KR100529133B1 - Infrared rays absorption bolometer - Google Patents
Infrared rays absorption bolometer Download PDFInfo
- Publication number
- KR100529133B1 KR100529133B1 KR1019980025554A KR19980025554A KR100529133B1 KR 100529133 B1 KR100529133 B1 KR 100529133B1 KR 1019980025554 A KR1019980025554 A KR 1019980025554A KR 19980025554 A KR19980025554 A KR 19980025554A KR 100529133 B1 KR100529133 B1 KR 100529133B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- absorption
- bolometer
- level
- substrate
- infrared
- Prior art date
Links
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 title claims abstract description 71
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 11
- 238000005452 bending Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 15
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 14
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000010408 film Substances 0.000 description 11
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000002195 soluble material Substances 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/02—Constructional details
- G01J5/08—Optical arrangements
- G01J5/0853—Optical arrangements having infrared absorbers other than the usual absorber layers deposited on infrared detectors like bolometers, wherein the heat propagation between the absorber and the detecting element occurs within a solid
Abstract
본 발명은 적외선 흡수 볼로메터를 개시한다.The present invention discloses an infrared absorption bolometer.
본 발명은 기판과 기판 위에 형성된 적어도 한쌍 이상의 접속단자, 기판을 덮는 보호층을 갖는 구동기판레벨과, 접속단자에 전기적으로 연결된 전도선을 포함하면서 캔틸레버 형상의 지지대가 적어도 한쌍 이상이 형성되는 지지레벨과, 지지레벨에 의해 지지되는 흡수대의 내부에 연속적인 'ㄹ'자형으로 형성된 볼로메터요소를 갖는 흡수레벨을 구비하는 적외선 흡수 볼로메터에 있어서, 상기 흡수대의 저면에 연속적인 'ㄹ'자 형태를 가지되 상기 볼로메터 요소와 동일한 물질로 상기 볼로메터 요소의 패턴을 갖는 균형층이 직각방향으로 형성되어 상기 흡수레벨의 응력 균형을 이룰 수 있도록 한 적외선 흡수 볼로메터를 제공한다.The present invention provides a substrate and at least one pair of connection terminals formed on the substrate, a driving substrate level having a protective layer covering the substrate, and a support level at which at least one pair of cantilever-shaped supports are formed while the conductive wires are electrically connected to the connection terminals. And an infrared absorption bolometer having an absorption level having a bolometer element formed in a continuous 'r' shape in the absorption zone supported by the support level, wherein the continuous 'ㄹ' shape is formed on the bottom of the absorption zone. A balance layer having a pattern of the bolometer element, having the same material as the bolometer element, is formed at right angles to provide an infrared absorption bolometer to achieve a stress balance of the absorption level.
본 발명에 따르면, 흡수대의 저면에 볼로메터 요소와 동일한 재질로 이루어지며 동일한 패턴 형상을 갖는 균형층이 직각방향으로 형성되므로써 적외선이 흡수레벨에 흡수되는 정도에 따라 발생되는 볼로메터 요소의 압축응력에 따른 변형을 상쇄시켜 흡수레벨이 휘어지는 것을 방지하여 볼로메터의 적외선 흡수율을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, since the balancing layer made of the same material as the bolometer element on the bottom of the absorption band and having the same pattern shape is formed in a right angle direction, the compressive stress of the bolometer element generated according to the degree of absorption of infrared rays by the absorption level is achieved. It is possible to obtain the effect of improving the infrared absorption rate of the bolometer by canceling the deformation by preventing the bending of the absorption level.
Description
본 발명은 물체가 방사하고 있는 각종 적외선(온도)을 검출하는 볼로메터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실리콘 산화물(SiO2) 재질로 형성된 흡수대를 평평한 상태로 유지할 수 있도록 한 적외선 흡수 볼로메터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bolometer for detecting various infrared rays (temperature) emitted by an object, and more particularly, to an infrared absorption bolometer for maintaining an absorption band formed of silicon oxide (SiO 2 ) in a flat state. will be.
