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KR20090056038A - Surface-Modified Nanowire Sensor and Its Manufacturing Method - Google Patents

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KR20090056038A
KR20090056038A KR1020070122990A KR20070122990A KR20090056038A KR 20090056038 A KR20090056038 A KR 20090056038A KR 1020070122990 A KR1020070122990 A KR 1020070122990A KR 20070122990 A KR20070122990 A KR 20070122990A KR 20090056038 A KR20090056038 A KR 20090056038A
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sensing
sensor
sensor structure
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Abstract

본 발명은 물질의 농도를 감지하는 표면 개질형 나노선 센서 및 그 제작 방법에 관한 것으로서, 평면 기판의 일면에 트렌치 구조를 갖는 센서 구조체를 형성하고, 상기 센서 구조체의 감지전극 상부에 나노선 감지소재를 위치시키고, 상기 센서 구조체에 형성된 트렌치 골에 화학 반응물이 녹아있는 표면 개질 용액을 흘려보내 상기 나노선 감지 소재의 표면을 개질시켜 상기 표면 개질형 나노선 센서를 제작하고, 표면이 개질된 상기 나노선 감지소재는 상기 감지 전극에 접하고, 상기 감지 전극 사이의 트렌치 골의 공중에 부양되며, 특정 물질과 선택적으로 상호 작용하여 전기전도도가 변화됨을 특징으로 하며, 기판 표면의 간섭 작용을 배제할 수 있으며, 트렌치 골을 따라서 다양하고 위치 선택적인 표면 개질을 손쉽게 수행할 수 있다. The present invention relates to a surface-modified nanowire sensor for sensing the concentration of a substance and a method of manufacturing the same, forming a sensor structure having a trench structure on one surface of a flat substrate, and a nanowire sensing material on the sensing electrode of the sensor structure. Position the surface of the nanowire sensor by modifying the surface of the nanowire sensing material by flowing a surface modification solution in which a chemical reactant is dissolved in the trench valley formed in the sensor structure, and forming the surface modified nanowire sensor. The line sensing material is in contact with the sensing electrode, floats in the air of the trench valley between the sensing electrodes, and selectively interacts with a specific material to change the electrical conductivity, and to exclude the interference of the substrate surface. In addition, various and selective surface modifications can be easily performed along trench trenches.

Description

표면 개질형 나노선 센서 및 그 제작 방법{Fabrication method of surface-modified nanowire sensor}Surface-Modified Nanowire Sensor and Manufacturing Method Thereof {Fabrication method of surface-modified nanowire sensor}

본 발명은 물질의 농도를 감지하는 센서에 관한 것으로서, 특히 트랜치형 센서 구조체에 나노선 감지소재를 장착하는 표면 개질형 나노선 센서 및 그 제작 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a sensor for detecting the concentration of a substance, and more particularly, to a surface-modified nanowire sensor and a method for manufacturing the nanowire sensing material mounted on a trench type sensor structure.

최근에는 반도체 특성을 가지는 나노선 소재를 이용하여 고감도 화학 및 바이오 센서 제작에 관한 연구개발이 큰 관심을 일으키고 있다. 이러한 요인은 1차원 반도체 나노소재가 가지고 있는 큰 표면, 작은 크기, 나노 구조에서 유발되는 특이한 물리화학적인 특성에 기인한다. 특히, 감지대상 물질과의 미세한 상호작용도 나노선 소재의 전기전도도에 큰 영향을 줄 수 있으므로 수 nm 크기의 단면을 가지는 1차원 반도체 소재는 고감도 센서를 제작할 수 있다. 이러한 구체적인 예로써 종래의 기술로는 단일 나노선 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT) 소재를 이용하여 센서를 제작한 경우에 센서 구동온도 및 감지감도를 크게 향상 시킬 수 있다는 연 구(science 287, 622)가 발표되었다. 이러한 종래의 기술은 CNT 이외에 반도체 특성을 갖는 다양한 나노선 소재들에서도 적용이 가능하고, 이에 대한 많은 연구개발을 통하여 가능함이 알려지고 있다. 이러한 대표적인 1차원 반도체 소재로는 실리콘 나노선, 금속산화물 나노선 소재들이 있다.In recent years, research and development on the production of high sensitivity chemical and biosensors using nanowire materials having semiconductor characteristics have been of great interest. These factors are due to the unique physicochemical properties of the large surface, small size, and nanostructures of one-dimensional semiconductor nanomaterials. In particular, since the minute interaction with the sensing material may have a great influence on the electrical conductivity of the nanowire material, the one-dimensional semiconductor material having a cross section of several nm size may manufacture a high sensitivity sensor. As a specific example of this, the conventional technique is to study that the sensor driving temperature and the sensitivity of the sensor can be greatly improved when the sensor is manufactured using a single nanowire carbon nanotube (CNT) material (science 287, 622). ) Was announced. Such a conventional technology is applicable to various nanowire materials having semiconductor characteristics in addition to CNTs, and it is known that it is possible through many researches and developments. Typical one-dimensional semiconductor materials include silicon nanowires and metal oxide nanowire materials.

그러나 현재 나노선 소재 합성기술과 이를 이용한 기본적인 센서 감지 능력은 확인되었지만, 이러한 나노선 감지소재를 이용하여 제작 수율과 생산성이 높은 제작 방법이 부족한 상황이다. However, nanowire material synthesis technology and basic sensor detection ability have been confirmed, but there is a lack of high production yield and productivity using these nanowire sensing materials.

종래 나노선 센서 제작 기술은 크게 나노선 소재를 기판 위에 직접 성장하는 방법과, 성장된 나노선 소재를 용액에 분산한 후에 이를 원하는 센서 기판으로 이송하는 방법으로 나눌 수 있다. The conventional nanowire sensor manufacturing technology can be largely divided into a method of directly growing a nanowire material on a substrate and a method of dispersing the grown nanowire material in a solution and then transferring the nanowire material to a desired sensor substrate.

상기 첫 번째 방법은 나노선 성장에 필요한 촉매를 원하는 위치에 위치시키고 여기에서 나노선을 성장시킴으로써 초기 위치와 접합 특성이 우수한 소재의 실현이 가능하다. 하지만, 이러한 방법은 성장의 방향성 및 길이 제어가 현실적으로 어려우므로 지정된 두 전극 사이에 이를 위치시키고 연결하는 것은 매우 어렵다. 이러한 연결과 제어가 가능한 시스템이 발견되었다는 연구 보고는 있지만, 이러한 방법은 제한된 조건에서만 이용이 가능하므로 고성능 소자를 제작하는 일반적인 방법으로 발전시키는데 현실적인 한계가 있다. 특히, 센서의 경우 다양한 소재에서 실현이 가능하고, 저렴하게 하여야 산업적인 경쟁력을 가지므로 이러한 제작방법은 적합하지 않다. In the first method, by placing the catalyst required for nanowire growth in a desired position and growing the nanowire, it is possible to realize a material having excellent initial position and bonding properties. However, this method is very difficult to control the direction and length of growth, so it is very difficult to locate and connect it between two designated electrodes. Although there have been reports of such systems that can be connected and controlled, these methods can only be used under limited conditions, and there are practical limitations to developing them into common methods of manufacturing high-performance devices. In particular, in the case of the sensor can be realized in a variety of materials, and to be inexpensive to have industrial competitiveness, such a manufacturing method is not suitable.

