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감지막의 면적 증대를 통한 고감도 센서와 그 센서의 제조방법

  • 기술번호 : KST2019036721
  • 담당센터 : 경기기술혁신센터
  • 전화번호 : 031-8006-1570
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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 발명에 따른 감지막의 면적 증대를 통한 고감도 센서는, 순차적으로 적층되는 오믹 전극 패턴, 베리어층과 채널층을 포함하는 센싱 구조물; 센싱 구조물 아래에서 센싱 구조물에 전기적으로 접속되는 입출력 회로 구조물; 및 센싱 구조물 상에서 채널층의 전면을 덮어 외부의 유체(=가스 또는 액체)와 반응하는 감지막을 포함하고, 센싱 구조물은 감지막과 함께 고 전자이동도 트랜지스터(HEMT, High Electron Mobility Transistor) 구조를 이루고, 채널층과 감지막은 채널층의 질소(N)-면(face)을 통해 서로 접촉하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따른 감지막의 면적 증대를 통한 고감도 센서의 제조방법도 계속하여 개시된다.
Int. CL G01N 27/414 (2006.01.01) G01N 27/333 (2006.01.01) H01L 29/778 (2006.01.01) H01L 21/66 (2006.01.01)
CPC G01N 27/4143(2013.01) G01N 27/4143(2013.01) G01N 27/4143(2013.01) G01N 27/4143(2013.01)
출원번호/일자 1020160133590 (2016.10.14)
출원인 (재)한국나노기술원
등록번호/일자 10-1808683-0000 (2017.12.07)
공개번호/일자
공고번호/일자 (20171214) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 소멸
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2016.10.14)
심사청구항수 23

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 (재)한국나노기술원 대한민국 경기도 수원시 영통구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 고유민 대한민국 경기 경기도 수원시 영통구
2 박경호 대한민국 경기도 수원시 영통구
3 박형호 대한민국 대전광역시 유성구
4 조주영 대한민국 경기도 수원시 팔달구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 이준성 대한민국 서울특별시 강남구 삼성로**길 **, ***호 준성특허법률사무소 (대치동, 대치빌딩)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 (재)한국나노기술원 경기도 수원시 영통구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2016.10.14 수리 (Accepted) 1-1-2016-0997836-14
2 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2017.08.31 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2017-0608434-21
3 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2017.10.30 수리 (Accepted) 1-1-2017-1069402-15
4 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2017.10.30 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2017-1069403-50
5 등록결정서
Decision to grant		 2017.11.22 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2017-0818771-17
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