일반적으로 볼로메터는 적외선 센서의 일종으로서, 물체에서 방사되는 적외선을 흡수하여 열에너지로 바뀔 때 그로 인한 온도상승으로 전기저항이 변화하는 것을 측정하여 직접 접촉하지 않아도 물체 표면의 온도를 감지할 수 있는 특징을 가진다.In general, a bolometer is a type of infrared sensor that absorbs infrared radiation emitted from an object and measures the change in electrical resistance due to a rise in temperature when it is converted into thermal energy so that the temperature of the surface of the object can be detected without direct contact. Has
적외선은 파장이 가시광보다 길고 전파보다 짧은 전자파의 일종으로 자연계에 존재하는 물체는 사람을 비롯하여 모두 적외선을 방사하고 있다. 단, 물체의 온도에 따라 그 파장이 다르므로 온도검출이 가능하다.Infrared is a kind of electromagnetic wave whose wavelength is longer than visible light and shorter than radio waves. All objects in nature emit infrared rays, including humans. However, since the wavelength is different depending on the temperature of the object, temperature detection is possible.
이와 같은 볼로메터는 금속 또는 반도성 재료를 이용하여 제조된다. 금속 볼로메터 요소는 온도의 변화에 자유전자의 밀도가 지수적으로 변화하는 특성을 가지며, 반도성 재료 볼로메터 요소는 온도변화에 따른 저항변화의 큰 민감성을 얻을 수 있다. 그러나 반도성 재료 볼로메터는 박막형으로 제조하기가 어려워 실용화되기 어려운 문제점이 있다.Such bolometers are manufactured using metal or semiconducting materials. The metal bolometer element has the characteristic that the density of free electrons changes exponentially with the change of temperature, and the semiconducting material bolometer element can obtain a great sensitivity of resistance change with temperature change. However, the semiconducting material bolometer is difficult to be manufactured in a thin film type, which makes it difficult to be practical.
도 1 및 도 2는 종래의 일실시예에 따른 볼로메터를 예시한 것으로, 미합중국 특허 No.5,300,915에 "THERMAL SENSOR"라는 명칭으로 공개되어 있다.1 and 2 illustrate a bolometer according to a conventional embodiment, which is disclosed in US Patent No. 5,300,915 under the name "THERMAL SENSOR".
도 1은 종래의 일실시예에 따른 볼로메터를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1 의 사시도를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a cross-sectional view showing a bolometer according to a conventional embodiment, Figure 2 is a schematic view showing a perspective view of FIG.
종래의 볼로메터(10)는 부상된 검출레벨(11)과 하부레벨(12)로 이루어져 있다. 상기 하부레벨(12)은 단결정 실리콘 기판과 같은 상부가 평평한 반도성 기판(13)을 가지고 있다. 상기 반도성 기판(13)의 상부표면(14) 위에는 다이오드, X-버스라인, Y-버스라인, 접속단자, X-버스라인의 끝에 위치하는 접촉패드 등을 구비하는 집접회로(15)(integrated circuit)가 통상적인 실리콘 집접회로 제조기술을 이용하여 제조되어 있다. 상기 집접회로(15)는 실리콘 질화막(16)으로 만들어진 보호층으로 코팅되어 있다. 선형으로 패인 도랑(17)은 부상된 검출레벨(11)에 의해 덮여져 있지 않다.The conventional ballometer 10 consists of a floating detection level 11 and a lower level 12. The lower level 12 has a semiconductive substrate 13 having a flat top surface, such as a single crystal silicon substrate. An integrated circuit 15 having integrated diodes, X-bus lines, Y-bus lines, connection terminals, and contact pads positioned at the ends of the X-bus lines on the upper surface 14 of the semiconductor substrate 13 (integrated) circuits) are fabricated using conventional silicon integrated circuit fabrication techniques. The integrated circuit 15 is coated with a protective layer made of a silicon nitride film 16. The trench 17 linearly recessed is not covered by the floating detection level 11.