상기 두 번째 방법은 상기 첫 번째 방법에 비해서 현실성이 더 높은 방법이 다. 현재 주로 사용하는 제작 방식은 먼저 기판에 나노선 소재를 소량 위치시키고, 이들의 위치를 전자현미경을 통하여 미리 확인한 후, 반도체 리소그래피 공정을 이용하여 전극을 형성해주는 공정을 기본으로 한다. 이러한 방법은 나노선과 금속 전극 사이의 접점 특성이 뛰어나서 성능이 우수한 소자를 형성할 수 있다는 장점이 있다. 하지만, 이러한 방법은 전자현미경을 통하여 개별 소자별로 위치를 미리 확인하는 과정이 필요하므로 생산 수율 및 생산성이 매우 낮다는 단점이 있다. The second method is a more realistic method than the first method. Currently, the fabrication method mainly used is based on a process of first placing a small amount of nanowire material on a substrate, confirming their position in advance through an electron microscope, and then forming an electrode using a semiconductor lithography process. This method has an advantage in that the device having excellent contact characteristics between the nanowire and the metal electrode can be formed. However, this method has a disadvantage in that the production yield and productivity are very low because it requires a process of confirming the position of each device in advance through an electron microscope.

한편, 좀 더 현실적인 방안으로는 센싱 영역 위에 나노선 소재들을 무작위로 배치한 형태로 센서를 제작하는 것이다. 이러한 방법은 적당한 양의 나노선이 기판 표면에 위치하게 실험적인 조건으로 제어하여 각각의 소자에 대한 위치 확인 과정을 생략할 수 있다. 나노선 네트워크를 이용한 방법은 나노선 집합체를 이용하여 센서를 제작하므로 제작 수율은 높지만, 전극과 전극 사이에 하나의 나노선이 존재하는 단일 나노선 센서와 달리 다양한 나노선-나노선 접합부가 존재하기 때문에 감지 반응이 복잡해지고 단일 나노선 센서가 가지는 고성능 감지 특성이 저하될 수 있다는 단점이 있다. 또한, 감지 특성이 초기에 위치시키는 나노선의 화학 조성 및 물리적 변수(길이, 두께, 결정성 등)에 의하여 결정되므로 감지 능력이 다른 다양한 센서를 제작하기 위해서는 일반적으로 화학 조성에서 차이를 보여주는 서로 다른 소재를 사용하여 센서를 제작하여야 한다. 따라서 현실적으로 좋은 반도체 특성을 가지는 다양한 일차원 소재를 용이하게 준비하기 어렵다. On the other hand, a more realistic solution is to fabricate the sensor in the form of randomly arranged nanowire materials on the sensing area. This method can be controlled under experimental conditions such that the appropriate amount of nanowires are located on the substrate surface, thereby eliminating the positioning process for each device. The method using a nanowire network produces a sensor using a nanowire assembly, so that the yield is high. However, unlike a single nanowire sensor in which one nanowire exists between electrodes, various nanowire-nanowire junctions exist. As a result, the sensing response is complicated and high performance sensing characteristics of a single nanowire sensor may be degraded. In addition, since the sensing characteristics are determined by the chemical composition and physical variables (length, thickness, crystallinity, etc.) of the nanowire to be initially located, different materials showing different chemical compositions are generally used to fabricate various sensors having different sensing capacities. Sensor shall be manufactured using. Therefore, it is difficult to easily prepare various one-dimensional materials having good semiconductor characteristics in reality.

다양한 화학(바이오) 센서를 준비하는 가장 보편적인 방법은 표면에 다양한 유기물을 도입하는 표면 개질 방법이다. 이러한 표면 개질은 나노선 센서를 제작한 이후에 센서 기판 전체를 반응 용액에 담그거나 소량의 용액을 감지가 일어나는 감지소재에 떨어뜨려 주어서 행한다. 하지만, 용액에 전체 기판을 담구는 경우는 원하지 않은 부위까지 용액에 노출되어서 여러 가지 문제점이 발생하고, 용액을 떨어뜨리는 방법에서는 나노선 표면만 개질하기 보다는 나노선 소재 위에 필름이 형성되어서 나노선 센서의 감지능력을 효과적으로 제어하는 것이 어렵다는 단점을 가진다. The most common method of preparing a variety of chemical (bio) sensors is the surface modification method of introducing various organics to the surface. Such surface modification is performed by immersing the entire sensor substrate in the reaction solution or dropping a small amount of solution onto the sensing material where the sensing takes place after fabricating the nanowire sensor. However, when the entire substrate is immersed in the solution, various problems occur due to exposure to the solution up to the undesired area, and in the method of dropping the solution, the film is formed on the nanowire material rather than modifying the nanowire surface only. It has a disadvantage that it is difficult to effectively control the detection ability of.

또한, 선행 기술에 따르면 나노선 감지소재가 기판 표면에 부착된 센서의 경우에 기판-나노선, 감지 물질-기판 사이에 상호작용으로 인하여 센서 성능에서의 변형이 일어날 수 있다. Further, according to the prior art, in the case of the sensor in which the nanowire sensing material is attached to the substrate surface, deformation in the sensor performance may occur due to the interaction between the substrate-nanowire and the sensing material-substrate.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 과제는 다양한 감지 대상 물질에 대한 농도 감지가 가능하고 감지 감도가 뛰어난 센서를 높은 제작 수율로 대량으로 제작할 수 있는 표면 개질형 나노선 센서를 제공하고자 한다. In order to solve the problems described above, an object of the present invention is to provide a surface-modified nanowire sensor capable of mass-producing a sensor capable of detecting a concentration of various sensing target materials and having a high sensitivity, in high yield. .

또한, 본 발명의 과제는 트렌치형 센서 기판을 이용하여 나노선 네트워크가 트렌치 구조의 상부의 감지 전극에 접한 상태로 지지되어 트렌치 골 위에 부양되고, 골을 따라서 표면 개질 용액을 흘려주어서 다양한 표면 개질된 나노선 센서를 제작하기 위한 방법을 제공하고자 한다. In addition, an object of the present invention is to support a nanowire network in contact with the sensing electrode of the upper portion of the trench structure by using a trench-type sensor substrate to be supported on the trench bone, by flowing a surface modification solution along the valley to various surface modified It is intended to provide a method for fabricating a nanowire sensor.

