KR100386484B1 - 개구율이 높아지도록 실드를 구비한 열형 적외선 검출기 - Google Patents

개구율이 높아지도록 실드를 구비한 열형 적외선 검출기 Download PDF

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Abstract

적외선 감광영역은 적외선에 의해 가열되는 적외선 흡수부, 적외선 흡수부의 온도변화를 검출하는 열 검출기, 및 열 검출기에 전기적으로 접속된 전극들로 구성된다. 적외선 감광영역은 지지물에 의해 기판의 일 표면 위에 유지된다. 적외선 감광영역의 전극은 지지물을 구성하는 배선물질에 의해 기판 상의 접촉패드에 전기적으로 접속된다. 실드는 전극에 대응하는 부분들 이외의 적외선 흡수부의 부분들로부터 돌출한다. 기판의 접촉패드 및 기판에서 떨어져 있는 전극 및 지지물의 표면들은 개재된 공간을 두고 실드에 의해 덮여있다. 이 구성에 의해 열형 적외선 검출기의 화소들의 개구율(fill factor)을 증가시킬 수 있고 적외선을 더욱 흡수시킬 수 있다.

Description

개구율이 높아지도록 실드를 구비한 열형 적외선 검출기{Thermal infrared detector provided with shield for high fill factor}
본 발명은 높은 개구율(fill factor)을 갖는 열형 적외선 검출기 및 적외선을 수신하는 감광영역이 빔들에 의해 개재된 공간을 두고 기판 위에 유지된, 즉 열 분리구조를 갖는 구성, 및 검출기 제조방법에 관한 것이다.
기마타(Kimata)씨 등에 의해 일본 특허 공개공보 제209418/98호에 개시된 적외선 고체 촬상소자의 구성 및 이시카와(Ishikawa)씨 등에 의한 논문(통상의 실리콘 IC 공정을 사용한 "저비용 320 x 240 비냉각식 IPRPA(적외선 초점면 어레이(Infrared Focal Plane Array); SPIE Vol. 3698, pp. 556-564)에 개시된 열형 적외선 검출기 어레이의 구성을 포함하며, 열 분리 구조를 갖춘 열형 적외선 검출기의 개구율을 개선하기 위한 여러 가지 구성이 제안되었다. 도 1에서, 열 분리 구조를 갖춘 종래의 열형 적외선 검출기의 예로서, 일본 특허 공개공보 제209418/98호에 개시된 2차원 적외선 고체 촬상 소자를 도시하였다. 도 1은 2차원 적외선 고체 촬상소자의 1화소에서의 전류경로를 따라 취한 단면도를 도시한 것이다.
먼저, 도 1 및 도 2에 도시한 열형 적외선 검출기에 관하여, 도 1에 도시한 바와 같이 실리콘 기판(100)의 표면상에, 공동(104)이 될 오목부가 형성된다. 실리콘 기판(100)의 표면 위에 적층된 유전막(108, 109)으로 구성된 빔(beam)(102, 103)은 공동(104) 위에 놓인다. 유전막(108, 109) 각각은 수백 나노미터의 두께이고, 빔(102, 103)은 대략 1㎛ 두께, 즉 실리콘 기판(100) 위의 절연막의 총 두께이다. 각 빔(102, 103)의 폭은 103㎛ 정도이다.
빔(102, 103) 각각은 서미스터 보로미터(bolometer) 박막(101)을 포함하는 열 검출기(105)를 지지하며, 공동(104) 위에 열 검출기(105)를 유지한다. 이들 유전막(108, 109) 각각은 질화 실리콘막 혹은 높은 열저항을 갖는 실리콘 산화막과 같은 물질로 구성되며, 각각의 유전막은 열 검출기(105)에서 실리콘 기판(100)으로의 열흐름을 제어한다. 이들 두 개의 유전막(102, 103)은 빔(102, 103) 및 열 검출기(105)의 기계적 구조(mechanical structure)를 구성하며 열 검출기(105)를 지지한다.
금속배선(106, 107)은 유전막(108)과 유전막(109) 사이에 형성된다. 금속배선(106, 107) 각각의 일단은 서미스터-보로미터 박막(101)에 접속된다. 금속배선(106)의 타단은 신호선(202)에 전기적으로 접속되며, 이 신호선은 유전막(109) 상에 형성된 접촉부(110)에 의해 도 2에 도시한 바와 같은 실리콘 기판(100) 상에 설치된다. 실리콘 기판(100) 상에 형성된 신호선(202)은 도 1엔 생략되어 있다. 금속배선(107)의 타단은 유전막(109) 상에 형성된 접촉부(111)에 의해 신호 판독회로(201)에 전기적으로 접속된다. 즉, 서미스터-보로미터 박막(101)은 금속배선(106, 107) 및 접촉구(110, 111)에 의해 신호 판독회로(201)에 전기적으로 접속된다. 실리콘 기판(100) 내에 설치된 신호 판독회로(201)는 도 1엔 생략되어 있다.
적외선 흡수부(112)는 접합 기둥(junction pillar)(113)에 의해 공동(104)으로부터 떨어져 있는 열 검출기(105)의 표면에 결합된다. 적외선 흡수부(112)는 적외선을 흡수하여 이들 적외선을 열로 전환하는 구성성분이며, 실리콘 질화막이나 실리콘 산화막에 의해, 혹은 이들 막의 적층에 의해 구성된다. 접합 기둥(113)은 적외선 흡수부(112)를 열 검출기(105)와 이격되게 하고 적외선 흡수부(112) 및 열 검출기(105)를 열적으로 연결한다. 적외선 흡수부(112)와 유사하게, 접합 기둥(113)은 실리콘 질화막 혹은 실리콘 산화막에 의해, 혹은 이들 막의 적층에 의해 구성된다. 접합 기둥(113)의 크기는 예를 들면 수 ㎛의 두께와 1-2㎛의 길이인것이 바람직하며, 접합 기둥(113)은 임의의 형상을 가질 수 있다.
적외선이 열형 적외선 검출기 내 적외선 흡수부에 조사되었을 때, 적외선은 적외선 흡수부에 흡수되어, 적외선 흡수의 온도가 상승되게 한다. 적외선 흡수에 조사된 적외선은 적외선 흡수부의 온도변화를 감지함으로써 검출된다. 이에 따라 도 1 및 도 2에 도시한 종래기술의 열형 적외선 검출기는 주로 적외선 흡수(112) 및 열 검출기(105)로 구성된다. 이 열형 적외선 검출기에서, 적외선 흡수부(112)에 입사한 적외선에 의해 적외선 흡수부(112)에 발생한 온도변화는 접합 기둥(113)에 의해 열 검출기(105)에 전달된다. 이어서 적외선 흡수부(112)의 온도변화는 구체적으로는 도 1 및 도 2에 도시한 서미스터-보로미터 박막(101)의 전기저항의 변화인 온도변화에 의해 야기된 열 검출기(105)의 특성변화를 검출함으로써 검출된다.
도 2는 하나의 전체 화소(200)와 신호 판독회로(201)의 일 부분을 도시한 것이다. 화소(200) 내에 형성된 신호 판독회로(201)는 MOS 트랜지스터 혹은 다이오드로 구성된다. 접촉부(205)는 이 신호 판독회로(201) 내에 형성된다. 이 접촉부(205)는 금속배선(024)에 의해 접촉부(206)에 접속되고, 이 접촉부(206)는 제어 클럭 버스선(203)에 형성된다. 제어 클럭 버스선(203)은 신호 판독회로(201)를 제어하기 위해 제공된다. 한편, 금속배선(106)은 접촉부(110)에 의해 신호선(202)에 접속된다. 신호선(202)은 열 검출기(105)로부터 신호를 판독하기 위해서 제공된다.
도 3은 열 검출기(301)가 실리콘 기판(300) 위해 배치되어 있고 이 기판으로부터 공동(302)의 거리만큼 이격되어 있는 일본 특허 공개공보 제209418호에 개시된 열형 적외선 검출기의 또 다른 예를 도시한 것이다. 서미스터-보로미터 박막(303)은 열 검출기(301) 내에 형성되고, 서미스터-보로미터 박막(301)은 유전 보호막(304, 305)이 에워싸고 있다. 열 검출기(301)는 빔(306, 307)에 의해 실리콘 기판 위에 지지되어 있다.
서미스터-보로미터 박막(303)은 전류를 전달하기 위해 각각이 형성된 금속배선(308, 309), 및 유전 보호막(305) 및 유전막(310) 상에 형성된 접촉부(311, 312)에 의해 실리콘 기판(300) 내의 신호 판독회로(도면엔 도시없음)에 접속되어 있다. 금속배선(308, 309)은 유전 보호막(304, 305)에 의해 둘러싸여 있다.
금속 반사막(313)과 적외선 흡수막(316) 사이에 적외선 흡수부(315)를 개재시켜 구성되고 또한 금속으로 만들어진 감광영역은 실리콘 기판(300)으로부터 떨어져 있는 열 검출기(301)의 표면에 접합 기둥(314)에 의해 연결되어 있다. 접합 기둥(314)은 단일유닛으로서 금속 반사막(313)으로 형성된다. 적외선 흡수부(315) 및 금속 적외선 흡수막(316)은 접합 기둥(314)으로부터 떨어져 있는 금속 반사막(313)의 표면 상에 그 순서로 적층되어 있다. 이에 따라 금속 반사막(313), 적외선 흡수부(315), 및 금속 적외선 흡수막(316)에 의해 3개 층의 광학 공진(resonation) 구조가 구성된다.
λ가 열형 적외선 검출기에 의해 검출할 적외선의 파장이고 n이 적외선 흡수부(315)의 굴절률이라 하면, 적외선 흡수부(315)의 두께는 λ/(4n)으로 표현된다. 금속 반사막(313) 상의 적외선 반사율은 바람직하게는 100%이며, 금속 적외선 흡수막(316)의 시트 저항은 바람직하게는 377Ω정도이다. 이들 조건을 만족시킴으로써, 파장 λ의 적외선이 효과적으로 흡수되고 도 3에 도시한 바와 같은 광학 공진 구조에 의해 열로 전환된다. 전환된 열은 접합 기둥(314)을 통해 서미스터-보로미터 박막(303)으로 전달되고 그럼으로써 서미스터-보로미터 박막(303)의 저항이 변한다. 서미스터-보로미터 박막(303)의 저항변화는 실리콘 기판(300)의 신호 판독회로에 의해 전압변화로 전환되어 전기신호로서 출력되며, 이 전기신호는 이어서 외부 회로에 의해 이미지로 전환된다.
도 4에 도시한 바와 같이, 공동(402)으로 될 오목부는 앞에서 언급한 이시카와(Ishikawa) 등에 의한 논문에 기술된 열형 적외선 검출기 어레이에서 SIO(절연체 위의 실리콘) 실리콘 기판(400)의 표면 상에 형성된다. 열 검출기(401)는 이 공동(402) 위에 배치된다. 열 검출기(401)는 공동(402)의 바닥면으로부터 공동(402)의 공간만큼 이격된, 즉 SOI 실리콘 기판(400)으로부터 이격되고, 그 위에 빔(405)에 의해 유지된다.
실리콘 다이오드(403)는 열 검출기(401)의 SOI막 위에 직렬로 형성되며, 실리콘 다이오드(403)는 유전 보호막(404)에 의해 둘러싸여 있다. 매립된 산화막(413)은 SOI 실리콘 기판(400) 상에 있다. 실리콘 다이오드(403)는 실리콘 다이오드(403)에 전류를 전달하기 위해 빔(405) 내에 형성된 금속배선(406)에 의해 SOI 실리콘 기판(400) 상에 신호선(407)과 SOI 실리콘 기판(400) 내 신호 판독회로(도면에 도시없음)에 전기적으로 접속된다.
적외선 반사막(409), 유전막(411), 및 적외선 흡수막(412)을 이 순서로 적층하여 구성된 구조는 SOI 실리콘 기판(400)으로부터 떨어져 있는 열 검출기(401)의 표면에 결합된다.
적외선 반사막(409), 유전막(411), 및 적외선 흡수막(412)을 적층하여 형성된 구조 중에서, 열 검출기(401)가 결합되는 부분은 열 검출기(401)를 향하여 돌출한 접합 기둥(410)을 구성한다. 접합 기둥(410)에서 적외선 반사막(409)의 표면은 열 검출기(401)와 접촉한다. 적외선 반사막(409), 유전막(411), 및 적외선 흡수막(412)은 3층 구성의 광학 공진 구조를 구성한다.
λ가 열형 적외선 검출기에 의해 검출할 적외선의 파장이고(구체적으로 8-12㎛의 영역) n이 유전막(411)의 굴절률이라 하면, 유전막(411)의 두께는 λ/(4n)으로 표현된다. 유전막(411)은 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막으로 구성된다. 적외선 반사막(409)의 적외선 반사율은 바람직하게는 100%이며, 적외선 흡수막(412)의 시트 저항은 바람직하게는 377Ω정도이다. 이들 조건을 만족시킴으로써, 파장 λ의 적외선이 효과적으로 흡수되고 도 4에 도시한 바와 같은 광학 공진 구조에 의해 열로 전환된다. 전환된 열은 접합 기둥(410)을 통해 실리콘 다이오드(403)로 전달되고 실리콘 다이오드(403)에서 전류-전압 특성은 전달된 열에 의해 변경된다. 전류-전압 특성 변화는 신호 판독회로에 의해 전압변화로 전환되어 전기신호로서 출력되며, 이 전기신호는 이어서 외부 회로에 의해 이미지로 전환된다.