부상된 검출레벨(11)은 실리콘 질화막층(20), 연속적인 'ㄹ'자형으로 형성된 저항 노선(21), 실리콘 질화막층(20)과 연속적인 'ㄹ'자형으로 형성된 저항노선(21) 위에 형성된 또다른 실리콘 질화막층(22), 실리콘 질화막층(22) 위에 형성된 적외선 흡수코팅(23) 등으로 이루어져 있다. 아래쪽으로 뻗어있는 실리콘 질화막층(20')(22')은 상기 부상된 검출레벨(11)을 지지하는 기울어진 네 개의 다리를 만드는 동안 동시에 만들어진다. 상기 다리는 네 개보다 적을수도 많을수도 있다. 두 레벨사이에는 빈공간(26)이 형성되어 서로 이격되어 있다. 제조공정동안, 상기 빈공간(26)은 실리콘 질화막층(20)(20')(22)(22')이 증착될 때까지 용해성 유리나 용해성 재료로 제거되기 쉬운 재료로 증착되어 채워져 있다가 용해성유리나 용해성재료가 제거되어 빈공간으로 남게된다. 도면중 미설명부호(30)(30')은 하부레벨(12)의 패드(도시하지 않음)에 전기적으로 접속되도록 기울어진 영역으로, 저항노선(21)의 끝부분(도시하지 않음)은 이 기울어진 영역(30)(30')을 따라 계속적으로 연장된다.The floating detection level 11 is formed on the silicon nitride film layer 20, the resistance line 21 formed in the continuous 'L' shape, and the resistance line 21 formed in the continuous 'L' shape with the silicon nitride film layer 20. Another silicon nitride film layer 22 formed, infrared absorption coating 23 formed on the silicon nitride film layer 22, and the like. The silicon nitride film layers 20 'and 22' extending downward are made simultaneously while making four inclined legs supporting the injured detection level 11. The legs may be less than four or more. An empty space 26 is formed between the two levels so as to be spaced apart from each other. During the manufacturing process, the void 26 is deposited and filled with a material that is easily removed by soluble glass or a soluble material until the silicon nitride film layers 20, 20 ', 22, and 22' are deposited. The soluble material is removed and left empty. In the drawings, reference numerals 30 and 30 'are inclined regions electrically connected to pads (not shown) of the lower level 12, and ends of the resistance lines 21 are not shown. It extends continuously along the inclined areas 30, 30 '.
상기 기술된 볼로메터에 있는 하나의 결점은 도 2에 도시된 바와 같이, 부상된 검출레벨(11)에 지지역활을 하는 다리가 함께 형성되어 있어서 적외선을 흡수하는 전체면적이 줄어들기 때문에 최대의 흡수면적(Fill Factor)을 얻을 수 없다.One drawback in the above-described bolometer is that as shown in Fig. 2, maximum absorption is achieved because the bridges that support the local area are formed together at the injured detection level 11, thereby reducing the total area absorbing infrared rays. Fill factor cannot be obtained.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 출원인은 증가된 흡수면적(Fill Factor)을 갖도록 한 3층구조의 적외선 흡수 볼로메터 및 3층구조의 적외선 흡수 볼로메터의 제조방법에 대하여 대한민국 특허청에 1998년 6월 30일자로 특허출원번호 제 98-25523호 및 제 98-25524호로 출원하여, 각각 2001년 6월 11자로 10-0299642호 및 10-0299643호로서 등록되었다.In order to solve such a problem, the applicant filed with the Korean Intellectual Property Office in June 1998 for the manufacturing method of the three-layered infrared absorbing bolometer and the three-layered infrared absorbing bolometer to have an increased fill factor. The patent application No. 98-25523 and 98-25524 were issued on 30th, and registered as June 11, 2001 as 10-0299642 and 10-0299643.
도 3은 선출원된 볼로메터를 나타내는 사시도로서, 도시된 볼로메터(201)는 도 6에 도시된 바와 같이, 구동기판 레벨(210), 지지레벨(220), 적어도 한쌍 이상의 포스트(270), 흡수레벨(230)로 구성된다.FIG. 3 is a perspective view illustrating a pre- filed ballometer, in which the illustrated ballometer 201 has a driving substrate level 210, a support level 220, at least one pair of posts 270, and absorption, as shown in FIG. 6. Level 230.
구동기판 레벨(210)은 집접회로(도시되지 않음)가 형성되어 있는 기판(212)과 한쌍의 접속단자(214), 그리고 보호층(216)을 포함한다.The driving substrate level 210 includes a substrate 212 on which an integrated circuit (not shown) is formed, a pair of connection terminals 214, and a protective layer 216.