상기 이러한 본 발명의 과제들을 달성하기 위한 표면 개질형 나노선 센서는, 일부 영역이 식각되어 트렌치 골이 형성된 평면 기판; 상기 평면 기판 표면에 전기적 단절을 위해 형성된 보호층; 상기 평면 기판의 돌출면 영역의 상기 보호층 위에 형성된 감지 전극으로 이루어진 센서 구조체; 및 상기 감지 전극에 접하고, 상기 감지전극 사이의 트렌치 골의 공중에 부양되어 형성되고, 특정 물질과 선택적으로 상호 작용하여 전기전도도가 변화되는 나노선 감지소재를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. The surface-modified nanowire sensor for achieving the above object of the present invention, a planar substrate formed by etching a portion of the trench trench; A protective layer formed on the planar substrate surface for electrical disconnection; A sensor structure comprising a sensing electrode formed on the protective layer in the protruding surface region of the planar substrate; And a nanowire sensing material formed in contact with the sensing electrode, buoyant in the air of the trench valley between the sensing electrodes, and selectively interacting with a specific material to change its electrical conductivity.

그리고 본 발명의 과제들을 달성하기 위한 표면 개질형 나노선 센서 제작 방법은, 상기 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 장치는, 평면 기판의 일면에 트렌치 구조를 갖는 센서 구조체를 형성하는 단계; 상기 센서 구조체에 형성된 감지 전극 상부에 나노선 감지소재를 위치시키는 단계; 및 상기 센서 구조체에 형성된 트렌치 골에 화학 반응물이 녹아있는 표면 개질 용액을 흘려보내 상기 나노선 감지 소재의 표면을 개질시키는 단계를 포함하며, 특정 물질과 선택적으로 상호 작용하여 전기전도도가 변화되도록 상기 나노선 감지소재를 상기 감지 전극에 접하게 하고, 상기 감지전극 사이의 트렌치 골의 공중에 부양시켜 물질의 농도를 감지하는 표면 개질형 나노선 센서를 제작함을 특징으로 한다. And a method for manufacturing a surface-modified nanowire sensor for achieving the objects of the present invention, the apparatus for achieving the objects of the present invention, forming a sensor structure having a trench structure on one surface of the planar substrate; Positioning a nanowire sensing material on a sensing electrode formed on the sensor structure; And modifying the surface of the nanowire sensing material by flowing a surface modification solution in which a chemical reactant is dissolved in the trench valley formed in the sensor structure, and selectively interacting with a specific material to change the electrical conductivity. The surface sensing material is in contact with the sensing electrode, and a surface-modified nanowire sensor for sensing the concentration of the material by floating in the air of the trench valley between the sensing electrode, characterized in that for producing.

따라서 본 발명은 상기의 과제들을 달성하기 위해 안출된 것으로, 트렌치 구조를 갖는 센서 기판에서 나노선 감지 소재를 트렌치 골에 부양시키고, 트렌치 골에 개질 용액을 흐르게 함으로써, 기판 표면의 간섭 작용을 배제할 수 있으며, 트렌치 골을 따라서 다양하고 위치 선택적인 표면 개질을 손쉽게 수행할 수 있는 효과가 있다. Accordingly, the present invention has been made in order to achieve the above problems, in the sensor substrate having a trench structure to support the nanowire sensing material in the trench bone, and to flow the modification solution in the trench bone, to eliminate the interference action of the substrate surface In addition, there is an effect that can easily perform a variety of position-selective surface modification along the trench valleys.

또한, 본 발명은 단일 기판 위에 동일한 나노선 소재를 사용하여 표면만 다양한 물질로 개질하여 다양한 감지 특성을 갖는 센서 어레이 소자를 손쉽게 제작할 수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention has the effect that it is easy to manufacture a sensor array device having a variety of sensing characteristics by modifying only the surface of a variety of materials using the same nanowire material on a single substrate.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명 이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 막 또는 영역들의 크기 또는 두께는 명세서의 명확성을 위하여 과장된 것이다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, embodiments of the present invention is provided to more completely describe the present invention to those skilled in the art. In the drawings, the size or thickness of films or regions is exaggerated for clarity.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 트렌치형 센서구조체를 갖는 표면 개질형 나노선 센서의 단면 구조를 도시한 도면이다.  1 is a view showing a cross-sectional structure of a surface-modified nanowire sensor having a trench type sensor structure according to an embodiment of the present invention.

상기 도 1을 참조하면, 상기 표면 개질형 나노선 센서는 서로 다른 물질로 표면이 개질된 세 종류의 네트워크형 나노선 센서이다. 이러한 상기 표면 개질형 나노선 센서(이하, 나노선 센서로 약칭함)는 트렌치형 센서구조체를 갖는 평면기판(반도체 기판)(110), 상기 트렌치형 센서구조체 상부를 덮는 보호층(120a), 상기 트렌치형 센서구조체 상부에 형성된 감지전극(130), 상기 감지전극 상부에 형성된 나노선 감지소재(140a ~ 140c)로 구성될 수 있다. Referring to FIG. 1, the surface modified nanowire sensor is three types of network type nanowire sensors whose surfaces are modified with different materials. The surface-modified nanowire sensor (hereinafter, abbreviated as nanowire sensor) may be a planar substrate (semiconductor substrate) 110 having a trench type sensor structure, a protective layer 120a covering the upper portion of the trench type sensor structure, and the The sensing electrode 130 formed on the trench type sensor structure, and the nanowire sensing material 140a ~ 140c formed on the sensing electrode.

이와 같은 구조의 상기 나노선 센서는 나노선 감지소재(140a ~ 140c)가 존재하는 상부 표면이 전부 금속의 감지전극(130)으로 구성되어 있어서 감지전극(130) 사이의 간격(트렌치 골)보다 충분히 긴 나노선의 경우에만 트렌치 구조에 부양된 구조로 감지전극(130) 사이의 전기적인 연결을 형성한다. 따라서 센서 반응에 참여하는 나노선 감지소재(140a ~140c)는 기판 표면에서 감지전극(130)만 접하고 다른 부위는 부양된 형태를 가지는 특징을 갖는다. 만약, 나노선의 길이가 감지전극(130) 간격보다 작거나, 또는 나노선의 배열이 트렌치 구조에 평행한 경우에는 나노선이 감지전극(130)이나 트렌치 상부에만 혹은 트렌치 벽면에만 존재하므로 나 노선의 전기적인 연결이 이루어지지 않게 된다.The nanowire sensor having such a structure is formed on the upper surface where the nanowire sensing materials 140a to 140c are entirely formed of metal sensing electrodes 130, so that the gap between the sensing electrodes 130 is sufficiently greater than the trench valleys. Only in the case of long nanowires, a structure supported by the trench structure forms an electrical connection between the sensing electrodes 130. Therefore, the nanowire sensing materials 140a to 140c participating in the sensor reaction have a feature in that only the sensing electrode 130 is in contact with the surface of the substrate and other portions are supported. If the length of the nanowires is smaller than the distance between the sensing electrodes 130, or if the arrangement of the nanowires is parallel to the trench structure, the nanowires exist only on the sensing electrodes 130, the trench top, or only on the trench walls. No connection is made.

