KR0133481B1 - 평면마이크로 가공기술을 이용한 적외선어레이센서 제조방법 - Google Patents
평면마이크로 가공기술을 이용한 적외선어레이센서 제조방법Info
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Abstract
본 발명은 평면마이크로 가공기술을 이용한 적외선 어레이센서 제조방법에 관한 것으로, 기판과, 상기 기판과 양측이 접하며 기판과의 사이에 단열을 위해 외부와 접하도록 형성된 공간부를 가지는 지지대와, 상기 지지대의 소정영역에 형성된 다수의 센서로 이루어진 센서부와, 상기 센서부를 제외한 나머지 지지대의 소정부분에 상기 기판과 지지대 사이에 식각용액이 침투되어 기판과 지지대 사이의 물질을 제거하도록 형성된 식각 창을 포함하여 구성되며, 식각창을 사용하여 이를 통해 기판과 지지대 사이의 희생층을 제거하여 두 구조물 사이에 공간을 확보하여 열손실을 최소화함으로써 제조공정을 단순화하여 제조가 용이하며, 공정시간이 단축되고, 열감지 특성이 개선되어 미세한 온도변화도 감지하여 적외선 이미지를 구현할 수 있는 효과가 있다.
Description
제1도는 종래의 기술에 의한 적외선 어레이 센서의 구성도.
제2도는 종래의 기술에 의한 다른 적외선 어레이 센서의 구성도.
제3도는 본 발명에 의한 일실시예의 적외선 어레이 센서의 구성도.
제4도는 본 발명에 따른 실시예의 적외선 어레이 센서의 구성도.
제5도는 본 발명에 의한 적외선 어레이 센서의 입출력 파형도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
6 : 기판7 : 희생층
8 : 지지대9 : 센서부
10,13,14 : 식각창11 : 하부공통전극
12 : 상부공통전극
본 발명은 적외선 어레이 센서 제조방법에 관한 것으로, 특히 열손실을 최소화하고 제조공정을 감소 시킬 수 있는 평면마이크로 가공기술을 이용한 적외선 어레이센서 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 적외선 어레이 센서는 초전형 재료에 열이 흡수되면 온도변화에 따른 적외선 양 만큼 표면전하를 생성하게 되며, 상하부 전극간의 전하차이를 감지하여 출력하며, 이렇게 전압으로 변환된 신호는 선택적으로 받아들여져 증폭된 후 신호처리를 통하여 화상처리를 하도록 되어 있다.
그리고 이때 센서에서 감지하는 열변화의 손실을 막기위해서는 단열구조의 형태가 필요한데, 이에따라 종래의 초전형 적외선 어레이 센서는 제1도에 도시한 바와 같이, 먼저 기판에 지지층을 형성하고 강유전체를 증착시켜 유전체막(2)을 형성한 후 전극을 형성함으로써 센서구조를 만들고, 상기 센서를 받치거나, 제2도에 도시한 바와 같이 실리콘으로 이루어진 기판(4)을 이방성 식각하여 지지층과 센서부(5)를 공중에 띄워 열손실을 방지하고 있다.
상기와 같은 구조의 어레이 센서는 반도체형 HgCdTe로 이루어진 적외선 이미지 센서에 비해 파장의 존도가 없고 상온에서도 동작가능하며 생산가격이 저렴하여 다양한 열 이미지를 구현할 수 있는 장점이 있으나, 단열구조를 만들기 위하여 기판으로 사용되는 실리콘을 이방성식각시킬때 기판의 두께가 두꺼운 경우 식각시간이 길어지며, 발암성 물질인 EDP(Ethylene Diamine Pyrocatecol)또는 KOH를 사용함으로써 심각한 오염이 수반되며, 기판을 식각할 때 선택성이 낮아 센싱 재료에 영향을 주는 문제점들이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여, 평면미세가공기술로 기판과 지지대 사이에 공간부를 형성하여 기판식각공정없이 단열을 할 수 있는 평면마이크로 가공기술을 이용한 적외선 어레이 센서의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 평면마이크로 가공기술을 이용한 적외선 어레이 센서의 제조방법은, 기판 상부의 소정영역에 희생층을 형성하는 공정과, 상기 희생층 상부 전면과 희생층이 형성되지 않는 기판 상부 일부분에 걸쳐 상부에 센서를 지지하기 위한 지지대를 형성하는 공정과, 상기 지지대 상부에 다수개의 센서부를 형성하는 공정과, 상기 센서부가 형성되지 않은 지지대의 나머지 부분에 식각창을 형성하고 상기 식각창을 통해 상기 희생층을 식각용액으로 제거하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명을 좀 더 상세하게 설명하고자 한다.