열형 적외선 검출기의 감도는 열 검출기와 기판간 열 분리도에 따라 증가한다. 앞에서 언급한 이시카와(Ishikawa) 등에 의한 논문에 기술된 적외선 검출기인 경우, 열 전도도는 8.2 x 10-8W/K만큼 낮아 높은 감도를 예상할 수 있다.
도 5 및 도 6에서, 기무라(Kimura) 등에 의한 일본특허 공개공보 제185681/98호에 기술된 열형 적외선 검출기에서, 적외선 감광영역(510)은 2개의 빔(501), 제1 컬럼(502), 및 제2 컬럼(503)에 의해 반도체 기판(504) 위에 지지된다. 도 6에 도시한 바와 같이, pn-접합 서미스터인 다결정 실리콘막(511)은 적외선 감광영역(510) 상에 형성된다. 적외선 감광영역(510)은 적외선 입사광의 에너지를 흡수하는 입사광 흡수층 및 검출기로서 기능하는 열-전기 변환층에 의해 구성된다. 이 열-전기 변환층은 적외선 흡수층 내 적외선 에너지의 흡수에 의해 발생되는 열 상승에 의해 야기되는 물리적인 값(예를 들면, 저항)의 변화를 전기적으로 검출한다.
2개의 빔(501) 각각은 L형상의 평탄한 형상의 판으로서 형성되며 적외선 감광영역(510)과 반도체 기판(504) 사이에 배치된다. 반도체 기판(504)의 표면층의 부분들에 형성되는 불순물 확산층(504a) 및 빔(501)의 일단은 제1 컬럼(502)에 의해 접속되고, 빔(501)의 타단 및 적외선 감광영역(510)은 제2 컬럼(503)에 의해 접속된다. 지지물들은 빔(501), 제1 컬럼(502) 및 제2 컬럼(503)에 의해 구성된다. 적외선 감광영역(510)은 이들 지지물들에 의해 반도체 기판(504) 상에 도 6에 도시한 규정된 높이(h)의 개재된 갭(M)을 갖고 지지된다. 이에 따라 빔(501), 제1 컬럼(502) 및 제2 컬럼(503)은 적외선 감광영역(510) 밑에 배치된다.
도 6에 도시한 바와 같이, 적외선 감광영역(510)은 다결정 실리콘막(511) 및 다결정 실리콘막(511)의 표면을 덮는 실리콘 질화막(512, 513, 514)으로 구성된다. 실리콘 질화막은 적외선을 쉽게 흡수하는 물질로 구성되고, 그러므로 다결정 실리콘막(511)의 상측면 상에 형성되는 실리콘 질화막(513, 514)은 적외선 감광영역(510) 상의 적외선 흡수층의 필수적인 크기(면적)를 결정한다.
n형 확산층 및 p형 확산층은 다결정 실리콘막(511) 상에 형성되며, 이 n형 확산층 및 p형 확산층은 pn-접합 서미스터를 구성한다. 또한, 관통공(524)은 적외선 감광영역(510)의 규정된 위치에 제공되며, 고농도 불순물 확산층(도전체)(511a)은 관통공(524)을 에워싸도록 형성된다. 이 고농도 불순물 확산층(511a)은 전술한 pn-접합 서미스터에 전기적으로 접속된다.
두 개의 빔(501) 각각은 도 6에 도시한 바와 같이, 티타늄막(515) 및 티타늄막(515)을 덮는 실리콘 질화막(516, 517)으로 구성된다. 이들 막 중에서, 티타늄막(515)의 일단은 반도체 기판(504) 상에 형성된 반도체 기판(504)에 전기적으로 접속된다. 또한, 개구부(517a)는 티타늄막(515)을 덮는 실리콘 질화막(517) 상에 제공되며, 이 개구부(517a)에서, 티타늄막(515)의 타단(515b)은 다결정 실리콘막(511) 상에 형성된 고농도 불순물 확산층(도전체)(511a)에 알루미늄막(518)에 의해 전기적으로 접속된다. 이에 따라, 적외선 감광영역(510)의 도전부분(혹은 반도체 부분) 및 반도체 기판의 불순물 확산층(504a)은 티타늄막(515) 및 알루미늄막(518)에 의해 전기적으로 접속된다.
티타늄막(515)의 일단(515a)은 제1 컬럼(502)( 및 도전체)으로서 기능하며, 알루미늄막(518)은 컬럼(503)( 및 도전체)으로서 기능한다. 알루미늄막(518)은 관통공(524)에서 고농도 불순물 확산층(511a)에 접속하기 위해서 관통공(524)의 내벽 상에 형성된다. 알루미늄막(518)의 외측면 및 내측면은 보호막으로서의 실리콘 질화막(514, 513)에 의해 피복된다.
이러한 유형의 열형 적외선 검출기에서 적외선이 적외선 감광영역(510)에 조사될 때, 입사한 적외선은 적외선 감광영역의 적외선 흡수부분으로 흡수되어 열로 전환된다. 적외선 감광영역(510)의 검출기 부분의 물리적인 값(예를 들면, 저항)은 전환된 열의 양에 따라 변한다. 전술한 바와 같이, 빔(501)은 적외선 감광영역(510) 밑에 그리고 적외선 감광영역(510)에 거의 평행하게 배치된다. 더욱이, 빔(501)과 함께 지지구조를 구성하는 제1 컬럼(501) 및 제2 컬럼(503)은 자외선 감광영역(510) 밑에 배치된다. 그러므로 빔(501), 제1 컬럼(502), 및 제2 컬럼(503)으로 구성되는 지지구조는 적외선의 입사방향에서(도 6에서 위로부터) 보았을 때 적외선 감광영역(510)에 의해 덮여있고 적외선 감광영역(510)에 의해 점유된 영역에 비례하여 증가시킬 수 있고 열 분해능을 향상시킨다.
전술한 일본 특허공개 공개 제209418/98호 및 이시카와(Ishikawa) 등에 의한 논문(SPIE Vol. 3698, 1999, p.556-564)에 기술된 열형 적외선 검출기는 낮은 열 전도도 및 높은 개구율을 갖고 있어 높은 감도를 가질 것으로 예상할 수 있다. 30ms보다 충분히 낮은 열 시정수는 열형 적외선 검출기 어레이를 사용하여 실시간으로 상을 얻는데(적어도 30Hz의 프레임 속도) 필요하다. 도 1-6에 도시한 각각의 열형 적외선 검출기에서, 열 시정수(τh)는 다음 수학식(1)로 보인 바와 같이, 열 검출기 및 적외선 흡수부의 열용량(H) 대 열 분리구조의 열 전도도(Gth)의 비로 나타낼 수 있다.
전술한 종래기술의 각각의 열형 적외선 검출기에서, 열 시정수는 후술하는 바와 같이 30ms보다 상당히 클 것으로 예상할 수 있으며, 그러므로 "잔상"은 실시간 상형성에 심각한 문제를 야기할 것으로 예상될 수 있다.
앞서 기술한 이시카와(Ishikawa) 등에 의한 논문(SPIE Vol. 3698, 1999, pp. 556-564)에 기술된 열형 적외선 검출기의 경우, 열 전도값은 8.2 x 10-8W/Kds 것으로 기술되었으나, 열용량에 관한 언급은 없었다. 이 논문에서 SEM 사진으로부터, 열 검출기의 크기는 대략 17 x 23㎛임을 알 수 있다. 언급한 이시카와(Ishikawa) 등과 동일한 그룹인 기마타(Kimata) 등에 의한 공보(일본 특허 공개공보 제209418/98호)에 열 전도도에 관한 언급은 없어도, 열 검출기의 두께는 빔의 두께에 근거하여 대략 1㎛일 것으로 추정할 수 있고, 그러므로 열 검출기의 열 용량을 산출할 수 있다. 또한, 이시카와(Ishikawa) 등의 광학 공진 구조에 있어서 적외선 흡수부의 열용량은 8-12㎛의 파장대역에서의 실리콘 산화막의 굴절률 및 실리콘 질화막의 굴절률과 두 물질의 일정 체적에서의 비열에 근거하여 계산된다. 기븐 더블유. 클릭(Given W. Cleek)에 의한 논문("강한 흡수영역에서 어떤 산화물 유리의 광학 상수"; 어플라이드 옵틱스(Applied Optics), vol. 5, 1966, p.771)에 기술된 바와 같이, 8-12㎛ 파장영역에서 적외선에 대한 실리콘 산화막의 굴절률은 0.51-3.38의 범위 내이며 고유(unique) 흡수는 9.5㎛ 파장영역에서 일어나며, 따라서 동일 파장영역에서 대표적인 굴절률을 결정하기란 어렵다. 그러나, 기븐 더블유. 클릭(Given W. Cleek)에 의한 상기 논문의 p.774에 도시된 도 7에서, 8-12㎛ 파장영역의 적외선에 대한 실리콘 산화막의 굴절률로서 1.5가 사용되었다. 8-12㎛ 파장영역에서 실리콘 질화막의 굴절률은 비. 이. 콜레(B.E. Cole)에 의한 PCT 국제출원 공보 제509057/95호의 공개된 일본어 번역문의 도 7에 도시한 실리콘 질화막의 반사율에 대한 데이터에 근거하여 1.9로서 계산된다. 막성장 방법에 의존하여, 일정 체적의 실리콘 산화막의 비열은 1.05J/cm3ㆍK(헨리 발테스(Henry Baltes) 및 올리버 폴(Oliver Paul), "CMOS 및 미세가공법으로 제조된 열 센서"; 센서스 앤드 머티어리얼스(Sensors and Materials), Vol. 8, 1996, p. 409-421 ) 내지 2.27 J/cm3ㆍK("미냉각되는 적외선 영상 어레이 및 시스템"에서 알. 에이. 우드(R. A. Wood), "모노리딕 실리콘 마이크로보로미터 어레이", 세미컨덕터 앤드 세미메탈스(Semiconductors and Semimetals), Volume 47, 편집자 폴 더블유. 크루스(Paul W. Kruse) 및 데이비드 디. 스카트루드(David D. Skatrud), 아카데믹 프레스(Academic Press), 1997, p. 99)의 범위에 있다. 실리콘 질화막의 일정 체적에서의 비열에 대해선 어떠한 데이터도 찾아 볼 수 없다. 열용량은 양 물질에 대해 값 1.7J/cm3을 사용하여 계산된다.
먼저, 적외선 흡수부의 유전막(41)의 두께는 8-12㎛ 파장영역에 대한 실리콘 산화막의 굴절률 값과 실리콘 질화막의 굴절률 값에 근거하여 1.3-1.7㎛로 추정된다. 이시카와(Ishikawa) 등의 열형 적외선 검출기 어레이의 개구율이 90%인 것으로 간주되며, 각각의 열 검출기(401) 및 적외선 흡수부(409, 411, 412)의 열용량은 6.6 x 10-10J/K 및 (3.2-4.2) x 10--9J/K여서 총 열용량은 (3.9-4.8) x 10--9J/K로 된다. 기마타(Kimata) 등 및 이시카와(Ishikawa) 등의 열형 적외선 검출기 어레이의 열 시정수는 이들 값과 열 전도도 값 8.2 x 10-8W/K에 근거하여 47-58ms로 추정되고 그러므로 실시간 상형성에서 잔상이 문제가 되는 것으로 판정된다.
다음에, 적외선 흡수부가 500nm 두께의 실리콘 질화막 및 150nm 두께의 티타늄으로 구성된 적외선 반사막(409)으로 구성된 유전막(411)으로만 구성되는 경우에, 적외선 흡수부의 열용량은 1.7 x 10-9J/K이고 열 시정수는 30ms로 계산된다. 그러나, 열 시정수는 여전히 30Hz(33ms의 시간간격)의 텔레비전 프레임 속도와 현저하게 다르지 않기 때문에 잔상이 문제가 되는 것으로 판정된다.
일본특허 공개 공보 제185681/98호의 열형 적외선 검출기의 경우, 제1 컬럼(502) 및 제2 컬럼(503)은 적외선 감광영역(510), 빔(501), 및 반도체 기판(504)의 3층구조에 기인하여 필요하다. 그러므로 도전물질의 접촉이 불량한 문제가 일어나기 쉽다. 제2 컬럼(503) 바로 위에 및 그 근처의 부분이 서미스터의 전극으로서 기능하는 문제도 있어 개구율이 대응하여 감소된다.