이와 같은 상기 나노선 센서는 트렌치 구조를 갖는 센서구조체 제작 과정, 트렌치형 센서구조체의 감지전극을 구비한 감지영역에 네트워크형 나노선을 위치시키는 공정 및 트렌치 골을 이용하여 부양된 나노선의 표면을 개질하는 공정의 세 가지의 제작 과정을 거쳐 만들어진다. Such a nanowire sensor is a process of fabricating a sensor structure having a trench structure, a process of placing a network type nanowire in a sensing area having a sensing electrode of a trench type sensor structure, and modifying the surface of the supported nanowire using a trench valley. It is made through three manufacturing processes.

우선, 상기 제작 과정들 중 트렌치형 센서구조체 제작 과정에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. First, a process of manufacturing a trench type sensor structure will be described in detail.

센서 제작은 평면기판을 기반으로 하여 제작되며, 실리콘, GaAs 기판, 유리기판, 세라믹기판, 플라스틱 기판 등이 일반적으로 널리 사용된다. 그 중에서도 마이크로 크기의 미세 구조체를 가공하는데 널리 쓰이는 것은 실리콘 기판이다. 후술되는 제작 공정은 실리콘 기판을 평면기판으로 하고 깊은-반응성-이온식각(deep reactive ion etch, DRIE) 방법으로 이용하여 트렌치형 센서구조체를 형성하는 것을 첨부된 도 2를 참조하여 설명한다. Sensor manufacturing is based on flat substrates, and silicon, GaAs substrates, glass substrates, ceramic substrates, and plastic substrates are commonly used. Among them, silicon substrates are widely used to process micro-sized microstructures. The fabrication process described below will be described with reference to FIG. 2 to form a trench type sensor structure using a silicon substrate as a planar substrate and using a deep reactive ion etch (DRIE) method.

상기 도 2를 참조하면, 상기 트렌치형 센서구조체는 포토 리소그래피 공정을 통하여 형상이 먼저 만들어진다. 먼저, (a)단계에서 상기 트렌치형 센서구조체는 보호층인 식각 보호층(120)이 평면기판(110) 전면에 균일한 두께로 형성된다. 상기 식각 보호층(120)으로는 유기물 포토리지스터도 가능하지만, 건식 식각 내성이 훌륭한 실리콘 산화막이 이상적이다. 이러한 실리콘 산화막은 열산화법이나 화학증기증착(chemical vapor deposition) 방법을 통하여 형성할 수 있다. Referring to FIG. 2, the trench-type sensor structure is first formed through a photolithography process. First, in step (a), the trench type sensor structure has a protective layer 120 having a uniform thickness on the entire surface of the flat substrate 110. An organic photoresist may be used as the etch protection layer 120, but a silicon oxide film having excellent dry etching resistance is ideal. Such a silicon oxide film can be formed by thermal oxidation or chemical vapor deposition.

다음 (b)단계는 전형적인 포토리소그래프 작업을 나타내며, 상기 (b)단계에서 상기 트렌치형 센서구조체는 광에 반응하는 포토리지스터가 평면기판(110) 전면에 코팅되고, 포토마스크와 UV 광원을 이용해 원하는 패턴이 포토리지스터에 형성된다. 이후, 상기 트렌치형 센서구조체는 포토리지스터를 보호층으로 하여 식각 보호층(120)이 식각되고, 남아 있는 포토리지스터가 평면기판(110)에서 제거된다. 여기서 만약, 상기 포토리지스터가 자체적으로 식각 보호층(120)으로써의 역할을 수행할 수 있다면, 상기 포토리지스터를 이용하여 패턴을 제작할 필요 없이 곧바로 식각 보호층에 UV 광을 이용하여 패턴이 가능하다. The next step (b) represents a typical photolithography operation. In step (b), the trench type sensor structure is coated with a photoresist that reacts to the light on the entire surface of the flat substrate 110, and a photomask and a UV light source are applied. The desired pattern is formed on the photoresistor. Thereafter, the trench type sensor structure has the photoresist as a protective layer, and the etch protection layer 120 is etched, and the remaining photoresist is removed from the planar substrate 110. Here, if the photoresist can perform its own role as an etch protective layer 120, it is possible to pattern directly by using UV light in the etch protective layer without having to produce a pattern using the photoresistor. Do.

다음 (c)단계는 식각 즉, 건식(DRIE) 공정을 나타낸다. 상기 (b)단계에서 상기 트렌치형 센서구조체의 실리콘으로 형성된 평면기판(110)은 실리콘 건식 에칭과 고분자 보호층 형성을 교대로 진행하면서 실리콘 벽면을 보호하면서 깊이 방향으로만 비등방성으로 식각된다. 이러한 공정 기술을 이용하면 실리콘을 수백 마이크로미터까지 수직으로 식각이 가능하다. 실리콘은 습식 식각을 통해서도 제작이 가능하지만, 등방성 식각 특성으로 인하여 식각된 벽면이 일정한 경사를 갖는다. 본 발명의 실시예서는 수직 형태의 벽면이 선호되므로 습식공정에 비하여 건식(DRIE) 공정이 더 유리하다. 상기 평면기판(110) 상부 표면에는 부양형 나노선 센서를 형성할 때 트렌치 폭과 골 깊이는 매우 중요한 실험 변수가 된다. 따라서 이런 치수는 사용된 나노선의 크기와 가용한 반도체 공정에 의하여 최적의 성능을 갖도록 결정되어야 한다. 일반적으로 트렌치 폭은 0.1 - 50um 정도의 치수를 갖도록 하는 것이 바람직하고, 골 깊이는 트렌치 폭보다 짧은 나노선은 센서 제작에서 배제하기 위해 서는 최소한 트렌치 폭보다는 커야 한다. The next step (c) represents an etching, or DRIE process. In the step (b), the planar substrate 110 formed of silicon of the trench type sensor structure is anisotropically etched only in the depth direction while protecting the silicon wall while alternately performing silicon dry etching and forming a polymer protective layer. This process technology allows silicon to be etched vertically up to several hundred micrometers. Silicon can also be fabricated through wet etching, but due to the isotropic etching characteristic, the etched wall has a constant slope. In the embodiment of the present invention, a dry wall (DRIE) process is more advantageous than a wet process because vertical walls are preferred. Trench width and bone depth are very important experimental variables when forming the floating nanowire sensor on the top surface of the flat substrate 110. Therefore, these dimensions should be determined to have optimal performance by the size of the nanowires used and the semiconductor processes available. In general, the trench width should be about 0.1-50 μm, and the bone depth should be at least greater than the trench width in order to exclude nanowires shorter than the trench width.

이와 같이 상기 DRIE 식각 후 식각된 단면의 실리콘은 외부로 노출된다. 따라서 본 발명의 실시예에서는 전기전도도를 계측하므로 노출된 트렌치 벽면의 실리콘은 누설전류의 경로로 작용이 가능하다. 따라서 평면기판(110)과 감지전극(130) 사이의 전기적 절연을 위하여 상기 (c)단계에 나타낸 바와 같은 상기 식각된 트렌치형 센서구조체에는 추가적인 보호층(120a)이 형성된다. As such, the silicon of the etched section after the DRIE etching is exposed to the outside. Therefore, in the exemplary embodiment of the present invention, since the conductivity is measured, the silicon on the exposed trench wall may act as a path of leakage current. Therefore, an additional protective layer 120a is formed on the etched trench sensor structure as shown in step (c) for electrical insulation between the planar substrate 110 and the sensing electrode 130.

