KR100279501B1 - Manufacturing method of pyroelectric element for thermal image detection - Google Patents
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Abstract
"제 1 금속 전극/적외선 흡수막/반투과성막" 적층 구조의 박막으로부터 글래스를 용이하게 분리할 수 있도록 한 열영상 검출용 초전소자 제조방법이 개시된다. 이를 구현하기 위하여 본 발명에서는 유전막의 프론트면을 소정 부분 선택식각하여 그 내부에 복수의 홈을 형성하는 공정과, 상기 홈 내부에만 선택적으로 에치스토퍼막을 형성하고, 그 전면에 "제 1 금속 전극/IR 흡수막/반투과성막" 적층 구조의 박막을 형성하는 공정과, 에치스토퍼막 상측의 반투과성막 표면이 소정 부분 노출되도록 상기 박막 상에 복수의 임의막 패턴을 형성하는 공정과, 접착제를 매개체로 이용하여 임의막 패턴이 구비된 상기 박막 상에 글래스를 부착하는 공정과, 에치스토퍼막이 노출될 때까지 유전막의 백면을 폴리싱하여 유전막 패턴을 형성하는 공정과, 유전막 패턴의 백면에만 선택적으로 복수의 제 2 금속 전극을 형성하고, 상기 홈 내의 에치스토퍼막을 제거하는 공정과, 소잉 공정을 실시하여 상기 결과물을 각각의 단위 픽셀이나 에레이 소자들로 분리하는 공정과, 메사 형상의 아이솔레이션 절연막과 제 3 금속 전극이 구비된 반도체 칩을 준비한 다음, 인듐 범프를 매개체로 이용하여 반도체 칩 상의 제 3 금속 전극과 유전막 패턴 백면의 제 2 금속 전극 간을 플립 칩 본딩하는 공정과, 케미컬 솔루션을 이용하여 상기 박막으로부터 글래스를 분리하는 공정으로 이루어진 열영상 검출용 초전소자 제조방법이 제공된다.Disclosed is a method of manufacturing a pyroelectric element for thermal image detection, in which a glass can be easily separated from a thin film of a "first metal electrode / infrared absorbing film / semi-transmissive film" laminated structure. In order to achieve this, the present invention provides a process of forming a plurality of grooves in the front surface of the dielectric layer by selectively etching a predetermined portion thereof, and selectively forming an etch stopper film only in the grooves, wherein the first metal electrode / A process of forming a thin film having an " IR absorption film / semi-permeable film " lamination structure, a process of forming a plurality of arbitrary film patterns on the thin film so that the surface of the semi-permeable film on the upper side of the etch stopper film is partially exposed, and an adhesive is used as a medium Attaching a glass on the thin film having an arbitrary film pattern, polishing a back surface of the dielectric film until the etch stopper film is exposed, forming a dielectric film pattern, and selectively forming a plurality of second films only on the back surface of the dielectric film pattern. Forming a metal electrode, removing the etch stopper film in the groove, and sawing; A semiconductor chip including a step of separating into cells or array elements, and a mesa isolation insulating film and a third metal electrode, and then using the indium bump as a medium, the third metal electrode on the semiconductor chip and the dielectric film pattern back surface are prepared. Provided are a method of fabricating a pyroelectric element for thermal imaging, comprising a process of flip chip bonding between two metal electrodes and a process of separating glass from the thin film using a chemical solution.
Description
본 발명은 열영상 검출용 초전소자 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유전막 패턴의 프론트면(front side)을 따라 형성되는 "제 1 금속 전극/적외선 흡수막/반투과성막" 적층 구조의 박막으로부터 글래스를 용이하게 분리할 수 있도록 한 열영상 검출용 초전소자 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a pyroelectric element for detecting a thermal image, and more particularly, from a thin film having a "first metal electrode / infrared absorbing film / semi-transmissive film" laminated structure formed along a front side of a dielectric film pattern. The present invention relates to a method of manufacturing a pyroelectric element for detecting a thermal image, in which glass can be easily separated.
최근들어, 전기석, 주석산 또는 자당등의 결정체의 일부를 가열하여 생기는 표면의 유전분극에 의한 전하를 이용하는 초전기에 대한 연구 개발이 매우 활발하게 이루어지고 있다. 초전형 열전소자는 이러한 초전기를 이용한 소자의 하나로서 별도로 제조된 단결정 구조의 집적소자와 모듈 형태로 재조합되어 열영상 검출용 초전소자로 사용되고 있다.In recent years, research and development on superelectrics using electric charges due to dielectric polarization of surfaces generated by heating a part of crystals such as tourmaline, tartaric acid, or sucrose have been actively conducted. Pyroelectric thermoelectric devices are one of the devices using a pyroelectric, and are integrated into a single crystal integrated device and a module form, and are used as a pyroelectric device for thermal image detection.