본 발명의 목적은 감도를 증가시키며 개구율을 높일 수 있고 아울러 열 시정수의 증가를 거의 야기하지 않는 열형 적외선 검출기 및 이러한 열형 적외선 검출기의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 면에 따라서, 지지물에 의해 기판의 일 표면 위에 유지된 적외선 감광영역의 적외선 흡수부에, 그리고 적외선 흡수로부터 돌출하는 실드(shield)에 적외선이 조사되고, 이에 의해서 입사하는 적외선의 적어도 일부는 적외선 흡수부 및 실드에 의해 흡수되어 이들 구성요소들을 가열시킨다. 적외선 흡수부의 열은 적외선 감광영역의 열 검출기로 전달되고 실드의 열은 적외선 흡수부를 통해 열 검출기로 또한 전달되고, 이에 의해서 열 검출기의 온도가 변한다. 열 검출기의 온도변화는 열 검출기에 전기적으로 접속된 전극, 지지물의 배선, 및 기판의 접촉패드에 의해 예를 들면 신호 판독회로로 신호로서 전달되며, 이 신호는 신호 판독회로에 의해 전기신호로 전환된다. 이어서 열 검출기의 온도변화는 예를 들면 전기신호에 근거하여 외부회로에 의해 적외선 이미지로 전환된다. 여기서, 열형 적외선 검출기의 각각의 화소의 개구율이 증가될 수 있고, 전극과 실드간에 공간을 개재하여 기판으로부터 떨어져 있는 전극의 표면을 실드가 덮도록 적외선 감광영역의 적외선 흡수부로부터 실드가 돌출되게 함으로써 보다 많은 적외선이 흡수될 수 있다. 이러한 구성으로 열형 적외선 검출기의 감도가 증가할 수 있다. 더구나, 적외선 감광영역의 에지에 근접하여 실드의 기부를 배치함으로써 거의 전혀 용량의 증가를 유발하지 않으면서도, 열 시정수를, 텔레비전 프레임 속도에 대응하는 33ms의 시간간격보다 충분히 낮게 할 수 있다. 즉, 본 발명은 보다 높은 감도로 실시간으로 이미지를 형성할 수 있는 열형 적외선 검출기를 실현한다.
더욱이, 적외선 흡수부로부터 돌출하여 있는 실드는 바람직하게, 실드와 지지물 및 기판의 접촉패드간에 개재된 공간을 두고, 상기 기판으로부터 떨어져 있는상기 전극들의 표면 및 접촉패드를 덮는다. 이러한 구성은 열형 적외선 검출기 내 각각의 화소의 개구율을 더 증가시킬 수 있고 적외선의 더 많은 흡수를 실현할 수 있다.
본 발명의 또 다른 면에 따라서, 실드는 지지물 및 기판의 지지물을 덮도록, 적외선 감광영역의 적외선 흡수부 내의 전극에 대응하는 부분들 이외의 부분들로부터 돌출하여 있다. 이 구성은 열형 적외선 검출기의 각 화소의 개구율의 증가 및 적외선의 흡수를 증가시킬 수 있다. 여기서, 실드의 열은 전극에 대응하는 부분 이외의 적외선 흡수부의 부분들로부터 실드가 돌출하게 함으로써 전극 및 지지물의 배선에 의해 기판으로 빠져나가는 것이 방지될 수 있다. 그러므로 이 구성은 열형 적외선 검출기의 감도열화를 방지한다.
전술한 각각의 열형 적외선 검출기는 바람직하게, 적외선 감광영역을 향하여 있는 기판표면 상에 형성되는 적외선 반사막, 및 적외선 반사막을 덮도록 적외선 반사막의 표면 상에 형성된 제1 유전 보호막을 더 포함한다. 이 경우, 적외선 감광영역은 제1 유전 보호막 위에 지지물에 의해 제1 유전 보호막으로부터 유지되어 있다. 이 구성에서, 적외선 감광영역에 의해 전달된 적외선은 기판 상의 적외선 반사막에 의해 적외선 감광영역을 향하여 반사된다. 반사된 적외선은 다시 적외선 흡수부 및 실드에 조사되고 이들 구성요소들에 의해 흡수된다. 이에 따라, 기판의 표면 상에 적외선 반사막의 형성으로, 더 많은 적외선이 적외선 흡수부 및 실드에 의해 흡수될 수 있다.
전술한 구성에서, 적외선 흡수부의 적어도 일부는 기판으로부터 떨어져 있는열 검출기의 표면 상에 배치되고, 열형 적외선 검출기는 기판으로부터 떨어져 있는 적외선 흡수부의 표면 상에 그리고 기판으로부터 떨어져 있는 실드의 표면 상에 형성된 금속박막을 포함한다. 적외선 흡수부의 표면과 실드의 표면 상에 금속박막의 형성으로, 금속박막 상에서 적외선들이 서로 간섭하여 금속박막을 가열하는 구조가 실현된다. 이러한 유형의 구성의 열형 적외선 검출기에서 실제 동작에 관하여, 먼저, 적외선이 적외선 흡수부 및 실드에 조사될 때, 입사하는 적외선의 일부는 금속박막에 의해 반사된다. 금속박막에 입사하는 적외선의 나머지는 금속박막을 통과하여 실리콘 기판을 향하여 간다. 이어서, 금속박막을 통과한 적외선은 적외선 반사막 및 접촉패드에 의해 금속박막을 향하여 반사되어 다시 금속박막에 조사된다. 다시 금속박막에 조사되는 적외선으로 인해 금속박막(14)에 의해 반사된 원래의 적외선과의 파괴적인 상호간섭이 야기되고, 간섭을 야기한 적외선은 금속박막 내의 자유전자에 의해 흡수되어 열이 된다. 결국 금속박막이 가열되고, 이의 온도가 상승하며, 금속박막의 열은 실드 및 적외선 흡수부에 의해 열 검출기로 전달된다. 이 경우, 검출기는 실드 및 적외선 흡수부의 열이 실드 및 적외선 흡수부 상에 형성된 금속박막에 의해 열 검출기로 신속하게 전달되게 구성된다.
기판은 바람직하게, 접촉패드에 전기적으로 접속되고 열 검출기에 의해 검출된 적외선 흡수부의 온도변화를 전기신호로 전환하고 이 전기신호를 읽어 내는 판독회로를 포함한다.
본 발명의 또 다른 면에 따라서, 실드는 적외선 흡수부의 지지물 및 기판의 접촉패드를 덮을 뿐만 아니라, 실드는 개재된 공간을 두고 기판에서 떨어져 있는적외선 흡수부의 전극들의 표면을 또한 덮는다. 전술한 경우에서처럼, 이러한 유형의 구성은 열형 적외선 검출기의 각 회소의 개구율을 증가시킬 수 있고, 더 많은 적외선이 흡수되게 한다.
본 발명의 또 다른 면에 따라서, 전술한 바와 같은 실드는 전술한 바와 같은 적외선 감광영역 내에 제공된 금속박막이 이 막에서 상호간섭이 되는 적외선들에 의해 가열되는 구성으로 제공된다. 적외선 흡수부의 금속박막은 기판에서 떨어져 있는 실드의 전체 표면에 걸쳐 확장한다. 이러한 열형 적외선 검출기에서 적외선 감광영역의 금속박막에 적외선이 조사될 때, 조사된 적외선의 일부는 금속박막에 의해 반사된다. 금속박막에 입사하는 적외선의 나머지 부분은 금속 박막을 통과하여 실리콘 기판을 향하여 간다. 금속박막을 통과한 적외선은 적외선 반사막 및 기판 상의 접촉패드에 의해 금속박막을 향하여 반사되어 다시 금속박막에 조사된다. 이 경우, 다시 금속박막에 조사되는 적외선으로 인해 금속박막에 의해 반사된 원래의 적외선과 파괴적인 상호간섭이 야기되고, 이러한 간섭을 야기하는 적외선은 금속박막 내의 자유전자에 의해 흡수되어 열이 된다. 이에 따라 금속박막이 가열되고, 이의 온도가 상승하며, 금속박막의 열은 실드 및 금속박막에 접촉한 유전막에 의해 열 검출기로 전달된다. 금속박막 상에서 적외선들이 상호 간섭하고 금속박막을 가열하도록 구성된 이 열형 적외선 검출기에서, 실드를 적외선 감광영역의 유전막으로부터 돌출되게 함으로서 이 실드는 적외선 감광영역의 전극, 지지물 및 기판의 접촉패드를 덮는다. 기판에서 떨어져 있는 실드의 전체 표면에 걸쳐 금속박막을 확장시킴으로써 열형 적외선 검출기의 각 화소의 개구율이 증가하고 적외선을더 흡수할 수 있으므로 열형 적외선 검출기의 감도가 증가될 수 있다.
적외선 흡수부의 열 검출기는 바람직하게는 서미스터-보로미터 박막, 초전기 박막, 혹은 열전대열 중 하나인 것이 바람직하다.
마지막으로, 본 발명의 열형 적외선 검출기의 제조방법은 더 높은 감도 및 더 높은 개구율을 가지며 전술한 바와 같이 보다 많은 적외선을 흡수할 수 있는 열형 적외선 검출기를 제조할 수 있다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 및 잇점은 본 발명의 예를 도시한 첨부한 도면에 관련한 다음의 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
도 1는 열 분리구조를 갖는 종래의 열형 적외선 검출기로서 2차원 적외선 고체 촬상소자를 도시한 단면도.
도 2는 적외선 흡수부를 삭제하여 도 1에 도시한 2차원 적외선 고체 촬상소자의 1화소의 부분의 평면도.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시한 예와는 다른 종래기술의 2차원 적외선 고체 촬상소자의 또 다른 예를 도시한 단면도.
도 4는 열 분리구조를 갖는 종래의 열형 적외선 검출기를 도시한 단면도.
도 5는 열 분리구조를 갖는 종래의 열형 적외선 검출기를 도시한 사시도.
도 6은 도 5에 도시한 열 적외 검출기의 선 A-A'에서의 단면도.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열형 적외선 검출기를 도시한 평면도.
도 8은 도 7의 선 X-X'에서의 단면도.
도 9는 도 7의 선 Y-Y'에서의 단면도.
도 10은 도 7-9에 도시한 열형 적외선 검출기에서 전류경로를 따른 단면도.
도 11은 실드를 삭제하여 도 7에 도시한 열형 적외선 검출기의 평면도.
도 12a-12h는 도 7-11에 도시한 열형 적외선 검출기를 제조하는 방법을 설명하는 단면도.
도 12i는 도 7-11에 도시한 열형 적외선 검출기를 제조하는 방법을 설명하는 평면도.
도 12j-12l은 도 7-11에 도시한 열형 적외선 검출기를 제조하는 방법을 설명하는 단면도.
도 13 및 도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 열형 적외선 검출기를 도시한 단면도.
도 15a-15c는 도 13 및 도 14에 도시한 열형 적외선 검출기를 제조하는 방법을 설명하는 단면도.
도 16은 도 13 및 도 14에 도시한 열형 적외선 검출기의 수정예를 도시한 단면도.
도 17은 도 7-11에 도시한 열형 적외선 검출기의 수정예를 도시한 단면도.
제1 실시형태
도 7-11에 도시한 본 발명의 제1 실시형태에 따른 열형 적외선 검출기는 40㎛의 화소 피치를 갖는 2차원 어레이 검출기이다. 도 7 및 도 11은 각각 4개의 화소를 도시한 것이다.
도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 티타늄으로 구성되고 200nm의 막 두께를 갖는 적외선 반사막(2)은 실리콘 기판(1)의 표면 위에 형성된다. 이산화 실리콘으로 구성되고 200nm의 두께를 갖는 유전 보호막(3)은 적외선 반사막(2)의 표면 위에 형성되어, 이에 따라 적외선 반사막(2)은 유전 보호막(3)에 의해 피복된다. 이 실시예에서 적외선 반사막(2)을 구성하는 금속물질로서 티타늄이 사용될지라도, 8-12㎛ 파장영역에서 적외선의 거의 100% 반사를 실현하는 또 다른 물질을 이 금속물질로서, 티타늄 대신에, 예를 들면 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 텅스텐실리사이드(WSi), 및 질화 티타늄(TiN)을 포함하는 물질을 사용할 수 있다. 또한, 유전 보호막(3)이 이 실시예에서 이산화 실리콘일지라도, 유전 보호막(3)은 실리콘 질화막 혹은 실리콘 옥시나이트라이드막일 수도 있다.
이 실시예에의 열형 적외선 검출기에서, 복수의 적외선 감광영역(5)은 도 7-11 각각에 도시한 바와 같이, 실리콘 기판(1) 상에 있는 제1 유전 보호막의 표면 위에 배치된다. 각각의 적외선 감광영역(5)은 제1 유전 보호막(3)의 표면 위에 그리고 이 표면으로부터 공동(4)에 의해 이격된 2개의 지지물(6)에 의해 지지되어, 한 적외선 감광영역(5)은 각각의 회소 내에 배치된다. 도 7 및 도 11에 도시한 바와 같이, 각각의 지지물(6)은 적외선 감광영역(5)의 표면 위에서 보아 적외선 감광영역(5)의 외측 주변을 따라 확장한다. 또한, 적외선 감광영역(5)과 실리콘 기판(1)간 열 전도도를 감소시키기 위해서, 각각의 지지물(6)은 적외선 감광영역(6)의 2개의 인접하는 에지들의 거리에 걸쳐 확장한다. 이들 지지물(6) 각각은 실리콘 기판(1)의 표면에 평행한 빔(6a) 및 이 빔(6a)의 일단에 접속되는 지지레그(6b)로 구성된다.
적외선 감광영역(5)은 열 검출기인 서미스터-보로미터 박막(7); 서미스터-보로미터 박막(7)과 접촉하는 2개의 전극; 및 서미스터-보로미터 박막(7) 및 2개의 전극(13)을 에워싸는 적외선 흡수부인 유전 보호막(8)으로 구성된다. 서미스터-보로미터 박막(7) 및 적외선 흡수부(5)의 외측형상은 거의 직사각형이며, 전극(13) 각각은 서미스터-보로미터 박막(7)의 한 에지에 평행한 방향으로 확장한다. 각각의 적외선 감광영역(5) 내에 형성된 2개의 전극(13) 중 하나는 서미스터-보로미터박막(7)의 일단과 접촉하고, 그 박막에 전기적으로 접속된다. 다른 전극(13)은 서미스터-보로미터 박막(7)의 타단과 접촉하고 그 박막에 전기적으로 접속된다.
