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습도 센서 및 이의 제조 방법

  • 기술번호 : KST2015101961
  • 담당센터 : 대전기술혁신센터
  • 전화번호 : 042-610-2279
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요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 습도 센서 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 높은 측정 감도를 지니며, 빠른 응답 시간을 가지며, 향상된 온도 특성을 보이며, 히스테리시스가 적으며, 우수한 내구성을 지니며, 다양한 물질을 습도 감응막으로 사용할 수 있으며, 초소형이며, 대량 생산이 가능한 습도 센서 및 이의 제조 방법을 제공한다. 이를 위하여, 본 발명의 일실시 예에 따른 습도 센서는, 기판; 상기 기판 내에 깊이와 폭을 가지고 형성되며 상부가 열린 구조를 갖는 열린 공동; 상기 기판 상에 형성되는 복수의 전극 패드; 일단이 어느 하나의 상기 전극 패드에 연결되고 타단이 다른 하나의 상기 전극 패드에 연결되며 상기 열린 공동 상에 부양되는 히터; 상기 히터와 동일한 평면 상에 형성되고 상기 열린 공동 상에 부양되며 감지된 신호를 상기 전극 패드로 출력하는 감지 전극; 상기 히터와 상기 감지 전극 상에 형성되어 습도에 따라 특성이 변화하는 습도 감응막; 및 상기 히터의 가열 온도를 제어하기 위한 기준 온도로서 이용되는 습도 센서 주위의 온도를 측정하는 주위 온도 측정부를 포함한다. 그럼으로써 높은 측정 감도, 빠른 응답 시간, 향상된 온도 특성, 낮은 히스테리시스, 우수한 내구성, 다양한 습도 감응막 이용 가능성, 초소형 크기, 대량 생산의 특성을 지닌 습도 센서를 제공할 수 있는 이점이 있다. 습도 센서, 감응막, 히터, 전극
Int. CL G01N 27/00 (2006.01) G01N 27/06 (2006.01) G01N 33/18 (2006.01) B82Y 15/00 (2011.01)
CPC
출원번호/일자 1020080128848 (2008.12.17)
출원인 한국전자통신연구원
등록번호/일자 10-1094870-0000 (2011.12.09)
공개번호/일자 10-2010-0070220 (2010.06.25) 문서열기
공고번호/일자 (20111215) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2008.12.17)
심사청구항수 23

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국전자통신연구원 대한민국 대전광역시 유성구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 전치훈 대한민국 대전광역시 유성구
2 고상춘 대한민국 대전 유성구
3 최창억 대한민국 대전 유성구
4 유병곤 대한민국 대전 유성구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 신영무 대한민국 서울특별시 강남구 영동대로 ***(대치동) KT&G타워 *층(에스앤엘파트너스)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 한국전자통신연구원 대한민국 대전광역시 유성구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2008.12.17 수리 (Accepted) 1-1-2008-0868310-42
2 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2009.08.04 수리 (Accepted) 4-1-2009-5150899-36
3 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2011.01.07 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2011-0011972-19
4 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2011.02.22 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2011-0125096-87
5 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2011.02.22 수리 (Accepted) 1-1-2011-0125089-67
