KR100794067B1 - 적외선 센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 적외선 센서는 서포트막과 중공 부분을 갖고 서포트막을 지지하는 기판을 포함하여 구성된 지지 부재와, 중공 부분의 상부로부터 기판의 상부에 걸쳐 형성된 폴리실리콘막과, 폴리실리콘막 상에 형성되고, 중공 부분의 상부의 제 1 콘택트홀 및 기판의 상부의 제 2 콘택트홀을 갖는 SiO2와, 제 1 콘택트홀을 통해 폴리실리콘막과 접속되어, 제 2 콘택트홀을 통해 인접하는 폴리실리콘막과 접속되는 알루미늄막과, 제 1 콘택트홀의 상부를 덮도록 중공 부분의 상부에 형성된 적외선 흡수층을 구비하여, 알루미늄막이, 중공 부분의 상부에 있어서 상기 대응하는 폴리실리콘막과 SiO2를 개재하여 적층되어 있는 것을 특징으로 한다.
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적외선, 절연막, 알루미늄 배선층, 폴리실리콘 배선층, 제벡 효과

Description

적외선 센서{Infrared sensor}
본 발명은 적외선 센서에 관한 것으로, 특히 서모파일(thermopile)형의 적외선 센서에 관한 것이다.
종래의 서모파일형의 적외선 센서로서는 도 7 및 도 8에 도시하는 것이 있다. 도 7에는 적외선 센서의 서모파일 패턴이 도시되어 있고, 인접한 폴리실리콘(4)과 알루미늄(6)으로 열전쌍(thermocouple)이 형성되어 있는 예이다. 도 8에 도시하는 적외선 센서는 일본 특허 제2663612호 공보에 개시되어 있는 것으로, p형 반도체(106)와 n형 반도체(111)로 이루어지는 열전쌍이, 외팔보(cantilever; 103)상에 형성되어 있는 예이다. 이들은 제벡 효과(Seebeck effect)에 의한 열전쌍의 온(溫)접점과 냉(冷)접점의 온도차에 의해서 생기는 기전력으로부터, 적외선 센서에 입사한 적외선량을 측정함으로써, 열전쌍을 복수 배치하는 것에 의해, 적외선 센서의 고감도화를 실현하고 있다.
그러나, 도 7에 도시하는 적외선 센서에서는 폴리실리콘(4)과 알루미늄(6)이 인접하여 형성되어 있기 때문에, 열전쌍의 배치 영역이 커지고, 고밀도로 열전쌍을 배치할 수 없다는 문제가 있다. 도 8에 도시하는 적외선 센서에서는 외팔보(103)상에 열전쌍이 형성되어 있기 때문에, 외팔보(103)의 기계적 강도가 약해진다는 문제가 있다. 또한, 적외선 흡수층(105)과 열전쌍이 이격되어 형성되어 있기 때문에, 적외선 흡수층(105)에서 생긴 열이 효율 좋게 열전쌍에 전해지지 않는다는 문제가 있다.
그런데, 일본 특허 제2663612호 공보에서는 종래 예로서 알루미늄 배선과 p형 확산층 저항으로 이루어지는 열전쌍을 갖는 적외선 센서를 예로 들고 있고, 알루미늄을 사용한 경우, 제벡 효과가 작고, 열저항이 저하하기 때문에 감도 저하를 초래한다고 지적하고 있다. 또한, 바이메탈 효과에 의해 외팔보가 휘어짐으로써 감도의 저하를 초래한다고 지적하고 있다.
발명자들은 폴리실리콘막과 알루미늄막으로 이루어지는 서모파일이, 실용에 적합하고 충분하게 우수한 것을 발견하였다.