지지레벨(220)은 실리콘 질화막으로 만들어진 한쌍의 지지교각(240)을 포함하는데, 지지교각(240)의 상부에는 티타늄(Ti) 같은 금속으로 만들어진 전도선(265)이 형성되어 있다.The support level 220 includes a pair of support piers 240 made of silicon nitride, and a conductive line 265 made of a metal such as titanium (Ti) is formed on the support piers 240.
흡수레벨(230)은 잔류응력이 보상되고 절연성이 우수한 실리콘 질화물(SixNy) 로 만들어진 흡수대(295)와 상기 흡수대(295)에 의해 둘러쌓여진 연속적인 'ㄹ'자형으로 형성된 볼로메터 요소(285)를 포함한다. 상기 흡수대(295)의 상부에는 일반적인 적외선 흡수코팅(297)이 형성되어 있다.Absorption level 230 is a bolometer element formed in a continuous 'L' shape surrounded by the absorption zone 295 and the absorption zone 295 made of silicon nitride (Si x N y ) having excellent residual stresses and excellent insulating properties. 285). A general infrared absorption coating 297 is formed on the absorption band 295.
티타늄(Ti)은 온도에 따른 저항계수의 변화가 크고 잡음지수가 적은 재료로 볼로메터의 작동의 효율을 향상시키는데 유리하다. 그런 이유로 전도선(265)과 볼로메터 요소(285)에는 티타늄(Ti)이 주로 사용된다.Titanium (Ti) is a material with a large change in resistance coefficient with a low noise figure and is advantageous in improving the efficiency of the bolometer operation. For this reason, titanium (Ti) is mainly used for the conductive line 265 and the bolometer element 285.
한편, 볼로메터 요소(285)의 패턴형상은 단위면적에 흡수되는 적외선에 의한 저항값을 크게 하기 위해서는 볼로메터 요소의 길이를 길게하여야 하는데, 일정 면적내에 형성된 볼로메터 요소의 길이를 길게하기 위해서 연속적인 'ㄹ'자형으로 형성된다.On the other hand, the pattern shape of the bolometer element 285 has to lengthen the length of the bolometer element in order to increase the resistance value of the infrared rays absorbed in the unit area. It is formed into a 'ㄹ' shape.
각각의 포스트(270)는 흡수레벨(230)과 지지레벨(220)의 사이에 위치한다. 이러한 포스트(270)는 실리콘 질화막 같은 절연물질(274)에 의해 둘러싸여져 있고, 티타늄(Ti)같은 금속으로 만들어진 전관(272)을 포함한다.Each post 270 is located between the absorption level 230 and the support level 220. The post 270 is surrounded by an insulating material 274 such as a silicon nitride film and includes an electric tube 272 made of a metal such as titanium (Ti).
그런데 이와 같은 선출원된 볼로메터는 적외선이 흡수레벨(230)에 흡수되는 정도에 따라 흡수대(295)의 온도가 변화하게 되는데 이때, 볼로메터 요소(285)가 온도변화에 의해 도 4에 도시된 바와 같이, 볼로메터 요소(285)의 길이방향(X방향)으로 압축응력(compression stress)이 작용해 휘어진다. 이는 볼로메터 요소(285)의 티탄늄이 흡수대(295)에 비해 상대적으로 온도에 민감하기 때문에 발생된다. 이와 같이 흡수대(295)가 휘어지면 볼로메터의 적외선 흡수율이 현저히 떨어져 센서로서의 역할을 하지 못하게된다.By the way, such a pre- filed bolometer changes the temperature of the absorption band 295 according to the degree to which the infrared ray is absorbed in the absorption level 230, wherein the bolometer element 285 is shown in Figure 4 by the temperature change Similarly, a compression stress acts in the longitudinal direction (X direction) of the bolometer element 285 and flexes. This occurs because the titanium of the bolometer element 285 is temperature sensitive relative to the absorption zone 295. As such, when the absorption band 295 is bent, the infrared absorption rate of the bolometer is remarkably dropped, thus preventing the role of the sensor.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 흡수대의 저면에 볼로메터 요소의 패턴과 직각방향으로 볼로메터 요소와 동일한 재질로 이루어지며 동일한 패턴을 갖는 균형층을 형성하여 적외선 흡수에 의해 흡수레벨의 온도 변화가 발생되더라도 볼로메터 요소와 균형층이 서로 응력을 상쇄시키는 방향으로 작용하여 흡수레벨이 응력 균형을 이룰 수 있는 적외선 흡수 볼로메터를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve such a conventional problem, formed on the bottom surface of the absorption band is made of the same material and the same as the bolometer element in the direction perpendicular to the pattern of the bolometer element, forming a balanced layer having the same pattern to absorb by infrared absorption It is an object of the present invention to provide an infrared absorption bolometer in which the absorption level is balanced by acting in a direction in which the bolometer element and the balance layer cancel each other stress even if a temperature change of the level occurs.
