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외부 환경조건 변화에 따른 저항값의 변화를 이용하여 환경조건을 측정하며, 단결정실리콘 층으로 형성되는 소자층(device layer, 111a)을 포함하는 센싱부(110);상기 센싱부(110)에서 측정된 측정신호를 증폭하는 증폭부(120);상기 증폭부(120)에서 증폭된 측정신호를 외부 장치로 출력하고, 외부 장치로부터 상기 증폭부(120)에 전력을 인가하도록, 외부 장치와 전기적으로 연결되는 연결부(130);를 포함하며,상기 센싱부(110), 상기 증폭부(120), 상기 연결부(130)가 박막형 유연기판 상에 형성된 집적회로 형태로 형성되어, 미리 결정된 곡률반경을 가지는 곡면 형태로 된 센서지지체(500)의 곡면 상에 부착되는 것을 특징으로 하는 단결정실리콘 기반 유연센서
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제 1항에 있어서, 상기 센싱부(110)는,외부 환경 측을 상측, 상기 센서지지체(500) 측을 하측이라 할 때,상기 소자층(111a), 상기 소자층(111a) 상면 일부에 형성되는 부동층(passivation layer, 111b)을 포함하는 소자부(111),박막형 유연기판 형태로 상기 소자부(111) 하면에 형성되어 상기 소자부(111)를 지지하며 상기 센서지지체(500)에 둘러 부착되는 기판부(112)를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정실리콘 기반 유연센서
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제 2항에 있어서, 상기 소자부(111)는,상기 소자층(111a) 위치에 변형이 0이 되는 중성역학층(Neutral Mechanical Plane)이 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 단결정실리콘 기반 유연센서
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제 2항에 있어서, 상기 소자부(111)는,상기 소자층(111a) 하면에 형성되어 상기 소자층(111a) 및 상기 기판부(112) 사이에 개재되는 절연층(111c)을 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정실리콘 기반 유연센서
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제 2항에 있어서, 상기 기판부(112)는,상기 소자부(111) 하면에 접착되어 상기 소자부(111)를 지지하는 접착층(112a), 상기 접착층(112a) 하면 및 상기 센서지지체(500) 외면 사이에 개재되어 상기 센서지지체(500)에 둘러 부착되는 지지층(112b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정실리콘 기반 유연센서
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제 1항에 있어서, 상기 유연센서(100)는,입력전압(Vin)이 입력되는 입력노드,상기 소자층(111a)으로 형성되며 일측이 상기 입력노드와 연결되고 타측이 접지노드와 연결되는 센싱저항(Rsens),일측이 상기 입력노드와 연결되어 상기 센싱저항(Rsens)과 직렬로 연결되고 타측에서 기준전압(VRR)이 출력되는 기준저항(Rref),구동전압(VDD)이 입력되는 구동노드,제1출력전압(Vout1)이 출력되는 제1출력노드,베이스단자가 상기 입력노드와 연결되고 콜렉터단자가 상기 제1출력노드와 연결되고 이미터단자가 접지노드와 연결되는 제1트랜지스터(TR1),일측이 상기 제1출력노드와 연결되어 상기 제1트랜지스터(TR1)의 콜렉터단자와 연결되고 타측이 상기 구동노드와 연결되는 제1부하저항(RL1),제2출력전압(Vout2)이 출력되는 제2출력노드,베이스단자가 상기 제1출력노드와 연결되고 콜렉터단자가 상기 제2출력노드와 연결되고 이미터단자가 접지노드와 연결되는 제2트랜지스터(TR2),일측이 상기 제2출력노드와 연결되어 상기 제2트랜지스터(TR2)의 콜렉터단자와 연결되고 타측이 상기 구동노드와 연결되는 제2부하저항(RL2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정실리콘 기반 유연센서
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제 6항에 있어서, 상기 유연센서(100)는,상기 센싱저항(Rsens)이 상기 센싱부(110)를 형성하고,상기 기준저항(Rref), 상기 제1트랜지스터(TR1), 상기 제1부하저항(RL1), 상기 제2트랜지스터(TR2), 상기 제2부하저항(RL2)이 상기 증폭부(120)를 형성하고,상기 입력노드, 상기 접지노드, 상기 구동노드, 상기 제1출력노드, 상기 제2출력노드가 상기 연결부(130)를 형성하는 것을 특징으로 하는 단결정실리콘 기반 유연센서