그래서, 본 발명은 폴리실리콘막과 알루미늄막으로 이루어지는 서모파일을 이용한, 열전쌍을 고밀도로 배치할 수 있고, 적외선 흡수층에서 생긴 열을 효율 좋게 열전쌍에 전할 수 있게 되어, 기계적 강도가 강한 적외선 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 적외선 센서는 절연재료로 이루어지는 서포트막과 중공 부분을 갖고 서포트막을 지지하는 기판을 포함하여 구성된 지지 부재와, 중공 부분의 상부로부터 기판의 상부에 걸쳐 형성되고, 소정의 도전형을 갖는 폴리실리콘 배선층과, 폴리실리콘 배선층 상에 형성되고, 중공 부분의 상부에 형성된 제 1 콘택트홀 및 기판의 상부에 형성된 제 2 콘택트홀을 갖는 절연막과, 제 1 콘택트홀을 통해 폴리실리콘 배선층이 접속되고, 제 2 콘택트홀을 통해 인접하는 폴리실리콘 배선층과 접속되는 알루미늄 배선층과, 제 1 콘택트홀의 상부를 덮도록 중공 부분의 상부에 형성된 적외선 흡수층을 구비하고, 제 1 콘택트홀을 통해 대응하는 폴리실리콘 배선층과 접속되는 알루미늄 배선층이, 중공 부분의 상부에 있어서 상기 대응하는 폴리실리콘 배선층의 상층이 되도록 절연막을 개재하여 적층되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 폴리실리콘 배선층과 알루미늄 배선층이 적층되어 열전쌍을 구성하고 있기 때문에, 열전쌍의 배치 영역이 좁고, 배치 밀도를 높게 할 수 있다. 또한, 중공 부분의 상부로부터 기판의 상부에 걸쳐 폴리실리콘 배선층과 알루미늄 배선층의 적층 구조가 형성되어 있기 때문에, 두께가 얇은 중공 부분의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 열전쌍에 형성되어 있는 제 1 콘택트홀을 덮도록 적외선 흡수층이 형성되어 있기 때문에, 적외선 흡수층에서 생긴 열을 효율 좋게 열전쌍으로 전할 수 있다.
또한, 본 발명의 적외선 센서는, 기판이 실리콘으로 이루어지고, 중공 부분은 에칭에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하여도 좋다. 에칭에 의해 중공 부분이 형성되기 때문에, 정밀하게 중공 부분의 형상을 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 적외선 센서는 알루미늄 배선층이 적어도 중공 부분의 상부에 있어서 폴리실리콘 배선층보다 가늘게 형성되어 있는 것을 특징으로 하여도 좋다. 열전도율이 좋은 알루미늄 배선층이 가늘게 형성되어 있기 때문에, 열이 도망치기 어렵다. 또한, 적외선 흡수층이 형성된 중공 부분의 상부의 알루미늄 배선층에 의한 적외선의 반사를 적게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 적외선 센서는 절연막을 개재하여 폴리실리콘 배선층의 상부에 알루미늄 배선층이 적층된 적층 구조체가 복수 형성되고, 복수의 제 1 콘택트홀이 일체로 형성된 적외선 흡수층으로 덮여 있는 것을 특징으로 하여도 좋다. 적층 구조체의 복수개가 적외선 흡수층과 일체의 지지 구조로서 기능하기 때문에, 두께가 얇은 중공 부분의 기계적 강도를 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 각각 제 1 실시예에 따른 적외선 센서의 단면도 및 서모파일 패턴을 도시하는 도면.
도 2는 제 2 실시예에 따른 적외선 센서의 서모파일 패턴을 도시하는 도면.
도 3a 및 도 3b는 각각 제 3 실시예에 따른 적외선 센서의 단면도 및 서모파일 패턴을 도시하는 도면.
도 4a 및 도 4b는 제 4 실시예에 따른 적외선 센서의 단면도 및 서모파일 패턴을 도시하는 도면.
도 5는 제 5 실시예에 따른 적외선 센서의 서모파일 패턴을 도시하는 도면.
도 6은 제 6 실시예에 따른 적외선 센서의 서모파일 패턴을 도시하는 도면.
