• 센서학회지
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• 제10권3호
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• pp.148-155
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• 2001

생체 내 압력을 in-situ로 측정하기 위해 삽입하는 카테터의 내부에 탑재될 압력센서를 설계, 제조하여 그 특성을 측정하였다. 카테터의 내경 1mm에 맞도록 $150\;{\mu}m$(두께) ${\times}$ (600, 700, 800, 900, 1000) ${\mu}m$(폭) ${\times}2\;mm$(길이)로 제조하였고, SDB 웨이퍼의 두꺼운 쪽을 KOH수용액을 이용하여 $134\;{\mu}m$로 식각하여 폭이 1 mm이하인 소자의 제조가 가능하도록 하였다. 기존의 휘트스톤 브리지와는 다르게 단일 압저항과 기준 저항을 형성시켜 보다 소형으로 제조하였다. 단일 압저항을 사용하기 때문에 감도가 휘트스톤 브리지형 센서 보다 감소하므로 ANSYS 55.1로 시뮬레이션하여 압력 센서의 감도가 최대가 되도록 압저항체의 형태와 위치를 최적화 시켰다. 또한 다이아프램 변에 수직인 저항과 수평인 저항을 넣은 쌍 압저항 센서도 동시에 제조하여 특성을 비교한 결과 다이아프램이 소형일수록 단일 압저항 센서의 감도가 우수함을 알 수 있었다. 센서의 압력에 대한 변화를 측정하기 위해 압저항에 정전류원을 인가하여 증폭회로로 측정한 단일 압저항 센서의 최대 감도는 $1.6\;{\mu}V/V/mmHg$였다.

• 센서학회지
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• 제6권3호
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• pp.172-179
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• 1997

간섭형 광섬유 센서의 경우 소자의 구성만 적절히 바꾸어 다른 종류의 측정에도 사용될 수 있다는 점에 착안하여 여러 종류의 센서를 동시에 신호처리할 수 있는 원격 다중화 광섬유 센서 시스템을 구현하였다. 구현된 센서 시스템의 신호처리는 간단한 광학 구성으로 원격 다중화 측정이 가능하도록 광섬유 Fabry-Perot 간섭형 센서배열을 가정하여 피측정량의 변화에 의한 간섭 무늬의 수만 카운트하는 디지털 신호처리로 구성되었다. 광섬유의 광학 효과에 대한 데이터를 종합함으로써 센서 시스템에 부착할 센서를 구현하기 위해 적합한 광학효과를 선택하는 기준을 제시하였으며, 한 예로서 반경 4.3 cm의 원형 다이아프램 중앙에 광섬유 Fabry-Perot 간섭계를 부착하여 광섬유의 스트레인 광학 효과를 이용하게 구성한 압력센서 1개를 센서 시스템에 연결하여 간섭형 광섬유 압력 센서 시스템을 구성하였다. 압력센서의 동작을 수조실험에서 확인함으로써 압력의 원격 측정이 가능함을 보였으며, 수조 실험의 길과 2 m의 측정범위에서 오차는 ${\pm}3.6\;cm$이내인 것으로 나타났다.

• 센서학회지
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• 제2권1호
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• pp.19-27
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• 1993

본 논문은 $n^{+}$ 에피택셜층을 이용한 전기화학 에칭스톱과 글라스-실리콘의 양극 접합기술을 이용하여 저 압력측정을 위한 용량형 압력센서를 제작한 것이다. 제작된 센서는 하이브리드형으로 센서 커패시터와 기준 커패시터를 갖는 센서 칩과 두가지 출력검출회로 칩으로 구성되어 있다. 이 제작된 센서는 다이아프램 크기가 $1.0{\times}1.0 mm^{2}$이고, 두께가 $10{\mu}m$로 제작된 센서는 압력이 인가되지 않을 때 용량의 크기가 7.1 pF이고, 10 KPa 압력에서 감도가 5.2 %F.S.이다. 또 용량을 전압으로 검출하는 컨버터회로를 이용할 경우, $5{\sim}45^{\circ}C$ 온도범위에서 영점 온도특성과 감도 온도특성은 각각 0.051 %F.S./$^{\circ}C$와 0.12 %F.S./$^{\circ}C$ 이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제42권1호
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• pp.19-24
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• 2005

본 논문에서는 압저항 효과를 이용한 Si 압력센서 제작을 최적화하였다. Si 압저항형 압력센서의 제작공정에 있어서 압저항과 알루미늄 회로 패턴 이후에 Si 이방성 식각을 통하여 수율이 개선되었다. 압저항의 위치와 공정 파라메터는 각각 ANSYS와 SUPREME 시뮬레이터를 이용하여 결정하였다. Boron-depth 프로파일 측정으로부터 p-형 Si 압저항의 두께를 측정한 결과 SUPREME 시뮬레이션으로부터 얻은 결과와 잘 부합하였다. 다이아프램을 위한 Si 이방성 식각 공정은 암모늄 첨가제 AP(Ammonium persulfate)를 TMAH(Tetra-methyl ammonium hydroxide) 용액에 첨가함으로써 최적화되었다.

