어서 수소와의 접촉을 차단한다. 한편, 또다른 금속산화물 반도체 센서(22)는 금속산화물 반도체 센서(22)와 함께 제조할 수 있다.As shown in FIG. 13, the hybrid type hydrogen sensor 200 includes another metal oxide semiconductor sensor 22. Another metal oxide semiconductor sensor 22 functions as a reference electrode of the metal oxide semiconductor sensor 20. [ Therefore, when the same current or voltage is applied to the metal oxide semiconductor sensor 20 and another metal oxide semiconductor sensor 22 and the applied current or voltage of the metal oxide semiconductor sensor 20 is changed by hydrogen sensing, The hydrogen concentration can be measured with reference to the other metal oxide semiconductor sensor 22. [ To this end, another metal oxide semiconductor sensor 22 is covered with a passivation layer 607 to block contact with hydrogen. On the other hand, another metal oxide semiconductor sensor 22 can be manufactured together with the metal oxide semiconductor sensor 22.

또다른 금속산화물 반도체 센서(22)와 금속산화물 반도체 센서(20)는 하이브리드형 수소센서(200)의 중심을 기준으로 양측에 각각 위치한다. 따라서 하이브리드형 수소센서(200)의 열적 균형을 유지할 수 있다. The other metal oxide semiconductor sensor 22 and the metal oxide semiconductor sensor 20 are located on both sides of the center of the hybrid type hydrogen sensor 200, respectively. Therefore, the thermal balance of the hybrid type hydrogen sensor 200 can be maintained.

도 14는 도 1의 하이브리드형 수소센서(100)(도 1에 도시)의 제어 방법을 개략적으로 나타낸다. 도 14의 하이브리드형 수소센서(100)의 제어 방법은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.Fig. 14 schematically shows a control method of the hybrid type hydrogen sensor 100 (shown in Fig. 1) of Fig. The control method of the hybrid type hydrogen sensor 100 of FIG. 14 is merely for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto.

도 14에 도시한 바와 같이, 하이브리드형 수소센서의 제어 방법은, 먼저 하이브리형 수소센서의 온도를 상승시키는 단계(S22)와 하이브리드형 수소센서로 수소농도를 측정하는 단계(S22)를 포함한다. 즉, 수소농도를 측정하기 위해서 온도 센서를 이용하여 하이브리드형 수소센서 주변의 온도를 측정한 후, 마이크로히터를 사용하여 수소농도를 측정하기에 적합한 온도로 하이브리드형 수소센서를 국부 가열한다. 그리고 하이브리드형 수소센서로 수소농도를 측정한다.As shown in Fig. 14, the control method of the hybrid type hydrogen sensor includes a step (S22) of raising the temperature of the hybrid type hydrogen sensor and a step (S22) of measuring the hydrogen concentration with the hybrid type hydrogen sensor. That is, in order to measure the hydrogen concentration, the temperature around the hybrid type hydrogen sensor is measured using a temperature sensor, and then the hybrid type hydrogen sensor is locally heated to a temperature suitable for measuring the hydrogen concentration using a micro heater. The hydrogen concentration is measured by a hybrid type hydrogen sensor.

만약, 단계(S32)에서 수소농도가 제1 기설정치 이상인 경우로 판단되는 경우, 고농도의 수소 측정에 적합한 저항 센서로 수소 농도를 측정한다. 여기서, 제1 기설정치는 5,000ppm 내지 10,000ppm일 수 있다. 제1 기설정치가 너무 작은 경우, 저항 센서보다는 금속산화물 반도체 센서로 수소농도를 측정하는 것이 바람직하다. 또한, 제1 기설정치가 너무 큰 경우, 수소 농도가 너무 높으므로 하이브리드형 수소센서보다는 바로 경고신호를 내보내는 것이 바람직하다. 따라서 전술한 범위로 제1 기설정치를 조절하는 것이 바람직하다.If it is determined in step S32 that the hydrogen concentration is equal to or higher than the first reference value, the hydrogen concentration is measured by a resistance sensor suitable for high-concentration hydrogen measurement. Here, the first preset value may be 5,000 ppm to 10,000 ppm. If the first leg is too small, it is preferable to measure the hydrogen concentration with a metal oxide semiconductor sensor rather than a resistance sensor. If the first preset value is too large, the hydrogen concentration is too high, so it is preferable to output the warning signal immediately instead of the hybrid type hydrogen sensor. Therefore, it is preferable to adjust the first preset value in the above-described range.

