Photolithography 에 의한 FET 형 Ca2+ 센서의 제작 및 특성

박이순,허영준,손병기 ( Lee Soon Park,Young Jun Hur,Byung Ki Sohn ) 한국센서학회 1996 센서학회지 Vol.5 No.1

FET type Ca^(2+)sensor(Ca-ISFET) was fabricated by micropool and photolithographic method utilizing photosensitive polymer as membrane materials. When OMR-83 negative photoresist was used as membrane material, it gave good sensitivity by micropool method with dioctyladipate as plasticizer but it could not be used in the photolithographic method. When poly(vinyl butyral), PVB was used as membrane material, it gave relatively high sensitivity (23±0.2 mV/decade) for Ca^(2+) concentration range of 10^(-4)∼10^(-1) mole/ℓ by photolithographic method. PVB also provided good adhesion to the pH-ISFET base device without adhesion promoter pretreatment and any plasticizer.

감광성 수용성 고분자를 이용한 Lipid 센서의 제조

박이순,김기현,손병기 ( Lee Soon Park,Gi Hyeon Kim,Byung Ki Sohn ) 한국센서학회 1993 센서학회지 Vol.2 No.1

A FET(field effect transistor) type lipid sensor was fabricated by immobilizing lipase enzyme on the gate of pH-ISFET(SiO₂/Si₃N₄). A water soluble polymer. polyvinyl alcohol(PVA) was modified with 1-methyl-4-(formylstyryl) pyridinium methosulfate(SbQ) to give a photosensitive membrane(PVA-SbQ) in which lipase was immobilized. The optimum photolithographic conditions were : spin coating speed 5,000∼6,000 rpm. L1V exposure time 20∼30 seconds, developing time in water 3040 seconds, and vacuum drying time 45 min. at room temperature with the suspension containing PVA-SbQ aqueous solution(SbQ 1mol %, 10 wt %) 200 NL, bovine serum albumin (BSA) 7.5 mg, and lipase 10 mg. The lipid sensor showed good linear calibration curve in the range of 10∼100 mM triacetin as a lipid sample.

백금전극과 감광성 고분자를 이용한 ISFET 포도당 및 자당센서의 감지성능 개선

조병욱,장원덕,김창수,박이순,손병기 ( Byuhng Woog Cho,Won Duk Jang,Chang Soo Kom,Lee Soon Park,byung Ki Sohn ) 한국센서학회 1995 센서학회지 Vol.4 No.4

The ISFET glucose and sucrose sensors containing platinum electrode and photopolymeric enzyme membrane were fabricated. The platinum working electrode was used for the electrolysis of hydrogen peroxide, which was the other product of the enzyme reaction, to improve sensing characteristics of the sensors. In order to improve response time, photo-crosslinkable polymer(PVA-SbQ) was used to the matrix for the enzyme immobilized membrane. The characteristics of glucose and sucrose sensors were investigated according to the variation of platinum electrode area. The response time was about 3∼5 minutes and determinations of glucose and sucrose in the range of about 30∼300mg/dl could be possible.

FET형 반도체 마이크로센서 개발(Ⅱ)

손병기,이흥락,박이순,조진호,이성필,최평,서화일,고성택,박재윤,서장수,김창수 경북대학교 센서기술연구소 1994 연차보고서 Vol.1994 No.-

현재 의료진단, 화학공정의 모니터링이나 환경공학적 감시 및 제어 등의 분야에서 사용되고 있는 기존의 센서는 고가이며 용적이 클 뿐만 아니라 분석시간이 길고 사용하기 까다로운 것 등 여러 가지 문제점이 있다. 또한 측정환경에 영향을 주지 않을 만큼 충분히 작으며 빠른 분석시간을 가진 센서를 필요로 하고 있다. 본 연구에서는 기존의 센서들의 난점을 극복할 수 있는 새로운 형태의 FET형 전해질(electrolyte : H^+, K^+, Ca^2+, Na^+)분석 시스템, 용존가스(O_2, CO_2)분석 시스템의 개발을 중점적으로 추진하며, FET형 압력센서, 습도센서, 방사형 온도센서 등의 개별 FET형 센서에 관한 연구도 병행하고자 한다. Recently various kinds of sensors have been developed, being applicated to their own purpose. There are lots of difficulties to apply them to measurements in which the real-time monitoring is required without disturbing the surrounding environment. FET type semiconductor sensors, fabricated by the semiconductor integration technologies, have many advantages for their miniaturization, standardization, mass-production and in vivo/in situ monitoring. They also hold a very proper configuration for multi-functional sensors or integrated smart sensors, and wide availability by forming various kinds of physical or chemical sensing materials onto their sensing gates.

