KR100207653B1 - 초전형 적외선 센서 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초전형 적외선 센서 및 그 제조방법에 관하여 개시한 것으로서, 본 발명에 의한 초전형 적외선 센서 및 그 제조방법의 특징에 의하면 기판의 선택적 에칭에 의해 초전박막에 가해지는 스트레스를 최소화시킬 수 있어서 초전박막의 균열발생을 원천적으로 방지할 수 있다. 또한, 별도의 지지 프레임을 추가할 필요없이 기판 자체가 프레임의 역할을 할 수 있는 구조적 장점을 가지며, 이러한 구조적 특징에 의하여 감지특성 및 재현성을 향상시킴과 동시에 전체 소자의 두께를 기존보다 두껍게 형성할 수 있어서 조립시 취급 등이 용이한 장점을 가진다. 그리고, 제조공정의 감축을 통하여 생산성을 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

초전형 적외선 센서 및 그 제조방법

제1도는 종래 기술에 의한 초전형 적외선 센서를 나타내 보인 개략적 단면도이다.

제2도는 종래의 다른 기술에 의한 초전형 적외선 센서를 나타내 보인 개략적 단면도이다.

제3도 내지 제13도는 제2도에 도시된 종래의 초전형 적외선 센서의 단계별 제조 공정도이다.

제14도는 본 발명에 의한 초전형 적외선 센서를 나타내 보인 개략적 단면도이다.

제15도 내지 제20도는 제14도에 도시된 본 발명에 의한 초전형 적외선 센서의 단계별 제조 공정도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21 : 프레임 22, 24 : 보호막

23, 26 : 금속 전극 25 : 초전체 박막

100 : MgO 기판 101 : 홈부

111 : 초전체 박막 112 : 보호막

114, 113 : 금속 전극

본 발명은 초전박막을 이용한 적외선 센서 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 구조 및 제조공정의 개선을 통하여 감지특성 및 재현성을 향상시킨 초전형 적외선 센서 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

제1도는 종래 기술에 의한 초전형 적외선 센서를 나타내 보인 개략적 단면도이다. 상기 제1도를 참조하여 종래 기술에 의한 초전형 적외선 센서의 구성에 대해 살펴보면, 도시된 바와 같이 중앙의 하부(15)가 부분 제거되어 브릿지형을 이루고 있는 MgO 기판(11) 위에 하부 전극(12)이, 하부 전극(12) 위에 초전체박막(13)이 순차 적층되어 있고, 상기 초전체박막(13) 위에는 상부 전극(14)이 형성되어 있는 구조를 이루고 있다. 이러한 구조의 종래 초전형 적외선 센서는 하부 전극(12) 위에 초전체박막(13)을 성장하기가 용이하지 않은 단점이 있고, 또 감도가 그다지 좋지 못하여 실용적이지 못하다. 그래서, MgO 기판을 완전 식각하는 기술이 등장하였으며, 이에 따른 초전형 적외선 센서를 제2도에 개략적으로 나타내 보였다. 제2도를 참조하면 종래의 다른 기술에 의한 초전형 적외선 센서는 중앙이 관통된 프레임(21) 위에 제1폴리미드(polyimide) 보호막(22)이, 그리고 그 위에 상부 전극(23)이 순차 적층되어 있고, 상기 상부 전극(23) 위에 제2폴리미드 보호막(24)과 초전체박막(25)이 부분적으로 적층되어 있으며, 상기 초전체박막(25)위에는 상부 전극(26)이 형성되어 있는 구조를 이루고 있다. 도면 중, 부호 10은 제조 과정에서 제거된 MgO 기판을 나타낸 것이다.

제3도 내지 제16도는 상기 제2도에 도시된 종래의 다른 기술에 의한 초전형 적외선 센서 소자의 단계별 제조 공정을 나타내 보인 것으로서, 이를 참조하여 종래 기술에 의한 박막형 적외선 센서 소자의 구성 및 제조방법에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 제3도에서와 같이 MgO기판(10) 위에 RF 마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering)장치 등을 이용한 스퍼터링법을 통하여 초전체박막(PLT; PbLaTiO₃)(25)을 증착시키고, 제4도에서와 같이 상기 초전체박막(25)의 상부에 폴리미드 보호막(24)을 도포한다.