한편, 단계(S32)에서 수소농도가 제2 기설정치 이상인 경우로 판단되지 않는 경우, 단계(S42)에서 수소농도가 제2 기설정치 이상인지 여부를 판단한다. 여기서 제2 기설정치는 제1 기설정치보다 작다. 따라서 단계(S34)에서는 고농도의 수소를 감지하고, 단계(S44)에서는 저농도의 수소를 감지한다.On the other hand, if it is not determined in step S32 that the hydrogen concentration is equal to or higher than the second predetermined value, it is determined in step S42 whether the hydrogen concentration is equal to or higher than the second predetermined value. Here, the second preliminary politics is smaller than the first preliminary politics. Thus, in step S34, hydrogen at a high concentration is detected, and in step S44, low concentration hydrogen is detected.

단계(S42)에서 수소농도가 제2 기설정치 이상인 경우, 단계(S44)에서 금속산화물 반도체 센서로 수소농도를 측정한다. 만약, 단계(S42)에서 수소농도가 제2 기설정치 미만인 경우, 단계(S21)로 되돌아간다. 여기서, 여기서, 제2 기설정치는 5ppm 내지 50ppm일 수 있다. 제2 기설정치가 너무 작은 경우, 수소농도가 너무 낮아, 수소농도를 측정하는 의미가 없다. 또한, 제2 기설정치가 너무 큰 경우, 금속산화물 반도체 센서로 수소 농도를 측정하는 것보다는 저항 센서로 수소 농도를 측정하는 것이 바람직하다. 따라서 전술한 범위로 제2 기설정치를 조절하는 것이 바람직하다.When the hydrogen concentration is equal to or higher than the second reference value in step S42, the hydrogen concentration is measured by the metal oxide semiconductor sensor in step S44. If the hydrogen concentration is lower than the second predetermined value in step S42, the process returns to step S21. Here, the second preset value may be 5 ppm to 50 ppm. If the second leg is too small, the hydrogen concentration is too low to measure the hydrogen concentration. When the second preset value is too large, it is preferable to measure the hydrogen concentration with a resistance sensor rather than measure the hydrogen concentration with the metal oxide semiconductor sensor. Therefore, it is preferable to adjust the second preset value to the above-described range.

본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 설명하였지만, 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the following claims.

10. 반도체 기판 20, 22. 금속산화물 반도체 센서
30. 온도 센서 40. 마이크로히터
50. 저항 센서 60, 62. 부동태층
60a. 개구부 60b. 홀
100, 200. 수소센서 201. 소스 전극
203. 드레인 전극 605. 채널층
207. 게이트 산화막 209. 게이트 전극
301. n형 반도체 303. p형 반도체
305, 307. 전극 501. 저항체
603. 산화막 605. 절연층
605a. 홀 607. 부동태층
6031. 주산화막 607a, 607b. 개구부
C. 채널층 D. 드레인 영역
S. 소스영역 SE. 감지영역
NSE. 비감지영역10. Semiconductor substrate 20, 22. Metal oxide semiconductor sensor
30. Temperature sensor 40. Micro-heater
50. Resistance sensor 60, 62. Passive layer
60a. The opening 60b. hall
100, 200. Hydrogen sensor 201. Source electrode
203. Drain electrode 605. Channel layer
207. Gate oxide film 209. Gate electrode
301. n-type semiconductor 303. p-type semiconductor
305, 307. Electrode 501. Resistor
603. Oxide layer 605. Insulation layer
605a. Hole 607. Passive layer
6031. Primary oxide films 607a and 607b. Opening
C. channel layer D. drain region
S. Source region SE. Sensing area
NSE. Non-sensing area

Claims (24)