순차적으로 적층되는 오믹 전극 패턴, 베리어층과 채널층을 포함하는 센싱 구조물;상기 센싱 구조물 아래에서 상기 센싱 구조물에 전기적으로 접속되는 입출력 회로 구조물; 및상기 센싱 구조물 상에서 외부의 가스와 반응하는 감지막을 포함하고,상기 센싱 구조물은 상기 감지막과 함께 고 전자이동도 트랜지스터(HEMT, High Electron Mobility Transistor) 구조를 이루고,상기 채널층과 상기 감지막은 상기 채널층의 질소(N)-면(face)을 통해 서로 접촉하고,상기 베리어층과 상기 오믹 전극 패턴은 상기 베리어층의 갈륨(Ga)-면(face)을 통해 서로 접촉하고,상기 감지막은,상기 가스와 접촉하여 상기 가스의 특정 성분과 반응하고,상기 베리어층과 상기 채널층의 두께 방향에서 상기 오믹 전극 패턴과 중첩하며 상기 두께 방향에 직각인 방향에서 상기 오믹 전극 패턴보다 더 큰 점유면적을 가지는 것을 특징으로 하는 감지막의 면적 증대를 통한 고감도 센서
2 2
순차적으로 적층되는 오믹 전극 패턴, 베리어층과 채널층을 포함하는 센싱 구조물;상기 센싱 구조물 아래에서 상기 센싱 구조물에 전기적으로 접속되는 입출력 회로 구조물; 및상기 센싱 구조물 상에서 외부의 액체와 반응하는 감지막을 포함하고,상기 센싱 구조물은 상기 감지막과 함께 고 전자이동도 트랜지스터(HEMT, High Electron Mobility Transistor) 구조를 이루고,상기 채널층과 상기 감지막은 상기 채널층의 질소(N)-면(face)을 통해 서로 접촉하고,상기 베리어층과 상기 오믹 전극 패턴은 상기 베리어층의 갈륨(Ga)-면(face)을 통해 서로 접촉하고,상기 감지막은,상기 액체와 접촉하여 상기 액체의 특정 성분과 반응하고,상기 베리어층과 상기 채널층의 두께방향으로 오믹 전극 패턴과 중첩하며 상기 두께 방향에 직각인 방향에서 상기 오믹 전극 패턴보다 더 큰 점유면적을 가지는 것을 특징으로 하는 감지막의 면적 증대를 통한 고감도 센서
3 3
제1 항 또는 제2 항에 있어서,상기 센싱 구조물은 상기 베리어층 아래에서 상기 베리어층의 양 측부에 위치되는 패드 전극층을 더 포함하고,상기 오믹 전극 패턴은 상기 베리어층 아래에서 상기 베리어층의 중앙 영역 주변에 두 개로 위치되며 상기 고 전자이동도 트랜지스터(HEMT) 구조에서 트랜지스터의 소오스(source) 또는 드레인(drain)으로 역할을 하고, 상기 패드 전극층은 오믹 전극 패턴들을 부분적으로 덮으면서 상기 오믹 전극 패턴들 사이의 베리어층을 노출시키고 상기 오믹 전극 패턴들과 접촉하는 것을 특징으로 하는 감지막의 면적 증대를 통한 고감도 센서
4 4
제1 항 또는 제2 항에 있어서,상기 오믹 전극 패턴은 상기 베리어층과 오믹 접합(ohmic contact)을 하며 타이타늄(Ti), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 백금(Pt)과 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하는 감지막의 면적 증대를 통한 고감도 센서
5 5
제1 항 또는 제2 항에 있어서,상기 센싱 구조물은 상기 베리어층 아래에 보호 패턴을 더 포함하고,상기 오믹 전극 패턴은 상기 베리어층 아래에서 상기 베리어층의 중앙 영역 주변에 두 개로 위치되며 상기 고 전자이동도 트랜지스터(HEMT) 구조에서 트랜지스터의 소오스(source) 또는 드레인(drain)으로 역할을 하고,상기 보호 패턴은 SiNx, SiO2 또는 Si3N4를 포함하며, 오믹 전극 패턴들 사이에서 베리어층을 덮는 것을 특징으로 하는 감지막의 면적 증대를 통한 고감도 센서
6 6
제1 항 또는 제2 항에 있어서,상기 베리어층은 AlXGa1-XN(0≤X≤1), InAlN 또는 InAlGaN 을 포함하고, 상기 채널층은 갈륨(Ga)과 질소(N) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 감지막의 면적 증대를 통한 고감도 센서
7 7
제1 항 또는 제2 항에 있어서,상기 입출력 회로 구조물은 순차적으로 적층되는 회로 지지 기판, 신호 전달층과 접합 패턴층을 포함하고,상기 신호 전달층은 상기 회로 지지 기판 상에서 일 방향을 따라 평행하게 위치되도록 상기 회로 지지 기판 상에 적어도 두 개로 이루어지며, 상기 신호 전달층과 상기 접합 패턴층은 서로에 대해 접촉하고,상기 접합 패턴층은 상기 오믹 전극 패턴에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 감지막의 면적 증대를 통한 고감도 센서