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제 2항에 있어서, 상기 유연센서(100)는,외부 환경조건 중 압력을 측정하는 압력센서로서,상기 센서지지체(500)가 내부에 미리 결정된 압력이 형성되는 압력공간(V)를 포함하며, 상기 센서지지체(500)의 상기 소자층(111a)에 상응하는 영역에 통공부(550)가 형성되어, 상기 소자층(111a)이 외부 환경 및 상기 압력공간(V) 간을 분리하는 격리막으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 단결정실리콘 기반 유연센서
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제 8항에 있어서, 상기 유연센서(100)는,외부 압력이 변화함에 따라 외부 환경 및 상기 압력공간(V) 간의 압력차에 의하여 상기 소자층(111a)의 형상이 변형됨으로써,상기 소자층(111a) 형상 변형에 따른 저항값이 변화하는 정도를 이용하여 외부 압력이 변화하는 정도를 측정하는 것을 특징으로 하는 단결정실리콘 기반 유연센서
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제 8항에 있어서, 상기 소자부(111)는,상기 소자층(111a) 상면에 형성되어 상기 소자층(111a)을 보호하는 보호층(111d)를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정실리콘 기반 유연센서
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제 2항에 있어서, 상기 유연센서(100)는,외부 환경조건 중 온도를 측정하는 온도센서로서,상기 유연센서(100)의 제작 중 상기 소자부(111) 및 상기 기판부(112) 접착 시의 가열 및 상기 유연센서(100)의 제작 완료 시의 냉각 과정에 의해 발생되는 상기 소자부(111) 및 상기 기판부(112) 간의 열변형 차이에 의하여 상기 소자층(111a)에 초기변형이 인가되어(pre-strained), 상기 소자층(111a)이 압축변형된 상태로 형성되는 것을 특징으로 하는 단결정실리콘 기반 유연센서
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제 11항에 있어서, 상기 유연센서(100)는,외부 온도가 변화함에 따라 열변형에 의하여 상기 소자층(111a)의 형상이 변형됨으로써,상기 소자층(111a)의 형상 변형에 따른 저항값이 변화하는 정도를 이용하여 외부 온도가 변화하는 정도를 측정하는 것을 특징으로 하는 단결정실리콘 기반 유연센서
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제 11항에 있어서, 상기 소자부(111)는,상기 부동층(111b)이 상기 소자층(111a) 상면에 메쉬(mesh) 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 단결정실리콘 기반 유연센서
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제 11항에 있어서, 상기 소자부(111)는,상기 소자층(111a) 상면에 형성되어 상기 소자층(111a)을 보호하는 보호층(111d)를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정실리콘 기반 유연센서
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제 2항에 있어서, 상기 유연센서(100)는,외부 환경조건 중 pH를 측정하는 pH센서로서,외부 환경 중에 외부전극(555)이 형성되는 것을 특징으로 하는 단결정실리콘 기반 유연센서
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제 15항에 있어서, 상기 유연센서(100)는,외부 pH가 변화함에 따라 상기 소자층(111a) 표면이 이온화되어 전하효과(charge effect)를 발생시킴으로써,상기 소자층(111a)에서의 전하효과에 따른 저항값이 변화하는 정도를 이용하여 외부 pH가 변화하는 정도를 측정하는 것을 특징으로 하는 단결정실리콘 기반 유연센서
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제 15항에 있어서, 상기 소자부(111)는,상기 소자층(111a)의 상면에 pH 검출을 위한 표면 개질이 이루어지는 것을 특징으로 하는 단결정실리콘 기반 유연센서
