Fabrication and yield improvement of oxide semiconductor thin film gas sensor array

A thin film oxide semiconductor micro gas sensor array which shows only 60㎽ of power consumption at an operating temperature of 30$0^{\circ}C$ has been fabricated using microfabrication and rnicrornachining techniques. Excellent thermal insulation of the membrane is achieved by the use of a double la! or structure of 0.1${\mu}{\textrm}{m}$ thick Si$_3$N$_4$ and 1${\mu}{\textrm}{m}$ thick phosphosilicate glass(PSG) prepared by low pressure chemical vapor deposition(LPCVD) and atmospheric－pressure chemical-vapor deposition(APCVD), respectively. The sensor way consists of such thin film oxide semiconductor sensing materials as 1wt.％ Pd-doped SnO$_2$, 6wt.% AI$_2$O$_3$-doped ZnO, WO$_3$ and ZnO. 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. Heater Part of the sensor structure has been modified in order to improve the process yield of the sensor, and as a result of modified heater structure improved process yield has been achieved.

산화물 반도체 박막 가스센서 어레이의 제조 및 수율 개선

반도체 제조공정과 미세가공 기술을 이용하여 30$0^{\circ}C$의 동작온도에서 약 60㎽의 전력소모를 갖는 산화물 반도체 박막 가스센서 어레이를 제조하였다. 멤브레인의 우수한 열적 절연은 0.1$\mu\textrm{m}$ 두께의 Si$_3$N$_4$와 1$\mu\textrm{m}$ 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 1wt.%Pd가 도핑된 SnO$_2$, 6wt.% $Al_2$O$_3$가 도핑된 ZnO, WO$_3$, ZnO를 이용하였으며, 제조된 초소형 산화물 반도체 박막 가스센서 어레이는 여러 가지 가스의 노출시 유용한 저항 변화를 나타내었고 감도는 감지 물질에 강하게 의존함을 알 수 있었다. 센서 소자의 공정 수율을 증진시키기 위하여 히터 부위를 함몰하는 공정 방법을 취하였으며, 그 결과 월등한 수율 개선을 도모할 수 있었다.