다음에, 제5도 내지 제6도에 도시된 바와 같이 포토 마스크(27)를 이용하여 상기 폴리미드 보호막(24)을 소정 패턴으로 형성한 후, 제7도에서와 같이 상기 폴리미드 보호막(24) 위에 하부 전극(23)을 코팅하여 형성한다. 다음에 제8도에서와 같이 상기 하부 전극(23) 위에 포토레지스트(28)를 도포하고, 포토마스킹과 포토 에칭 과정을 거쳐 소정 패턴을 형성한 다음 포토레지스트(28)를 제거하여 제9도에 도시된 구조의 결과물을 얻는다. 이후, 제10도에 도시된 바와 같이 상기 하부 전극(23)위에 폴리미드 보호막(22)을 형성한 구조의 결과물을, 제11도에서와 같이 뒤집어서 프레임(21)의 중앙 관통부에 탑재시키고, 제12도에 도시된 바와 같이 MgO 기판(10)을 에칭하여 완전히 제거한다. 그런 다음, 제13도에서와 같이 상기 초전체박막(25) 위에 상부 전극(26)을 형성하고, 포토레지스 공정 및 보호막 형성을 거쳐 제2도에 도시된 바와 같은 구조의 초전형 적외선 센서의 제조를 완료하게 된다.

상기 과정을 통하여 제조되는 종래의 다른 기술에 의한 초전형 적외선 센서는 MgO 기판(10)이 에칭에 의해 완전 제거되는 구조적 특징으로 인하여, 그 과정에서 초전박막이 스트레스에 의해 균열이 발생하는 문제점이 있었으며, 또 통상 2㎛ 정도의 얇은 두께로 인하여 그 취급이 어려운 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술이 가지는 문제점을 감안하여 이를 개선코자 창출된 것으로서, 본 발명은 기판의 선택적 에칭에 의해 초전박막에 가해지는 스트레스를 최소화시키는 동시에 취급이 용이하도록 전체 소자의 두께를 적절한 수준으로 형성한 구조 및 제조공정의 개선을 통하여 감지특성 및 재현성을 향상시킨 초전형 적외선 센서를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 상기 목적의 초전형 적외선 센서 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 초전형 적외선 센서는, 하부 전극 위에 상면 중앙부가 선택적으로 식각 제거된 기판이 적층되고, 상기 기판 위에 동일한 패턴으로 초전체박막이 형성되며, 상기 초전체박막의 일측 상부에 보호막이 적층 형성되고, 상기 보호막과 상기 초전체박막 위에 상부 전극이 적층 형성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기한 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 초전형 적외선 센서의 제조방법은, 기판의 상면 중앙부를 선택적으로 식각 제거하여 홈부를 형성하는 제1식각 단계; 상기 기판의 상면과 동일한 패턴으로 초전체 박막을 성막하는 성장단계; 상기 초전체 박막의 일측 상부에 보호막을 도포하는 보호막 형성 단계; 상기 보호막 및 상기 초전체 박막의 상면을 덮도록 상부 전극을 형성하는 제1전극 형성 단계; 상기 기판의 하면을 소정 두께로 나란하게 식각하여 제거하는 제2식각 단계; 상기 기판의 하면 일부를 덮도록 하부 전극을 형성하는 제2전극 형성 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명에 있어서, 특히 상기 기판에 형성된 홈부는 100㎛ 전후의 깊이로 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

제14도는 본 발명에 의한 초전형 적외선 센서를 나타내 보인 개략적 단면도로서, 이를 참조하면 본 발명에 따른 초전형 적외선 센서는 도시된 바와 같이 하부 전극(114)위에, 상면 중앙부가 선택적으로 식각 제거되어 홈부가 형성되어 있는 MgO 기판(100)이 적층되고, 이 MgO 기판(100)의 상면 윤곽과 동일한 형상으로 초전체 박막(111)이 적층 형성된다. 그리고, 상기 초전체 박막(111)의 일측 상부에 폴리미드 보호막(112)이 적층 형성되며, 상기 보호막(112)의 상부와 상기 초전체 박막(113)의 타측 상부에 상부 전극(113)이 적층 형성된 구조를 이룬다.