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제 1항에 의한 유연센서(100)를 제작하는 유연센서의 제작방법에 있어서,순차적으로 적층된 하부실리콘층, 절연층(111c) 및 상부실리콘층으로 이루어진 SOI(Silicon-On-Insulator)의 상부실리콘층 상에 VLSI(Very-Large-Scale Integration) 소자인 상기 소자층(111a)이 형성되는 단계;상기 상부실리콘층에 지지층이 접합되는 단계;상기 SOI의 하부실리콘층이 제거되는 단계;상기 지지층을 이용하여, 상기 소자층(111a)이 제조된 상기 상부실리콘층을 박막형 유연기판 형태로 된 기판부(112)에 전사되는 단계;상기 소자층(111a) 상면 일부에 상기 부동층(111b)이 형성되는 단계;상기 소자층(111a), 상기 부동층(111b), 상기 절연층(111c)로 이루어지는 소자부(111) 및 상기 기판부(112)로 이루어지는 유연센서(100)가 상기 센서지지체(500)의 곡면 상에 부착되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정실리콘 기반 유연센서의 제작방법
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제 18항에 있어서,상기 유연센서(100)는,외부 환경조건 중 압력을 측정하는 압력센서로서,상기 센서지지체(500)가 내부에 미리 결정된 압력이 형성되는 압력공간(V)를 포함하며, 상기 센서지지체(500)의 상기 소자층(111a)에 상응하는 영역에 통공부(550)가 형성되어, 상기 소자층(111a)이 외부 환경 및 상기 압력공간(V) 간을 분리하는 격리막으로서 형성되며,상기 유연센서의 제작방법은,상기 센서지지체(500)에 상기 압력공간(V) 및 상기 통공부(550)를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정실리콘 기반 유연센서의 제작방법
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제 19항에 있어서, 상기 유연센서의 제작방법은,상기 소자층(111a) 상면에 상기 소자층(111a)을 보호하는 보호층(111d)이 형성되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정실리콘 기반 유연센서의 제작방법
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제 18항에 있어서,상기 유연센서(100)는,외부 환경조건 중 온도를 측정하는 온도센서로서,상기 유연센서(100)의 제작 중 상기 소자부(111) 및 상기 기판부(112) 접착 시의 가열 및 상기 유연센서(100)의 제작 완료 시의 냉각 과정에 의해 발생되는 상기 소자부(111) 및 상기 기판부(112) 간의 열변형 차이에 의하여 상기 소자층(111a)에 초기변형이 인가되어(pre-strained), 상기 소자층(111a)이 압축변형된 상태로 형성되며,상기 유연센서의 제작방법은,상기 기판부(112) 상면에 상기 소자부(111)가 배치되는 단계;상기 소자부(111) 및 상기 기판부(112)의 적층체가 가열되어 상기 소자부(111) 및 상기 기판부(112)가 접착되는 단계;상기 소자부(111) 및 상기 기판부(112)의 적층체가 냉각되어 제작이 완료되되, 상기 소자부(111) 및 상기 기판부(112) 간의 열변형 차이에 의하여 상기 소자층(111a)에 초기변형이 인가되어(pre-strained), 상기 소자층(111a)이 압축변형된 상태로 형성되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정실리콘 기반 유연센서의 제작방법
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제 21항에 있어서, 상기 유연센서의 제작방법은,상기 소자층(111a) 상면에 상기 소자층(111a)을 보호하는 보호층(111d)이 형성되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정실리콘 기반 유연센서의 제작방법
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제 18항에 있어서,상기 유연센서(100)는,외부 환경조건 중 pH를 측정하는 pH센서로서,외부 환경 중에 외부전극(555)이 형성되며,상기 유연센서의 제작방법은,외부 환경 중에 상기 외부전극(555)이 배치되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정실리콘 기반 유연센서의 제작방법
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제 23항에 있어서, 상기 유연센서의 제작방법은,상기 소자층(111a)의 상면에 pH 검출을 위한 표면 개질이 이루어지는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정실리콘 기반 유연센서의 제작방법
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