이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 기판과 기판 위에 형성된 적어도 한쌍 이상의 접속단자, 기판을 덮는 보호층을 갖는 구동기판레벨과, 접속단자에 전기적으로 연결된 전도선을 포함하면서 캔틸레버 형상의 지지대가 적어도 한쌍 이상이 형성되는 지지레벨과, 지지레벨에 의해 지지되는 흡수대의 내부에 연속적인 'ㄹ'자형으로 형성된 볼로메터요소를 갖는 흡수레벨을 구비하는 적외선 흡수 볼로메터에 있어서, 상기 흡수대의 저면에 연속적인 'ㄹ'자 형태를 가지되 상기 볼로메터 요소와 동일한 물질로 상기 볼로메터 요소의 패턴을 갖는 균형층이 직각방향으로 형성되어 상기 흡수레벨의 응력 균형을 이룰 수 있도록 한 적외선 흡수 볼로메터.를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides at least a cantilever-shaped support including at least one pair of connection terminals formed on the substrate and the substrate, a driving substrate level having a protective layer covering the substrate, and a conductive line electrically connected to the connection terminals. An infrared absorption bolometer having a support level in which at least one pair is formed and an absorption level having a bolometer element formed in a continuous 'd' shape in the absorption zone supported by the support level, the absorption band being continuous at the bottom of the absorption zone. An infrared absorbing bolometer having a 'd' shape but having the same material as that of the bolometer element and having a balance layer having a pattern of the bolometer element formed in a right direction to achieve a stress balance of the absorption level. to provide.
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 다음에 설명하는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 적외선 흡수 볼로메터를 상세하게 설명한다.Hereinafter, an infrared absorption bolometer according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 5는 본 발명에 따른 흡수레벨을 도시한 분해 사시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 적외선 흡수 볼로메터를 도시한 단면도이다. 흡수레벨을 제외한 다른 구성요소는 도 3에 예시된 선출원된 볼로메터의 구성을 동일하게 적용할 수 있으므로 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.5 is an exploded perspective view showing an absorption level according to the present invention, Figure 6 is a cross-sectional view showing an infrared absorption bolometer according to the present invention. Other components except the absorption level may be equally applicable to the configuration of the pre- filed bolometer illustrated in FIG. 3 and will be described in detail with reference to FIG. 3.
도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 볼로메터(201)의 구성은 구동기판레벨(210), 지지레벨(220), 적어도 한쌍 이상의 포스트(270), 흡수레벨(230)로 구성된다.3 and 6, the configuration of the bolometer 201 according to the present invention is the driving substrate level 210, the support level 220, at least one or more posts 270, absorption level 230 It is composed.
상기 구동기판레벨(210)은 집접회로(도시되지 않음)가 형성되어 있는 기판(212)과 한쌍의 접속단자(214), 그리고 보호층(216)을 포함한다. 금속으로 만들어진 상기 각각의 접속단자(214)는 기판(212)의 상부에 형성되어 있고 기판의 집접회로에 전기적으로 접속되어 적외선 방사에너지 흡수작용에 의한 볼로메터(201)의 저항변화를 집접회로에 전달한다. 상기 보호층(216)은 잔류응력이 보상되고 절연성이 우수한 재료 즉, 실리콘 질화막으로 만들어져 있으면서 기판(212)을 덮고 있도록 형성되어 공정중에 기판(212)에 손상이 가지않도록 한다.The driving substrate level 210 includes a substrate 212 on which an integrated circuit (not shown) is formed, a pair of connection terminals 214, and a protective layer 216. Each of the connection terminals 214 made of metal is formed on the substrate 212 and is electrically connected to the circuit of the substrate, thereby changing the resistance of the bolometer 201 due to the absorption of infrared radiation energy into the circuit of the circuit. To pass. The protective layer 216 is formed to cover the substrate 212 while being made of a material having excellent residual stress and excellent insulation, that is, a silicon nitride film, so that the substrate 212 is not damaged during the process.