지지부(6)를 구성하는 판형상의 지지레그(6b)의 일단은 실리콘 기판(1)의 접촉패드(11)에 고정된다. 지지레그(6b)는 실리콘 기판(1)에서 이격되는 방향으로 실리콘 기판(1)의 일단에서 실리콘 기판(1)의 표면에 관하여 굽어 확장한다. 실리콘 기판(1)에 대향하는 이 지지레그(6b)의 타단은 실리콘 기판(1)의 표면에 평행한 빔(6a)의 일단에 접속된다. 빔(6a)는 적외선 감광영역(5)의 모서리 근처에서 90°로 구부러져, 빔(6a)의 타단은 적외선 감광영역(5)의 측면에 접속된다.
지지부(6)의 빔(6a) 및 지지레그(6b) 각각은 금속배선(9)을 제2 유전 보호막(10)으로 피복함으로써 구성된다. 실리콘 기판(1)측 상의 금속배선(9)의 일단은 접촉패드(11)에 전기적으로 접속되며, 적외선 감광영역(5)측 상의 금속배선(9)의 타단은 전극(13)의 일단에 전기적으로 접속된다. 그러므로 전극(13) 및 접촉패드(11)는 지지부(6)에서 금속배선(9)을 통해 전기적으로 접속된다. 2개의 접촉패드(11)는 각각의 화소 내에 배치되며, 각각의 접촉패드(11)는 도 10에 도시한 바와 같은 실리콘 기판(1) 내에 형성된 판독회로(16)에 전기적으로 접속된다.
폴리이미드 막은 후술하는 제조단계에서 그러나 제조공정의 최종단계로서 공동(4) 내에 희생층으로서 패킹되며, 이 폴리이미드 막은, 예를 들면, 산소 플라즈마로 애싱함으로써 제거된다. 적외선 감광영역(5)이 후술하는 바와 같이 지지물(6)에 의해 실리콘 기판(1) 상에 유지되는 열 절연구조는 적외선감광영역(5) 내에 축적되는 열이 열 싱크인 실리콘 기판(1)으로의 누출을 저지한다.
실드(12)는 실리콘 기판(1)으로부터 떨어져 있는 적외선 감광영역(5)의 표면으로부터 돌출한다. 즉, 적외선이 조사되는 유전 보호막(8)의 상측면으로부터 돌출한다. 실드(12)는 실드(12)와 적외선 감광영역(5) 내 전극(13), 지지물(6)과 접촉패드(11)들 사이에 공간을 두고, 전극(13), 지지물(6) 및 접촉패드(11)를 덮도록 확장한다. 즉, 실리콘 기판(1)에서 떨어져 있는 전극(13)의 표면, 실리콘 기판(1)에서 떨어져 있는 금속배선(9)의 표면, 및 접촉패드(12)의 표면들 각각은 개재된 공간을 두고 실드(12)에 의해 덮혀 있다. 실드(12)는 실리콘 질화막이며, 적외선을 흡수하여 이 적외선을 열로 전환하는 적외선 흡수부이다. 실리콘 질화막 외에도, 이 실드(12)는 실리콘 산화막, 실리콘 옥시나이트라이드막, 실리콘 카바이드막, 혹은 이들 막 중 적어도 2개의 막이 결합된 적층막일 수 있다.
따라서, 적외선 감광영역(5) 위에서 보아, 유전 보호막(8)에 접속한 실드(12)의 부분, 즉 실드(12)의 기부는 도 8 및 도 10에 도시한 바와 같이, 전극(13)에 가까운 영역들에서는 전극(13)보다는 적외선 감광영역(5) 안쪽에 배치된다. 다른 영역, 즉 전극(13)에 가깝지 않은 영역에서, 실드(12)의 기부는 도 9 및 도 11에 도시한 바와 같이 적외선 감광영역(5)의 표면 위에서 보아 적외선 감광영역(5)의 에지들에 배치된다. 전극(13)에 가까운 실드(12)의 부분과 전극(13)간 거리는 서미스터-보로미터 박막(7) 상에 유전 보호막(8)의 두께 이상인 값으로 설정되는 것이 바람직하다.
서미스터-보로미터 박막(7)의 물질로서는 산화 바나듐이 사용되며, 서미스터-보로미터 박막(7)의 두께는 대략 100nm이다. 전극(13)은 대략 100nm의 두께를 갖는 티타늄으로 구성되며, 유전 보호막(8)은 대략 500nm의 두께를 갖는 실리콘 질화막(8)으로 구성된다. 전기저항의 높은 열 계수를 갖는 물질은 서미스터-보로미터 박막(7)으로서 사용될 수 있으며, 사용될 수 있는 물질은 비정질 게르마늄 혹은 불순물 혹은 티타늄이 도핑된 비정질 실리콘 혹은 불순물이 부가된 산화 바나듐을 포함한다.
빔(6a) 및 지지레그(6b) 내의 금속배선(9)은 티타늄으로 구성되며, 이 금속배선(9)의 단면형상은 100nm 두께와 1㎛ 폭의 직사각형이다. 금속배선(9)을 에워싸는 제2 유전 보호막(10)은 실리콘 질화막으로 구성되며, 빔(6a) 및 지지레그(6b)의 단면형상은 500nm 두께와 2.6㎛ 폭의 직사각형이다. 하나의 빔(6a) 및 하나의 지지레그(6b)의 총 길이는 대략 86㎛이다. 실리콘 질화막 대신, 유전 보호막(8) 및 제2 유전 보호막(10)은 실리콘 산화막, 실리콘 옥시나이트라이드막, 혹은 이들 막 중 적어도 2개의 막이 결합된 적층막일 수 있다. 유전 보호막(8) 및 실드(12)의 물질은 적외선을 효과적으로 흡수해야 한다.
서미스터-보로미터 박막(7) 및 지지물(6)의 제2 유전 보호막(10)을 덮는 유전 보호막(8)은 도 10에 도시한 유전 보호막(32, 33, 37)으로 구성되며 이하 설명되는 제조공정으로 형성된다. 열형 적외선 검출기의 제조단계를 간단하게 하기 위해서, 유전 보호막(8) 및 제2 유전 보호막(10)은 이러한 식으로 동일한 유전 보호막으로 구성되며 동일한 물질이 유전 보호막(8) 및 제2 유전 보호막(10)으로서 사용될 수 있다. 유전 보호막(8)은 서미스터-보로미터 박막(7)의 주변에서 유전 보호막(32, 33, 37)의 부분으로 구성된다. 제 유전 보호막(10)은 유전 보호막(32, 33, 37)의 또 다른 부분으로 구성된다. 적외선 감광영역(5)의 전극(13) 및 지지물(6) 내부의 금속배선(9)은 도 10에 도시한 금속막(36)에 의해 구성되며, 동일한 배선물질로 형성된다. 서미스터-보로미터 박막(7)에 접속하는 이 금속배선(36) 내의 부분들은 전극(13)들이다.
접촉패드(11)의 크기는 대략 7.5㎛ 스퀘어이며, 접촉패드(11)의 거의 모든 영역(대략 6㎛ 스퀘어)은 100nm 두께의 티타늄막과 200mm 두께의 알루미늄막으로 덮여있다. 이러한 식으로 접촉패드(11)를 티타늄막과 알루미늄막으로 덮는 것에 의해 접촉패드(11) 상의 적외선의 반사율이 증가하며 접촉 패드(11) 상의 티타늄막 및 알루미뉴막이 실리콘 기판(1) 내의 판독회로(16)에 전기적으로 접속된다. 도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이, 복수의 각각의 신호선(17) 및 상호 평행한 방향으로 확장하는 화소에의 배선(18)은 실리콘 기판(1) 내에 형성된다. 복수의 접촉패드(11)는 각각의 신호선(17)과 화소에의 배선(18) 상에 배치되며, 신호선(17) 상의 접촉패드(11)는 신호선(17)에 전기적으로 접속되며, 화소배선(18) 상의 접촉패드(11)는 화소배선(18)에 전기적으로 접속된다.
티타늄(Ti) 및 알루미늄(Al)의 적층막 대신, 접촉패드(11)를 덮는 금속막은 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 텅스텐 실리사이드(WSi), 혹은 티타늄 질화(TiN)막 혹은 티타늄막을 포함하는 이들 막들의 적층구성일 수 있다. 티타늄막 및 알루미늄막이 접촉패드(11) 상에 적층되는 이 실시예의 경우, 열 전도도는 8.2 x 10-8W/K이며, 적외선 감광영역(5)의 개구율은 47%이며, 적외선 감광영역의 열 용량은 9 x 10-10J/K이다. 이러한 경우에 열 시정수는 11ms이며, 이 값은 텔레비전 프레임 속도에 대응하는 33ms보다 현저히 작으며 실시간 상형상으로 전환할 때의 문제를 제거한다.
이러한 식으로 적외선 감광영역(5)이 지지되는 구성에서, 개구율은 적외선을 흡수하는 실드(12)를, 전극(13)이 없는 영역 내의 적외선 감광영역(5)의 외측 주변으로부터, 그리고 전극(13)이 있는 영역 내의 전극(13)으로부터 대략 0.5-1㎛ 안쪽의 영역으로부터 돌출시킴으로써 증가될 수 있다. 이 실시예에서, 실드(12)의 기부는 전극(13)이 없는 영역내의 적외선 감광영역(5)의 에지에 배치되며, 실드(12)의 기부는 전극(13)이 있는 영역내의 전극(13)에서 0.5㎛ 더 안쪽의 위치에 배치된다. 그러므로 적외선 감광영역(5) 및 실드(12)가 결합된 개구율은 90%에 이르며, 검출기의 감도는 적외선 감광영역(5)만이 사용되는 경우보다 1.9배 더 높다. 이 실시예에서 전극(13)이 있는 영역에서 0.5㎛ 내측의 위치에 실드(12)의 기부의 위치가 설정될지라도, 거리는 0.5㎛일 필요는 없으며 대안으로 서미스터-보로미터 박막(7) 상에 형성된 대략 유전 보호막(8)의 두께로 설정될 수도 있다. 10㎛ 파장영역의 적외선을 흡수하는 어떠한 물질이든 실드(12)로서 사용될 수 있으며, 사용될 수 있는 물질은 비정질 실리콘 카바이드막, 실리콘 산화막, 혹은 실리콘 옥시나이트라이드막, 혹은 대안으로, 이들 막 중 적어도 임의의 2개의 막이 결합된 적층막을 포함한다.
이 실시예의 열형 적외선 검출기의 동작원리에 관하여, 유전 보호막(8) 및 적외선 감광영역(5)의 실드(12)에 적외선(15)이 조사될 때, 입사하는 적외선(15)의일부는 유전 보호막(8) 및 실드(12) 각각에 의해 흡수되며, 이에 따라 유전 보호막(8) 및 실드(12)가 가열된다. 유전 보호막(8) 및 실드(12)에 조사되는 적외선(15)의 나머지 부분은 적외선 감광영역(5), 실드(12), 및 지지물(6) 각각에 의해 전달되어 실리콘 기판(1)을 향하여 간다. 적외선 감광영역(5), 실드(12), 및 지지물(6) 각각에 의해 전달된 적외선(15)은 적외선 반사막(2), 금속배선(9), 및 접촉패드(11)에 의해 적외선 감광영역(5) 및 실드(12) 쪽으로 반사되어, 다시 유전 보호막(8) 및 실드(12)에 조사된다. 이에 따라 적외선 반사막(2)에 의해 반사된 적외선은 유전 보호막(8) 및 실드(12)에 의해 흡수되며, 이에 따라 유전 보호막(8) 및 실드(12)는 더욱 가열된다.
실드(12)의 열은 유전 보호막(8)을 통해 서미스터-보로미터 박막(7)으로 전해진다. 이러한 식으로, 서미스터-보로미터 박막(7)의 온도는 실드(12) 및 유전 보호막(8)으로부터 열로 변하며, 이에 의해서 서미스터-보로미터 박막(7)의 저항이 변한다. 이 저항변화는 전압변화로 변하고 실리콘 기판(1) 내의 신호 판독회로(16)에 의해 전기신호로서 판독된 후 이 전기신호에 근거하여 외부회로에 의해 적외선 상으로 전환된다. 이 경우, 적외선 반사막(2), 빔(6a) 내의 금속배선(9), 및 접속패드(11)는 실드(12) 혹은 적외선 감광영역(5)에 의해 실드(12) 및 적외선 감광영역(5)으로 전해진 적외선을 다시 광조사하기 위해서 평탄한 것이 바람직하다.
전술한 본 실시예의 열형 적외선 검출기에서, 실드(12)는 이 실드(12)가 공간들을 개재하여 접속패드(11) 및 실리콘 기판(1)에서 떨어져 있는 전극(13) 및 지지물(6) 각각의 표면들을 덮도록 적외선 감광영역(5)의 유전 보호막(8)으로부터 외부로 돌출한다. 결국, 각각의 화소의 개구율이 증가될 수 있으며 실질적으로 열 시정수를 전혀 증가시키지 않고 더 많은 적외선이 흡수될 수 있어, 열형 적외선 검출기의 감도를 증가시킬 수 있다. 더욱이, 적외선 감광영역의 에지들 근처에 실드의 기부를 배치함으로써 실질적으로 열 용량을 전혀 증가시키지 않고 텔레비전의 프레임 속도에 상응하는 33ms의 시간간격으로부터 열 시정수를 적합하게 감소시킬 수 있다.