다음 (d)단계는 식각 공정을 한 트렌치형 센서구조체에 보호층(120a)을 형성하는 것을 나타낸다. 이러한 보호층(120a)의 형성은 RIE 공정을 위한 마스킹 층으로 실리콘 산화물을 주로 사용하므로 열산화법으로 추가적인 실리콘 산화물을 표면에 형성하는 것이다. 이렇게 열산화법으로 제작된 실리콘 산화물은 치밀한 조직을 가져서 기판과 감지전극 사이의 전기적 또는 열적 단절을 확실하게 이룰 수 있다. 또한, 이러한 보호층(120a) 형성에 이용되는 다른 소재로는 실리콘 질화막이 있다. The next step (d) shows forming the protective layer 120a on the trench type sensor structure subjected to the etching process. The formation of the protective layer 120a mainly uses silicon oxide as a masking layer for the RIE process, thereby forming additional silicon oxide on the surface by thermal oxidation. The silicon oxide produced by the thermal oxidation method has a dense structure and can reliably achieve electrical or thermal disconnection between the substrate and the sensing electrode. In addition, another material used to form the protective layer 120a may be a silicon nitride film.

만약, 트렌치 식각 공정을 위해 제작된 식각 보호층(120)과 전기적 단절을 위하여 새롭게 제작된 보호층(120a) 사이에 물성 호환성이 확보되지 못한다면 식각 보호층(120)을 제거한 후에 전기절연을 위한 보호층(120a)을 트렌치형 센서구조체 표면에 형성해야 한다. 이러한 전기절연을 위한 보호층(120a)을 형성하는 다른 좋은 방법으로는 원자층 증착(atomic layer deposition)법, 화학증기 증착법 등이 있다. If physical property compatibility is not secured between the etching protection layer 120 fabricated for the trench etching process and the protection layer 120a newly fabricated for electrical disconnection, the protection for electrical insulation after removing the etching protection layer 120 is performed. Layer 120a should be formed on the surface of the trench sensor structure. Other good methods for forming the protective layer 120a for electrical insulation include atomic layer deposition, chemical vapor deposition, and the like.

다음 (e)단계는 경사진 비등방 진공증착법으로 최종적으로 트렌치형 센서구조체를 형성하는 것을 나타내며, 상기 (e)단계에서 상기 보호층(120a)이 형성된 트 렌치형 센서구조체에는 후속 공정으로 형성된 나노선 감지소재의 전기전도도 변화를 감지하기 위해 감지전극(130)이 형성된다. 이때, 효과적으로 트렌치 구조 상부에만 금속 전극을 증착하기 위하여 소스가 나오는 방향에 대하여 기판을 경사지게 하여 감지전극을 형성한다.The next step (e) indicates that the trench type sensor structure is finally formed by an inclined anisotropic vacuum deposition method, and in the step (e), the nanowire formed by the subsequent process in the trench type sensor structure in which the protective layer 120a is formed. The sensing electrode 130 is formed to detect a change in electrical conductivity of the sensing material. At this time, in order to effectively deposit the metal electrode only on the trench structure, the sensing electrode is formed by inclining the substrate with respect to the direction in which the source comes out.

상기 감지전극(130)은 전기전도도 변화를 효과적으로 측정하기 위하여 여러 가지 형태의 전극 모양으로 형성되는데, 간단히 두개의 전극이 일자로 나열된 모양일 수도 있고, 센서와의 접촉 면적을 최대화하기 위하여 두 개의 빗살 형태의 구조가 서로 엇갈리게 배치되는 모양일 수도 있다. 이러한 상기 감지전극(130)에 대표적으로 많이 이용되는 금속 물질은 금(Au), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 타이타늄 질화물(TiN), 텅스텐(W), 다결정 실리콘(p-Si) 등이 있다. The sensing electrode 130 is formed in various shapes of electrodes in order to effectively measure the change in electrical conductivity. The two electrodes may be simply arranged in a line shape, or two comb teeth to maximize the contact area with the sensor. The structures of the shape may be arranged to be staggered with each other. Metal materials typically used in the sensing electrode 130 are gold (Au), platinum (Pt), aluminum (Al), titanium nitride (TiN), tungsten (W), polycrystalline silicon (p-Si), and the like. There is this.

이와 같은 상기 전기전극(130)을 형성 시 보호층(120a)과 금속 물질 간의 접착력이 약하면 쉽게 벗겨지므로 상기 트렌치형 센서구조체에는 상기 보호층(120a) 및 상기 전기전극(130) 사이에 접착층(도시되지 않음)이 형성될 수도 있다. 대표적인 접착층으로는 Cr, Ti 등이 있다. 또한, 포토리소그래피 과정이 없이 손쉽게 감지전극을 제작하기 위해서는 그림자(shadow) 마스크를 사용하여 금속이 증착될 전체 영역을 설정하고, 비등방성 증착법을 이용하여 트렌치형 센서구조체의 상부에만 금속 감지전극이 형성되도록 하는 방법을 사용할 수 있다. 이러한 대표적인 비등방성 증착법으로는 전자빔(e-beam) 또는 열(theraml)증발법이 있다. When the electrical electrode 130 is formed as described above, the adhesive layer between the protective layer 120a and the metal material is easily peeled off, so that the trench-type sensor structure has an adhesive layer between the protective layer 120a and the electrical electrode 130. May not be formed). Representative adhesive layers include Cr, Ti, and the like. In addition, in order to easily fabricate the sensing electrode without the photolithography process, the entire region where the metal is to be deposited is set by using a shadow mask, and the metal sensing electrode is formed only on the trench type sensor structure using the anisotropic deposition method. You can use a method to make it work. Such representative anisotropic deposition method is an electron beam (e-beam) or the heat (theraml) evaporation method.

이와 같이 형성된 트렌치형 센서구조체에는 최종적으로 네트워크형 나노선이 형성된다. 첨부된 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 트렌치형 센서구조체 상부에는 나노선 감지소재(140)가 형성된다. In the trench type sensor structure formed as described above, a network type nanowire is finally formed. As shown in FIG. 3, a nanowire sensing material 140 is formed on the trench type sensor structure.