도 7은 종래의 적외선 센서의 서모파일 패턴을 도시하는 도면.
도 8a 및 도 8b는 각각 종래의 적외선 센서의 단면도 및 서모파일 패턴을 도시하는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예에 관해서 설명한다. 단, 동일 요소에는 동일 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다.
제 1 실시예에 따른 적외선 센서의 단면도 및 서모파일 패턴을 도 1a 및 도 1b에 도시한다. 도 1a는 도 1b에서의 A-A′단면도를 도시하고 있고, 도시하는 바와 같이 다이어프램 구조의 지지 부재는 중공 부분(2)을 갖는 실리콘 기판(1)과 이것을 지지하는 서포트막(3)을 갖고 있다. 서포트막(3)상에는 n형 또는 p형의 불순물을 1018 내지 1020cm-3 도핑한 폴리실리콘막(4)과, 절연막이 되는 SiO2막(5)을 개재하여 알루미늄막(6)이 적층되어 있다. 그리고, SiO2막(5)의 개구 구멍부에 의해서 폴리실리콘막(4)과 알루미늄막(6)은 접속되고, 열전쌍을 형성하고 있다. 서포트막(3) 및 열전쌍의 노출 표면은 SiN으로 이루어지는 패시베이션(passivation) 막(7)으로 피복되어 있고, 중공 부분(2) 상부의 패시베이션막(7)상에는 적외선 흡수층(8)이 형성되어 있다.
또, 패시베이션막(7)은 SiO2나 폴리이미드막 등의 절연막이라도 좋다. 또한, 적외선 흡수층(8)에는 흑화(黑化) 수지가 사용되고 있고, 이 흑화 수지에는 카본 필러(filler) 등의 흑색 필러를 섞은 수지(에폭시계, 실리콘계, 아크릴계, 우레탄계, 폴리이미드계 등)나, 흑색 레지스트 등을 사용하여도 좋다.
도 1b에 도시하는 바와 같이, 폴리실리콘막(4)과 알루미늄막(6)의 길이가 긴 적층 구조는 실리콘 기판(1) 상부로부터 중공 부분(2) 상부에 걸쳐, 직사각형(정방형 또는 직사각형)의 중공 부분(2)의 사방에 수직인 4 방향으로부터 중공 부분(2)의 중앙을 향하여 연장되도록 형성되어 있다.
또한, 폴리실리콘막(4)과 알루미늄막(6)은 중공 부분(2)상에서 적층되고, 알루미늄막(6)의 폭은 폴리실리콘막(4)의 폭보다 가늘게 형성되어 있다. 그리고, 적외선 흡수층(8)이 형성되어 있는 영역의 SiO2막(5)의 개구 구멍부에서, 적층된 폴리실리콘막(4)과 알루미늄막(6)은 접속되고, 온접점(11)이 형성되어 있다. 또한, 실리콘 기판(1) 상부의 SiO2막(5)의 개구 구멍부에서, 인접한 폴리실리콘막(4)과 알루미늄막(6)은 접속되고, 냉접점(12)이 형성되어 있다. 이들 열전쌍은 직렬로 접속되어 있고, 제벡 효과에 의해 생긴 기전력은 추출 전극(10)에 의해 추출된다. 여기서, 추출 전극(10)이 형성되어 있는 영역에서는 패시베이션막(7)은 개구하고 있다.
중공 부분의 형성 방법을 설명하면, 중공 부분을 형성하고 있지 않는 실리콘 기판(1)의 표면에 서포트막(3), 서모파일 패턴, 패시베이션막(7), 적외선 흡수층(8)을 형성한 후, 실리콘 기판(1)의 서포트막(3)이 형성되어 있는 것과는 반대측의 면(이면)에, 실리콘 에칭액에 내성이 있는 SiN 등으로 이루어지는 마스크(9)를 형성한다. 그리고, 중공 부분(2)을 형성하고자 하는 영역의 마스크(9)를 개구하여, 실리콘 기판(1)의 표면을 보호하면서 에칭한다. 이로써, 이면의 마스크(9)의 개구부에서 에칭이 개시되어, 에칭액에 내성이 있는 서포트막(3)에 도달하면 에칭이 멈춘다. 에칭액에는 예를 들어 수산화칼륨 용액 등을 사용하여, 실리콘 기판(1)에 (100)면을 사용하면, 이방성 에칭을 할 수 있고, 도 1a에 도시하는 중공 부분(2)을 갖은 다이어프램 구조를 형성할 수 있다. 또, 서포트막(9)에는 SiN 단층, SiO2 단층, 또는 SiN, SiO2, PSG, BPSG의 어느 하나를 포함하는 다층막으로 이루어지는 것이어도 되고, 막 두께는 0.5 내지 5㎛ 이다.
이와 같이 제 1 실시예에 따른 적외선 센서에 의하면, 폴리실리콘막(4)과 알루미늄막(6)이 적층하여 형성되어 있는 것에 의해, 도 7에 도시한 폴리실리콘막(4)과 알루미늄막(6)을 병렬로 배치한 종래 예와 비교하여, 1개의 열전쌍에 대한 배치 영역이 좁아지기 때문에, 고밀도로 열전쌍을 배치할 수 있다. 또한, SiO2막(5)을 개재하여 폴리실리콘막(4)과 알루미늄막(6)을 적층한 서모파일 패턴은 3층 구조로 한 것에 의해 기계적인 지지 강도가 향상되고, 이것이 중공 부분(2) 상부로부터 실리콘 기판(1) 상부에 걸쳐 메사(mesa)형으로 형성되어 있기 때문에, 중공 부분(2)의 기계적 강도를 높일 수 있다. 더욱이, 중공 부분(2) 상부에 있어서 접착력을 가지는 재료로 이루어지는 단일 덩어리(塊)의 적외선 흡수층(8)이 서포트막(3)과 서모파일 패턴의 모두를 고착시키고 있기 때문에, 중공 부분(2)에서 두께가 얇게 되어 있는 영역의 기계적 강도를 더 향상시킬 수 있다. 또한, 적외선 흡수층(8)은 서모 파일 패턴의 온접점(11)을 전부 덮도록 형성되어 있기 때문에, 적외선의 흡수에 의해 적외선 흡수층(8)에서 발생한 열을 효율 좋게 온접점(11)으로 전할 수 있다.
또한, 알루미늄막(6)은 열 전도율이 좋기 때문에 온접점에서 얻어진 열을 실리콘 기판(1)에 전달하여 내보내어, 적외선 센서의 감도 저하를 초래할 가능성이 있지만, 제 1 실시예에 있어서, 알루미늄막(6)은 폴리실리콘막(4)상에 SiO2막(5)을 개재하여 얇고 가늘게 적층되어 있기 때문에, 실리콘 기판(1)과 열절연되어 있고, 적외선 센서의 감도를 저하시키는 일이 없다. 또한, SiO2막(5)은 폴리실리콘막(4)과 알루미늄막(6)의 전기절연뿐만 아니라, 폴리실리콘막(4)의 열을 알루미늄막(6)에 전하지 않기 위한 열 절연 기능도 갖고 있다. 또한, 적외선 흡수층(8)에 입사한 적외선이, 적외선 흡수층(8)하에 형성되어 있는 알루미늄막(6)에서 반사됨으로써 적외선 센서의 감도 저하를 초래할 가능성이 있지만, 알루미늄막(6)은 가늘게 형성되어 있기 때문에 반사를 최소한으로 할 수 있고, 반사한 적외선은 또한 적외선 흡수층(8)으로 흡수되기 때문에, 적외선 센서의 감도를 저하시키는 일은 없다.
또, 제 1 실시예는 이것에 한정되는 것은 아니다. 중공 부분(2)의 형상은 직사각형에 제한되지 않으며, 원형 등이라도 좋고, 그 형상에 맞추어서 서모파일 패턴을 형성할 수 있다.
제 2 실시예에 따른 적외선 센서의 서모파일 패턴을 도 2에 도시한다. 제 2 실시예의 적외선 센서는 도 1b에 도시한 제 1 실시예의 적외선 센서의 폴리실리콘막(4)의 폭을 넓히고, 중공 부분(2)의 상부에 있는 폴리실리콘막(4)의 선단 형상을 창(槍)모양으로 한 것이다.
열전(熱電)재료에 폴리실리콘 등의 반도체 재료를 사용하는 경우, 그 비저항이 높기 때문에 서모파일의 저항이 커지고, 그것에 따라 잡음이 증가한다는 문제가 있다. 그러나, 제 2 실시예에 따른 적외선 센서에 의하면, 폴리실리콘막(4)과 알루미늄막(6)이 적층하여 형성됨으로써, 도 7에 도시하는 종래 예와 비교하여 동일하거나 그 이상의 열전쌍 수에 있어서도, 폴리실리콘막(4)의 폭을 넓게 할 수 있기 때문에, 열전쌍의 저항을 작게 할 수 있고, 지금까지보다 열잡음을 억제하여 S/N 비를 향상시킬 수 있다. 또한, 도시하지 않지만 열전쌍 수를 도 7의 종래 예보다도 증가시키고, 열전쌍의 저항치는 그대로로 하는 설계도 가능하고, 이로써 감도는 상승하지만 잡음은 그대로이기 때문에, S/N 비를 향상시킬 수 있다. 또한, 중공 부분(2)의 상부에 있는 폴리실리콘막(4)의 선단 형상을 창형으로 하여 중공 부분(2)의 중앙 방향으로 폴리실리콘막(4)의 선단을 잠식시킴으로써 온접점(11)을 중공 부분(2)의 중앙에 가깝게 할 수 있다. 이로써, 온접점에서의 온도 상승이 커져 감도가 향상된다. 또한, 이 형상에 의해 중공 부분(2)의 상부에 있는 폴리실리콘막(4)의 면적이 커져 중공 부분(2)의 두께가 얇게 되어 있는 영역의 기계적 강도를 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 제 2 실시예의 적외선 센서는 제 1 실시예의 적외선 센서의 폴리실리콘막(4)의 폭을 넓히고, 중공 부분(2)의 상부에 있는 폴리실리콘막(4)의 선단 형상을 창형으로 한 것으로, 열전쌍 등의 구성은 동일하기 때문에, 적외선 센서로서는 제 1 실시예와 동일한 효과가 얻어진다. 또한, 제 2 실시예의 중공 부분(2)의 상부에 있는 폴리실리콘막(4)의 선단을 창형으로 한 형상은 본 실시예뿐만 아니라, 그 외에 도시하는 실시예에 적용함으로써 동일한 효과가 얻어진다.
제 3 실시예에 따른 적외선 센서의 단면도 및 서모파일 패턴을 도 3a 및 도 3b에 도시한다. 제 3 실시예의 적외선 센서는 도 1a에 도시한 제 1 실시예의 적외선 센서의 중공 부분(2)의 형상을 변화시킨 것이다. 보다 상세하게 설명하면, 도 3b의 B-B′단면도인 도 3a에 도시하는 바와 같이, 제 1 실시예에서는 중공 부분(2)의 뒷쪽이 개방되어 있는 것에 대하여, 제 3 실시예에서는 뒷쪽이 실리콘 기판(1) 으로 봉쇄되고, 표면의 패시베이션막(7)의 4개소에 에칭홀(13)을 갖는 구조로 되어 있고, 중공 부분(2)이 서포트막(3)의 하부에 형성되어 있다.
제 3 실시예의 적외선 센서에 있어서의 중공 부분(2)의 형성 방법을 설명하면, 우선, 실리콘 기판(1)의 서포트막(3)측에 중공 부분(2)과 동일 사이즈의 폴리실리콘 희생층(도시하지 않음)을 형성한다. 그리고, 서포트막(3), 서모파일 패턴, 패시베이션막(7)을 형성한 후, 도 3b에 도시하는 바와 같이, 서포트막(3) 및 패시베이션막(7)을 개구하여, 에칭홀(13)을 형성한다. 또한, 실리콘 기판(1)의 이면에는 마스크(9)를 형성하지만, 제 1 실시예와는 달리 마스크(9)는 개구하지 않는다. 그리고, 에칭액에 에틸렌디아민과 피로카테콜(pyrocatechol)과 물의 혼합액을 따뜻하게 한 것을 사용하여, 실리콘 기판(1)에 (100)면을 사용하여 에칭을 한다. 이 때, 에칭 홀(13)로부터 에칭액이 폴리실리콘 희생층에 침투하여, 폴리실리콘 희생층을 전부 에칭하고, 그 후 실리콘 기판(1)의 이방성 에칭을 개시한다. 이로써 도 3a에 도시한 중공 부분(2)을 가진 다이어프램 구조를 형성할 수 있다. 또, 에칭은 깊이 2 내지 10㎛ 정도 행한다.
제 3 실시예의 적외선 센서는 제 1 실시예의 적외선 센서의 중공 부분(2)의 형상이 다를 뿐이고, 서모파일 패턴은 같기 때문에, 적외선 센서에서는 제 1 실시예와 동일한 효과가 얻어진다. 이것에 더하여, 제 3 실시예의 적외선 센서에서는 뒷쪽이 실리콘 기판(1)에 의해 폐쇄된 구조로 되어 있기 때문에, 리드 프레임 등의 지지 부재에 다이본딩(die bonding)하는 것이 용이해지고, 기계적인 강도가 높아진다는 효과가 있다. 또, 제 3 실시예는 이것에 한정되는 것이 아니다. 중공 부분(2)의 형상은 직사각형에 제한되는 것이 아니며, 원형 등이라도 좋고, 그 형상에 맞추어 서모파일 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 에칭홀 형상, 개소는 도 3에 도시한 것에 한정되지 않고, 서모 파일 패턴에 의해 변경하는 것이 가능하다. 또한, 다이어프램 구조를 형성하기 위해서 폴리실리콘 희생층만을 에칭하여도 좋다. 이 경우는 폴리실리콘 희생층의 두께를 0.3㎛에서 1.5㎛으로 한다.
제 4 실시예에 따른 적외선 센서의 단면도 및 서모파일 패턴을 도 4a 및 도 4b에 도시한다. 제 4 실시예의 적외선 센서는 도 1b에 도시한 제 1 실시예의 적외선 센서의 서모파일 패턴을 변화시킨 것이다. 도 1b에서는 열전쌍이 직사각형의 중공 부분(2)의 4변에 있어서 각각 수직으로 형성되어 있지만, 제 4 실시예의 적외선 센서에서는 도 4b에 도시하는 바와 같이, 열전쌍이 직사각형의 중공 부분(2)의 마주 대하는 2변에서만 수직인 2 방향에서, 중공 부분(2)의 중앙으로 연장되도록 형성되어 있다. 이 2방향으로부터 중공 부분(2)의 중앙으로 연장되는 마주 대하는 서모파일 패턴의 거리는 2㎛에서 40㎛이고, 거리를 가능한 한 단축시킴으로써 온접점에서의 온도 상승은 향상되어 감도를 향상시킬 수 있다.