도 1a 내지 도 1i에는 상기 초전형 열전소자와 단결정 구조의 집적소자가 조합된 종래의 열영상 검출용 초전소자 제조방법을 도시한 공정수순도가 제시되어 있다. 상기 공정수순도를 참조하여 그 제조방법을 간략하게 제 9 단계로 구분하여 살펴보면 다음과 같다.1A to 1I show a process flowchart showing a conventional method for manufacturing a pyroelectric element for detecting a thermal image, in which the pyroelectric thermoelectric element and an integrated element of a single crystal structure are combined. Referring to the process flow chart, the manufacturing method is briefly divided into a ninth step.
제 1 단계로서, 도 1a에 도시된 바와 같이 유전막(10)의 프론트면을 소정 부분 선택적으로 레이져 식각하여 유전막(10) 내에 복수의 홈(g)을 형성한다. 이때, 유전막(10)은 유전체의 자발 분극에 의해 초전 전류가 발생하는 강유전체 물질로 형성되는데, 그 대표적인 예로는 BST(BaSrTiO3), PZT(PbZrTiO3), BT(BaTiO3), PST(PbScTaO3) 등을 들 수 있다.As a first step, as shown in FIG. 1A, a portion of the front surface of the dielectric film 10 is selectively laser-etched to form a plurality of grooves g in the dielectric film 10. At this time, the dielectric film 10 is formed of a ferroelectric material in which a pyroelectric current is generated by spontaneous polarization of the dielectric. Examples thereof include BST (BaSrTiO 3 ), PZT (PbZrTiO 3 ), BT (BaTiO 3 ), and PST (PbScTaO 3). ), And the like.
제 2 단계로서, 도 1b에 도시된 바와 같이 상기 홈(g)을 포함한 유전막(10)의 프론트면에 포토레지스트(photoresist)나 PiRL(polyimide released layer) 재질의 에치스토퍼막(12)을 도포하고, 유전막(10) 표면이 노출될 때까지 이를 폴리싱(polishing)하여 상기 홈(g) 내에만 에치스토퍼막(12)을 잔존시킨다.As a second step, as shown in FIG. 1B, an etch stopper film 12 made of photoresist or polyimide released layer (PRL) is applied to the front surface of the dielectric film 10 including the grooves g. The polishing film 12 is polished until the surface of the dielectric film 10 is exposed so that the etch stopper film 12 remains only in the groove g.
제 3 단계로서, 도 1c에 도시된 바와 같이 상기 홈(g) 내부의 에치스토퍼막(12)을 제거하고, 식각면의 균질성(uniformity)을 향상시킬 목적으로 습식식각 공정을 이용하여 레이저 식각시 생성된 슬래그를 제거한다. 그 결과 도시된 형태의 홈(g')이 만들어지게 된다.As a third step, as shown in FIG. 1C, the etching stopper layer 12 inside the groove g is removed and the laser etching process is performed by using a wet etching process for the purpose of improving the uniformity of the etching surface. Remove the generated slag. The result is a groove g 'of the form shown.
제 4 단계로서, 도 1d에 도시된 바와 같이 상기 홈(g')을 포함한 유전막(10)의 프론트면에 다시 PIRL 재질의 에치스토퍼막(14)을 형성하고, 유전막(10) 표면이 노출될 때까지 이를 폴리싱하여 상기 홈(g') 내에만 에치스토퍼막(14)을 잔존시킨다.As a fourth step, as illustrated in FIG. 1D, the etch stopper film 14 made of PIRL is formed on the front surface of the dielectric film 10 including the groove g ′ and the surface of the dielectric film 10 is exposed. This is polished until it leaves the etch stopper film 14 only in the groove g '.
제 5 단계로서, 도 1e에 도시된 바와 같이 에치스토퍼막(14)을 포함한 상기 유전막(10)의 프론트면에 공통 전극으로 사용되어질 제 1 금속 전극(16)과 적외선 흡수막(이하, IR 흡수막이라 한다)(18) 및 반투과성막(20)을 순차적으로 형성하여, "제 1 금속 전극(16)/IR 흡수막(18)/반투과성막(20)" 적층 구조의 박막을 형성한다.As a fifth step, as shown in FIG. 1E, the first metal electrode 16 and the infrared absorbing film (hereinafter referred to as IR absorption) to be used as a common electrode on the front surface of the dielectric film 10 including the etch stopper film 14 are described. 18) and the semi-permeable film 20 are sequentially formed to form a thin film having a "first metal electrode 16 / IR absorption film 18 / semi-permeable film 20" laminated structure.