6 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2011.06.28 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2011-0354230-61
7 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2011.08.09 수리 (Accepted) 1-1-2011-0613998-13
8 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2011.08.09 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2011-0614007-71
9 등록결정서
Decision to grant		 2011.12.02 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2011-0716346-49
10 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2015.02.02 수리 (Accepted) 4-1-2015-0006137-44
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
기판; 상기 기판 내에 깊이와 폭을 가지고 형성되며 상부가 열린 구조를 갖는 열린 공동; 상기 기판 상에 형성되는 복수의 전극 패드; 일단이 상기 복수의 전극 패드 중 어느 하나에 연결되고 타단이 상기 복수의 전극 패드 중 다른 하나에 연결되며 상기 열린 공동 상에 부양되는 히터; 상기 히터와 동일한 평면상에 형성되고 상기 열린 공동 상에 부양되며 감지된 신호를 상기 전극 패드로 출력하는 복수의 감지 전극; 상기 히터와 상기 감지 전극 상에 형성되어 습도에 따라 특성이 변화하는 습도 감응막; 및 상기 히터의 가열 온도를 제어하기 위한 기준 온도로서 이용되는 습도 센서 주위의 온도를 측정하는 주위 온도 측정부 를 포함하는 습도 센서
2 2
삭제
3 3
제1항에 있어서, 상기 히터는, 상기 열린 공동 상부의 중앙 부분에 위치하여 브리지(bridge) 형상을 가지며 빗살(comb)형 곁가지들이 그 양 측면에 형성되는 습도 센서
4 4
제 1 항에 있어서, 상기 복수의 감지 전극은, 일단이 상기 히터와 연결되며 상기 열린 공동 상에 부양되는 중앙 감지 전극; 및 상기 히터와 전기적으로 절연되며 상기 열린 공동 상에 부양되는 좌측 및 우측의 측면 감지 전극을 포함하는 습도 센서
5 5
제 4 항에 있어서, 상기 중앙 감지 전극은, 상기 히터와 연결되며 전체적으로 빗살(comb) 형태 또는 물고기뼈(fishbone) 형태를 이루는 복수의 미세 전극 가지를 포함하는 습도 센서
6 6
제 4 항에 있어서, 상기 측면 감지 전극은, 복수의 외팔보(cantilever) 형태로 형성된 복수의 미세 전극 가지(microelectrode finger)를 포함하는 습도 센서
7 7
제 4 항에 있어서, 상기 중앙 감지 전극과 상기 측면 감지 전극이 서로 대향되게 형성되어 한 쌍의 맞물림 전극(Interdigitated Electrode; IDE)을 형성하는 습도 센서
8 8
제 1 항에 있어서, 상기 습도 감응막은, 상기 히터 및 상기 복수의 감지 전극들이 구성하는 미세 전극의 간극 사이에 모세관력 및 표면 장력에 의하여 매립되어 걸쳐지는 습도 센서
9 9
삭제
10 10
제1항에 있어서, 상기 기판 내에 형성되어 상기 복수의 전극 패드를 전기적으로 상호 절연시키며, 상기 습도 감응막을 상기 기판의 하부에 닿지 않고 그 경계가 상기 복수의 전극 패드의 가장자리(edge)에 걸쳐서 형성되도록 하는 전극 패드 분리 홈을 포함하는 습도 센서
11 11
제 1 항에 있어서, 상기 주위 온도 측정부는, 온도에 따라 저항 값이 변화하는 측온 저항체; 및 상기 측온 저항체의 양단에 연결되는 복수의 온도 측정용 전극 패드를 포함하는 습도 센서
12 12
제11항에 있어서, 상기 주위 온도 측정부는, 상기 측온 저항체를 하부의 상기 기판과 전기적으로 절연시키고 물리적으로는 상기 기판과 접촉되게 하는 측온 저항체 분리 홈을 더 포함하는 습도 센서
13 13
제 11 항에 있어서, 상기 측온 저항체는, 구불구불한 미엔더(meander) 형태를 형성하는 저항체로 이루어진 습도 센서
14 14
제 11 항에 있어서, 상기 전극 패드, 상기 히터, 상기 감지 전극, 상기 측온 저항체 및 상기 온도 측정용 전극 패드는 모두 동일한 평면 상에 동일한 물질로써 형성되며, 절연막 및 도전막이 적어도 한 번 이상 적층된 구조인 습도 센서
15 15
삭제
16 16
삭제
17 17
제1항에 있어서, 상기 기판 내에 형성되어 소자를 개별적으로 분리하는 다이(die) 분리부를 더 포함하는 습도 센서
18 18
제1항에 있어서, 상기 히터 및 상기 복수의 전극 패드에 형성되어 부양 구조(suspended microstructure)의 형성을 돕는 복수의 식각 홈을 더 포함하는 습도 센서
19 19
기판 상에 절연막을 형성하는 단계; 패턴 마스크를 이용하여 상기 절연막을 패터닝함으로써 전극 패드 패턴, 히터 패턴, 감지 전극 패턴, 측온 저항체 패턴 및 온도 측정용 전극 패드 패턴을 형성하는 단계; 상기 히터 패턴 및 상기 감지 전극 패턴이 부양되도록 기판 내부에 열린 공동을 형성하는 단계; 상기 전극 패드 패턴, 히터 패턴, 감지 전극 패턴, 측온 저항체 패턴 및 온도 측정용 전극 패드 패턴 상에 도전막을 증착함으로써 전극 패드, 히터, 복수의 감지 전극, 측온 저항체 및 온도 측정용 전극 패드를 형성하는 단계; 및 상기 히터 및 상기 복수의 감지 전극을 덮는 습도 감응막을 형성하는 단계 를 포함하는 습도 센서의 제조 방법
20 20
제 19 항에 있어서, 상기 열린 공동을 형성하는 단계는, 상기 패터닝된 절연막을 식각 마스킹 층으로 하여 상기 기판에 수직 방향으로 비등방적 식각을 수행하여 트렌치 구조를 형성하는 단계; 및 상기 트렌치 구조를 추가로 등방적 식각하여 상기 열린 공동을 형성하는 단계 를 포함하는 습도 센서의 제조 방법
21 21
제 20 항에 있어서, 상기 트렌치 구조를 형성하는 단계는, 플라즈마(plasma) 또는 하전된 이온 입자를 이용하는 반응성 이온 식각법(Reactive Ion Etching; RIE) 또는 심도 반응성 이온 식각법(deep-Reactive Ion Etching; deep-RIE)을 이용하여 상기 기판을 비등방적으로 건식 식각함으로써 상기 트렌치 구조를 형성하는 단계 를 포함하는 습도 센서의 제조 방법
22 22
제 20 항에 있어서, 상기 열린 공동을 형성하는 단계는, 플라즈마 식각법(plasma etching) 또는 기상 식각법(gas phase etching)을 이용하여 상기 트렌치 구조를 등방적으로 건식 식각함으로써 상기 열린 공동을 형성하는 단계 를 포함하는 습도 센서의 제조 방법
23 23
제 19 항에 있어서, 상기 습도 감응막을 형성하는 단계는, 마이크로 드롭핑(micro dropping)법, 전자빔 기화법(e-beam evaporation), 스퍼터링(sputtering), 펄스 레이저빔 증착법(pulsed laser deposition), 졸겔법(sol-gel), 화학증착법(chemical vapor deposition; CVD), 스프레이 코팅법(spray coating), 침적법(dip coating) 및 스크린 프린팅법(screen printing) 중 어느 하나의 방법으로 상기 습도 감응막을 형성하는 단계 를 포함하는 습도 센서의 제조 방법
24 24
제19항에 있어서, 상기 습도 감응막을 형성하는 단계는, 액체 전구체의 표면장력과 모세관력을 이용해 상기 복수의 감지 전극이 형성하는 미세 간극들 사이에 습도 감응막이 매립되거나 걸쳐지도록 형성하는 단계 를 포함하는 습도센서의 제작 방법
25 25
제20항에 있어서, 상기 측온 저항체 패턴을 형성하는 단계는, 플라즈마 식각법 또는 기상 식각법을 이용하여 상기 트렌치 구조를 포함하는 상기 기판을 추가적으로 등방적인 방향으로 건식 식각하여 측온 저항체 분리 홈을 형성하는 단계 를 포함하는 습도 센서의 제조 방법
26 26
제 20 항에 있어서, 상기 기판의 식각 중에 기체의 확산을 용이하게 하기 위하여 상기 전극 패드 패턴 및 상기 히터 패턴 상에 식각 홈을 형성하는 단계 를 더 포함하는 습도 센서의 제조 방법
27 27
제 19 항에 있어서, 상기 습도 센서의 분리를 용이하게 하기 위한 다이 분리부를 형성하는 단계 를 더 포함하는 습도 센서의 제조 방법
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1 지식경제부 및 정보통신연구진흥원 한국전자통신연구원 IT원천기술개발 유비쿼터스용 CMOS 기반 MEMS 복합센서기술개발