제 4 실시예의 적외선 센서는 제 1 실시예의 적외선 센서의 서모파일 패턴이 다를 뿐이며, 열전쌍 등의 구성은 동일하기 때문에, 적외선 센서에서는 제 1 실시예와 동일한 효과가 얻어진다. 이에 더하여, 제 1 내지 제 3 실시예의 적외선 센서에서는 적외선의 조사 스폿(radiation spot)이 동심 원형이 될 때의 용도에 특히 적합하지만, 제 4 실시예에서는 적외선의 조사 스폿이 선형 또는 직사각형 형상이 될 때의 용도에 적합하다. 또, 제 4 실시예는 이에 한정되는 것이 아니라, 중공 부분(2)의 형상·형성 방법이 제 3 실시예와 동일하여도 상관없다.
제 5 실시예에 따른 적외선 센서의 서모파일 패턴을 도 5에 도시한다. 제 5 실시예의 적외선 센서는 도 3b에 도시하는 제 3 실시예의 적외선 센서를 1유닛(20)으로 하고, 이것을 동일 실리콘 기판(1)상에 1차원 어레이형으로 나란히 배열하는 것이다. 여기서, 제 5 실시예의 적외선 센서에서는 도 3b에 도시하는 추출 전극(10)의 한쪽을 각 유닛의 공통 전극으로서 접속하고, 공통 추출 전극(15)을 설치한다.
제 5 실시예의 적외선 센서에 의하면, 각 유닛에 있어서의 출력으로부터, 위치에 의한 적외선의 조사량의 차이를 측정할 수 있다. 더욱이, 1유닛의 적외선 센서의 구조는 제 3 실시예와 동일하기 때문에, 제 3 실시예와 동일한 효과가 얻어진다.
또, 제 5 실시예는 이것에 한정되는 것이 아니다. 제 5 실시예에서는 1유닛을 1차원 어레이형으로 배열하였지만, 2차원 어레이형으로 배열하여도 좋다. 이로써, 2차원적인 위치에 의한 적외선의 조사량의 차이를 측정할 수 있다.
제 6 실시예에 따른 적외선 센서의 서모파일 패턴을 도 6에 도시한다. 제 6 실시예의 적외선 센서는 도 4b에 도시하는 제 4 실시예의 적외선 센서를 1유닛(30)으로 하고, 이것을 동일 실리콘 기판(1)상에 1차원 어레이형으로 배열한 것이다. 여기서, 제 6 실시예의 적외선 센서에서는 도 4b에 도시하는 추출 전극(10)의 한 쪽을 각 유닛의 공통전극으로서 접속하고, 공통 추출 전극(15)을 설치하고 있다.
제 6 실시예의 적외선 센서에 의하면, 각 유닛에 있어서의 출력으로부터, 위 치에 의한 적외선의 조사량의 차이를 측정할 수 있다. 더욱이, 1유닛의 적외선 센서의 구조는 제 4 실시예와 동일하기 때문에, 제 4 실시예와 동일한 효과가 얻어진다.
또, 제 6 실시예는 이것에 한정되는 것이 아니다. 제 6 실시예에서는 1유닛을 1 차원 어레이형으로 나란히 배열하였지만, 2차원 어레이형으로 나란히 배열하여도 된다. 이로써, 2차원적인 위치에 의한 적외선의 조사량의 차이를 측정할 수 있다.
이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 적외선 센서에 의하면, 폴리실리콘 배선층과 알루미늄 배선층이 적층되어 열전쌍을 구성하고 있기 때문에, 열전쌍의 배치 영역이 좁고, 배치 밀도를 높게 할 수 있다. 또한, 중공 부분의 상부로부터 기판의 상부에 걸쳐 폴리실리콘 배선층과 알루미늄 배선층의 적층 구조가 형성되어 있기 때문에, 두께가 얇은 중공 부분의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 절연막을 개재한 폴리실리콘 배선층과 알루미늄 배선층의 적층 구조체가 복수 형성되어, 적층 구조체의 복수개가 적외선 흡수층과 일체의 지지 구조로서 기능하기 때문에, 두께가 얇은 중공 부분의 기계적 강도를 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 열전쌍에 형성되어 있는 제 1 콘택트홀을 덮도록 적외선 흡수층이 형성되어 있기 때문에, 적외선 흡수층에서 생긴 열을 효율 좋게 열전쌍으로 전할 수 있다.