상기 감지소재(140)는 전기전도도 변화형 센서에 사용되는 반도체 특성을 가지는 물질로서, 폭이 1-500nm이고, 길이가 1um 이상인 나노선 구조를 갖는 탄소, 실리콘, 텅스텐 산화물, 주석 산화물, 인듐 산화물, 티탄늄 산화물, 또는 아연 산화물 등이다. 특히, 탄소나노튜브의 경우에 폭이 1-10nm이고, 길이가 1um 이상인 소재를 대량으로 생산이 가능하고 크기가 매우 작은 물질이므로 유망한 나노선 감지소재이다. 이러한 나노선 감지 소재는 다양한 방법에 의해서 제작이 가능하다. 이러한 방법으로는 화학증기증착법(CVD), 아크를 이용한 합성법, 양극 알루미나 (anodic aluminium oxide) 또는 폴리카보네이트 맴브레인 고분자 등을 이용한 template 방법, 용액에서 열과 계면활성체를 이용한 solvothermal 방법 등이 많이 이용된다. The sensing material 140 is a material having a semiconductor characteristic used in the conductivity-changing sensor, carbon, silicon, tungsten oxide, tin oxide, indium oxide having a nanowire structure having a width of 1-500nm and a length of 1um or more , Titanium oxide, zinc oxide or the like. In particular, in the case of carbon nanotubes, a material having a width of 1-10 nm and a length of 1 μm or more can be produced in large quantities and is a promising nanowire sensing material because it is a very small material. Such nanowire sensing materials can be manufactured by various methods. Such methods include chemical vapor deposition (CVD), synthesis using arc, template method using anodic aluminum oxide or polycarbonate membrane polymer, and solvothermal method using heat and surfactant in solution.

이와 같은 나노선 감지 소재를 상기 트렌치형 센서구조체에 위치시키는 공정은 예를 들어 첨부된 도 4에 도시된 바와 같다. Positioning the nanowire sensing material in the trench-type sensor structure is as shown in Figure 4 attached for example.

상기 도 4를 참조하면, 먼저, 다양한 방법들로 제조된 나노선 소재를 분리 및 정제한 후에 나노선 분자를 나노선 용액에 분산하여 사용한다. 용매로는 에탄올과 같은 일반적인 유기용제를 이용하였고, 상기 나노선 분자의 분산을 촉진하기 위하여 초음파와 같은 물리적인 충격을 주었다. 이렇게 마련된 나노선 용액(160)을 드롭(drop) 코팅 방법을 이용하여 두 개 이상의 감지전극(130)이 쌍으로 존재하는 감지 영역(150)에 선택적으로 떨어뜨린다. 후속 공정으로 상기 나노선 용액(160)을 건조 즉, 열을 가해 주거나 진공 조건을 유지하여 용매를 제거함으로써, 상기 나노 선 분자를 원하는 감지 영역(130)에 위치시킨다. 이러한 용매 제거에 따라 나노선 분자들만 감지전극(130) 위에 남게 된다. 전기적인 접점 특성을 개선하기 위하여 추가적인 열처리 공정, 물리적인 힘에 의한 밀착 공정, 미세 용접(welding) 공정, 전도성 금속 소재 얇게 증착 공정 등을 수행한다. Referring to FIG. 4, first, after separating and purifying a nanowire material manufactured by various methods, nanowire molecules are dispersed and used in a nanowire solution. As a solvent, a general organic solvent such as ethanol was used, and physical shock such as ultrasonic waves was applied to promote dispersion of the nanowire molecules. The nanowire solution 160 prepared as described above is selectively dropped onto the sensing region 150 in which two or more sensing electrodes 130 exist in pairs using a drop coating method. In a subsequent process, the nanowire solution 160 is dried, i.e., heated, or vacuumed to remove the solvent, thereby placing the nanowire molecules in the desired sensing region 130. As the solvent is removed, only nanowire molecules remain on the sensing electrode 130. In order to improve the electrical contact characteristics, an additional heat treatment process, a close contact process by physical force, a fine welding process, a thin metal deposition process, and the like are performed.

한편, 나노선을 트렌치형 센서구조체 상부로 이동시키는 또 다른 방법으로는 spin 코팅, spay 코팅 또는 dip 코팅 방법 등이 있다. On the other hand, another method for moving the nanowires to the top of the trench-type sensor structure is spin coating, spay coating or dip coating method.

이와 같이 트렌치형 센서구조체에 형성된 나노선 감지소재는 유기물로 표면을 개질해야 한다. 이를 위해서는 나노선 소재를 트렌치 상부에 있는 두 개 이상의 감지전극과 접점이 형성되게 하여, 나노선 소재가 트렌치 골 상부에 부양된 상태로 존재하는 나노선 센서를 이용한다. 이러한 구조는 트렌치 골을 따라 표면 개질 용액을 흘려보내 줄 수 있다. 따라서 이러한 방법을 통해 유체 흐름을 이용하여 선택적인 위치에 존재하는 센서만 개질할 수 있게 된다. 이러한 나노선 소재의 표면 개질의 일예를 첨부된 도면을 참조하면 다음과 같다. As such, the nanowire sensing material formed on the trench type sensor structure must be modified with an organic material. To this end, a nanowire material is used to make a contact with two or more sensing electrodes on the upper portion of the trench, so that the nanowire material is present in the state in which the nanowire material is supported on the trench valley. This structure can allow the surface modification solution to flow along the trench valleys. In this way, the fluid flow can only be used to modify the sensors that are in the selective position. Referring to the accompanying drawings, an example of surface modification of such a nanowire material is as follows.

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 세 가지 다른 개질용액을 이용하여 동일한 기반 상에 다른 감지 특성을 가지는 3가지 센서를 트렌치형 센서구조체에 형성하는 과정을 도시한 도면이다. 5 is a view illustrating a process of forming three sensors having different sensing characteristics on the same base in the trench type sensor structure using three different reforming solutions according to an embodiment of the present invention.

먼저, 상기 3가지의 센서는 첨부된 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 표면 개질 용액(170a)을 가장 왼쪽의 골을 따라 흘려보내고, 첨부된 도 5의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 순차적으로 다른 특성을 갖는 표면 개질 용액(170b, 170c)을 가 운데, 오른쪽 골에 흘려보내 주면서 다른 표면 개질 유기물을 가지도록 생성된다. 이와 같이 골을 따라서 표면 개질 용액이 흐르게 하기 위해서는 트렌치형 센서구조체 표면의 친수성/소수성과 트렌치 골이 가지는 구조적인 특성이 매우 중요하다. 일반적으로 알콜과 같은 유기용제를 용매로 사용하기 때문에 유체가 트렌치 골을 따라서 모세관 힘을 이용하여 자발적으로 흐르도록 상기 트렌치 골을 이루는 세 표면은 친수성을 가진다. 그리고 트렌치형 센서구조체의 상부는 소수성을 가지고 있어서 나노선 용액이 주위로 번져나가는 것을 막아 줄 수 있다. 이러한 트렌치 골의 구조적인 특성은 폭이 좁고 깊이가 깊으면 유리하다. 이러한 마이크로 플로딕스를 이용하는 방법은 동일한 나노선 센서를 이용하여 다양한 센서를 제작하는 효과적인 방법이다. First, the three sensors flow the surface modification solution 170a along the leftmost bone, as shown in FIG. 5 (a) attached, and FIGS. 5 (b) and (c) As shown in the drawing, the surface modification solutions 170b and 170c having different characteristics are sequentially generated to have different surface modification organic materials while flowing to the right bone. As such, the hydrophilicity / hydrophobicity of the surface of the trench-type sensor structure and the structural characteristics of the trench valleys are very important for the surface modification solution to flow along the valleys. In general, since the organic solvent such as alcohol is used as the solvent, the three surfaces of the trench valleys are hydrophilic such that the fluid spontaneously flows through the trench valleys using capillary force. The top of the trench-type sensor structure is hydrophobic, preventing the nanowire solution from spreading around. The structural characteristics of such trench valleys are advantageous if they are narrow and deep. The method using the microflodix is an effective method of manufacturing various sensors using the same nanowire sensor.