상기 지지레벨(220)은 실리콘 질화막으로 만들어진 한쌍의 지지교각(240)을 포함하는데, 상기 지지교각(240)의 상부에는 티타늄(Ti) 같은 금속으로 만들어진 전도선(265)이 형성되어 있다. 상기 지지교각(240)의 앵커부분에는 비어홀(252)이 형성되어 있어서 전도선(265)의 한끝이 접속단자에 전기적으로 연결되어 있다.The support level 220 includes a pair of support piers 240 made of silicon nitride, and a conductive line 265 made of metal such as titanium (Ti) is formed on the support piers 240. A via hole 252 is formed in the anchor portion of the support pier 240 so that one end of the conductive line 265 is electrically connected to the connection terminal.
상기 흡수레벨(230)은 잔류응력이 보상되고 절연성이 우수한 재료 즉, 실리콘 질화막으로 만들어진 흡수대(295)와 상기 흡수대(295)에 의해 둘러쌓여진 연속적인 'ㄹ'자형으로 형성된 볼로메터 요소(285) 및 흡수대(295)의 저면에 볼로메터 요소(285)와 동일한 재질로 이루어지며 동일한 패턴으로 이루어져 상기 볼로메터 요소(285)에 대하여 직각방향으로 형성되는 균형층(280)을 구비한다.The absorption level 230 is a bolometer element 285 formed in a continuous 'L' shape surrounded by the absorption zone 295 and the absorption zone 295 made of a material having excellent insulation, that is, an excellent insulating property, that is, a silicon nitride film. And a balancing layer 280 formed at the bottom of the absorption band 295 in the same material as the bolometer element 285 and formed in the same pattern at a right angle with respect to the bolometer element 285.
상기 균형층(280)을 형성하기 위해서는 앞서 언급된 선출원된 제조공정에 있어서 제 1 희생층 위에 제 1열 흡수층을 형성하기 전에 티타늄 재질의 균형층(280)을 형성하고 후속공정에 의해 형성되는 볼로메터 요소(285)의 패턴과 직각방향으로 동일한 패턴을 갖도록 패터닝하는 공정을 추가하는 것으로서 가능하다.In order to form the balance layer 280, the balance layer 280 formed of titanium is formed before the first heat absorbing layer is formed on the first sacrificial layer in the aforementioned pre-manufactured process, and is formed by a subsequent process. It is possible by adding a process of patterning to have the same pattern at right angles with the pattern of the meter element 285.
상기 균형층(280)은 적외선이 흡수레벨(230)에 흡수되는 정도에 따라 볼로메터 요소(285)의 길이방향으로 압축응력(compression stress)이 작용할 때 그 직각방향으로 압축응력을 발생시켜 전체적으로 흡수레벨(230)에 발생된 압축응력을 상쇄시켜 응력균형이 이루어지도록 한다.The balance layer 280 absorbs the entirety by generating the compressive stress in the perpendicular direction when the compressive stress is applied in the longitudinal direction of the bolometer element 285 according to the degree to which the infrared ray is absorbed at the absorption level 230. The stresses generated at level 230 are canceled out so that a stress balance is achieved.
한편, 균형층(280)은 볼로메터 요소(285)와 동일한 재질인 티타늄으로 이루어지나 구동기판레벨(210)과 전기적으로 연결되어 있지 않으므로 저항값의 변화에는 작용하지 않는다.On the other hand, the balance layer 280 is made of titanium, the same material as the bolometer element 285 but is not electrically connected to the driving substrate level 210 does not act on the change in the resistance value.
흡수대(295)의 상부에는 일반적인 적외선 흡수코팅(297)이 형성되어 있다. On top of the absorption band 295, a general infrared absorption coating 297 is formed.