제3도는 본 발명의 일실시예로서, 먼저 반도체 물질로서 예를 들면 실리콘이나 갈륨비소로 이루어진 기판(6) 상부에 절연물질로서 예를 들면 PSG(Phosphosilicate Glass)또는 SOG(Spin On Glass)등의 물질을 소정의 두께로 증착시켜 희생층(7)을 형성하고, 상기 희생층(7) 상부 전면과 희생층(7)이 형성되지 않은 기판(6) 상부 일부분에 걸쳐 다결정실리콘이나 질화실리콘(Si3N4)을 소정의 두께로 증착시켜 센서를 지지하기 위한 지지대(8)를 형성한 후 다시 상기 지지대(8)의 소정 영역에 불순물로서 예를 들면 다결정실리콘에 인을 도핑하거나 질화실리콘에 백금을 증착시켜 다수의 센서부(9)를 형성하며, 이어서 상기 센서부(9)가 형성되지 않은 지지대(8)의 나머지 부분에 식각창(10)를 형성한다.
계속하여 PSG 또는 SOG로 이루어진 희생층만을 식각할 수 있는 식각용액으로서 예를들면 불산용액에 상기 식각창(10)이 형성된 결과물을 침전시켜 상기 식각창(10)으로도 희생층을 제거한 후 상기 센서부(9)와 연결되는 상, 하부 전극(11,12)을 형성한다.
상기 공정에서 상기 식각창은 식각시 식각속도를 향상시켜 공정 시간을 단축시킬 수 있다.
또한 제4도의 다른 실시예에서는 열이미지의 구현을 보다 정확하게 할 수 있도록 센서 상호간의 열간섭을 방지하기 위해 센서 가장자리 측면의 지지대에 식각홈(13,14)을 형성하여 각 센서간의 단열 효과를 개선함으로써 더 높은 감도를 갖도록 하였으며, 상기 식각홈(13,14)을 식각창으로도 사용함으로써 희생층의 식각공정시간도 단축시킬 수 있는데, 상기와 같은 제3도 및 제4도의 적외선 어레이 센서의 경우 제5도에 도시한 바와 같이 식각창을 사용하여 기판과 지지대 사이의 희생층을 제거하여 공간을 형성함으로써 열손실을 최소화시켜 입사되는 적외선에 대한 출력신호의 응답시간이 무시할 정도로 빨라진다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면 기판을 식각하기 위해 양면 공정이나 유독성 용액을 사용하는 대신 식각창을 형성하고 이를 통해 기판과 지지대 사이의 희생층을 제거하여 두 구조물 사이에 공간을 확보하여 열손실을 최소화함으로써 제조공정을 단순화하여 제조가 용이하며, 공정시간이 단축되고, 열감지 특성이 개선되어 미세한 온도변화도 감지할 수 있는 효과가 있다.
Claims (7)
- 기판 상부의 소정영역에 희생층을 형성하는 공정과, 상기 희생층 상부 전면과 희생층이 형성되지 않는 기판 상부 일부분에 걸쳐 상부에 센서를 지지하기 위한 지지대를 형성하는 공정과, 상기 지지대 상부에 다수개의 센서부를 형성하는 공정과, 상기 센서부가 형성되지 않는 지지대의 나머지 부분에 식각창을 형성하고 상기 식각창을 통해 상기 희생층을 식각용액으로 제거하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 평면마이크로 가공기술을 이용한 적외선 어레이 센서의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 희생층은 소정의 식각용액에 대하여 기판, 지지대 및 센서부를 구성하는 물질보다 식각률이 매우 큰 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 평면마이크로 가공기술을 이용한 적외선 어레이 센서의 제조방법.
- 제2항에 있어서, 상기 소정의 식각용액에 대하여 기판, 지지대 및 센서부를 구성하는 물질보다 식각률이 매우 큰 물질은 PSG 또는 SOG임을 특징으로 평면마이크로 가공기술을 이용한 적외선 어레이센서의 제조방법.
- 제2항에 있어서, 상기 식각용액은 불산용액임을 특징으로 하는 평면마이크로 가공기술을 이용한 적외선 어레이 센서의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 지지대의 다결정실리콘이나 질화실리콘 중 어느 하나의 물질로 이루어짐을 특징으로 하는 평면마이크로 가공기술을 이용한 적외선 어레이 센서의 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 지지대가 다결정실리콘으로 이루어지면 상기 희생층을 제거한 후 지지대의 소정부분을 선택적으로 불순물로 도핑하여 전극을 형성하는 공정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 평면마이크로 가공기술을 이용한 어레이 센서의 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 지지대가 질화실리콘으로 이루어지면 상기 희생층을 제거한 후 지지대의 소정부분에 선택적으로 백금을 증착하여 젼극을 형성하는 공정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 평면마이크로 가공기술을 이용한 적외선 어레이 센서의 제조방법.
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