제 6 단계로서, 도 1f에 도시된 바와 같이 에폭시(epoxy)나 왁스(wax) 재질의 접착제(22)를 사용하여 상기 박막을 이루는 반투과성막(20) 상에 글래스(24)를 부착한다.As a sixth step, as shown in FIG. 1F, the glass 24 is attached onto the semi-permeable film 20 forming the thin film by using an adhesive 22 made of epoxy or wax.
제 7 단계로서, 도 1g에 도시된 바와 같이 제 6 단계에서 제조된 결과물을 뒤집어 유전막(10)의 백면이 위로 올라오도록 위치 정렬한 다음, 에치스토퍼막(14)이 노출될 때까지 유전막(10)의 백면을 소정 두께 폴리싱하여 에치스토퍼막(14)을 사이에 두고 서로 소정 간격 이격되는 구조의 유전막 패턴(10a)을 형성하고, 유전막 패턴(10a)의 백면 상에만 선택적으로 "In/Au/TiW/NiCr" 적층 구조의 제 2 금속 전극(26)을 형성한다.As a seventh step, as shown in FIG. 1G, the resultant fabricated in the sixth step is turned upside down so that the back surface of the dielectric film 10 is positioned upward, and then the dielectric film 10 is exposed until the etch stopper film 14 is exposed. The back surface of the layer 1) is polished to a predetermined thickness to form the dielectric film pattern 10a having a structure spaced apart from each other with the etch stopper film 14 therebetween, and selectively "In / Au / only on the back surface of the dielectric film pattern 10a. A second metal electrode 26 having a TiW / NiCr ″ stacked structure is formed.
제 8 단계로서, 도 1h에 도시된 바와 같이 각 유전막 패턴 간을 분리하기 위하여 현상액(developer)나 펄 릴리즈 솔루션(PiRL release solution)을 이용하여 상기 홈(g') 내의 에치스토퍼막(14)을 제거한다.As an eighth step, as shown in FIG. 1H, the etch stopper film 14 in the groove g 'is formed by using a developer or a Pearl release solution to separate the dielectric pattern. Remove
제 9 단계로서, 도 1i에 도시된 바와 같이 소잉(sawing) 공정을 진행하여 각 단위 픽셀(또는 어레이 소자) 간을 완전하게 분리한 후, 메사(mesa) 형상의 아이솔레이션 절연막(52)과 제 3 금속 전극(54)이 구비된 반도체 칩(50)을 준비하고, 인듐 범프(70)를 매개체로 이용하여 제 3 금속 전극(54)과 제 2 금속 전극(26) 간을 플립 칩 본딩한 뒤 반투과성막(20)으로부터 글래스(312)를 분리시켜 주므로써, 본 공정 진행을 완료한다.As a ninth step, a sawing process is performed to completely separate each unit pixel (or array element), as shown in FIG. 1I, and then a mesa-shaped isolation insulating film 52 and a third After preparing the semiconductor chip 50 provided with the metal electrode 54, using the indium bump 70 as a medium, flip chip bonding between the third metal electrode 54 and the second metal electrode 26, and then semi-transparent The glass 312 is separated from the film 20 to complete the present process.
그러나, 상기에 언급된 일련의 공정 수순에 의거하여 열영상 검출용 초전소자를 제조할 경우에는 공정 진행 과정에서 다음과 같은 문제가 발생된다.However, when the pyroelectric element for detecting a thermal image is manufactured based on the above-described series of process procedures, the following problem occurs during the process.
반투과성막(20) 상에 글래스(24) 부착시 사용되는 접착제(22)로는 기 언급된 바와 같이 에폭시나 왁스를 들 수 있는데, 에폭시 재질의 접착제는 고정이 잘 되고 공정 진행시 케미컬로부터 손상(chemical attack)을 받지 않는다는 잇점을 갖는 반면 반투과성막(20)으로부터 글래스(24) 분리시에 분리 작업이 용이하지 않다는 단점을 지녀 그 적용에 극히 제한이 따르는 되고, 왁스 재질의 접착제는 반투과성막(20)으로부터의 글래스(24) 분리는 용이하나 온도에 약하고 케미컬 및 유기 용제에 쉽게 손상을 받는다는 단점을 지녀, 이를 사용하여 반투과성막(20)과 글래스(24) 간을 접착할 경우 높은 온도가 요구되는 공정에서는 왁스의 응집력에 의해 접착 과정에서 글래스(24)와 "제 1 금속 전극(16)/IR 흡수막(18)/반투과성막(20)" 적층 구조의 박막 중앙부가 볼록하게 휘는 불량이 발생하게 된다.The adhesive 22 used for attaching the glass 24 on the semi-permeable membrane 20 may be epoxy or wax as mentioned above. The epoxy adhesive is well fixed and damaged from chemicals during the process. It has the advantage of not being attacked but has the disadvantage that the separation operation is not easy at the time of separating the glass 24 from the semi-permeable membrane 20 is extremely limited in its application, the wax adhesive is a semi-permeable membrane 20 The glass 24 is easily separated from the glass 24, but has a disadvantage in that it is weak in temperature and easily damaged by chemical and organic solvents, and thus a process requiring a high temperature when bonding the semi-permeable membrane 20 and the glass 24 using the glass 24 is used. In the bonding process, the glass 24 and the central portion of the thin film of the "first metal electrode 16 / IR absorbing film 18 / semi-permeable film 20" laminated structure are convexly curved due to the cohesive force of the wax. This will occur.
이에 본 발명의 목적은 열영상 검출용 초전소자 제조시 유전막 패턴과 대응되는 위치의 반투과성막 상에만 선택적으로 접착력이 우수하고 케미컬에 잘 용해되는 특성을 갖는 임의막 패턴을 형성한 뒤에 접착제를 이용하여 상기 반투과성막 상에 글래스를 부착해 주는 방식으로 공정을 변경해 주므로써, 공정 불량(예컨대, 글래스와 "제 1 금속 전극/IR 흡수막/반투과성막" 적층 구조의 박막 중앙부가 볼록하게 휘는 불량) 발생없이도 반투과성막과 글래스 간의 분리가 용이하게 이루어질 수 있도록 한 열영상 검출용 초전소자 제조방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to use an adhesive after forming an arbitrary film pattern that has excellent adhesive force selectively and dissolves in chemicals only on a semi-permeable film at a position corresponding to a dielectric film pattern when manufacturing a pyroelectric element for thermal image detection. By changing the process by attaching the glass on the semi-permeable film, a process defect (for example, a defect in which the glass and the central portion of the thin film of the “first metal electrode / IR absorbing film / semi-permeable film” laminated structure is convexly curved) is generated. The present invention provides a method of manufacturing a pyroelectric element for detecting a thermal image, which enables easy separation between a transflective film and a glass.
도 1a 내지 도 1i는 종래의 열영상 검출용 초전소자 제조방법을 도시한 공정수순도,1A to 1I are process flowcharts showing a conventional method of manufacturing a pyroelectric element for detecting a thermal image,
도 2a 내지 도 2i는 본 발명에 의한 열영상 검출용 초전소자 제조방법을 도시한 공정수순도이다.2A to 2I are process flowcharts illustrating a method of manufacturing a pyroelectric element for detecting a thermal image according to the present invention.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 유전막의 프론트면을 소정 부분 선택식각하여 그 내부에 복수의 홈을 형성하는 공정과; 상기 홈 내부에만 선택적으로 에치스토퍼막을 형성하는 공정과; 상기 에치스토퍼막을 포함한 상기 유전막의 프론트면에 "제 1 금속 전극/IR 흡수막/반투과성막" 적층 구조의 박막을 형성하는 공정과; 상기 에치스토퍼막 상측의 상기 반투과성막 표면이 소정 부분 노출되도록 상기 박막 상에 복수의 임의막 패턴을 형성하는 공정과; 접착제를 매개체로 이용하여 상기 임의막 패턴이 구비된 상기 박막 상에 글래스를 부착하는 공정과; 상기 에치스토퍼막이 노출될 때까지 상기 유전막의 백면을 소정 두께 폴리싱하여 유전막 패턴을 형성하는 공정과; 상기 유전막 패턴의 백면에만 선택적으로 복수의 제 2 금속 전극을 형성하고, 상기 홈 내의 상기 에치스토퍼막을 제거하는 공정과; 소잉 공정을 실시하여 상기 결과물을 각각의 단위 픽셀 혹은 에레이 소자들로 분리하는 공정과; 메사 형상의 아이솔레이션 절연막과 제 3 금속 전극이 구비된 반도체 칩을 준비한 다음, 인듐 범프를 매개체로 이용하여 상기 반도체 칩 상의 상기 제 3 금속 전극과 상기 유전막 패턴 백면의 상기 제 2 금속 전극 간을 플립 칩 본딩하는 공정; 및 케미컬 솔루션을 이용하여 상기 박막으로부터 상기 글래스를 분리하는 공정으로 이루어진 열영상 검출용 초전소자 제조방법이 제공된다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of forming a plurality of grooves therein by selectively etching a front surface of the dielectric film; Selectively forming an etch stopper film only in the groove; Forming a thin film of a "first metal electrode / IR absorption film / semi-transmissive film" laminated structure on the front surface of the dielectric film including the etch stopper film; Forming a plurality of arbitrary film patterns on the thin film such that the surface of the semi-permeable film above the etch stopper film is partially exposed; Attaching a glass on the thin film provided with the arbitrary film pattern using an adhesive as a medium; Forming a dielectric layer pattern by polishing a predetermined thickness of the back surface of the dielectric layer until the etch stopper layer is exposed; Selectively forming a plurality of second metal electrodes only on the back surface of the dielectric film pattern, and removing the etch stopper film in the groove; Performing a sawing process to separate the result into individual unit pixels or array elements; After preparing a semiconductor chip having a mesa isolation insulating film and a third metal electrode, flip chips between the third metal electrode on the semiconductor chip and the second metal electrode on the back surface of the dielectric layer pattern using indium bump as a medium. Bonding; And a process of separating the glass from the thin film by using a chemical solution.
이때, 상기 임의막 패턴은 상기 유전막 패턴의 프론트면보다 더 큰 폭을 가지도록 형성하는 것이 바람직하고, 상기 소잉 공정은 상기 임의막 패턴의 양 측벽이 노출되도록 실시해 주어야 한다.In this case, the arbitrary film pattern is preferably formed to have a larger width than the front surface of the dielectric film pattern, and the sawing process should be performed so that both sidewalls of the random film pattern are exposed.
상기 공정을 적용하여 열영상 검출용 초전소자를 제조할 경우, "제 1 금속 전극/IR 흡수막/반투과성막" 적층 구조의 박막과 글래스 사이에 접착력이 우수하고 케미컬에 잘 용해되는 특성을 갖는 임의막 패턴과 에폭시나 왁스 재질의 접착제가 순차적으로 놓여진 상태에서 글래스 분리 공정이 진행되므로, 케미컬 솔루션을 이용하여 상기 박막으로부터 글래스를 용이하게 분리할 수 있게 된다. 그리고 이 경우에는 왁스 재질의 접착제를 사용하여 박막 상에 글래스를 부착하더라도 반투과성막 상에 형성된 임의막 패턴으로 인해 왁스의 응집력을 어느 정도 완화시킬 수 있게 되므로, 접착 과정에서 글래스와 "제 1 금속 전극/IR 흡수막/반투과성막" 적층 구조의 박막 중앙부가 볼록하게 휘는 불량이 발생하지 않게 된다.When the pyroelectric element for thermal image detection is manufactured by applying the above process, any one having excellent adhesive strength between the thin film and glass of the "first metal electrode / IR absorption film / semi-permeable film" laminated structure and dissolving well in chemicals Since the glass separation process is performed in a state where the film pattern and the adhesive of epoxy or wax are sequentially placed, the glass solution can be easily separated from the thin film using a chemical solution. In this case, even if the glass is attached to the thin film using a wax adhesive, the cohesive force of the wax may be alleviated to some extent due to the random film pattern formed on the semi-permeable film. / IR absorption film / semi-transmissive film "The convex bending defect of the thin film center part of a laminated structure does not arise.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 2a 내지 도 2i는 본 발명에서 제안된 열영상 검출용 초전소자 제조방법을 도시한 공정수순도를 나타낸 것으로, 이를 참조하여 그 제조방법을 제 9 단계로 구분하여 살펴보면 다음과 같다.2A to 2I illustrate a process flowchart showing a method of manufacturing a pyroelectric element for detecting a thermal image proposed in the present invention. Referring to this, the manufacturing method is classified into ninth steps as follows.
제 1 단계로서, 도 2a에 도시된 바와 같이 250 ~ 350㎛의 두께를 갖는 유전막(100)의 프론트면을 소정 부분 레이져 식각하여 유전막(100) 내에 복수의 홈(g)을 형성한다. 이때, 유전막(100)은 유전체의 자발 분극에 의해 초전 전류가 발생하는 강유전체 물질로 형성되는데, 그 대표적인 예로는 BST, PZT, BT, PST 등을 들 수 있다.As a first step, as shown in FIG. 2A, the front surface of the dielectric film 100 having a thickness of 250 to 350 μm is partially etched to form a plurality of grooves g in the dielectric film 100. In this case, the dielectric film 100 is formed of a ferroelectric material in which pyroelectric current is generated by spontaneous polarization of the dielectric, and examples thereof include BST, PZT, BT, and PST.
제 2 단계로서, 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 홈(g)을 포함한 유전막(100)의 프론트면에 도전성 에폭시(예컨대, PIRL이나 parylene) 재질의 에치스토퍼막(102)을 형성하고, 유전막(100)의 프론트면이 노출될 때까지 이를 폴리싱하여 상기 홈(g) 내에만 에치스토퍼막(102)이 잔존되도록 한다.As a second step, as illustrated in FIG. 2B, an etch stopper film 102 made of a conductive epoxy (eg, PIRL or parylene) material is formed on the front surface of the dielectric film 100 including the groove g. The surface of the substrate 100 is polished until it is exposed so that the etch stopper film 102 remains only in the groove g.
제 3 단계로서, 도 2c에 도시된 바와 같이 식각면의 균질성을 향상시킬 목적으로 케미컬(현상액이나 펄 릴리즈 솔루션)을 이용하여 상기 홈(g) 내부의 에치스토퍼막(102)을 제거하고, 레이저 식각시 생성된 슬래그를 제거한다.As a third step, the etching stopper film 102 inside the groove g is removed using a chemical (developing solution or pearl release solution) for the purpose of improving the homogeneity of the etching surface as shown in FIG. Remove slag generated during etching.
제 4 단계로서, 도 2d에 도시된 바와 같이 상기 홈(g')을 포함한 유전막(100)의 프론트면에 다시 도전성 에폭시(예컨대, PIRL이나 parylene) 재질의 에치스토퍼막(104)을 형성하고, 유전막(100) 표면이 노출될 때까지 이를 폴리싱하여 상기 홈(g') 내에만 에치스토퍼막(104)을 잔존시킨다.As a fourth step, as illustrated in FIG. 2D, an etch stopper film 104 made of a conductive epoxy (eg, PIRL or parylene) material is formed on the front surface of the dielectric film 100 including the groove g ′. The surface of the dielectric film 100 is polished until the surface of the dielectric film 100 is exposed so that the etch stopper film 104 remains only in the groove g '.
제 5 단계로서, 도 2e에 도시된 바와 같이 에치스토퍼막(104)을 포함한 유전막(100)의 프론트면에 공통 전극으로 사용되어질 NiCr이나 TiW 재질의 제 1 금속 전극(106)과 parylene 재질의 IR 흡수막(108) 및 NiCr이나 TiW 재질의 반투과성막(110)을 순차적으로 형성하여, "제 1 금속 전극(106)/IR 흡수막(108)/반투과성막(110)" 적층 구조의 박막을 형성한다. 이때, 제 1 금속 전극(106)은 1000 ~ 4000Å의 두께로 형성되고, IR 흡수막(108)은 1.0 ~ 1.6㎛의 두께로 형성되며, 반투과성막(110)은 10 ~ 70Å의 두께로 형성된다. 이어, 상기 박막을 이루는 반투과성막(110) 상에 접착력이 우수하고 케미컬에 잘 용해되는 특성을 갖는 PIRL이나 포토레지스트 재질의 임의막을 형성하고, 사진식각공정을 이용하여 상기 에치스토퍼막(104) 상측의 반투과성막(110) 표면이 소정 부분 노출되도록 이를 선택식각하여 복수의 임의막 패턴(112)을 형성한다. 이때, 임의막 패턴(112)은 에치스토퍼막(104) 사이 사이에 위치한 유전막(100)의 프론트면 보다 큰 폭을 가지도록 형성되는데, 이는 후속 공정 진행시 상기 박막으로부터 글래스가 용이하게 분리되도록 하기 위함이다.As a fifth step, as shown in FIG. 2E, the first metal electrode 106 made of NiCr or TiW and the IR made of parylene are to be used as a common electrode on the front surface of the dielectric film 100 including the etch stopper film 104. The absorbing film 108 and the semi-transmissive film 110 made of NiCr or TiW are sequentially formed to form a thin film having a "first metal electrode 106 / IR absorbing film 108 / semi-transmissive film 110" laminated structure. do. At this time, the first metal electrode 106 is formed to a thickness of 1000 ~ 4000Å, the IR absorbing film 108 is formed to a thickness of 1.0 ~ 1.6㎛, the semi-transmissive film 110 is formed to a thickness of 10 ~ 70Å. . Subsequently, an arbitrary film of PIRL or photoresist having excellent adhesion and dissolving property in chemicals is formed on the semi-permeable layer 110 forming the thin film, and the upper portion of the etch stopper layer 104 using a photolithography process. A plurality of random film patterns 112 are formed by selectively etching the semi-transmissive film 110 so that the surface of the semi-transparent film 110 is partially exposed. In this case, the random film pattern 112 is formed to have a larger width than the front surface of the dielectric film 100 located between the etch stopper film 104, so that the glass can be easily separated from the thin film during the subsequent process. For sake.
제 6 단계로서, 도 2f에 도시된 바와 같이 5 ~ 10㎛ 두께의 에폭시나 왁스를 접착제(114)로 이용하여 임의막 패턴(112)이 구비된 반투과성막(110) 상에 글래스(116)를 부착한다. 이와 같이, 반투과성막(110) 상에 별도의 글래스(116)를 부착한 것은 후속 공정 진행시 이것이 지지대의 역할을 하여 공정 진행이 보다 용이하게 이루어지도록 하기 위함이다.As a sixth step, as shown in FIG. 2F, the glass 116 is formed on the semi-permeable film 110 having the arbitrary film pattern 112 using an epoxy or wax having a thickness of 5 to 10 μm as the adhesive 114. Attach. As described above, the separate glass 116 is attached on the semi-permeable membrane 110 in order to facilitate the process by acting as a support for the subsequent process.
제 7 단계로서, 도 2g에 도시된 바와 같이 제 6 단계에서 제조된 결과물을 뒤집어 유전막(100)의 백면이 위로 올라오도록 위치 정렬한 다음, 에치스토퍼막(104)이 노출될 때까지 유전막(100)의 백면을 소정 두께 폴리싱하여 에치스토퍼막(104)을 사이에 두고 서로 소정 간격 이격되는 구조의 유전막 패턴(100a)을 형성하고, 유전막 패턴(100a)의 백면에만 선택적으로 "In/Au/TiW/NiCr" 적층 구조의 제 2 전극(118)을 형성한다.As a seventh step, as shown in FIG. 2G, the resultant fabricated in the sixth step is reversed to be aligned so that the back surface of the dielectric film 100 is upward, and then the dielectric film 100 is exposed until the etch stopper film 104 is exposed. The back surface of the substrate is polished to a predetermined thickness to form the dielectric film pattern 100a having a structure spaced apart from each other with the etch stopper film 104 therebetween, and selectively " In / Au / TiW only on the back surface of the dielectric film pattern 100a. The second electrode 118 of the / NiCr "laminated structure is formed.
제 8 단계로서, 도 2h에 도시된 바와 같이 각 유전막 패턴(100a) 간을 분리하기 위하여 습식이나 건식식각 공정을 이용하여 상기 홈(g') 내의 에치스토퍼막(104)을 제거한다.As an eighth step, as illustrated in FIG. 2H, the etch stopper film 104 in the groove g ′ is removed by using a wet or dry etching process to separate the dielectric film patterns 100a.
제 9 단계로서, 도 2i에 도시된 바와 같이 소잉 공정을 실시하여 각 단위 픽셀(또는 에레이 소자) 간을 완전하게 분리한 후, 신호처리를 위한 회로가 집적된 반도체 칩(150)을 준비하고, 그 위에 메사 형상을 갖는 폴리이미드 재질의 아이솔레이션 절연막(152)을 형성한 다음, 상기 아이솔레이션 절연막(152)의 상면과 그 일 측면 및 반도체 칩(150) 상의 소정 부분에 걸쳐 제 3 금속 전극(154)을 형성한다. 이때, 상기 소잉 공정은 임의막 패턴(112)의 양 측벽이 노출되도록 실시해 주어야 하는데 이와 같이 공정을 진행하는 것은 소잉 과정에서 임의막 패턴(112)의 양 측벽쪽에 접착제(특히, 에폭시)(114)가 잔존될 경우 임의막 패턴(112)이 접착제에 의해 둘러싸여지게 되므로 상기 박막으로부터 글래스(116)를 용이하게 분리할 수 없기 때문이다. 이어, 유전막 패턴(100a)과 아이솔레이션 절연막(152)이 상·하측부에서 일대일 대응되도록 위치 정렬한 다음, 인듐 범프(170)를 매개체로 이용하여 반도체 칩(150) 상의 제 3 금속 전극(154)과 유전막 패턴(100a) 백면의 제 2 금속 전극(118) 간을 플립 칩 본딩한 뒤, 반투과성막(110)으로부터 글래스(312)를 분리시켜 주므로써 본 공정 진행을 완료한다.As a ninth step, a sawing process is performed to completely separate each unit pixel (or array element) as shown in FIG. 2I, and then a semiconductor chip 150 in which a circuit for signal processing is integrated is prepared. A polyimide isolation insulating film 152 having a mesa shape is formed thereon, and then the third metal electrode 154 is disposed over the upper surface of the isolation insulating film 152, one side thereof, and a predetermined portion on the semiconductor chip 150. To form. At this time, the sawing process should be performed so that both sidewalls of the arbitrary film pattern 112 are exposed. The process of this step is performed by the adhesive (especially epoxy) 114 on both sidewalls of the arbitrary film pattern 112 during the sawing process. This is because the glass film 116 cannot be easily separated from the thin film because the arbitrary film pattern 112 is surrounded by the adhesive when the remaining film is left. Subsequently, the dielectric pattern 100a and the isolation insulating layer 152 are aligned in a one-to-one correspondence at the upper and lower portions thereof, and then the third metal electrode 154 on the semiconductor chip 150 using the indium bump 170 as a medium. After the flip chip bonding between the second metal electrode 118 on the back surface of the dielectric film pattern 100a, the glass 312 is separated from the semi-transmissive film 110 to complete the process.