이로써, 기계적 강도가 강하고, 감도가 높은 적외선 센서를 얻을 수 있다.

Claims (8)

  1. 절연재료로 이루어지는 서포트막과, 중공 부분을 갖고 상기 서포트막을 지지하는 기판을 포함하여 구성된 지지 부재와,
    상기 중공 부분의 상부로부터 상기 기판의 상부에 걸쳐 형성되고, 소정의 도전형(導電型)을 가지며, 또한 상기 중공 부분 위의 선단 부분이 그 선단을 향하여 서서히 가늘게 되는 형상으로 되어 있는 폴리실리콘 배선층과,
    상기 폴리실리콘 배선층 상에 형성되고, 상기 중공 부분의 상부에 형성된 제 1 콘택트홀 및 상기 기판의 상부에 형성되어 제 2 콘택트홀을 갖는 절연막과,
    상기 제 1 콘택트홀을 통해 상기 폴리실리콘 배선층과 접속되고, 상기 제 2 콘택트홀을 통해 인접하는 상기 폴리실리콘 배선층과 접속되는 알루미늄 배선층과,
    상기 제 1 콘택트홀의 상부를 덮도록 상기 중공 부분의 상부에 형성된 적외선 흡수층을 구비하고,
    상기 제 1 콘택트홀을 거쳐 대응하는 폴리실리콘 배선층과 접속되는 상기 알루미늄 배선층이, 상기 중공 부분의 상부에서 상기 대응하는 폴리실리콘 배선층의 상층이 되도록 상기 절연막을 개재하여 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 적외선 센서.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 실리콘으로 이루어지고, 상기 중공 부분은 에칭에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 적외선 센서.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 알루미늄 배선층이, 적어도 상기 중공 부분의 상부에서 상기 폴리실리콘 배선층보다 가늘게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 적외선 센서.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 절연막을 개재하여 상기 폴리실리콘 배선층의 상부에 상기 알루미늄 배선층이 적층된 적층 구조체가 복수 형성되고, 복수의 상기 제 1 콘택트홀이 일체로 형성된 상기 적외선 흡수층에 덮여지는 것을 특징으로 하는 적외선 센서.
  5. 제1항에 있어서, 상기 알루미늄 배선층이, 적어도 상기 중공 부분의 상부에 있어서 상기 폴리실리콘 배선층보다 가늘게 형성되고, 절연성의 패시베이션막이, 상기 서포트막의 노출부분 및 상기 폴리실리콘 배선층과 상기 알루미늄 배선층과의 접속부의 노출부분에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 적외선 센서.
  6. 제1항에 있어서, 상기 적외선 흡수층이 흑화 수지 재료로부터 이루어진 단일 덩어리의 적외선 흡수층인 것을 특징으로 하는 적외선 센서.
  7. 제1항에 있어서, 상기 폴리실리콘 배선층이, 적어도 2개 설치되어 있고, 각각이 폴리실리콘 배선층의 길이방향에, 상호 평행으로 연장되는 세장부(細長部)와, 상기 중공 부분의 상에 위치하는 상기 세장부의 단부에 설치되고, 선단 부분이 그 선단을 향하여 서서히 가늘게 되는 형상으로 되어 있는 테이퍼부를 갖는 것을 특징으로 하는 적외선 센서.
  8. 제7항에 있어서, 온접점이 상기 폴리실리콘 배선층의 세장부내로서, 상기 알루미늄 배선층이 제1 콘택트홀을 통하여 상기 폴리실리콘 배선층에 접속되는 위치에 형성되어 있는 적외선 센서.
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