FET형 반도체 마이크로센서 개발(Ⅲ)

손병기,이흥락,박이순,조진호,이성필,최평,서화일,박재윤,송경은,김창수 경북대학교 센서기술연구소 1995 연차보고서 Vol.1995 No.-

현재 의료진단, 화학공정의 모니터링이나 환경공학적 감시 및 제어 등의 분야에서 사용되고 있는 기존의 센서는 고가이며 용적이 클 뿐만 아니라 분석시간이 길고 사용하기 까다로운 것 등 여러 가지 문제점이 있다. 또한 측정환경에 영향을 주지 않을 만큼 충분히 작으며 빠른 분석시간을 가진 센서를 필요로 하고 있다. 본 연구에서는 기존의 센서들의 난점을 극복할 수 있는 새로운 형태의 FET형 전해질(electrolyte : H^+, K^+, Ca^2+, Na^+)센서소자 및 분석 시스템, 용존가스(O_2, CO_2)센서의 개발을 중점적으로 추진하였으며, FET형 압력센서, 습도센서 둥의 개별 FET형 센서에 관한 기초연구도 병행하였다. The conventional sensors have many problems such as high cost, large dimension, long analysis time and troublesome handling to apply to the fields of medical diagnosis, monitoring of chemical process and environmental monitoring/control. The main objects of this research are to develope a new FET type electrolyte(H^+, K^+, Ca^2+, Na^+)sensors, analysis system, and dissoved gas(O_2, CO_2)senors that can overcome the problems of the conventional sensors, and parallel basic researches on FET. type sensors such as pressure and humidity are also in progress.

FET형 반도체 마이크로센서 개발(Ⅰ)

손병기,이흥락,박이순,장민수,조진호,서장수,최 평,남기홍,권대혁,서화일,김창수,이수근 경북대학교 센서기술연구소 1993 연차보고서 Vol.1993 No.-

현대사회가 발전함에 따라 개인의 건강 및 환경오염에 대한 관심이 고조되고 있으나, 국내에서는 이러한 요구를 충족시킬 건강진단용 의료장비나 환경감시용 측정장치의 개발이 미흡한 실정이다. 이에 부응하여 소형화, 규격화 및 양산화에 매우 유리한 FET형 마이크로센서에 관한 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 CMOS공정으로 제조된 pH-FET가 높은 감도와 우수한 장기안정성을 가짐을 확인하였으며, Na-ISFET 제조를 위하여 ionophore로서 ETH2120을 선정하고 감지막의 최적조성비, 직선감응범위 및 감도 등을 조사하였다. 그리고 ionophore인 valinomycin과 ETH129를 사용하고 matrix로서 감광성고분자인 PVB/BAC를 이용하여 K 및 Ca-ISFET의 감지막을 사진식각공정으로 형성시켰다. 용존가스센서를 집적화하기 위하여 바탕소자인 금속박막 즉 Ag/AgCl과 Pt박막의 증착조건 및 Liff-off 공정조건을 확립하였으며, 가스투과막과 hydrogel막의 형성법에 대한 기초조사를 수행하였다. FET형 포도당센서에 적합한 Desk-top 형태 포도당 측정기의 hardware 및 software를 설계 제작하여 그 특성을 검증하였다. 이는 여타의 FET형 센서에 이용가능할 것이다. 또한 센서신호를 다중으로 처리할 수 있는 Custom IC를 CMOS공정에 적합하게 설계검증하였다. Sol-Gel법과 RF 마그네트론 스퍼터링법으로 압전물질인 BaTiO_3, Pb(ZrTi)O_3 및 ZnO 막을 형성하고 이들의 물성을 조사하여 FET형 압력센서에의 적용가능성을 확인하였다. According to the development of modern society, interests in individual health and environmental pollution have been increased. But the domestic development of medical diagnostic and environmental monitoring equipments do not satisfy this requirements. This research had been dedicated to the FET type semiconductor microsensor which has advantages such as small size, standardization and mass-production. The fabricated pH-ISFET by CMOS process has high sensitivity and excellent long-term stability. A Na-ISFET was prepared which contained EH2120 as ionophore in sensing membrane and investigated optimum composition of membrane, linearity and sensitivity of the Na-ISFET. By using photo-sensitive polymer PVB/BAC as matrix, we formated sensing membrane of K and Ca-ISFET in photolithographic method. To integrate dissolved gas sensors, we established deposition and liff-off process condition of metal electrode(Ag/AgCl and Pt) as well as the formation method of hydrogel and gas permeable membrane. Hardware and software of desk-top type glucose meter suitable to FET type glucose sensor were designed manufactured to verificate its operation. This system was designed to be available for other FET type sensors. Additionally we designed and verified custom 1C, which can process multiple sensor signals, compatible with CMOS process. By sol-gel method and RF magnetron sputtering method, piezoelectric film such as BaTiO_3, Pb(ZrTi)O_3, and ZnO were deposited. These films were characterized and ascertained their adaptability to FET type pressure sensor.