전술한 실시예의 열형 적외선 검출기는 서미스터-보로미터 장치이나, 적외선 감광영역(5)으로부터 외부로 실드(12)를 돌출시킴으로써 개구율을 증가시키는 이 방법은 강유전(초전기) 혹은 열전대열(thermopile) 열형 적외선 검출기에서도 효과적이다. 즉, 서미스터-보로미터 박막(7) 대신에 적외선 감광영역(5)의 열 검출기로서 초전기 박막 혹은 열전대열을 사용할 수도 있다.
다음에, 전술한 열형 적외선 검출기 제조방법에 관하여, 도 12a-12l을 참조한다. 도 12a-12h 및 도 12j-12l 각각은 도 10과 유사하게, 열형 적외선 검출기의 전류경로를 따른 단면도를 도시한 것이다.
먼저, 도 12a에서, 실리콘 기판(1)이 준비된다. 이 실리콘 기판(1)엔 복수의 판독회로(16) 및 접촉패드(11)이 설치된다. 판독회로(16)는 실리콘 기판(1) 내부에 형성되며, 판독회로(16)에 전기적으로 접속되는 접촉패드(11)의 표면은 실리콘 기판(1)의 표면 상에 노출된다.
다음에, 도 12b에서, 적외선 반사막(2)은 적외선 감광영역(5)에 대응하는 실리콘 기판(1)의 표면의 부분 상에 그리고 접촉패드(11) 및 이들의 주변의 표면 상에 형성된다.
이어서, 도 12c에서, 제1 유전 보호막(3)은 실리콘 기판(1)의 표면 상에, 그리고 실리콘 기판(1) 위의 각각의 적외선 보호막(2)을 덮도록 각각의 적외선 반사막(2)의 전 표면에 걸쳐 형성된다.
다음에, 도 12d에서, 지지물(6)과 실리콘 기판(1) 사이에 공간과 공동(4)을 형성하기 위해 제1 희생층(31)이 제1 유전 보호막(3)의 표면 상의 적외선 감광영역(5)에 대응하는 부분 및 이의 주변 상에 형성된다. 제1 희생층(31)은 실리콘 기판(1) 상에 복수의 섬으로서 형성되며, 지지레그(6b)에 대응하는 제1 희생층(31)의 부분들의 표면들은 도 12d에 도시한 바와 같이 실리콘 기판(1)의 표면에 관하여 경사진다. 제1 희생층(31)은 폴리이미드로 구성되며 제조공정의 최종단계에서 제거된다. 제1 희생층(31)을 형성할 때, 감광성 폴리이미드가 제1 유전 보호막(3)의 전체 표면에 걸쳐 적용된다. 이어서 섬 형상을 형성하기 위해서 제1 유전 보호막(3) 상의 감광 폴리이미드가 노광 및 현상공정과 열처리에 의해 패터닝되고, 그럼으로써 감광성 폴리이미드로 구성된 제1 희생층이 형성된다.
다음에, 유전 보호막(32)은 제1 희생층(31) 및 제1 유전 보호막(3) 각각의 전체 표면들에 걸쳐 플라즈마 CVD 방법에 의해 제1 물질막으로서 형성되고, 이에 의해서 제1 희생층(31)은 유전 보호막(32)에 의해 피복된다. 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 혹은 실리콘 옥시나이트라이드막이 유전 보호막(32)으로서 형성된다.
다음에, 도 12e에서, 제1 희생층(31) 위의 부분 상에 적외선 감광영역(5)에대응하는 유전 보호막(32)의 부분의 표면 상에 서미스터-보로미터 박막(7)이 형성된다. 서미스터-보로미터 박막(7)을 형성할 때, 먼저, 서미스터-보로미터 물질인 산화 바나듐막이 유전 보호막(32)의 전체 표면에 걸쳐 반응성 스퍼터링 방법에 의해 열전기 물질 박막으로서 형성된다. 노광 및 현상공정에 이어, 일본 특허공개 공보 330051/99에 개시된 바와 같은 SF6및 CO2의 혼합가스 플라즈마에 의해 에칭공정으로 유전 보호막(32) 상의 산화 바나듐막이 처리된다. 산화 바나듐으로 구성된 서미스터-보로미터 박막(7)은 이러한 유형의 노광 및 현상공정과 에칭공정을 사용하여 산화 바나듐막을 패터닝함으로서 형성된다.
다음에, 서미스터-보로미터 박막(7)을 덮도록 서미스터-보로미터 박막(7)과 유전 보호막(32)의 전체의 표면 상에 플라즈마 CVD 방법에 의해 제2 물질막으로서 유전 보호막(33)을 형성된다. 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 혹은 실리콘 옥시나이트라이드막은 유전 보호막(33)으로서 형성된다.
다음에, 도 12f에서, 접촉구멍으로서 작용하는 것인 제1 개구부(34)는 실리콘 기판(1) 내의 판독회로(16)와의 전기적 접촉을 얻기 위해서 접촉패드(1)에 대응하는 제1 유전 보호막(3) 및 유전 보호막(32, 33)의 부분들에 형성된다. 이에 따라 접촉패드(11) 상의 적외선 반사막(2)의 표면은 제1 개구부(34)에 노출된다.
다음에, 서미스터-보로미터 박막(7)과의 전기적 접촉을 얻기 위해서, 접촉구멍으로서 작용하는 제2 개구부(35)는 서미스터-보로미터 박막(7)의 단부들에 대응하는 유전 보호막(33)의 부분들, 즉 예를 들면 도 11에 도시한 전극(13)에 대응하는 부분들에 형성된다. 제2 개구부(35)의 형상은 전극(13)의 형상에 상응하며 이에 따라 각각은 서미스터-보로미터 박막(7)의 에지를 따라 확장하는 슬릿 형태를 취한다. 이에 따라 서미스터-보로미터 박막(7)의 표면들의 부분은 각각의 제2 개구부(35)의 바닥에서 노출된다.
제1 개구부(34)를 형성하는 단계에서, 노광 및 현상처리 후에, 제1 유전 보호막(3)의 부분 및 접촉패드(11)에 대응하는 유전 보호막(32, 33)의 부분은 CF4및 O2의 가스 혼합물과 CHF3혹은 O2의 가스 혼합물의 플라즈마에 의해 에칭된다. 제2 개구부(35)를 형성하는 단계에서, 노광 및 현상공정 후에, 서미스터-보로미터 박막(7)의 단부들에 대응하는 유전 보호막(33)의 부분들은 CF4및 O2의 가스 혼합물과 CHF3혹은 O2의 가스 혼합물의 플라즈마에 의해 에칭된다.
도 12g에서, 실리콘 기판(1) 내의 판독회로(16) 및 서미스터-보로미터 박막(7)을 전기적으로 접속시키기 위해서, 적외선 반사막(2)의 노출된 표면을 포함하는 제1 개구부(34)의 내벽 전체와 유전 보호막(33)의 전체 표면과, 서미스터-보로미터 박막(7)의 노출된 표면을 포함하는 제2 개구부(35)의 내벽의 전체 표면 상에 스퍼터링 방법에 의해, 예를 들면 티타늄 혹은 니크롬으로 구성된 금속막(36)이 형성된다. 금속막(36)이 티타늄으로 구성되는 경우에, 노광 및 현상공정 후, 금속막(36)은 금속막(36)을 패터닝하기 위해서 Cl2및 BCl3의 가스 혼합물의 플라즈마에 의해 에칭된다. 이에 따라 금속막(36)은 서미스터-보로미터 박막(7) 및 접촉패드(11)를 전기적으로 접속하는 전기배선의 형태로 처리된다.
전극(13)은 서미스터-보로미터 박막(7)에 접촉하는 금속막(36)의 부분들로구성된다. 더욱이, 지지물(6) 내부의 금속배선(9)은 제1 희생층(31) 상에 형성된 금속막(36)의 부분의 일 부분으로 구성된다. 제1 개구부(34) 내에 있는 금속막(36)의 부분들은 접촉패드(11) 상에 있는 적외선 반사막(2)에 의해 접촉패드(11)에 전기적으로 접속된다.
다음에, 도 12h에서, 유전 보호막(37)은 금속막(36)을 덮도록 금속막(36) 및 유전 보호막(33)의 전체 표면 상에 플라즈마 CVD 방법에 의해 제3 물질막으로서 형성된다. 유전 보호막(37)로서 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 혹은 실리콘 옥시나이트라이드막이 형성된다.
도 12i에서, 지지물(6)에 의해 실리콘 기판(1) 위에 적외선 감광영역(5)이 지지되는 열 분리구조를 형성하기 위해서, 도 12h에 도시한 유전 보호막(32, 33, 37)을 패터닝하여 이들 유전 보호막 내에 슬릿(38, 39)을 형성한다. 슬릿(38)은 한 화소 내에 적외선 감광영역(5)과 지지물(6) 사이에 갭들이다. 제1 희생층(31)은 슬릿(38)의 바닥에서 노출된다.
각각의 슬릿(38, 39)을 형성할 때, 노광 및 현상공정 후에, 유전 보호막(32, 33, 37)은 CH4및 O2의 가스 혼합물 혹은 CHF3및 O2의 가스 혼합물의 플라즈마에 의해 슬릿 형상으로 에칭되고, 그럼으로써, 각각의 슬릿(38, 39)의 바닥에서 제1 희생층의 폴리이미드를 노출시킨다. 서미스터-보로미터 박막(7)을 덮는 유전 보호막(8)은 서미스터-보로미터 박막(7)의 주변을 둘러싸는 유전 보호막(32, 33, 37)의 부분들로 구성된다. 더욱이, 지지물(6)의 제2 유전 보호막(10)은 각각의 유전 보호막(32, 33, 37) 각각의 다른 부분들로부터 구성된다.
도 12j에서, 실드(12)의 형상을 형성하기 위해 제2 희생층을 형성하기 위해서, 유전 보호막(37)의 전체 표면에 감광성 폴리이미드가 적용되고, 또한 이 폴리이미드는 도 12i에 도시한 슬릿(38, 39)에 도입된다. 이어서 이 감광성 폴리이미드는 섬 형성을 형성하기 위해서 노광 및 현상공정과 열처리에 의해 패터닝되고, 그럼으로써 유전 보호막(37)의 표면 상에 감광성 폴리이미드로 구성된 제2 희생층(40)을 형성한다. 제2 희생층(40)은 적외선 감광영역(5)의 전극들과 실드(12) 사이에 공간과, 지지물(6)과 실드(12) 사이의 공간과, 접촉패드(11)와 실드(12) 사이에 공간을 형성하기 위해 제공된다. 제2 희생층(40)의 형상은 실드(12)의 형상에 따라 만곡된다.
이 제2 희생층(40)은 서미스터-보로미터 박막(7)의 중앙부분 이외의 모든 부분들을 덮는다. 패터닝함으로써 제2 희생층(40)을 형성한 직후에, 서미스터-보로미터 박막(7)의 중앙부분에 대응하는 유전 보호막(37)의 부분의 표면은 노출된다. 그러므로 실리콘 기판(1)으로부터 떨어져 있는 금속막(36) 및 접촉패드(11)의 전체 표면들은 제2 희생층(40)에 의해 피복된다.
전술한 바와 같이 감광성 폴리이미드로 슬릿(38, 39)을 채우고 슬릿(38, 39) 내의 제2 희생층(40)을 형성함으로써, 슬릿(38)의 바닥에서 노출되는 제2 희생층(31)의 표면 상에도 제2 희생층(40)이 형성된다. 따라서, 제1 희생층(31)은 슬릿(38)의 바닥에서 제2 희생층(40)과 접촉한다.
다음에, 유전 보호막(41)은 제2 희생층(40)의 전체 표면과 유전 보호막(37)의 노출된 전체 표면 상에 플라즈마 CVD 방법에 의해 제4 물질막으로서 형성된다.실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 혹은 실리콘 옥시나이트라이드막은 유전 보호막(41)으로서 형성된다.
도 12k에서, 적외선을 흡수하는 실드(12)를 형성하기 위해서, 노광 및 현상공정이 수행되고, 이에 이어 유전 보호막(41)은 제2 희생층(40)을 부분적으로 노출시키기 위해서 CF42및 O2가스 혼합물 혹은 CHF3및 O2의 가스 혼합물의 플라즈마에 의해 슬릿형태로 에칭된다. 이에 따라, 실드(12)는 제2 희생층(40) 상에 남아 있는 유전 보호막(41)으로부터 형성되고 유전 보호막(37)으로부터 돌출한다. 도 12k에서, 유전 보호막(37)의 표면 상에 바로 형성된 유전 보호막(41)의 부분이 제거되나, 유전 보호막(41)의 이 부분, 즉 유전 보호막(37)에 접촉하는 부분은 제거될 필요는 없다.
도 12l에서, 제1 희생층(31) 및 제2 희생층(40)을 O2가스의 플라즈마를 사용하여 애싱하여 제거함으로써, 실드(12)의 실리콘 기판(1)측 위의 공간과 적외선 감광영역(5)의 실리콘 기판(1)측 상의 공동(4)이 형성된다. 이러한 식으로, 실드(12)가 제공된 적외선 감광영역(5)이 실리콘 기판(1) 위에 지지물(6)에 의해 유지되는 열 분리구조는 열형 적외선 검출기 내에 형성된다. 전술한 열 분리구조를 갖는 열형 적외선 검출기는 전술한 단계들을 수행함으로써 제조된다.