이와 같이 공정을 진행할 경우, 반투과성막(110) 상에 형성된 임의막 패턴(112)이 아세톤(임의막 패턴이 포토레지스트 재질로 형성된 경우)이나 펄 릴리즈 솔루션(PIRL release solution)(임의막 패턴이 PIRL 재질로 형성된 경우) 등에 의해 쉽게 용해되는 특성을 지니므로, 상기에 언급된 케미컬 솔루션을 사용할 경우에는 접착제(114)로 에폭시를 사용하든지 혹은 왁스를 사용하든지에 상관없이 "제 1 금속 전극(106)/IR 흡수막(108)/반투과성막(110)"의 적층 구조를 갖는 박막으로부터 글래스(116)를 용이하게 분리할 수 있게 된다.When the process is performed in this way, the arbitrary film pattern 112 formed on the semi-permeable film 110 is acetone (when the random film pattern is formed of a photoresist material) or a pearl release solution (PIRL release solution) (any film pattern is PIRL Since it is easily dissolved by a material, etc.), the first metal electrode 106 may be used regardless of whether epoxy or wax is used as the adhesive 114 when using the above-mentioned chemical solution. The glass 116 can be easily separated from the thin film having the stacked structure of " / IR absorbing film 108 / semi-transmissive film 110 ".
또한, 이 경우에는 왁스 재질의 접착제(114)를 매개체로하여 상기 박막을 이루는 반투과성막(110) 상에 글래스(116)를 부착하더라도 반투과성막(110) 상에 형성되어 있는 임의막 패턴(112)으로 인해 왁스의 응집력을 어느 정도 완화시킬 수 있게 되므로, 글래스 부착중에 글래스(116)와 상기 박막의 중앙부가 볼록하게 휘는 불량이 발생하지 않게 된다.In this case, even if the glass 116 is attached to the semi-permeable film 110 forming the thin film by using the adhesive agent 114 made of a wax material, the arbitrary film pattern 112 formed on the semi-permeable film 110 may be used. Due to this, the cohesion of the wax can be alleviated to some extent, so that the glass 116 and the central portion of the thin film are not convexly curved during glass attachment.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 반투과성막 상에 접착력이 우수하고 케미컬에 잘 용해되는 특성을 갖는 PIRL이나 포토레지스트 재질의 임의막 패턴이 형성된 상태에서 에폭시나 왁스 재질의 접착제를 사이에 두고 글래스 부착이 이루어지도록 열영상 검출용 초전소자를 제조해 주므로써, 임의막 패턴을 이용하여 공정 불량(예컨대, 글래스와 "제 1 금속 전극/IR 흡수막/반투과성막" 적층 구조의 박막 중앙부가 볼록하게 휘는 불량) 발생없이도 용이하게 반투과성막으로부터 글래스를 분리할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, the glass is formed on the semi-permeable film with an adhesive of epoxy or wax material in the state in which an arbitrary film pattern of PIRL or photoresist is formed, which has excellent adhesion and dissolves well in chemicals. By manufacturing a pyroelectric element for thermal image detection so that adhesion can be achieved, process defects (e.g., glass and "first metal electrode / IR absorption film / semi-transmissive film" laminated structure are convex by using an arbitrary film pattern). It is possible to easily separate the glass from the semi-permeable membrane without the occurrence of warpage defects.
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