FET형 마이크로센서 개발

손병기,박이순,서화일,고광락 경북대학교 센서기술연구소 1997 연차보고서 Vol.1997 No.-

FET형 마이크로센서 개발

손병기,박이순,서화일,권대혁,고광락 경북대학교 센서기술연구소 1996 연차보고서 Vol.1996 No.-

FET형 반도체센서 및 시스템 개발

손병기,조진호,최평,박이순,서화일,권대혁,고광락 경북대학교 센서기술연구소 1996 연차보고서 Vol.1996 No.-

기존의 센서들의 난점을 극복할 수 있는 새로운 형태의 FET형 전해질(electrolyte :H^+, K^+, Ca^2+, Na^+)센서소자 및 분석 시스템의 개발을 중점적으로 추진하였으며, FET형 포도당센서 및 압력센서의 개별 FET형 센서에 관한 연구도 병행하였다. FET형 전해질센서를 이용한 휴대용 전해질 측정기와 desktop형 4채널 전해질 분석기를 제작하였다. 또한 이 시스템을 소형화하기 위한 주문형 아날로그-디지탈 변환기 내장형 CMOS 프로세서를 설계하고 검증하였다. The main object of this research is to develope a new FET type electrolyte(H^+, K^+, Ca^2+, Na^+) sensors and analysis system which can overcome the problems of the conventional sensors. Parallel researches on FET type sensors such as glucose and pressure humidity are also in progress. A portable electrolyte meter and desktop 4-channel electrolyte analysis system is fabricated. A customized CMOS processor with built-in analog-to-digital converter is designed and verified.

FET형 반도체센서 및 시스템 개발(Ⅱ)

손병기,박이순,고광락,김창수,조진호,서장수,김명남,최 평,서희돈,이준하 경북대학교 센서기술연구소 1997 연차보고서 Vol.1997 No.-

현재 여러 가지 형태의 센서들이 고유의 용도에 맞게 연구 개발되어 사용되고 있으나, 측정환경에 영향을 주지 않을 만큼 충분히 작은 센서로 현재의 상태를 현시적으로 측정해야 하는 상황에서는 이들을 적용하기에 많은 어려움이 있었다. 그러나, FET형 반도체센서는 집적회로 제조공정을 활용하여 제조되므로 소형화, 규격화 및 양산화가 가능할 뿐만 아니라 현장 현시적 모니터링에 유리하다. 또한 측정회로를 함께 집적시킨 스마트센서 및 여러 가지 대상량을 동시에 측정할 수 있는 다기능센서에 매우 적합한 형태의 센서이다. 특히 FET의 게이트 상에 측정하고자 하는 각종 물리량이나 화학량에 감응하는 물질을 형성함으로써 여러 분야에 그 활용폭이 광범위하다. 현재 의료진단, 화학공정의 모니터링이나 환경공학적 감시 및 제어 등의 분야에서 사용되고 있는 기존의 센서는 고가이며 용적이 클 뿐만 아니라 분석시간이 길고 사용하기 까다로운 것 등 여러 가지 문제점이 있다. 또한 측정환경에 영향을 주지 않을 만큼 충분히 작으며 빠른 분석시간을 가진 센서를 필요로 하고 있다. 본 연구에서는 기존의 센서들의 난점을 극복할 수 있는 새로운 형태의 FET형 전해질 (electrolyte : H^+, K^+, Ca^2+, Na^+)센서소자 및 분석 시스템의 개발을 중점적으로 추진하였으며, 센서시스템 집적화 및 생체정보 전송용 텔레미트리 시스템의 ASIC화 관한 연구도 병행하였다. Recently various kinds of sensors have been developed, being applicated to their own purpose. There are lots of difficulties to apply them to measurements in which the real-time monitoring is required without disturbing the surrounding environment. FET type semiconductor sensors, fabricated by the semiconductor integration technologies, have many advantages for their miniaturization, standardization, mass-production and in vivo/in situ monitoring. They also hold a very proper configuration for multi-functional sensors or integrated smart sensors, and wide availability by forming various kinds of physical or chemical sensing materials onto their sensing gates. The conventional sensors have many problems such as high cost, large dimension, long analysis time and troublesome handling to apply to the fields of medical diagnosis, monitoring of chemical process and environmental monitoring/control. The main object of this research are to develope a new FET type electrolyte (H^+, K^+, Ca^2+, Na^+) sensors and analysis system which can overcome the problems of the conventional sensors, and parallel integration of a sensor system and ASIC of a telemetry system for physiological signal are also in progress.