제2 실시형태
도 13 및 도 14에서, 이 발명의 제2 실시예에 따른 열형 적외선 검출기와 제1 실시예에 따른 열형 적외선 검출기간 주요 차이점은 적외선 감광영역에 적외선들간 간섭에 의해 가열되는 금속 박막의 형성에 있다. 도 13 및 도 14에서, 제1 실시예와 동일한 구성요소에 동일한 참조부호를 사용하고, 제1 실시예의 열형 적외선 검출기와 다른 점들에 대해서 다음에 설명한다.
도 13 및 도 14에 도시한 바와 같이, 이 실시예의 열형 적외선 검출기는 높은 열 전도도의 금속박막(14)이 실드(12)의 표면과 제1 실시예의 열형 적외선 검출기에서 실리콘 기판(1)에서 떨어져 있는 유전 보호막의 표면 상에 적외선 흡수부로서 형성되도록 구성된다. 이에 따라 금속박막(14)은 실리콘 기판(1)에서 떨어져 있는 적외선 감광영역(14)의 표면 상에 형성되며, 이 금속박막(14)은 실리콘 기판(1)에서 떨어져 있는 실드(12)의 전체 표면에 걸쳐 확장한다. 3nm 두께의 니크롬(NiCr)막은 금속박막(14)으로서 사용되며, 금속박막(14)은 377Ω/Sq.의 진공 임피던스로 설정된다. 3-5㎛ 파장영역의 적외선에 투명하며 10㎛ 파장영역의 적외선을 흡수하는 500nm 두께의 실리콘 질화막을 실드(12)로서 사용한다.
또한, 유전 보호막(8)과 접촉하는 금속박막(14)의 부분들과 적외선 반사막(2)간 공간은 대략 1㎛로 설정된다.
이에 따라 금속박막(14)에서 적외선들간 간섭효과는 3-5㎛ 파장영역의 적외선에 대해 사용되고, 이 파장대역의 적외선은 금속박막(14)에 의해 흡수된다. 이에 따라 금속박막(14) 및 적외선 반사막(2)으로 구성된 광학 공진 구조는 이 실시예의 열형 적외선 검출기에 형성된다. 10㎛ 파장영역의 적외선은 실드(12)의 실리콘 질화막 및 유전 보호막(8)에 의해 효과적으로 흡수된다. 이 경우, 실드(12)의 열 용량은 5.8 x 10-10J/K이며, 적외선 감광영역(5)의 열 용량과 함께 하였을 땐 단지 1.5 x 10-9J/K에 이른다. 이 때에 열 시정수는 18ms가 되는데, 이것은 텔레비전의 프레임 속도에 대응하는 33ms의 시간간격보다 충분히 낮은 것으로 이에 의해 실시간 이미지 형성으로의 변환에 관계된 문제가 제거될 수 있다.
이 실시예의 열형 적외선 검출기와는 대조적으로, 금속박막(14)은 제1 실시예의 검출기의 적외선 감광영역(5) 내에 형성되지 않으며, 결국 10㎛ 파장대역의 적외선만이 유전 보호막(8) 및 실드(12)로서 실리콘 질화막이 사용될 때 이들 구성요소에 의해 흡수된다. 제1 실시예에 따른 이러한 열형 적외선 검출기에서, 300K의 바디로부터 열 방사가 검출되고 있는 한 이 실시예의 열형 적외선 검출기와 비교하였을 때 신호 대 잡음비에 실질적으로 차이가 없다. 10㎛ 파장영역의 적외선이 실드(12)에서 흡수될 때, 비정질 실리콘 카바이드막, 실리콘 산화막, 실리콘 옥시나이트라이드막, 혹은 이들 막 중 적어도 임의의 2개의 막이 사용될 수 있는 적층막이 실드(12)로서 사용될 수 있다.
3-5㎛ 파장대역의 적외선에 투명한 물질은 유전 보호막(8)의 물질로서 사용될 수 있고, SiN 및 실리콘 일산화물(SiO)에 외에, 황산아연(ZnS), 아연 셀레나이드(ZnSe), 불화칼슘(CaF2), 불화바륨(BaF2), 혹은 게르마늄(Ge)이 사용될 수 있다. 그러나, 실리콘 질화물(SiN)은 9-13㎛ 파장영역의 적외선을 흡수하는 특성을 갖고 있고, 실리콘 일산화물(SiO)는 9.5㎛의 파장을 갖는 적외선을 강하게 흡수하는 특성을 갖고 있다.
유전 보호막(8) 및 지지물(6)의 제2 유전 보호막(10)의 물질은 유전보호막(8)의 물질과 제2 유전 보호막(10)의 물질이 서로 다르면 제조단계 수가 증가하고, 제조방법이 더 복잡하게 되고 열형 적외선 검출기의 제조의 어려움이 증가하게 되기 때문에 동일한 것이 바람직하다. 이 경우, 낮은 열 전도도를 갖는 물질은 제2 유전 보호막(10)의 물질로서 사용되어야 한다. 아연 셀레나이드(ZnSe), 불화칼슘(CaF2), 불화바륨(BaF2), 및 게르마늄(Ge)은 높은 열 전도도를 갖고 있으므로 제2 유전 보호막(10)의 물질로서는 적합하지 않다.
다음에, 이 실시예의 열형 적외선 검출기의 동작원리에 관하여, 먼저 적외선(15)이 금속박막(14)에 조사될 때, 입사하는 적외선(15)의 부분은 금속박막(14)에 의해 반사된다. 금속박막(14)에 입사하는 적외선(15)의 나머지 부분은 금속 박막(14)을 통과하여 실리콘 기판(1)을 향하여 간다. 금속박막(14)을 통과한 적외선(15)은 적외선 반사막(2), 금속배선(9), 및 접촉패드(11)에 의해 금속박막(14)을 향하여 반대로 반사되어 다시 금속박막(14)에 조사된다. 여기서, 적외선 반사막(2)에 의해 반사되어 다시 금속박막(14)에 조사되는 적외선(15)은 실드(12), 유전 보호막(8), 혹은 제2 유전 보호막(10)에 의해 전달된다.
적외선 반사막(2)에 의해 반사되어 다시 금속박막(14)에 조사되는 적외선(15)으로 인해 금속박막(14)에 의해 반사된 원래의 적외선과 파괴적인 상호간섭이 야기되고, 상호 간섭하는 적외선은 금속박막(14) 내의 자유전자에 의해 흡수되어 열이 된다. 이에 따라 금속박막(14)이 가열되고, 이의 온도가 상승하며, 금속박막(14)의 열은 금속막막(14) 및 실드(12)에 접촉한 유전 보호막(8)에 의해 서미스터-보로미터 박막(7)으로 전달된다. 또한, 10㎛ 파장대역의 적외선은실드(12)에 의해 직접 흡수되고, 실드(12)은 이 적외선에 의해 가열된다. 실드(12)의 열은 금속박막(13) 및 유전 보호막(8)에 의해 서미스터-보로미터 박막(7)으로 전달된다. 이 경우, 실드(12) 및 유전 보호막(8) 상에 형성된 금속박막(14)은 실드(12) 및 유전 보호막(8)의 열을 서미스터-보로미터 박막(7)으로 신속하게 전달한다.
이에 따라 서미스터-보로미터 박막(7)의 온도는 금속박막(14), 실드(12), 및 유전 보호막(8) 각각의 열에 기인하여 변하며, 서미스터-보로미터 박막(7)의 저항이 결과적으로 변한다. 이 저항변화는 전압변화로 전환되고, 실리콘 기판(1) 내의 판독회로(16)에 의해 전기신호로서 판독된 후 외부회로에 의해 이 전기신호에 근거하여 적외선 이미지로 전환된다. 이 실시예의 열형 적외선 검출기에서, 적외선 반사막(2), 빔(6a) 내의 금속 배선(9), 및 접촉패드(11)는 적외선 반사막(2), 빔(6a) 내의 금속배선(9), 및 접촉 패드(11) 각각이 적외선을 반사시켜 적외선들로 하여금 상호간섭을 일으키게 할 정도로 평탄한 것이 바람직하다.
전술한 설명에서 기술한 바와 같이, 금속박막(14)의 진공 임피던스는 377Ω/Sq.로 설정되며, λ가 금속박막(14)에서 흡수되는 적외선의 파장이고 n이 금속박막(14)과 적외선 반사막(2)간 유효 굴절률이라 하면, 금속박막(14)과 적외선 반사막(2)간 공간은 λ/(4n)으로 설정되어야 한다. 이 경우, 적외선 감광영역(5)의 두께가 dx이며, 적외선 감광영역(5)과 적외선 반사막(2)간 거리, 즉 공동(4)의 높이는 d0이고, 유전 보호막(8)의 굴절률이 nx이며, 공동(4) 내의 공기의 굴절율이n0이고, 전술한 유효 굴절률은 n=(nxㆍdx+ n0ㆍd0)/(dx+ d0)로 근사화된다. 공동(4) 내의 공기의 굴절률 n0의 값은 1이다.
유전 보호막(8)과 접촉한 금속박막(14)과 적외선 반사막(2)간 공간이 전술한 λ/(4n)로 설정된다면, 실드(12)에 접촉한 금속박막(14)의 부분과 적외선 반사막(2)간 공간은 λ/(4n)보다 클 것이다. 이 경우, 금속박막(14)과 적외선 반사막(2)간 공간에 대응하는 파장의 적외선은 실드(12)와 접촉하는 금속박막(13)의 부분에서 흡수될 것이다.
다음에, 이 실시예의 열형 적외선 검출기를 제조하는 방법에 관하여, 제1 실시예에 설명된 제조방법에서 도 12a-12j의 단계와 동일한 단계가 수행된다. 예를 들면, 서미스터-보로미터 박막(7) 및 실드(12)를 덮는 유전 보호막의 물질과 두께는 도 12a-12j의 이들 단계에서 제1 실시예와 다르며, 이들 막의 각각은 물질 및 막 두께에 따라 형성되어야 한다. 제1 실시예에서 설명된 제조방법에서 도 12j의 공정에 이은 단계들을 도 15a-15c를 참조하여 다음에 설명한다.
도 15a에서, 유전 보호막(41)을 형성한 후에, 금속박막(14)은 유전 보호막(41)의 전체 표면에 걸쳐 스퍼터링 방법에 의해 제5 물질막으로서 형성된다. 질화티타늄 혹은 니크롬 등의 물질이 금속박막(14)으로서 사용된다.
도 15b에서, 노광 및 현상공정에 이어, 적외선을 흡수하는 실드(12)를 형성하기 위해서 Cl2및 BCl3의 가스 혼합물의 플라즈마에 의해 금속박막(14)을 슬릿형태로 에칭한다. 다음에, CF4및 O2의 가스 혼합물 혹은 CHF3및 O2의 가스 혼합물의플라즈마에 의해 유전 보호막(41)을 슬릿형태로 에칭하여 제2 희생층(40)을 부분적으로 노출시킨다. 이러한 식으로, 제2 희생층(40) 상에 잔류하고 유전 보호막(37)으로부터 돌출하는 유전 보호막(41)으로 구성된 실드(12)가 형성된다.
다음에, 도 15c에서, 실드(12)의 실리콘 기판(1)측 상에 공간과 적외선 감광영역(5)의 실리콘 기판(1)측 상에 공동(4)을 형성하기 위해서 O2가스의 플라즈마를 사용하여 제1 희생층(31) 및 제2 희생층(40)을 애싱하여 제거한다. 이에 따라 실드(12) 및 금속박막(14)이 구비된 적외선 감광영역(5)이 지지물(6)에 의해 실리콘 기판(1) 위에 유지된 열형 적외선 검출기에 열 분리구조가 형성된다. 전술한 열 분리구조를 포함하는 열형 적외선 검출기는 전술한 단계를 수행함으로써 제조된다.
도 16에 도시한 열형 적외선 검출기의 수정예에서, 도 13 및 도 14에 도시한 열형 적외선 검출기와의 주된 차이는 실드(12)의 기부의 위치 및 전극(13)의 위치들이다. 도 16에 도시한 바와 같이, 전극(13) 근접하여 있는 실드(12)의 기부의 위치는 적외선 감광영역(5)의 에지에 배치될 수 있으며, 전극(13)의 위치는 적외선 감광영역(5)의 상측표면에서 보았을 때 실드(12)의 기부와 이격되게 적외선 감광영역(5) 내에 배치될 수 있다. 이들 전극(13)의 위치에 따라, 서미스터-보로미터 박막(7)은 도 13 및 도 14에 도시한 경우보다 좁다.
여기서, 실드(12)의 기부, 즉 유전 보호막(8)에 접속한 부분이 전극 바로 위에 있다면, 실드(12)의 열의 일부는 전극(13) 및 빔(6a) 내의 금속배선(9)에 의해 전달되어 열 싱크인 실리콘 기판(1)으로 가게 될 것이며 감도는 약간 떨어질 것이다. 따라서, 도 16에 도시한 열형 적외선 검출기의 경우와 같이, 제1 및 제2 실시예의 열형 적외선 검출기에서, 전극(13)은 실드(12)의 기부 바로 밑에 놓여 있지 않게 배치된다. 이러한 식으로, 실드(12) 위의 금속박막(14)으로부터의 열 및 실드(12)에서 전극(13)의 열의 직접적인 전달이 이에 따라 방지되며, 감도저하가 억제된다. 제1 및 제2 실시예의 열형 적외선 검출기에서처럼, 실드(12)의 기부는 적외선 감광영역(5)의 상측면에서 보아 전극(13)보다 적외선 감광영역(5)의 더 안쪽에 배치된다.