8 8
제7 항에 있어서,상기 회로 지지 기판은 실리콘(Si), 갈륨비소(GaAs), 갈륨인(GaP), 갈륨비소인(GaAsP), 보론 나이트라이드(BN), SiC, GaN, ZnO, MgO, 사파이어, 석영 및 유리 중 어느 하나의 무기물 기판, 또는 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylene naphthalate, PEN), 폴리노르보넨(Polynorbornene, PN), 폴리아크릴레이트 (Polyacrylate), 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol, PVA), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET),폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 폴리스타일렌(Polystyrene, PS), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리염화비닐(polyvinylchloride, PVC), 폴리아미드(Polyamide, PA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(Polybutyleneterephthalate, PBT), 폴리메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate, PMMA) 및 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 중 어느 하나를 포함하고,상기 신호 전달층은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt)과 인듐주석산화물 (Indium tin oxide) 중 어느 하나를 포함하고,상기 접합 패턴층은 주석(Sn), 금(Au), 은(Ag), 인듐(In)과 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함하는 감지막의 면적 증대를 통한 고감도 센서
9 9
제7 항에 있어서,상기 신호 전달층 또는 상기 접합 패턴층은 상기 베리어층과 상기 채널층의 상기 두께 방향에서 상기 감지막과 중첩하며 상기 두께 방향에 직각인 방향에서 상기 감지막보다 더 작은 점유 면적을 가지는 것을 특징으로 하는 감지막의 면적 증대를 통한 고감도 센서
10 10
제1 항 또는 제2 항에 있어서,상기 채널층은 상기 채널층의 상기 질소-면을 매끄럽게 가지거나 상기 채널층의 상기 질소-면에 요철 형상을 가지며,상기 감지막은 상기 채널층의 상기 질소-면에서 전면(全面)을 매끄럽게 덮거나 상기 채널층의 상기 요철 형상에 대응되어 요철 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 감지막의 면적 증대를 통한 고감도 센서
11 11
제1 항 또는 제2 항에 있어서,상기 감지막은 상기 고 전자이동도 트랜지스터(HEMT) 구조에서 트랜지스터의 게이트(Gate)로 역할을 하는 것을 특징으로 하는 감지막의 면적 증대를 통한 고감도 센서
12 12
제1 항 또는 제2 항에 있어서,상기 감지막은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 또는 이들의 합금; 산화아연(ZnO); 산화인듐아연(InZnO); 및 염화은(AgCl) 중 적어도 하나를 포함하는 감지막의 면적 증대를 통한 고감도 센서
13 13
제2 항에 있어서,상기 감지막 상에서 상기 액체의 흐름을 미세 유체칩의 미세 채널에 한정시켜 상기 감지막을 통해 상기 액체의 연속적인 흐름 상태로부터 상기 액체의 특정 성분을 감지하거나,상기 미세 유체칩의 상기 미세 채널의 출입구 및 배출구 사이에서 상기 출입구 주변에 제1 밸브와 상기 배출구 주변에 제2 밸브를 폐쇄시켜 상기 감지막을 통해 상기 미세 채널에서 상기 액체의 정지 상태로부터 상기 액체의 특정 성분을 감지하거나,상기 미세 유체칩의 상기 미세 채널에서 두 개 이상의 출입구에 서로 다른 종류의 액체를 유입시켜 상기 감지막을 통해 상기 서로 다른 종류의 액체로부터 특정 성분을 감지하는 것을 특징으로 하는 감지막의 면적 증대를 통한 고감도 센서
14 14
