Abstract
A thin film oxide semiconductor micro gas sensor array which shows only 60 mW of power consumption at an operating temperature of $300^{\circ}C$ has been fabricated using microfabrication and micromachining techniques. Excellent thermal insulation of the membrane is achieved by the use of a double-layer structure of $0.1\mum\; thick\; Si_3N_4 \;and\; 1 \mum$ thick phosphosilicate glass (PSG) prepared by low-pressure chemical-vapor deposition (LPCVD) and atmospheric-pressure chemical-vapor deposition (APCVD), respectively. The sensor array consists of such thin film oxide semiconductor sensing materials as 1 wt.% Pd-doped $SnO_2,\; 6 wt.% A1_2O_3-doped\; ZnO,\; WO_3$/ and ZnO. Baseline resistances of the four sensing materials were found to be stable after the aging for three days at $300^{\circ}C$. The thin film oxide semiconductor micro gas sensor array exhibited resistance changes usable for subsequent data processing upon exposure to various gases and the sensitivity strongly depended on the sensing layer materials.
반도체 제조공정과 미세가공 기술을 이용하여 $300^{\circ}C$의 동작온도에서 약 60 mW의 전력소모를 갖는 산화물 반도체 박막 가스센서 어레이를 제조하였다. 멤브레인의 우수한 열적 절연은 $0.1\mum\; 두께의\; Si_3N_4와\; 1\mum$ 두께의 PSG의 이중 층에 의한 것으로, 각각 LPCVD(저압화학 기상증착)와 APCVD(대기압 화학 기상증착)에 의해 제조되었다. 센서 어레이의 4가지 산화물 반도체 박막 감지물질로는 1 wt.% Pd가 도핑된 $SnO_2,\; 6 we.% A1_2O_3$가 도핑된 ZnO, $WO_3$, ZnO를 이용하였으며,4가지 감지물질의 베이스라인 저항은 $300^{\circ}C$ 에서 3일 동안의 에이징을 거친 후 안정됨을 보였다. 제조된 초소형 산화물 반도체 박막 가스센서 어레이는 여러 가지 가스의 노출 시 유용한 저항 변화를 나타내었으며 감도는 감지 물질에 강하게 의존함을 알 수 있었다.