표면을 개질하는 방법으로는 유기 분자체와 나노선 사이의 물리적인 힘을 이용하여 유기물로 나노선을 감싸는 물리적인 방법과 유기물과 나노선 사이의 새로운 화학결합을 유발시켜 연결시키는 화학적인 방법으로 나눌 수 있다. 상기 화학적인 방법은 강하게 나노선과 유기물을 분자수준에서 한 층만 강하게 연결한다는 측면에서는 유리하나, 새로운 화학 결합으로 인하여 나노선의 전기전도도가 크게 변화할 수도 있다. Surface modification can be divided into physical methods of enclosing nanowires with organic materials using physical forces between organic molecular sieves and nanowires, and chemical methods of inducing and connecting new chemical bonds between organic materials and nanowires. Can be. The chemical method is advantageous in that the nanowire and the organic material are strongly connected only one layer at the molecular level, but the electrical conductivity of the nanowire may be greatly changed due to the new chemical bond.

따라서 본 발명 실시예에서는 표면 개질 용액으로 주로 고분자를 녹인 용액을 사용한다. 대표적인 고분자로는 나피온, 폴리바이닐피롤리돈와 같은 합성고분자와 DNA와 같은 생체 고분자를 모두 포함한다. Therefore, in the embodiment of the present invention, a solution in which a polymer is mainly dissolved as a surface modification solution is used. Representative polymers include both synthetic polymers such as Nafion and polyvinylpyrrolidone and biopolymers such as DNA.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 발명청구의 범위뿐만 아니라 이 발명청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the scope of the following claims, but also by the equivalents of the claims.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 트렌치형 센서구조체를 갖는 표면 개질형 나노선 센서의 단면 구조를 도시한 도면,  1 is a cross-sectional view of a surface modified nanowire sensor having a trench type sensor structure according to an embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 트렌치형 센서구조체의 제작 공정 흐름을 도시한 도면, 2 is a view showing a manufacturing process flow of a trench type sensor structure according to an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 에 나노선 감지소재를 장착한 트렌치형 센서구조체의 단면 구조를 도시한 도면, 3 is a cross-sectional view showing a trench type sensor structure equipped with a nanowire sensing material according to an embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 상기 트렌치형 센서구조체에 나노선 감지소재를 위치시키기 위한 공정을 도시한 도면, 4 is a view showing a process for positioning a nanowire sensing material in the trench type sensor structure according to an embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 세 가지 다른 개질용액을 이용하여 동일한 기반 상에 다른 감지 특성을 가지는 3가지 센서를 트렌치형 센서구조체에 형성하는 과정을 도시한 도면. 5 is a view illustrating a process of forming three sensors having different sensing characteristics on the same base in a trench type sensor structure using three different reforming solutions according to an embodiment of the present invention.

Claims (11)