반도체 기판,
상기 반도체 기판에 형성된 금속산화물 반도체 센서,
상기 금속산화물 반도체 센서와 이격되고, 상기 반도체 기판에 형성된 저항 센서, 및
상기 금속산화물 반도체 센서 및 상기 저항 센서와 이격되고, 상기 반도체 기판 위에 위치한 온도 센서
를 포함하는 하이브리드형 수소센서.A semiconductor substrate,
A metal oxide semiconductor sensor formed on the semiconductor substrate,
A resistance sensor formed on the semiconductor substrate and spaced apart from the metal oxide semiconductor sensor,
A temperature sensor disposed on the semiconductor substrate and spaced apart from the metal oxide semiconductor sensor and the resistance sensor,
And a hydrogen sensor. 제1항에 있어서,
상기 금속산화물 반도체는,
상기 반도체 기판 위에 위치하는 소스 전극,
상기 반도체 기판 위에 위치하는 드레인 전극,
상기 소스 전극과 상기 드레인 전극을 상호 연결하는 채널층,
상기 채널층 위에 위치하는 게이트 절연층, 및
상기 게이트 절연층 위에 위치하고 외부로 노출된 게이트 전극
을 포함하는 하이브리드형 수소센서.The method according to claim 1,
The metal oxide semiconductor may be a metal oxide,
A source electrode located on the semiconductor substrate,
A drain electrode located on the semiconductor substrate,
A channel layer interconnecting the source electrode and the drain electrode,
A gate insulating layer overlying the channel layer, and
And a gate electrode disposed on the gate insulating layer and exposed to the outside,
And a hydrogen sensor. 제2항에 있어서,
상기 온도 센서는,
n형 반도체,
상기 n형 반도체와 접합된 p형 반도체,
상기 n형 반도체와 연결된 음극, 및
상기 p형 반도체와 연결된 양극
을 포함하는 하이브리드형 수소센서.3. The method of claim 2,
Wherein the temperature sensor comprises:
n-type semiconductor,
A p-type semiconductor bonded to the n-type semiconductor,
An anode connected to the n-type semiconductor, and
The anode connected to the p-type semiconductor
And a hydrogen sensor. 제3항에 있어서,
상기 소스 전극, 상기 드레인 전극, 상기 음극 및 상기 양극은 상호 동일한 소재로 제조된 하이브리드형 수소센서.The method of claim 3,
Wherein the source electrode, the drain electrode, the cathode, and the anode are made of the same material. 제2항에 있어서,
상기 소스 전극, 상기 드레인 전극 및 상기 게이트 전극으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 전극은 팔라듐, 이리듐, 루테늄 및 백금으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속 또는 상기 금속을 포함하는 합금을 포함하는 하이브리드형 수소센서.3. The method of claim 2,
Wherein at least one electrode selected from the group consisting of the source electrode, the drain electrode and the gate electrode comprises at least one metal selected from the group consisting of palladium, iridium, ruthenium and platinum or an alloy including the metal. 제1항에 있어서,
상기 금속산화물 반도체 센서, 상기 저항 센서 및 상기 온도 센서를 포함하는 감지 영역의 가장자리의 아래를 향하여 상기 산화막이 외부 노출된 하이브리드형 수소센서.The method according to claim 1,
Wherein the oxide film is exposed to the outside under the edge of the sensing region including the metal oxide semiconductor sensor, the resistance sensor, and the temperature sensor. 제6항에 있어서,
상기 외부 노출된 산화막을 둘러싸는 비감지 영역에 포함된 기판의 두께는 상기 감지 영역에 포함된 기판의 두께보다 큰 하이브리드형 수소센서.The method according to claim 6,
Wherein the thickness of the substrate included in the non-sensing area surrounding the externally exposed oxide layer is greater than the thickness of the substrate included in the sensing area. 제7항에 있어서,
상기 감지 영역에 포함된 상기 기판의 두께는 2㎛ 내지 30㎛인 하이브리드형 수소센서.8. The method of claim 7,
Wherein the thickness of the substrate included in the sensing region is 2 to 30 占 퐉. 제1항에 있어서,
상기 금속산화물 반도체 센서, 상기 저항 센서 및 상기 온도 센서 위에 위치하는 부동태층을 더 포함하고, 상기 부동태층은 상기 게이트 전극 및 상기 저항 센서를 외부 노출시키는 개구부를 가지는 하이브리드형 수소센서.The method according to claim 1,