도 16에 도시한 열형 적외선 검출기에서처럼, 도 7-11에 도시한 제1 실시예의 열형 적외선 검출기에서, 전극(13)에 근접하여 있는 실드(12)의 기부의 위치는 적외선 감광영역(5)의 에지에 배치될 수 있고, 전극(13)은 적외선 감광영역(5)의 상측면에서 보아 실드(12)의 기분에 전극(13)이 겹쳐지지 않게 적외선 감광영역(5) 내에 배치될 수 있다. 도 17에 도시한 바와 같이, 전극(13)은 금속박막(14)이 실드(12) 위에 그리고 적외선 감광영역(5) 위에 형성되어 있지 않는 열형 적외선 검출기에서 적외선 감광영역(5)의 상측면에서 보았을 때 실드(12)의 기부와 겹치지 않게 배치될 수도 있다.
이 발명의 열형 적외선 검출기는 상술한 구성으로 한정되지 않으며, 본 발명은 적외선을 흡수하는 실드를 사용하여 개구율을 증가시키도록 구성된 모든 열형 적외선 검출기를 포함한다. 예를 들면, 이 발명의 특징인 실드 구조는 제1 실시예에서처럼 적외선 흡수부만에 의해 적외선을 흡수하는 화소 및 제2 실시예에서처럼 적외선들간 간섭에 의해 가열되는 금속박막에 구비된 화소 모두를 갖는 열형 적외선 검출기에 적용될 수도 있다. 이러한 열형 적외선 검출기의 일부 화소에서, 377Ω/Sq.의 진공 임피던스로 조절된 금속박막은 적외선 감광영역에 형성되며, 이 금속막막과 기판 상의 적외선 반사막간 거리를 대략 1㎛으로 한 광학 공진 구조가 제작된다. 그러므로 주로 3-5㎛ 파장대역에 있는 적외선이 이들 화소에서 흡수되어 검출된다. 이 경우, 황산아연(ZnS), 아연 셀레나이드(ZnSe), 불화칼슘(CaF2), 불화바륨(BaF2), 혹은 게르마늄(Ge)과 같은 3-5㎛ 파장영역의 적외선에 투명한 물질은 서미스터-보로미터 박막을 덮는 유전 보호막의 물질로서 사용된다. 다른 화소에서, 금속박막은 형성되지 않고, 10㎛ 파장대역의 적외선을 흡수하는 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 산화물(SiO), 실리콘 옥시나이트라이드(SiON), 혹은 실리콘 카바이드(SiC)와 같은 물질은 서미스터-보로미터 박막을 덮는 유전 보호막으로서 사용된다. 이에 따라 이들 다른 화소에서 10㎛ 파장대역의 적외선이 흡수되어 검출된다.
한 이러한 어레이의 검출기에서 복수의 파장대역의 적외선을 검출하는 열형 적외선 검출기에서, 각각의 화소에서 적외선을 흡수하는 방법에 따라 실드를 제공함으로써 개구율을 늘릴 수 있다. 한 예를 여기에 기술하였으며, 광학 공진 구조를 구성하는 적외선 반사막 및 금속박막간 거리는 검출할 파장대역에 변화가 있다면 λ/(4n)에 따라 변경될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예를 특정한 용어를 사용하여 기술하였으나, 이러한 설명은 단지 예시 목적을 위한 것이며, 다음의 청구항의 정신 혹은 범위에서 벗어남이 없이 변경 및 변화가 행해질 수 있음을 알 것이다.
본 발명의 구성에 의하여, 열형 적외선 검출기의 각각의 화소의 개구율이 증가될 수 있고, 전극과 실드간에 공간을 개재하여 기판으로부터 떨어져 있는 전극의 표면을 실드가 덮도록 적외선 감광영역의 적외선 흡수부로부터 실드가 돌출되게 함으로써 보다 많은 적외선이 흡수될 수 있다. 이러한 구성으로 열형 적외선 검출기의 감도가 증가할 수 있다. 더구나, 적외선 감광영역의 에지에 근접하여 실드의 기부를 배치함으로써 거의 전혀 용량의 증가를 유발하지 않으면서도, 열 시정수를, 텔레비전 프레임 속도에 대응하는 33ms의 시간간격보다 충분히 낮게 할 수 있다. 즉, 본 발명은 보다 높은 감도로 실시간으로 이미지를 형성할 수 있는 열형 적외선 검출기를 실현한다.

Claims (28)

  1. 열형 적외선 검출기에 있어서,
    접촉패드를 구비한 기판과;
    상기 기판의 일 표면으로부터 공간에 의해 이격되어 상기 표면 위에 배치되며, 적외선을 흡수하고 이에 따라 적외선에 의해 가열되는 적외선 흡수부와, 상기 적외선 흡수부로부터의 열에 의해 온도가 변하며 상기 적외선 흡수부의 온도변화를 검출하는 열 검출기와, 상기 열 검출기에 전기적으로 접속된 전극들을 구비한 적외선 감광영역과;
    상기 적외선 감광영역의 전극들을 상기 기판의 상기 접촉패드에 전기적으로 접속하는 배선을 구성하도록 적어도 일부가 도전성 물질로부터 형성되며, 상기 기판의 일 표면 위에 상기 적외선 감광영역을 유지하는 지지물; 및
    상기 적외선 감광영역의 상기 적외선 흡수부로부터 돌출하여 있고, 상기 기판으로부터 떨어져 있는 상기 전극들의 표면을, 개재된 공간을 두고 덮는 실드(shield)를 포함하는 열형 적외선 검출기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 실드는, 상기 기판으로부터 떨어져 있는 상기 접촉패드 및 상기 지지물들의 표면을, 개재된 공간을 두고 덮는 열형 적외선 검출기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 적외선 감광영역을 향하는 상기 기판의 표면 상에 형성된 적외선 반사막; 및
    상기 적외선 반사막을 덮도록 상기 적외선 반사막의 표면 상에 형성된 제1 유전 보호막을 더 포함하며,
    상기 적외선 감광영역은 상기 지지물들에 의해 상기 제1 유전 보호막 위에 유지되어 있는 열형 적외선 검출기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 적외선 흡수의 적어도 일부는 상기 기판으로부터 떨어져 있는 상기 열 검출기의 표면 상에 배치되어 있고;
    상기 기판으로부터 떨어져 있는 상기 적외선 흡수부의 표면 상에, 그리고 상기 기판으로부터 떨어져 있는 상기 실드의 표면 상에 형성된 금속 박막을 포함하는 열형 적외선 검출기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기판은, 상기 기판의 상기 접촉패드들에 전기적으로 접속되어 있고 상기 열 검출기에 의해 검출된 상기 적외선 흡수부의 온도변화를 전기신호로 변환하고 이 전기신호를 읽어 내는 판독회로를 포함하는 열형 적외선 검출기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 지지물들은,
    상기 전극들을 상기 기판의 상기 접촉패드들에 전기적으로 접속하는 배선을 구성하는 도전성 물질; 및
    상기 도전성 물질을 덮는 제2 유전 보호막으로 구성되는 열형 적외선 검출기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 실드의 물질은 적외선을 흡수하는 열형 적외선 검출기.
  8. 제1항에 있어서, 상기 열 검출기는 서미스터-보로미터(thermistor-bolometer) 박막, 초전기(pyroelectric) 박막, 및 열전대열(thermopile) 중 하나인 열형 적외선 검출기.
  9. 열형 적외선 검출기에 있어서,
    접촉패드를 구비한 기판과;
    상기 기판의 일 표면으로부터 공간에 의해 이격되어 상기 표면 위에 배치되며, 적외선을 흡수하고 이에 따라 적외선에 의해 가열되는 적외선 흡수부와, 상기 적외선 흡수부로부터의 열에 의해 온도가 변하며 상기 적외선 흡수부의 온도변화를 검출하는 열 검출기와, 상기 열 검출기에 전기적으로 접속된 전극들을 구비한 적외선 감광영역과;
    상기 적외선 감광영역의 전극들을 상기 기판의 상기 접촉패드들에 전기적으로 접속하는 배선을 구성하도록 적어도 일부가 도전성 물질로부터 형성되며, 상기 기판의 일 표면 위에 상기 적외선 감광영역을 유지하는 지지물; 및
    상기 전극들에 대응하는 부분들 이외의 상기 적외선 흡수부의 부분들로부터 돌출하여 있고, 상기 기판으로부터 떨어져 있는 상기 전극들의 표면을 개재된 공간을 두고 덮으며, 상기 기판의 접촉패드들을 개재된 공간을 두고 덮는 실드를 포함하는 열형 적외선 검출기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 적외선 감광영역을 향하는 상기 기판의 표면 상에 형성된 적외선 반사막; 및
    상기 적외선 반사막을 덮도록 상기 적외선 반사막의 표면 상에 형성된 제1 유전 보호막을 더 포함하며,
    상기 적외선 감광영역은 상기 지지물들에 의해 상기 제1 유전 보호막 위에 유지되어 있는 것인 열형 적외선 검출기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 적외선 흡수부의 적어도 일부는 상기 기판으로부터 떨어져 있는 상기 열 검출기의 표면 상에 배치되어 있고;
    상기 기판으로부터 떨어져 있는 상기 적외선 흡수부의 표면 상에, 그리고 상기 기판으로부터 떨어져 있는 상기 실드의 표면 상에 형성된 금속 박막을 포함하는 열형 적외선 검출기.
  12. 제9항에 있어서, 상기 기판은, 상기 기판의 상기 접촉패드들에 전기적으로 접속되어 있고 상기 열 검출기에 의해 검출된 상기 적외선 흡수부의 온도변화를 전기신호로 변환하고 이 전기신호를 읽어 내는 판독회로를 포함하는 열형 적외선 검출기.
  13. 제9항에 있어서, 상기 지지물들은,
    상기 전극들을 상기 기판의 상기 접촉패드들에 전기적으로 접속하는 배선을 구성하는 도전성 물질; 및
    상기 도전성 물질을 덮는 제2 유전 보호막으로 구성되는 열형 적외선 검출기.
  14. 제9항에 있어서, 상기 실드의 물질은 적외선을 흡수하는 열형 적외선 검출기.
  15. 제9항에 있어서, 상기 열 검출기는 서미스터-보로미터 박막, 초전기 박막, 및 열전대열 중 하나인 열형 적외선 검출기.
  16. 열형 적외선 검출기에 있어서,
    적외선을 흡수하고 이에 따라 적외선에 의해 가열되는 적외선 흡수부와, 상기 적외선 흡수부로부터의 열에 의해 온도가 변하며 상기 적외선 흡수부의 온도변화를 검출하는 열 검출기와, 상기 열 검출기에 전기적으로 접속된 전극들을 구비한 적외선 감광영역과;
    상기 적외선 감광영역의 상기 접촉패드들에 전기적으로 접속되어 있는 접촉패드들; 및 상기 열 검출기에 의해 검출된 상기 적외선 흡수부의 온도변화를 전기신호로 변환하고 이 전기신호를 읽어 내는 판독회로를 구비한 기판과;
    상기 접촉패드들이 있는 상기 기판측 상에 형성된 적외선 반사막과;
    상기 적외선 반사막을 덮도록 상기 적외선 반사막의 표면 상에 형성된 제1 유전 보호막과;
    상기 전극들을 상기 접촉패드들에 전기적으로 접속하는 배선물질 및 이 배선물질을 덮는 제2 유전 보호막으로 구성되고, 상기 제1 유전 보호막 위에 상기 적외선 감광영역을 유지하는 지지물; 및
    상기 전극들에 대응하는 부분들 이외의 상기 적외선 흡수부의 부분들로부터 돌출하여 있고, 상기 기판으로부터 떨어져 있는 상기 전극들의 표면 및 상기 지지물들을 개재된 공간을 두고 덮으며, 상기 기판의 접촉패드들을 개재된 공간을 두고 덮는 실드를 포함하는 열형 적외선 검출기.
  17. 제16항에 있어서, 상기 실드의 물질은 적외선을 흡수하는 열형 적외선 검출기.
  18. 제16항에 있어서, 상기 열 검출기는 서미스터-보로미터 박막, 초전기 박막, 및 열전대열 중 하나인 열형 적외선 검출기.
  19. 열형 적외선 검출기에 있어서,
    적외선을 흡수하고 이에 따라 적외선에 의해 가열되는 적외선 흡수부와, 상기 적외선 흡수부로부터의 열에 의해 온도가 변하며 상기 적외선 흡수부의 온도변화를 검출하는 열 검출기와, 상기 열 검출기에 전기적으로 접속된 전극들을 구비한 적외선 감광영역과;
    상기 전극들에 전기적으로 접속되어 있는 접촉패드들을 구비한 기판과;
    상기 접촉패드들이 있는 상기 기판측 상에 형성된 적외선 반사막과;
    상기 적외선 반사막을 덮도록 상기 적외선 반사막의 표면 상에 형성된 제1 유전 보호막과;
    상기 전극들을 상기 접촉패드들에 전기적으로 접속하는 배선물질 및 이 배선물질을 덮는 제2 유전 보호막으로 구성되고, 상기 제1 유전 보호막 위에 상기 적외선 감광영역을 유지하는 지지물; 및
    상기 전극들에 대응하는 부분들 이외의 상기 적외선 흡수부의 부분들로부터 돌출하여 있고, 상기 기판으로부터 떨어져 있는 상기 전극들의 표면 및 상기 지지물들을 개재된 공간을 두고 덮으며, 상기 기판의 접촉패드들을 개재된 공간을 두고 덮는 실드를 포함하는 열형 적외선 검출기.
  20. 제19항에 있어서, 상기 실드의 물질은 적외선을 흡수하는 열형 적외선 검출기.
  21. 제19항에 있어서, 상기 열 검출기는 서미스터-보로미터 박막, 초전기 박막, 및 열전대열 중 하나인 열형 적외선 검출기.
  22. 열형 적외선 검출기에 있어서,
    적외선에 의해 조사되는 금속 박막과, 상기 금속박막에 접촉한 유전막으로부터의 열에 의해 온도가 변하며 상기 박막의 온도변화를 검출하는 열 검출기와, 상기 열 검출기에 전기적으로 접속된 전극들을 구비한 적외선 감광영역과;
    상기 전극들에 전기적으로 접속되어 있는 접촉패드들을 구비한 기판과;
    상기 접촉패드들이 있는 상기 기판측 상에 형성되어 있고, 상기 적외선 감광영역의 상기 금속박막에 조사된 적외선 중에서 상기 금속박막에 의해 전달된 적외선을 상기 금속박막을 향하여 반사시켜 상기 금속박막 상의 적외선들간 간섭에 의해 상기 금속박막을 가열시키는 적외선 반사막과;
    상기 적외선 반사막을 덮도록 상기 적외선 반사막의 표면 상에 형성된 제1 유전 보호막과;
    상기 전극들을 상기 접촉패드들에 전기적으로 접속하는 배선물질 및 이 배선물질을 덮는 제2 유전 보호막으로 구성되고, 상기 제1 유전 보호막 위에 상기 적외선 감광영역을 유지하는 지지물; 및
    상기 적외선 감광영역의 상기 유전막으로부터 돌출하여 있고, 상기 기판으로부터 떨어져 있는 상기 전극들의 표면 및 상기 지지물들을 개재된 공간을 두고 덮으며, 상기 기판의 접촉패드들을 개재된 공간을 두고 덮는 실드를 포함하며,
    상기 금속박막은 상기 기판으로부터 떨어져 있는 상기 실드의 전체 표면에 걸쳐 확장하는 열형 적외선 검출기.
  23. 제22항에 있어서, 상기 열 검출기는 서미스터-보로미터 박막, 초전기 박막, 및 열전대열 중 하나인 열형 적외선 검출기.
  24. 열형 적외선 검출기 제조방법에 있어서, 상기 열형 적외선 검출기는,
    적외선을 흡수하는 적외선 흡수부와, 상기 적외선 흡수부의 온도변화를 검출하는 열 검출기와, 상기 열 검출기에 전기적으로 접속된 전극들을 구비한 적외선 감광영역과;
    상기 전극들에 전기적으로 접속되어 있는 접촉패드들을 구비한 기판과;
    상기 접촉패드들이 있는 상기 기판측 상에 형성된 적외선 반사막과;
    상기 적외선 반사막을 덮도록 상기 적외선 반사막의 표면 상에 형성된 적외선 반사막과;
    상기 적외선 반사막을 덮도록 상기 적외선 반사막의 표면 상에 형성된 제1 유전 보호막과;
    상기 전극들을 상기 접촉패드들에 전기적으로 접속하는 배선물질 및 이 배선물질을 덮는 제2 유전 보호막으로 구성되고, 상기 제1 유전 보호막 위에 상기 적외선 감광영역을 유지하는 지지물; 및
    상기 전극들에 대응하는 부분들 이외의 상기 적외선 흡수부의 부분들로부터돌출하여 있고, 실드와 상기 전극 및 상기 지지물 사이에 개재된 공간을 두고 상기 기판으로부터 떨어져 있는 상기 전극들의 표면 및 상기 지지물들을 덮으며, 상기 기판의 접촉패드들을 개재된 공간을 두고 덮는 상기 실드를 포함하며,
    상기 열형 적외선 검출기를 제조하는 방법은,
    상기 접촉패드를 구비한 상기 기판을 준비하는 단계와;
    상기 적외선 감광영역에 대응하는 부분들에서 상기 접촉패드들이 있는 상기 기판의 표면 상에 상기 적외선 반사막을 형성하는 단계와;
    상기 적외선 반사막을 덮도록 상기 적외선 반사막 및 상기 기판 각각의 표면들 상에 상기 제1 유전 보호막을 형성하는 단계와;
    상기 기판과 상기 적외선 감광영역 사이에 공간을 형성하기 위해서, 상기 적외선 감광영역에 대응하는 부분들에서 상기 접촉패드들이 있는 상기 기판의 표면 상에 제1 희생층을 형성하는 단계와;
    상기 제1 희생층을 덮도록 상기 제1 희생층 및 상기 제1 유전 보호막 각각의 표면들 상에 제1 물질막을 형성하는 단계와;
    상기 제1 희생층에 대응하는 부분들에서 상기 제1 물질막의 표면 상에 상기 열 검출기를 형성하는 단계와;
    상기 열 검출기를 덮도록 상기 열 검출기 및 상기 제1 물질막 각각의 표면들 상에 제2 물질막을 형성하는 단계와;
    상기 제1 유전 보호막과 상기 제1 및 제2 물질막들 각각의 위에 상기 접촉패드들에 대응하는 부분들에서 제1 개구부들을 형성하는 단계와;
    상기 열 검출기 위에 놓이는 상기 제2 물질막의 부분들 상에 상기 전극들에 대응하는 부분들에서 상기 열 검출기를 노출시키도록 제2 개구부들을 형성하는 단계와;
    상기 제2 물질막의 표면 위만이 아니라 상기 제1 및 제2 개구부들 내에 금속막을 형성하는 단계와;
    상기 제2 물질막을 노출시키도록 상기 금속막을 패터닝하고 상기 적외선 감광영역의 상기 전극들 및 상기 지지물들의 배선물질을 형성하는 단계와;
    상기 금속막을 덮도록 상기 금속막 및 상기 제2 물질막의 표면들 상에 제3 물질막을 형성하는 단계와;
    상기 제1 희생층을 노출시키도록 제1 내지 제3 물질막을 패터닝하고, 상기 제1 내지 제3 물질막 각각의 부분들로 구성된 상기 적외선 흡수부와 상기 제1 내지 제3 물질막 각각의 다른 부분들로 구성된 상기 제2 유전 보호막을 형성하는 단계와;
    상기 실드와 상기 적외선 감광영역의 상기 전극들 사이에 공간과, 상기 실드와 상기 지지물들 사이의 공간과, 상기 실드와 상기 기판의 상기 접촉패드들 사이의 공간을 형성하기 위해, 상기 제3 물질막의 표면과 상기 제1 희생층의 노출된 표면들 상에 제2 희생층을 형성하는 단계와;
    상기 열 검출기에 대응하는 상기 제2 물질막의 부분들의 부분을 노출시키도록 상기 제2 희생층을 패터닝하는 단계와;
    상기 제2 희생층의 표면과 상기 제3 물질막의 노출된 표면들 상에 제4 물질막을 형성하는 단계와;
    상기 제2 희생층의 일부를 노출시키도록 상기 제4 물질막을 패터닝하고 상기 제4 물질막의 일부로 구성된 상기 실드를 형성하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 희생층을 제거하는 단계를 포함하는 열형 적외선 검출기 제조방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 제4 물질막을 패터닝하는 단계 전에 상기 제4 물질막의 표면 상에 금속 박막을 형성하는 단계를 더 포함하며; 상기 제4 물질막을 패터닝하는 단계에서, 상기 금속박막은 상기 제4 물질막과 함께 패터닝되고 상기 금속 박막은 상기 실드 및 상기 적외선 흡수부 각각의 표면들 상에 잔류한 열형 적외선 검출기 제조방법.
  26. 제24항에 있어서, 상기 제1 및 제2 희생층의 물질로서 폴리이미드가 사용되는 열형 적외선 검출기 제조방법.
  27. 열형 적외선 검출기 제조방법에 있어서, 상기 열형 적외선 검출기는,
    적외선에 의해 조사되는 금속 박막과, 상기 금속박막에 접촉한 유전막으로부터 전달된 열에 의해 상기 금속박막의 온도변화를 검출하는 열 검출기와, 상기 열 검출기에 전기적으로 접속된 전극들을 구비한 적외선 감광영역과;
    상기 전극들에 전기적으로 접속되어 있는 접촉패드들을 구비한 기판과;
    상기 접촉패드들이 있는 상기 기판측 상에 형성되어 있고, 상기 적외선 감광영역의 상기 금속박막에 조사된 적외선 중에서 상기 금속박막에 의해 전달된 적외선을 상기 금속박막을 향하여 반사시켜 상기 금속박막 상의 적외선들간 간섭에 의해 상기 금속박막을 가열시키는 적외선 반사막과;
    상기 적외선 반사막을 덮도록 상기 적외선 반사막의 표면 상에 형성된 제1 유전 보호막과;
    상기 전극들을 상기 접촉패드들에 전기적으로 접속하는 배선물질 및 이 배선물질을 덮는 제2 유전 보호막으로 구성되고, 상기 제1 유전 보호막 위에 상기 적외선 감광영역을 유지하는 지지물; 및
    상기 적외선 감광영역의 상기 유전막으로부터 돌출하여 있고, 상기 기판으로부터 떨어져 있는 상기 전극들의 표면 및 상기 지지물들을 개재된 공간을 두고 덮으며, 상기 기판의 접촉패드들을 개재된 공간을 두고 덮는 실드를 포함하며,
    상기 금속박막은 상기 기판으로부터 떨어져 있는 상기 실드의 전체 표면에 걸쳐 확장하며,
    상기 열형 적외선 검출기를 제조하는 방법은,
    상기 접촉패드를 구비한 상기 기판을 준비하는 단계와;
    상기 적외선 감광영역에 대응하는 부분들에서 상기 접촉패드들이 있는 상기 기판의 표면 상에 상기 적외선 반사막을 형성하는 단계와;
    상기 적외선 반사막을 덮도록 상기 적외선 반사막 및 상기 기판 각각의 표면들 상에 상기 제1 유전 보호막을 형성하는 단계와;
    상기 기판과 상기 적외선 감광영역 사이에 공간을 형성하기 위해서, 상기 적외선 감광영역에 대응하는 부분들에서 상기 접촉패드들이 있는 상기 기판의 표면 상에 제1 희생층을 형성하는 단계와;
    상기 제1 희생층을 덮도록 상기 제1 희생층 및 상기 제1 유전 보호막 각각의 표면들 상에 제1 물질막을 형성하는 단계와;
    상기 제1 희생층에 대응하는 부분들에서 상기 제1 물질막의 표면 상에 상기 열 검출기를 형성하는 단계와;
    상기 열 검출기를 덮도록 상기 열 검출기 및 상기 제1 물질막 각각의 표면들 상에 제2 물질막을 형성하는 단계와;
    상기 제1 유전 보호막과 상기 제1 및 제2 물질막들 각각의 위에 상기 접촉패드들에 대응하는 부분들에서 제1 개구부들을 형성하는 단계와;
    상기 열 검출기 위에 놓이는 상기 제2 물질막의 부분들 상에 상기 전극들에 대응하는 부분들에서 상기 열 검출기를 노출시키도록 제2 개구부들을 형성하는 단계와;
    상기 제2 물질막의 표면 위만이 아니라 상기 제1 및 제2 개구부들 내에 금속막을 형성하는 단계와;
    상기 제2 물질막을 노출시키도록 상기 금속막을 패터닝하고 상기 적외선 감광영역의 상기 전극들 및 상기 지지물들의 배선물질을 형성하는 단계와;
    상기 금속막을 덮도록 상기 금속막 및 상기 제2 물질막의 표면들 상에 제3 물질막을 형성하는 단계와;
    상기 제1 희생층을 노출시키도록 제1 내지 제3 물질막을 패터닝하고, 상기 제1 내지 제3 물질막 각각의 부분들로 구성된 상기 적외선 흡수부와 상기 제1 내지 제3 물질막 각각의 다른 부분들로 구성된 상기 제2 유전 보호막을 형성하는 단계와;
    상기 실드와 상기 적외선 감광영역의 상기 전극들 사이에 공간과, 상기 실드와 상기 지지물들 사이의 공간과, 상기 실드와 상기 기판의 상기 접촉패드들 사이의 공간을 형성하기 위해, 상기 제3 물질막의 표면과 상기 제1 희생층의 노출된 표면들 상에 제2 희생층을 형성하는 단계와;
    상기 열 검출기에 대응하는 상기 제2 물질막의 부분들의 부분을 노출시키도록 상기 제2 희생층을 패터닝하는 단계와;
    상기 제2 희생층의 표면과 상기 제3 물질막의 노출된 표면들 상에 제4 물질막을 형성하는 단계와;
    상기 적외선 감광영역의 상기 금속박막을 형성하기 위해 상기 제4 물질막의 전체 표면에 걸쳐 제1 물질막을 형성하는 단계와;
    상기 제2 희생층의 일부를 노출시키도록 상기 제4 및 제5 물질막들을 패터닝하고, 상기 제4 물질막의 일부로 구성되는 상기 실드와, 상기 제5 물질막의 일부로 구성되는 상기 금속박막을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 희생층을 제거하는 단계를 포함하는 열형 적외선 검출기 제조방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 제1 및 제2 희생층의 물질로서 폴리이미드가 사용되는 열형 적외선 검출기 제조방법.
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