한편, 상기 각각의 포스트(270)는 흡수레벨(230)을 지지레벨(220) 위에 지지하는 역할을 한다. 각각의 포스트(270)는 실리콘 질화막 같은 절연물질(274)에 의해서 둘러쌓여져 있고 티타늄(Ti) 같은 금속으로 만들어진 전관(272)를 포함하는데, 상기 전관(272)의 상부끝은 상기 연속적인 'ㄹ'자형으로 형성된 볼로메터 요소(285)의 한쪽 끝에 전기적으로 연결되어 있고, 하부끝은 상기 지지교각(240)의 전도선(265)에 전기적으로 연결되어 있음으로서 상기 흡수레벨(230)의 연속적인 'ㄹ'자형으로 형성된 볼로메터 요소(285)의 양끝은 전관(272), 전도선(265), 접속단자(214)를 통하여 상기 구동기판레벨(210)의 직접회로에 전기적으로 연결되어 있다.On the other hand, each post 270 serves to support the absorption level 230 above the support level 220. Each post 270 is surrounded by an insulating material 274, such as a silicon nitride film, and includes an electric tube 272 made of a metal such as titanium (Ti), the upper end of the electric tube 272 being the continuous' 'Continuously connected to one end of the ball-shaped element 285 formed in the shape, the lower end is electrically connected to the conductive line 265 of the support piers 240 Both ends of the bolmer element 285 formed in a 'd' shape are electrically connected to the integrated circuit of the driving substrate level 210 through an electric conduit 272, a conductive line 265, and a connection terminal 214.
따라서, 적외선 에너지가 흡수되었을 때, 연속적인 'ㄹ'자형으로 형성된 볼로메터 요소(285)의 저항값이 바뀌고, 바뀐 저항값에 의하여 전압, 또는 전류가 변화한다. 변화된 전류나 전압은 직접회로에 입력시켜 증폭되어 출력되고, 증폭된 전류나 전압은 검출회로(도시되지 않음)에 의해 읽혀져 적외선 센싱이 된다.Therefore, when the infrared energy is absorbed, the resistance value of the bolometer element 285 formed in a continuous 'd' shape changes, and the voltage or current changes according to the changed resistance value. The changed current or voltage is input to the integrated circuit and amplified and output, and the amplified current or voltage is read by a detection circuit (not shown) to be infrared sensing.
상술한 바와 같이 본 발명은 바람직한 예를 중심으로 설명 및 도시되었으나, 본 기술 분야의 숙련자라면 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 다양하게 변형 실시 할 수 있음을 알 수 있을 것이다.As described above, the present invention has been described and illustrated with reference to a preferred example, but it will be understood by those skilled in the art that various modifications may be made without departing from the spirit and scope of the present invention.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 흡수대의 저면에 볼로메터 요소와 동일한 재질로 이루어지며 동일한 패턴 형상을 갖는 균형층이 직각방향으로 형성되므로써 적외선이 흡수레벨에 흡수되는 정도에 따라 발생되는 볼로메터 요소의 압축응력에 따른 변형을 상쇄시켜 흡수레벨이 휘어지는 것을 방지하여 볼로메터의 적외선 흡수율을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the present invention, since a balance layer made of the same material as the bolometer element on the bottom of the absorption band and having the same pattern shape is formed in a right direction, the bolometer element generated according to the degree of absorption of infrared rays by the absorption level By canceling the deformation due to the compressive stress of the absorption level is prevented from bending can be obtained the effect of improving the infrared absorption rate of the bolometer.