순차적으로 적층되는 희생 구조물과 센싱 구조물을 형성하고,상기 희생 구조물과 상기 센싱 구조물을 뒤집어서 하부측에 상기 센싱 구조물과 상부측에 상기 희생 구조물을 형성하고,상기 센싱 구조물 아래에서 상기 센싱 구조물에 전기적으로 접속되는 입출력 회로 구조물을 형성하고,상기 센싱 구조물로부터 상기 희생 구조물을 제거시키고,상기 센싱 구조물 상에 감지막을 형성하는 것을 포함하고,상기 희생 구조물은 상기 센싱 구조물과 접촉하는 희생 분리층을 가지고, 상기 희생 분리층에 갈륨(Ga), 인듐(In)과 질소(N) 중 적어도 하나를 포함하고,상기 센싱 구조물은, 상기 희생 구조물과 상기 센싱 구조물을 뒤집은 후, 순차적으로 적층되는 베리어층 및 채널층과 함께 상기 베리어층 아래에 오믹 전극 패턴을 포함하고, 상기 감지막과 함께 고 전자이동도 트랜지스터(HEMT, High Electron Mobility Transistor) 구조를 이루고,상기 감지막은 상기 채널층의 질소(N)-면(face)을 통해 상기 채널층과 접촉하는 것을 특징으로 하는 감지막의 면적 증대를 통한 고감도 센서의 제조방법
15 15
제14 항에 있어서,상기 감지막은 외부의 액체 또는 가스와 접촉하여 상기 액체 또는 상기 가스의 특정 성분과 반응하는 것을 특징으로 하는 감지막의 면적 증대를 통한 고감도 센서의 제조방법
16 16
제15 항에 있어서,상기 감지막 상에서 상기 액체의 흐름을 미세 유체칩의 미세 채널에 한정시켜 상기 감지막을 이용하여 상기 액체의 연속적인 흐름 상태로부터 상기 액체의 특정 성분을 감지하거나,상기 미세 유체칩의 상기 미세 채널의 출입구 및 배출구 사이에서 상기 출입구 주변에 제1 밸브와 상기 배출구 주변에 제2 밸브를 폐쇄시켜 상기 감지막을 이용하여 상기 미세 채널에서 상기 액체의 정지 상태로부터 상기 액체의 특정 성분을 감지하거나,상기 미세 유체칩의 상기 미세 채널에서 두 개 이상의 출입구에 서로 다른 종류의 액체를 유입시켜 상기 감지막을 이용하여 상기 서로 다른 종류의 액체로부터 특정 성분을 감지하는 것을 특징으로 하는 감지막의 면적 증대를 통한 고감도 센서의 제조방법
17 17
제14 항에 있어서,상기 희생 구조물과 상기 센싱 구조물을 형성하는 것은, 예비 희생 기판 상에 예비 희생 버퍼층과 예비 희생 분리층을 순차적으로 형성하여 예비 희생 구조물을 구성하고,상기 예비 희생 분리층 상에 예비 채널층, 예비 베리어층, 예비 오믹 전극 패턴을 순차적으로 형성하여 예비 센싱 구조물을 구성하고,상기 예비 오믹 전극 패턴은 상기 예비 베리어층의 중앙 영역 주변에 두 개로 위치되고,상기 입출력 회로 구조물에서 일 방향으로 상기 입출력 회로 구조물의 폭에 가까운 크기를 가지도록, 상기 예비 센싱 구조물과 상기 예비 희생 구조물을 순차적으로 식각하는 것을 포함하고,상기 예비 희생 버퍼층, 상기 예비 희생 분리층, 상기 예비 채널층과 상기 예비 베리어층은 에피텍셜 방식으로 성장시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 감지막의 면적 증대를 통한 고감도 센서의 제조방법
18 18
제17 항에 있어서, 상기 예비 희생 기판은 사파이어(sapphire), 갈륨 나이트라이드(GaN), 실리콘카바이트(SiC)와 다이아몬드(diamond) 중 어느 하나를 포함하고,상기 예비 희생 버퍼층과 상기 예비 채널층은 갈륨(Ga)과 질소(N) 중 적어도 하나를 포함하고,상기 예비 베리어층은 AlXGa1-XN(0≤X≤1), InAlN 및 InAlGaN 중 어느 하나를 포함하고,상기 예비 채널층 또는 상기 예비 베리어층은 최 하부면에 질소(N)-면(face)과 최 상부면에 갈륨(Ga)-면(face)을 가지도록 형성되고,상기 예비 오믹 전극 패턴은 도전 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 감지막의 면적 증대를 통한 고감도 센서의 제조방법
19 19
제17 항에 있어서,상기 희생 구조물과 상기 센싱 구조물을 뒤집기 전에, 상기 센싱 구조물을 형성하기 위해,상기 베리어층의 양 측부에 위치되어 오믹 전극 패턴들과 접촉하는 패드 전극 층을 형성하고,상기 오믹 전극 패턴들 사이에서 베리어층의 중앙 영역을 덮는 보호 패턴을 형성하는 것을 더 포함하고,상기 희생 구조물은 순차적으로 적층되는 희생 기판, 희생 버퍼층과 상기 희생 분리층을 포함하고, 상기 센싱 구조물은 순차적으로 적층되는 상기 채널층 및 상기 베리어층과 함께 상기 베리어층 상에 상기 오믹 전극 패턴들, 상기 패드 전극층과 상기 보호 패턴을 포함하고,상기 패드 전극층은 도전 물질로 이루어지고, 상기 보호 패턴은 절연 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 감지막의 면적 증대를 통한 고감도 센서의 제조방법
20 20
제14 항에 있어서,상기 입출력 회로 구조물을 형성하는 것은,상기 센싱 구조물 아래에서 회로 지지 기판을 준비하고, 상기 회로 지지 기판 상에 신호 전달층을 적어도 두 개로 형성하고,상기 신호 전달층 상에 접합 패턴층을 형성하는 것을 포함하고,상기 접합 패턴층은 상기 오믹 전극 패턴에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 감지막의 면적 증대를 통한 고감도 센서의 제조방법
21 21
제20 항에 있어서,상기 감지막은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 또는 이들의 합금; 산화아연(ZnO); 산화인듐아연(InZnO); 및 염화은(AgCl) 중 적어도 하나를 포함하고,상기 회로 지지 기판은 실리콘(Si), 갈륨비소(GaAs), 갈륨인(GaP), 갈륨비소인(GaAsP), 보론 나이트라이드(BN), SiC, GaN, ZnO, MgO, 사파이어, 석영 및 유리 중 어느 하나의 무기물 기판, 또는 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylene naphthalate, PEN), 폴리노르보넨(Polynorbornene, PN), 폴리아크릴레이트 (Polyacrylate), 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol, PVA), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 폴리스타일렌(Polystyrene, PS), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리염화비닐(polyvinylchloride, PVC), 폴리아미드(Polyamide, PA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(Polybutyleneterephthalate, PBT), 폴리메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate, PMMA) 및 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 중 어느 하나를 포함하고,상기 신호 전달층과 상기 접합 패턴층은 도전 물질을 포함하는 감지막의 면적 증대를 통한 고감도 센서의 제조방법
22 22
제14 항에 있어서,상기 센싱 구조물로부터 상기 희생 구조물을 제거시키는 것은,상기 희생 구조물의 상기 희생 분리층에 레이저를 레이저 리프트 오프(Laser-Lift Off; LLO) 방식으로 조사하고,상기 레이저를 이용하여 상기 희생 분리층에 열을 적용하고, 상기 희생 분리층에 열 적용 동안, 상기 희생 분리층에서 상기 갈륨(Ga), 상기 인듐(In)과 상기 질소(N)의 결합 상태를 와해(瓦解)시키고, 상기 센싱 구조물로부터 상기 희생 구조물을 분리시키는 것을 포함하는 감지막의 면적 증대를 통한 고감도 센서의 제조방법
23 23
제17 항에 있어서,상기 희생 구조물과 상기 센싱 구조물을 형성하는 동안,상기 예비 희생 분리층은 상기 예비 희생 구조물의 식각을 통해 상기 희생 분리층에 대응되도록 상기 갈륨(Ga), 상기 인듐(In)과 상기 질소(N)를 포함하며, 상기 예비 채널층이 상기 에피텍셜 방식으로 상기 예비 희생 분리층으로부터 상기 예비 베리어층을 향해 성장되는 때, 상기 예비 희생 분리층은 상기 에피텍셜 방식으로 상기 예비 채널층의 성장시 상기 예비 희생 분리층과 상기 예비 채널층의 계면을 지나 상기 예비 채널층의 내부를 향해 상기 인듐을 침투시켜 상기 계면 상에 잠재적 분리 영역을 형성하고, 상기 센싱 구조물로부터 상기 희생 구조물을 제거시키는 것은,상기 희생 구조물에 레이저를 조사시켜 상기 센싱 구조물로부터 상기 희생 구조물을 분리시킴과 함께 상기 센싱 구조물에서 상기 채널층 중 상기 잠재적 분리 영역에 대응하는 일 부분을 분리시키는 것을 포함하는 감지막의 면적 증대를 통한 고감도 센서의 제조방법
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1 미래창조과학부 (재)한국나노기술원 나노 · 소재기술개발사업 화합물반도체 기반 고성능 HEMT 센서 및 고감도 자기센서 공정플랫폼 개발