일부 영역이 식각되어 트렌치 골이 형성된 평면 기판; A planar substrate on which some regions are etched to form trench valleys; 상기 평면 기판 표면에 전기적 단절을 위해 형성된 보호층; A protective layer formed on the planar substrate surface for electrical disconnection; 상기 평면 기판의 돌출면 영역의 상기 보호층 위에 형성된 감지 전극으로 이루어진 센서 구조체; 및A sensor structure comprising a sensing electrode formed on the protective layer in the protruding surface region of the planar substrate; And 상기 감지 전극에 접하고, 상기 감지전극 사이의 트렌치 골의 공중에 부양되어 형성되고, 특정 물질과 선택적으로 상호 작용하여 전기전도도가 변화되는 나노선 감지소재를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 표면 개질형 나노선 센서.The surface-modified type is characterized in that it comprises a nano-wire sensing material formed in contact with the sensing electrode, buoyant in the air of the trench valley between the sensing electrodes, and selectively interacts with a specific material to change the electrical conductivity. Route sensor. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 센서 구조체는 상기 보호층 상부에 전극과 전극 사이의 거리가 0.1~50um인 상기 감지 전극이 형성되고, 상기 감지 전극 사이는 전극 간 거리보다 깊게 식각된 상기 트렌치 골이 형성됨을 특징으로 하는 표면 개질형 나노선 센서.The sensor structure is characterized in that the sensing electrode having a distance between the electrode and the electrode is 0.1 ~ 50um is formed on the protective layer, the surface between the sensing electrode is formed a trench trench etched deeper than the distance between the electrodes Type nanowire sensor. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 센서 구조체는 상기 센서 구조체의 상기 트렌치 골이 친수성 성질을 갖고, 상부 평면이 소수성 특성을 갖으며, 상기 나노선 감지소재의 표면 개질을 위한 표면 개질 용액이 상기 트랜치 골 내부를 따라서 자발적으로 흐르도록 형성됨을 특징으로 하는 표면 개질형 나노선 센서. The sensor structure is such that the trench bone of the sensor structure has a hydrophilic property, the upper plane has a hydrophobic property, and a surface modification solution for surface modification of the nanowire sensing material spontaneously flows along the inside of the trench valley. Surface modified nanowire sensor, characterized in that formed. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 감지 전극은 상기 나노선 감지소재의 전기전도도 변화를 감지하고, 금(Au), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 타이타늄 질화물(TiN), 텅스텐(W), 다결정 실리콘(p-Si) 중 하나의 물질로 형성됨을 특징으로 하는 표면 개질형 나노선 센서. The sensing electrode senses a change in the conductivity of the nanowire sensing material, and includes gold (Au), platinum (Pt), aluminum (Al), titanium nitride (TiN), tungsten (W), and polycrystalline silicon (p-Si). Surface modified nanowire sensor, characterized in that formed of one of the materials. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 나노선 감지소재는 나노선 분자가 나노선 용액에 녹아 있고, 상기 나노선 용액을 상기 감지 전극 위에 선택적으로 떨어뜨려 건조하는 방식에 의해 원하는 위치에 형성됨을 특징으로 하는 표면 개질형 나노선 센서. The nanowire sensing material is a surface-modified nanowire sensor, characterized in that the nanowire molecules are dissolved in the nanowire solution, the nanowire solution is formed in a desired position by selectively dropping the nanowire solution on the sensing electrode and dried. 제5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 나노선 감지소재는 폭이 1~500nm이고, 길이가 1um 이상인 나노선 구조를 갖는 탄소, 실리콘, 텅스텐 산화물, 주석 산화물, 인듐 산화물, 티탄늄 산화물 또는 아연 산화물 중 하나로 이루어짐을 특징으로 하는 표면 개질형 나노선 센서.The nanowire sensing material has a surface modification of 1 to 500 nm and has a surface modification of one of carbon, silicon, tungsten oxide, tin oxide, indium oxide, titanium oxide, or zinc oxide having a nanowire structure of 1 μm or more in length. Type nanowire sensor. 평면 기판의 일면에 트렌치 구조를 갖는 센서 구조체를 형성하는 단계;Forming a sensor structure having a trench structure on one surface of the planar substrate; 상기 센서 구조체에 형성된 감지 전극 상부에 나노선 감지소재를 위치시키는 단계; 및Positioning a nanowire sensing material on a sensing electrode formed on the sensor structure; And 상기 센서 구조체에 형성된 트렌치 골에 화학 반응물이 녹아있는 표면 개질 용액을 흘려보내 상기 나노선 감지 소재의 표면을 개질시키는 단계를 포함하며,And modifying the surface of the nanowire sensing material by flowing a surface modification solution in which a chemical reactant is dissolved in a trench valley formed in the sensor structure. 특정 물질과 선택적으로 상호 작용하여 전기전도도가 변화되도록 상기 나노선 감지소재를 상기 감지 전극에 접하게 하고, 상기 감지전극 사이의 트렌치 골의 공중에 부양시켜 물질의 농도를 감지하는 표면 개질형 나노선 센서를 제작함을 특징으로 하는 표면 개질형 나노선 센서 제작 방법.  The surface-modified nanowire sensor detects the concentration of a substance by contacting the nanowire sensing material with the sensing electrode to selectively change the electrical conductivity by interacting with a specific material and by raising the air in the trench valleys between the sensing electrodes. Method for producing a surface-modified nanowire sensor, characterized in that the manufacturing. 제7항에 있어서, 상기 트렌치 구조를 갖는 센서 구조체를 형성하는 단계는, The method of claim 7, wherein forming a sensor structure having a trench structure, 상기 평면 기판의 일면에 식각 보호층을 균일한 두께로 형성하는 단계;Forming an etch protective layer on one surface of the planar substrate to a uniform thickness; 상기 평편 기판의 전면에 포토리지스터를 코팅하는 단계;Coating a photoresist on the entire surface of the flat substrate; 상기 포토마스크 및 UV 광원을 이용하여 원하는 패턴을 포토리지스터에 형성하여 식각 보호층을 식각하는 단계;Etching the etch protective layer by forming a desired pattern on the photoresist using the photomask and the UV light source; 상기 형성된 패턴에 따라 식각된 식각 보호층의 영역에 접하는 평면 기판의 영역을 식각하여 상기 트렌치 골을 형성하는 단계;Etching the region of the planar substrate in contact with the region of the etch protection layer etched according to the formed pattern to form the trench valleys; 남아 있는 포토리지스터를 상기 평면 기판에서 제거하는 단계;Removing the remaining photoresist from the planar substrate; 남아 있는 식각 보호층 및 상기 트렌치 골에 보호층을 형성하는 단계; 및Forming a protective layer on the remaining etching protection layer and the trench valley; And 상기 보호층의 일부 영역에 감지 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 개질형 나노선 센서 제작 방법. And forming a sensing electrode on a portion of the protective layer. 제7항에 있어서, 상기 나노선 감지소재를 위치시키는 단계는,The method of claim 7, wherein the positioning of the nanowire sensing material, 상기 나노선 소재를 분리 및 정제한 나노선 분자를 나노선 용액에 분산시키는 단계;Dispersing the nanowire molecules separated and purified from the nanowire material in a nanowire solution; 상기 나노선 용액을 두 개 이상의 상기 감지 전극이 쌍으로 존재하는 감지 영역에 선택적으로 떨어뜨리는 단계; 및Selectively dropping the nanowire solution into a sensing region in which two or more of the sensing electrodes are present in pairs; And 상기 나노선 분자만이 남도록 상기 나노선 용액을 건조시켜 상기 나노선 분자를 원하는 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 개질형 나노선 센서 제작 방법. And drying the nanowire solution so that only the nanowire molecules remain, thereby forming the nanowire molecules as desired. 제7항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 나노선 감지 소재의 표면을 개질시키는 단계는, 상기 센서 구조체의 상기 트렌치 골이 친수성 성질을 갖고, 상부 평면이 소수성 특성을 갖는 경우, 상기 트랜치 골 내부를 따라서 자발적으로 흐르도록 상기 표면 개질 용액을 흘려보냄을 특징으로 하는 표면 개질형 나노선 센서 제작 방법. The modifying the surface of the nanowire sensing material may include modifying the surface modification solution to spontaneously flow along the trench valleys when the trench valleys of the sensor structure have hydrophilic properties and the upper plane has hydrophobic properties. Method for producing a surface-modified nanowire sensor characterized in that the flow. 제10항에 있어서, The method of claim 10, 상기 나노선 감지소재는 폭이 1~500nm이고, 길이가 1um 이상인 나노선 구조를 갖는 탄소, 실리콘, 텅스텐 산화물, 주석 산화물, 인듐 산화물, 티탄늄 산화물 또는 아연 산화물 중 하나로 이루어짐을 특징으로 하는 표면 개질형 나노선 센서 제작 방법. The nanowire sensing material has a surface modification of 1 to 500 nm and has a surface modification of one of carbon, silicon, tungsten oxide, tin oxide, indium oxide, titanium oxide, or zinc oxide having a nanowire structure of 1 μm or more in length. Method of manufacturing type nanowire sensor.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114062457A (en) * 2021-11-15 2022-02-18 深圳市溢鑫科技研发有限公司 Vertical graphene electrochemical electrode detection chip and manufacturing method thereof
KR20220079435A (en) * 2020-12-04 2022-06-13 한국과학기술원 Fabrication method of conductive networks through the adaptation of sacrificial layer
CN115605743A (en) * 2021-03-12 2023-01-13 京东方科技集团股份有限公司(Cn) Array substrate, microfluidic device, microfluidic system and fluorescence detection method
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2021167125A1 (en) * 2020-02-19 2021-08-26 엘지전자 주식회사 Display device using semiconductor light-emitting elements and method of manufacturing same

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100584188B1 (en) * 2004-03-08 2006-05-29 한국과학기술연구원 Nanowire light sensor and kit with the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220079435A (en) * 2020-12-04 2022-06-13 한국과학기술원 Fabrication method of conductive networks through the adaptation of sacrificial layer
US12412678B2 (en) 2020-12-04 2025-09-09 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Fabrication method of conductive nanonetworks through adaptation of sacrificial layer
CN115605743A (en) * 2021-03-12 2023-01-13 京东方科技集团股份有限公司(Cn) Array substrate, microfluidic device, microfluidic system and fluorescence detection method
CN114062457A (en) * 2021-11-15 2022-02-18 深圳市溢鑫科技研发有限公司 Vertical graphene electrochemical electrode detection chip and manufacturing method thereof

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