• 센서학회지
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• 제7권3호
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• pp.171-178
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• 1998

SDB 웨이퍼를 이용하여 실리콘 압저항형 절대압센서를 제조하고 이를 가스누출 감지시스템에 응용하였다. 이 경우 센서는 $0{\sim}600\;mmH_{2}O$, $0{\sim}100^{\circ}C$의 압력, 온도범위에서 정상적으로 동작하여야 하고 다이아프램이 파괴되었을 때 가스가 소자 외부로 누출되어서는 안된다. 따라서 다이아프램 내의 공극을 유리(Pyrex7740)와 진공중($10^{-4}$ torr)에서 양극 접합을 행하였다. 제조된 센서는 압력에 대하여 우수한 선형특성을 보였고, 압력감도는 대기압이상 $0{\sim}600\;mmH_{2}O$의 압력범위에서 $4.06{\mu}V/VmmH_{2}O$ 이었다. 온도보상 일체화 조건을 조사하기 위해 Al 박막저항을 제조하여 온도보상을 행하였는데 오프셋의 온도 drift는 80 %이상, 감도의 온도의존성은 95 %이상 보강 효과를 얻었다. 또한 다이오드(PXIN4001)를 이용한 온도보상시 오프셋의 온도 drift는 98 %이상, 감도의 온도의존성은 90%이상 보상 효과를 나타내었다.

• 대한전자공학회논문지
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• 제27권11호
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• pp.62-68
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• 1990

표준 Si 공정기술을 이용하여 칩의 크기가 $1.7{\times}1.7{mm^2}$인 소형 압저항형 Si 압력센서를 제작하고 그 동작 특성을 평가하였다. 제작된 센서는 크기 $1.0{\times}1.0{mm^2}$, 두께 $20{\mu}m$의 n형 Si 다이아프램상에 4개의 붕소 확산저항이 브릿지 형태로 연결된 칩 구조를 가지며 최종적으로 게이지압을 측장할 수 있도록 상온 상압하에서 패키징하였다. 이 센서의 동작특성은 상온에서 압력감도 $14.2{\mu}V/V{\cdot}mmHg$ 정격 압력범위 0~760mmHg, 최대 비선형성 $1.0{\%}$ FS로 평가되었다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2005년도 추계학술대회 논문집
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• pp.790-793
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• 2005

In these days, the piezoresistive material has been applied to various sensors in order to measure the change of physical quantities. But the relationship between the sensitivity of a sensor and the position and size of piezoresistor has rarely been studied. Therefore, this paper was focused on the effect of residual stress induced in piezoresistor on the distribution of resistance change ratio and supposed the feasible position of piezoresistor. The resulting are following; The tensile residual stress in the vicinity of piezoresistor decreased the value of resistance change ratio and could not effect on all the area of diaphragm but local area around the piezoresistor. Also, the piezoresistor in the diaphragm type pressure sensor with boss should fabricate in the edge of boss in order to increase the sensitivity of pressure sensor.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제2권4호
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• pp.19-22
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• 2003

In this paper, Si anisotropic etching characteristics of tetramethylammonium hydroxide (TMAH)/ammonium persulfate (AP) solutions were investigated to realize the optimum structure of a diaphragm for the piezoresistive pressure sensor application. Due to its low toxicity and its high compatibility with the CMOS processing, TMAH was used as Si anisotropic etchants. The variations of Si etch rate on the etching temperature, TMAH concentration, and etching time were obtained. With increasing the etching temperature and decreasing TMAH concentrations, the Si etch rate is increased while a significant non-uniformity exists on the etched surface because of formation of hillocks on the <100> surface. With the addition of AP to TMAH solution, the Si etch rate is increased and an improvement in flatness on the etching front is observed. The Si etch rate is also maximized with increasing the number of addition of AP to TMAH solution per one hour. The Si square diaphragms of 20$\mu\textrm{m}$ thickness and 100-400 $\mu\textrm{m}$ one-side length were fabricated successfully by adding AP of (5/6)g to 800 ml TMAH solution every 10 minutes.