도 1은 종래의 볼로메터를 설명하는 단면도,1 is a cross-sectional view illustrating a conventional bolometer,
도 2는 도 1에 나타난 볼로메터를 보여주는 사시도,Figure 2 is a perspective view showing the ballometer shown in Figure 1,
도 3은 선출원된 적외선 흡수 볼로메터를 나타내는 사시도,3 is a perspective view showing a pre- filed infrared absorption bolometer,
도 4는 선출원된 적외선 흡수 볼로메터의 흡수레벨의 휨을 보인 사시도,Figure 4 is a perspective view showing the bending of the absorption level of the pre- filed infrared absorption bolometer,
도 5는 본 발명에 따른 적외선 흡수 볼로메터의 흡수레벨을 도시한 분해 사시도,5 is an exploded perspective view showing the absorption level of the infrared absorption bolometer according to the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 적외선 흡수 볼로메터를 도시한 단면도.6 is a cross-sectional view showing an infrared absorption bolometer according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
210 : 구동기판레벨 220 : 지지레벨 230 : 흡수레벨210: driving substrate level 220: support level 230: absorption level
212 : 기판 216 : 보호층 214 : 접속단자212 substrate 216 protective layer 214 connection terminal
240 : 지지교각 252 : 비아홀 265 : 전도선240: support pier 252: via hole 265: conduction line
270 : 포스트 280 : 균형층 270: Post 280: Balanced Layer
285 : 볼로메터 요소 295 : 흡수대285: bolometer element 295: absorption band
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980025554A KR100529133B1 (en) | 1998-06-30 | 1998-06-30 | Infrared rays absorption bolometer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980025554A KR100529133B1 (en) | 1998-06-30 | 1998-06-30 | Infrared rays absorption bolometer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20000004153A KR20000004153A (en) | 2000-01-25 |
| KR100529133B1 true KR100529133B1 (en) | 2006-01-27 |
Family
ID=19541968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019980025554A KR100529133B1 (en) | 1998-06-30 | 1998-06-30 | Infrared rays absorption bolometer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100529133B1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5300915A (en) * | 1986-07-16 | 1994-04-05 | Honeywell Inc. | Thermal sensor |
| JPH0755557A (en) * | 1993-08-13 | 1995-03-03 | Nec Corp | Thermal type infrared sensor |
| JPH08297052A (en) * | 1995-04-26 | 1996-11-12 | Honda Motor Co Ltd | Bolometer type infrared sensor and image sensor |
| JPH10332480A (en) * | 1997-05-29 | 1998-12-18 | Mitsubishi Electric Corp | Solid state infrared image sensor |
-
1998
- 1998-06-30 KR KR1019980025554A patent/KR100529133B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5300915A (en) * | 1986-07-16 | 1994-04-05 | Honeywell Inc. | Thermal sensor |
| JPH0755557A (en) * | 1993-08-13 | 1995-03-03 | Nec Corp | Thermal type infrared sensor |
| JPH08297052A (en) * | 1995-04-26 | 1996-11-12 | Honda Motor Co Ltd | Bolometer type infrared sensor and image sensor |
| JPH10332480A (en) * | 1997-05-29 | 1998-12-18 | Mitsubishi Electric Corp | Solid state infrared image sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20000004153A (en) | 2000-01-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6144030A (en) | Advanced small pixel high fill factor uncooled focal plane array | |
| US6690014B1 (en) | Microbolometer and method for forming | |
| US5939971A (en) | Infrared bolometer | |
| US6094127A (en) | Infrared bolometer and method for manufacturing same | |
| KR100529133B1 (en) | Infrared rays absorption bolometer | |
| JP3396719B2 (en) | Infrared bolometer | |
| KR100299642B1 (en) | Three-level infra-red bolometer | |
| EP1137918B1 (en) | Infrared bolometer | |
| US6201244B1 (en) | Bolometer including an absorber made of a material having a low deposition-temperature and a low heat-conductivity | |
| KR100529132B1 (en) | Method for manufacturing an infrared bolometer | |
| KR20000046515A (en) | Infrared ray bolometer | |
| KR20000044814A (en) | Infrared bolometer | |
| KR20000004157A (en) | Infrared ray absorbing bolometer | |
| KR20000044813A (en) | Infrared bolometer | |
| JP3866040B2 (en) | Structurally stable infrared bolometer | |
| KR20000004158A (en) | Infrared ray absorbing bolometer and preparation thereof | |
| KR100313043B1 (en) | Method for manufacturing an infrared bolometer | |
| KR20000007216A (en) | Bolometer for absorbing infra-red rays and method of fabricating the same | |
| KR20000026863A (en) | Infrared bolometer | |
| KR20000004156A (en) | Preparation method of infrared ray absorbing bolometer | |
| KR20000004154A (en) | Infrared ray absorption bolometer and fabrication method thereof | |
| JP3538383B2 (en) | Infrared bolometer and manufacturing method thereof | |
| KR20000044819A (en) | Infrared ray absorption bolometer | |
| KR20000044817A (en) | Infrared absorption bolometer | |
| EP1131612B1 (en) | Bolometer including an absorber made of a material having a low deposition-temperature and a low heat-conductivity |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20111101 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |