KR100472542B1 - 적외선 흡수 볼로메터의 구조 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 적외선 흡수 볼로메터의 구조 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 구동 기판 상부에 형성된 단층의 희생층과, 희생층 상부에 적어도 2층이상 수직으로 적층된 도전막과, 도전막들 사이를 수직으로 연결하는 비아콘택과, 도전막들과 비아콘택 사이에 개재된 열흡수층과, 최종 도전막 상부면에 형성된 적외선 흡수층을 갖는 다층 구조의 흡수층과, 희생층의 비아홀을 통해 접속단자와 흡수층의 하부 도전막을 수직으로 연결하는 지지 콘택을 구비한다. 그러므로, 본 발명은 흡수층과 구동 기판 사이를 수직으로 연결하는 지지부를 일반 콘택구조로 형성하여 단층의 희생층을 사용하고 흡수층의 도전막을 다층 구조로 제조함으로써 다층 구조의 도전막을 통해 저항 크기를 늘려 신호 크기를 증가시킬 수 있으며 희생막 증착 및 비아 공정을 줄여 제조 공정의 수를 단축할 수 있다.
Description
본 발명은 물체가 방사하는 적외선을 흡수하여 검출하는 적외선 흡수 볼로메터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 흡수층과 구동 기판 사이를 수직으로 연결하는 지지레벨을 일반 콘택구조로 형성하여 희생층 구조를 단층으로 줄일 수 있는 적외선 흡수 볼로메터의 구조 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 적외선 흡수 볼로메터는 적외선 센서의 일종으로서, 물체에서 방사되는 적외선을 흡수하여 열에너지로 바뀔 때 그로 인한 온도상승으로 전기저항이 변화하는 것을 측정하여 집적 접촉하지 않아도 물체 표면의 온도를 감지할 수 있는 특징을 가진다.
이와 같은 적외선 흡수 볼로메터는 복사를 받으면 온도가 높아지고 전기저항이 변화하는 성질의 금속이나 반도체를 검출체(檢出體)로 하고 있다. 금속 볼로메터 요소는 온도의 변화에 자유전자의 밀도가 지수적으로 변화하는 특성을 가지며, 반도성 재료 볼로메터 요소는 온도변화에 따른 저항변화의 큰 민감성을 얻을 수 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 적외선 흡수 볼로메터의 사시도이다. 도 1을 참조하면, 종래 적외선 흡수 볼로메터는 구동 기판(110), 지지부(120) 및 포스트(130), 흡수층(140)을 포함하여 지지부(120)가 구동 기판(110)내의 접속단자(미도시됨)를 통해 지지되고, 흡수층(140)이 지지부(120)의 종단에 형성된 포스트(130)를 통해 고정 지지되는 3층 구조 형상을 갖는다.
도 2는 도 1의 I선에 의해 절단된 적외선 흡수 볼로메터의 수직 단면도이다. 도 2를 참조하면, 종래의 적외선 흡수 볼로메터의 상세한 구조는 다음과 같다.
지지부(120)내의 하부 도전막(124)이 구동 기판(110)상에 형성된 접속단자(112a)에 전기적으로 연결되고, 지지부(120)는 하부 지지교각(122), 하부 도전막(124) 및 보호막(126)이 순차 적층된 구조를 가지며, 지지부(120)의 종단에는 하부 도전막(124)에 전기적으로 연결되는 포스트(130)가 형성되어 있다.
이때, 지지부(120)를 이루는 하부 지지교각(122) 및 하부 도전막(124)을 보호하는 보호막(126)의 재질로는, 예를 들면 실리콘산화막(SiO2)이 사용되고, 하부 도전막(124)의 재질로는 티타늄(Ti)이 사용될 수 있다.
그리고 구동 기판(110)은 접속단자(112a) 부분을 제외한 나머지 영역들이 실리콘 질화막 등과 같은 보호막(112)으로 피복되어 있으며, 도면에서 생략하였으나, 구동 기판(110)의 내부에는 볼로메터를 구동하기 위한 내부 집적회로가 내장되어 있다.
또한, 포스트(130)와 일체로 형성되는 흡수층(140)은 상부 지지교각인 열흡수층(142), 상부 도전막(144) 및 적외선 흡수층(146)이 순차 적층된 구조를 가지며, 상부 지지 교각인 열흡수층(142)의 재질로는 실리콘산화막(SiO2)이 사용되고, 상부 도전막(144)의 재질로는 티타늄(Ti)이 사용되며, 적외선 흡수층(146)의 재질로는 실리콘산화막(SiO2)이 사용될 수 있다.
상술한 바와 같은 구조를 형성하기 위해서는 먼저 지지부(120)의 보호막(126)의 상부에 적어도 2층이상의 희생층(도시 생략)을 형성하고, 희생층과 보호막(126)의 일부를 제거하여 하부 도전막(124) 일부를 노출시킴으로써, 포스트용 홀을 형성하며, 상부 지지교각 물질을 형성한 후에 포스트용 홀의 하부면에 있는 상부 지지교각 물질의 일부를 제거하여 상부 지지교각인 열흡수층(142)을 형성하고, 다시 상부 표면상에 박막의 상부 도전막(144)을 형성한 후 그 상부에 적외선 흡수층(146)을 형성하는 순서로 제조 공정이 이루어진다.
이와 같은 적외선 흡수 볼로메터에서는 지지부(120)를 교각 형태로 길게 늘려 저항 크기를 증가시키는데, 그 이유는 흡수층(140)에서 흡수된 적외선 신호를 전달하는 과정에서 신호 크기를 증가시키기 하기 위함이다. 이러한 지지부의 교각 구조를 만들기 위해서는 2층의 희생층 제조 공정이 요구된다.
그러나, 종래 기술과 같이 2층 이상의 희생층 제조 공정은 두 번의 희생층 증착 및 비아 공정 등 그 제조 공정의 수가 많아지는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 흡수층과 구동 기판 사이를 수직으로 연결하는 지지부를 일반 콘택구조로 형성하여 단층의 희생층을 사용하고 흡수층의 도전막을 다층 구조로 제조함으로써 다층 구조의 도전막을 통해 저항 크기를 늘려 신호 크기를 증가시킬 수 있으며 희생막 증착 및 비아 공정을 줄여 제조 공정의 수를 단축할 수 있는 적외선 흡수 볼로메터의 구조 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 내부 회로와 전기적으로 연결되는 다수의 접속단자를 갖는 구동 기판 상에 셀 단위의 적외선 흡수 볼로메터에 있어서, 구동 기판 상부에 형성된 단층의 희생층과, 희생층 상부에 적어도 2층이상 수직으로 적층된 도전막과, 도전막들 사이를 수직으로 연결하는 비아콘택과, 도전막들과 비아콘택 사이에 개재된 열흡수층과, 최종 도전막 상부면에 형성된 적외선 흡수층을 갖는 다층 구조의 흡수층과, 희생층의 비아홀을 통해 접속단자와 흡수층의 하부 도전막을 수직으로 연결하는 지지 콘택을 구비한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 내부 회로와 전기적으로 연결되는 다수의 접속단자를 갖는 구동 기판 상에 셀 단위의 적외선 흡수 볼로메터를 제조하는 방법에 있어서, 구동 기판 상부에 단층의 희생층을 형성하고 희생층에 비아홀을 형성하고 도전물질을 매립하여 접속단자와 수직으로 연결되는 지지 콘택을 형성하는 단계와, 희생층 상부에 제 1열흡수층을 형성하고 그 위에 지지 콘택과 수직으로 연결되는 제 1도전막을 형성하는 단계와, 제 1도전막이 형성된 구조물 전면에 제 2열흡수층을 형성하고 제 2열흡수층에 비아홀을 식각하고 도전물질을 매립하여 비아콘택을 형성하는 단계와, 비아콘택이 형성된 구조물에 비아콘택과 연결되는 제 2도전막을 형성하는 단계와, 제 2도전막이 형성된 구조물 전면에 적외선 흡수층을 형성하는 단계를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명에 따른 적외선 흡수 볼로메터의 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 적외선 흡수 볼로메터는 구동 기판(10), 지지 콘택(20), 흡수층(30)을 포함하여 지지 콘택(20)이 구동 기판(10)내의 접속단자(미도시됨)를 통해 수직으로 바로 연결되고, 흡수층(30)이 지지 콘택(20)을 통해 수직으로 연결된 3층 구조 형상을 갖는다.
도 4는 도 3의 A선에 의해 절단된 적외선 흡수 볼로메터의 수직 단면도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 적외선 흡수 볼로메터의 상세한 구조는 다음과 같다.
먼저 구동 기판(10)은 접속단자(12a) 부분을 제외한 나머지 영역들이 실리콘 질화막 등과 같은 보호막(미도시함)으로 피복되어 있으며, 도면에서 생략하였으나, 구동 기판(10)의 내부에는 볼로메터를 구동하기 위한 내부 집적회로가 내장되어 있다.
그리고 구동 기판(10) 상부에는 단층의 희생층(40)이 형성되고 희생층(40)의 비아홀을 통해 접속단자(미도시함)와 흡수층(30)의 하부 도전막(32)을 수직으로 연결하는 지지 콘택(20)이 형성된다.
이때, 지지 콘택(20)이 형성된 희생층의 비아홀에는 장벽 금속막(barrier metal)(22)이 더 형성된다. 이때, 지지 콘택(20)의 재질로는 티타늄(Ti)등의 도전물질이 사용될 수 있으며 장벽 금속막(22)의 재질로는 티타늄질화막(TiN)이 사용될 수 있다. 이러한 지지 콘택(20)의 수직 구조에 의해 본 발명에서는 2층이상 희생층(40)을 형성하지 않고 단층으로 희생층(40) 제조 공정과 비아 제조 공정을 진행할 수 있다.
흡수층(30)은 적어도 2층이상 수직으로 적층된 도전막(32, 36)과, 도전막들(32, 36) 사이를 수직으로 연결하는 비아콘택(34)을 포함한다. 그리고 도전막들(32, 36)과 비아콘택(34) 사이와 희생층(40)과 하부 도전막(32) 사이에 제 1 및 제 2열흡수층(31, 35)을 포함하고, 최종 도전막(36) 상부면에는 적외선 흡수층(37)을 갖는다. 여기서, 열흡수층(31, 35)은 잔류 응력이 보상되고 절연성이 우수한 재료 즉, 실리콘 산화막(SiO2)으로 형성한다. 그리고 도전막(32, 36)은 티타늄(Ti)으로 형성한다. 적외선 흡수층(37)은 적외선 흡수율이 높은 지르코늄(Zn) 또는 지르코늄 합금으로 이루어진 물질로 형성한다.
그러므로, 본 발명에서는 지지 콘택(20)의 길이가 짧아지기 때문에 흡수층(30)의 도전막(32, 36)을 적어도 2층 이상 다층 구조로 형성하여 흡수층(140)에서 흡수된 적외선 신호를 전달하는 과정에서 신호 크기를 증가시킨다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 적외선 흡수 볼로메터는 다음과 같은 공정 순서로 제조된다.
먼저, 구동 기판(10) 상부에 단층의 희생층(40)을 형성하고 희생층(40)에 비아홀을 형성한다. 그리고 희생층(40)의 비아홀에 장벽 금속막(22)과 도전물질을 매립하고 이를 평탄화하여 구동 기판(10)의 접속단자(12)와 수직으로 연결되는 지지 콘택(20)을 형성한다.
그리고 희생층(40) 상부 전면에 제 1열흡수층(31)을 형성하고 그 위에 지지 콘택(20)과 수직으로 연결되는 제 1도전막(32)을 형성한다. 제 1도전막(32)이 형성된 구조물 전면에 제 2열흡수층(35)을 형성한 후에, 제 2열흡수층(35)에 비아홀을 식각하고 도전물질을 매립하고 이를 평탄화하여 비아콘택(34)을 형성한다.
그런 다음 비아콘택(34)이 형성된 제 2열흡수층(35)에 비아콘택(34)과 수직으로 연결되는 제 2도전막(36)을 형성한다.
그리고나서 제 2도전막(36)이 형성된 구조물 전면에 적외선 흡수층(37)을 형성하여 본 발명에 따른 적외선 흡수 볼로메터를 제조한다.
한편, 본 발명은 제 2도전막(36)이 형성된 구조물 전면에 열흡수층, 비아콘택, 도전막을 제조하는 공정을 순차 진행하여 다층 구조의 흡수층(30)을 형성할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 흡수층과 구동 기판 사이를 수직으로 연결하는 지지부를 일반 콘택구조로 형성하여 단층의 희생층을 사용하고 흡수층의 도전막을 다층 구조로 제조함으로써 다층 구조의 도전막을 통해 저항 크기를 늘려 신호 크기를 증가시킬 수 있으며 희생막 증착 및 비아 공정을 줄여 제조 공정의 수를 단축할 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.
도 1은 종래 기술에 의한 적외선 흡수 볼로메터의 사시도,
도 2는 도 1의 I선에 의해 절단된 적외선 흡수 볼로메터의 수직 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 적외선 흡수 볼로메터의 사시도,
도 4는 도 3의 A선에 의해 절단된 적외선 흡수 볼로메터의 수직 단면도.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
10 : 구동 기판 12a : 접속단자
20 : 지지 콘택 22 : 장벽 금속막
30 : 흡수층 31 : 제 1열흡수층
32 : 제 1도전막 34 : 비아콘택
35 : 제 2열흡수층 36 : 제 2도전막
37 : 적외선 흡수층
Claims (5)
- 내부 회로와 전기적으로 연결되는 다수의 접속단자를 갖는 구동 기판 상에 셀 단위의 적외선 흡수 볼로메터에 있어서,상기 구동 기판 상부에 형성된 단층의 희생층;상기 희생층 상부에 적어도 2층이상 수직으로 적층된 도전막과, 상기 도전막들 사이를 수직으로 연결하는 비아콘택과, 상기 도전막들과 비아콘택 사이에 개재된 열흡수층과, 최종 도전막 상부면에 형성된 적외선 흡수층을 갖는 다층 구조의 흡수층; 및상기 희생층의 비아홀을 통해 상기 접속단자와 상기 흡수층의 하부 도전막을 수직으로 연결하는 지지 콘택을 구비하는 것을 특징으로 하는 적외선 흡수 볼로메터의 구조.
- 제 1 항에 있어서, 상기 비아홀에는 장벽 금속막이 더 형성된 것을 특징으로 하는 적외선 흡수 볼로메터의 구조.
- 내부 회로와 전기적으로 연결되는 다수의 접속단자를 갖는 구동 기판 상에 셀 단위의 적외선 흡수 볼로메터를 제조하는 방법에 있어서,상기 구동 기판 상부에 단층의 희생층을 형성하고 상기 희생층에 비아홀을 형성하고 도전물질을 매립하여 상기 접속단자와 수직으로 연결되는 지지 콘택을 형성하는 단계;상기 희생층 상부에 제 1열흡수층을 형성하고 그 위에 상기 지지 콘택과 수직으로 연결되는 제 1도전막을 형성하는 단계;상기 제 1도전막이 형성된 구조물 전면에 제 2열흡수층을 형성하고 상기 제 2열흡수층에 비아홀을 식각하고 도전물질을 매립하여 비아콘택을 형성하는 단계;상기 비아콘택이 형성된 구조물에 상기 비아콘택과 연결되는 제 2도전막을 형성하는 단계;상기 제 2도전막이 형성된 구조물 전면에 적외선 흡수층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 흡수 볼로메터의 제조 방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 비아홀에는 장벽 금속막이 더 형성된 것을 특징으로 하는 적외선 흡수 볼로메터의 제조 방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 제 2도전막이 형성된 구조물 전면에 열흡수층, 비아콘택, 도전막을 제조하는 공정을 순차 진행하여 다층 구조의 흡수층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 흡수 볼로메터의 제조방법.
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2002
- 2002-01-08 KR KR10-2002-0000888A patent/KR100472542B1/ko not_active IP Right Cessation
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