제15도 내지 제20도는 제14도에 도시된 본 발명에 의한 초전형 적외선 센서의 단계별 제조 공정을 나타내 보인 것으로서, 이를 참조하여 본 발명에 의한 초전형 적외선 센서의 제조방법에 대해서 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 제15도에 도시되어 있는 바와 같이 MgO 기판(100)의 중앙부를 선택적으로 식각 제거하여 100㎛ 전후 깊이의 홈부(101)를 형성하고, 이어서 제16도에서와 같이 스퍼터링법을 이용하여 상기 MgO 기판(100)의 상면에 기판 상면 윤곽과 동일한 형상을 이룰수 있도록 초전체 박막(111)을 성막한다. 다음에, 제17도에 예시된 바와 같이 상기 초전체 박막(111)의 홈부(101)를 중심으로 그 일측 상부에 폴리미드를 도포하여 보호막(112)을 형성하고, 타측 상부는 노출시킨 상태에서 제18도에서와 같이 상기 보호막(112)의 상면과 상기 초전체 박막(111)의 노출된 상면을 동시에 덮도록 상부 전극(113)을 형성한다. 그런 다음, 제19도에서와 같이 상기 MgO 기판(100)의 저면을 도시된 부호 110의 부위와 같이 소정 두께로 나란하게 식각 제거하여 상기 초전체 박막(100)의 홈부 저면을 노출시킨 상태에서, 최종적으로 제20도에 예시되어 있는 바와 같이 노출된 부위와 접촉이 가능하도록 상기 MgO 기판(100)의 저면에 하부 전극(114)을 형성함으로써 초전형 적외선 센서의 제작을 완료하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 초전형 적외선 센서의 특징에 의하면, 기판의 선택적 에칭에 의해 초전박막에 가해지는 스트레스를 최소화시킬 수 있어서 초전박막의 균열발생을 원천적으로 방지할 수 있다. 또한, 별도의 지지 프레임을 추가할 필요없이 기판 자체가 프레임의 역할을 할 수 있는 구조적 장점을 가지며, 이러한 구조적 특징에 의하여 감지특성 및 재현성을 향상시킴과 동시에 전체 소자의 두께를 기존보다 두껍게 형성할 수 있어서 취급 등이 용이한 장점을 가진다. 그리고, 제조공정의 감축을 통하여 생산성을 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (2)

1. 제1금속 전극과, 상기 금속 전극의 상면 일부에 적층되는 상면 중앙부가 선택적으로 식각 제거되어 양측 벽면이 경사지게 100±2㎛ 범위의 깊이를 가지는 홈부가 형성된 기판과, 상기 기판의 상면 윤곽과 동일한 형상으로 적충되어 상기 홈부의 바닥면으로 노출되도록 형성된 초전체 박막과, 상기 초전체 박막의 일측 상부에 적층 형성된 보호막과, 상기 보호막과 상기 초전체박막의 상면을 덮도록 적층 형성된 제2금속 전극을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 초전형 적외선 센서.
2. 기판의 상면 중앙부를 선택적으로 식각 제거하여 양측 벽면이 경사지게 100±2㎛ 범위의 깊이를 가지는 홈부를 형성하는 제1식각 단계; 상기 기판의 상면 윤곽과 동일한 형상으로 초전체 박막을 성막하는 성장단계; 상기 초전체 박막의 일측 상부에 보호막을 도포하는 보호막 형성 단계; 상기 보호막 및 상기 초전체 박막의 상면을 덮도록 금속 전극을 형성하는 제1전극 형성 단계; 상기 기판의 하면을 상기 홈부의 바닥면에 이르는 두께로 나란하게 식각하여 상기 초전체 박막의 저면 일부가 상기 홈부의 바닥으로 노출되도록 부분 제거하는 제2식각 단계; 상기 기판의 일부와 상기 초전체 박막의 저면이 상기 홈부의 저면으로 노출된 면을 덮도록 금속 전극을 형성하는 제2전극 형성단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 초전형 적외선 센서의 제조방법.