Further comprising a passivation layer disposed on the metal oxide semiconductor sensor, the resistance sensor, and the temperature sensor, wherein the passivation layer has an opening for externally exposing the gate electrode and the resistance sensor. 제1항에 있어서,
상기 반도체 기판 위에 위치하는 마이크로히터를 더 포함하고, 상기 마이크로히터는 상기 금속산화물 반도체 센서와 상기 저항 센서를 둘러싸는 하이브리드형 수소센서.The method according to claim 1,
Further comprising a micro heater disposed on the semiconductor substrate, wherein the micro heater surrounds the metal oxide semiconductor sensor and the resistance sensor. 제10항에 있어서,
상기 마이크로히터와 상기 저항 센서는 상호 동일한 소재를 포함하는 하이브리드형 수소센서.11. The method of claim 10,
Wherein the micro-heater and the resistance sensor include the same material. 제10항에 있어서,
상기 마이크로히터는 상기 온도 센서 주변에 위치하는 하이브리드형 수소센서.11. The method of claim 10,
Wherein the micro-heater is located around the temperature sensor. 제1항에 있어서,
상기 금속산화물 반도체 센서와 이격되고, 상기 기판 위에 위치한 또다른 금속산화물 반도체 센서를 더 포함하는 하이브리드형 수소센서.The method according to claim 1,
Further comprising a metal oxide semiconductor sensor spaced apart from the metal oxide semiconductor sensor and positioned on the substrate. 제13항에 있어서,
상기 금속산화물 반도체 센서와 상기 또다른 금속산화물 반도체 센서는 상기 하이브리드형 수소센서의 중심을 기준으로 양측에 각각 위치하는 하이브리드형 수소센서.14. The method of claim 13,
Wherein the metal oxide semiconductor sensor and the metal oxide semiconductor sensor are located on both sides of the center of the hybrid type hydrogen sensor. 반도체 기판을 제공하는 단계, 및
상기 반도체 기판 위에 상호 이격된 금속산화물 반도체 센서, 저항 센서 및 온도 센서를 제공하는 단계
를 포함하는 수소센서의 제조 방법으로서,
상기 금속산화물 반도체 센서, 상기 저항 센서 및 상기 온도 센서를 제공하는 단계는,
상기 반도체 기판에 이온을 주입하여 상호 이격된 소스 영역 및 드레인 영역을 제공하는 단계,
상기 반도체 기판 위에 산화막을 제공하는 단계,
상기 산화막 위에 절연층을 제공하는 단계,
상기 절연층을 패터닝하여 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역 위에 각각 소스 전극 및 드레인 전극을 제공하고, 상기 절연층 위에 게이트 전극을 제공하는 단계,
상기 절연층 위에 부동태층을 제공하는 단계, 및
상기 반도체 기판을 부분적으로 제거하는 단계
를 포함하는 하이브리드형 수소센서의 제조 방법.Providing a semiconductor substrate, and
Providing a metal oxide semiconductor sensor, a resistance sensor, and a temperature sensor spaced apart from each other on the semiconductor substrate
A method of manufacturing a hydrogen sensor,
Wherein the step of providing the metal oxide semiconductor sensor, the resistance sensor,
Implanting ions into the semiconductor substrate to provide mutually spaced source and drain regions,
Providing an oxide film on the semiconductor substrate,
Providing an insulating layer over the oxide layer,
Patterning the insulating layer to provide source and drain electrodes, respectively, over the source region and the drain region, and providing a gate electrode over the insulating layer,
Providing a passivation layer over the insulating layer, and
Partially removing the semiconductor substrate
Wherein the hydrogen-based hydrogen sensor comprises: 제15항에 있어서,
상기 온도 센서를 제공하는 단계에서, 상기 온도 센서는 n형 반도체 및 상기 n형 반도체와 접합된 p형 반도체를 포함하고,
상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역을 제공하는 단계에서, 상기 n형 반도체와 상기 p형 반도체가 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역과 함께 제공되는 하이브리드형 수소센서의 제조 방법.16. The method of claim 15,
In the step of providing the temperature sensor, the temperature sensor includes an n-type semiconductor and a p-type semiconductor bonded to the n-type semiconductor,
Wherein the step of providing the source region and the drain region comprises providing the n-type semiconductor and the p-type semiconductor together with the source region and the drain region. 제16항에 있어서,
상기 온도 센서를 제공하는 단계에서, 상기 온도 센서는 상기 n형 반도체와 연결된 음극 및 상기 p형 반도체와 연결된 양극을 포함하고,
상기 게이트 전극을 제공하는 단계에서, 상기 소스 전극, 상기 드레인 전극 및 상기 게이트 전극은 상기 음극 및 상기 양극과 함께 형성되는 하이브리드형 수소센서의 제조 방법.17. The method of claim 16,
In the step of providing the temperature sensor, the temperature sensor includes a cathode connected to the n-type semiconductor and a cathode connected to the p-type semiconductor,
Wherein in the step of providing the gate electrode, the source electrode, the drain electrode and the gate electrode are formed together with the cathode and the anode. 제17항에 있어서,
상기 상기 소스 전극, 상기 드레인 전극 및 상기 게이트 전극은 상기 저항 센서에 포함된 저항체들과 함께 형성되는 하이브리드형 수소센서의 제조 방법. 18. The method of claim 17,
Wherein the source electrode, the drain electrode, and the gate electrode are formed together with resistors included in the resistance sensor. 제15항에 있어서,
상기 절연층 위에 부동태층을 제공하는 단계는,
상기 게이트 전극을 포토리지스트(photoresist)로 차단하는 단계,
상기 금속산화물 반도체 센서, 상기 저항 센서 및 상기 온도 센서 위에 상기 부동태층을 제공하는 단계, 및
상기 포토리지스트를 제거하여 상기 게이트 전극을 외부로 노출시키는 단계
를 포함하는 하이브리드형 수소센서의 제조 방법. 16. The method of claim 15,
Wherein providing a passivating layer over the insulating layer comprises:
Blocking the gate electrode with a photoresist,
Providing the passivating layer over the metal oxide semiconductor sensor, the resistance sensor, and the temperature sensor; and
Removing the photoresist and exposing the gate electrode to the outside
Wherein the hydrogen-based hydrogen sensor comprises: 제15항에 있어서,
상기 게이트 전극을 제공하는 단계에서, 상기 절연층 위에 마이크로히터를 함께 제공하는 하이브리드형 수소센서의 제조 방법.16. The method of claim 15,
Wherein providing the gate electrode comprises providing a micro-heater on the insulating layer. 제20항에 있어서,
상기 마이크로히터는 상기 저항 센서에 포함된 저항체들과 함께 상기 절연층 위에 형성되는 하이브리드형 수소센서의 제조 방법.21. The method of claim 20,
Wherein the micro-heater is formed on the insulation layer together with the resistors included in the resistance sensor. 상호 이격된 금속산화물 반도체, 저항 센서, 온도 센서 및 마이크로히터를 포함하는 하이브리드형 수소센서의 제어 방법으로서,
상기 마이크로히터에 전압을 인가하여 상기 하이브리드형 수소센서의 온도를 상승시키는 단계,
상기 하이브리드형 수소센서로부터 수소가스의 농도를 측정하는 단계,
상기 수소가스의 농도가 제1 기설정치 이상인 경우, 상기 저항 센서를 작동시켜서 상기 수소가스의 농도를 측정하는 단계, 및
상기 수소가스의 농도가 제2 기설정치 이상인 경우, 상기 금속산화물 반도체를 작동시켜서 상기 수소가스의 농도를 측정하는 단계
를 포함하는 하이브리드형 수소센서의 제어 방법.A control method of a hybrid type hydrogen sensor including mutually spaced metal oxide semiconductors, a resistance sensor, a temperature sensor and a micro heater,
Increasing the temperature of the hybrid type hydrogen sensor by applying a voltage to the micro heater,
Measuring the concentration of hydrogen gas from the hybrid type hydrogen sensor,
Measuring the concentration of the hydrogen gas by operating the resistance sensor when the concentration of the hydrogen gas is equal to or greater than a first predetermined value;
Measuring the concentration of the hydrogen gas by operating the metal oxide semiconductor when the concentration of the hydrogen gas is equal to or higher than a second reference value
And a control unit for controlling the hybrid type hydrogen sensor. 제22항에 있어서,
상기 제1 기설정치는 5000ppm 내지 10000ppm인 하이브리드형 수소센서의 제어 방법.23. The method of claim 22,
Wherein the first preset value is in the range of 5000 ppm to 10000 ppm. 제22항에 있어서,
상기 제2 기설정치는 5ppm 내지 50ppm인 하이브리드형 수소센서의 제어 방법.
23. The method of claim 22,
And the second preset value is 5 ppm to 50 ppm.
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