KR100912764B1 - 방사선 센서, 웨이퍼, 센서 모듈 및 방사선 센서의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 방사선 센서(10)는 지지체(1), 지지체(1)의 표면에 형성되는 홈 또는 관통홀일 수 있는 공동(2), 공동(2) 위, 바람직하게는 공동(2)을 덮는 멤브레인(3) 상에 형성되는 센서 소자(4,4a,4b) 및 센서 소자(4,4a,4b)를 위한 전기 단자(5,5a,5b)를 포함한다. 지지체(1)의 표면 내의 공동(2)은 전체적으로 또는 부분적으로 둥근 윤곽(2a)을 갖는다.
센서, 웨이퍼, 센서 모듈, 방사선, 공동, 지지체
Description
본 발명은 독립 청구항들의 전제부에 따른 방사선 센서(radiation sensor), 웨이퍼, 센서 모듈 및 방사선 센서의 제조 방법에 관한 것이다.
방사선 센서는, 예를 들면, 적외선(λ>700nm) 등의 입사 방사선이 온도 또는 온도의 변화에 따라 전기 신호를 생성하는 센서 소자를 가열함으로써 변화를 야기하도록 설계될 수 있다. 온도 변화는 흔히 비교적 작게 발생하기 때문에, 비열적 센싱 영역(non-heat sensitive regions)(열 단락 회로)에 대한 비교적 낮은 열 입사량의 확산을 최소로 제한하기 위해, 실제 센서에 대한 양호한 열적 격리가 요구된다. 센서 소자 자체가 거대한 가열 지대(heat valleys)에 직접 접촉하지 않도록 하기 위해, 프레임 상에 멤브레인(membrane)을 제공하고, 상기 멤브레인 위에 센서 소자를 형성하는 것이 알려져 있다. 도 11은 통상적인 실시예를 도시하고 있는데, 이것은, 예를 들면, 실리콘 등으로 이루어진 프레임이, 관통홀이 될 수 있는 직사각형의 공동(cavity)(12)을 둘러싸고 있다. 멤브레인(113)이 공동(112) 위에 확장되어 고정되고, 센서 소자(104)가 멤브레인 위에 탑재되어, 전기적으로 유효한 영 역이 거대한 가열 지대 위가 아닌 얇은 멤브레인(membrane) 위에 위치하게 된다. 접점(contact)(115)이 센서 소자(114)의 전극 아래까지 연결되어, 결과로서 생성되는 전기 신호를 전기적으로 추출하는데 사용될 수 있다. 멤브레인(113)이 접착 공정 동안에 손상되지 않도록 하기 위해, 접점의 접착 패드(115a, 115b)가 프레임 위, x통상적으로 프레임의 확장된 바(101a) 위에 위치한다. 통상적으로, 센서 소자의 치수는 수 밀리미터의 에지 길이, 센서 소자 에지 길이의 50 내지 90%인 공동 지름 및 수 마이크로미터의 멤브레인 두께를 포함한다. 이러한 구성의 단점은, 공동(112)의 코너로 인해, 멤브레인의 서스펜션이 상기 코너에서 중단되어, 왜곡 및 주름이 발생할 수 있다는 점이다. 그 위에 비교적 넓은 브리지가 접점(115)의 접착 패드에 제공될 필요가 있어, 전체적인 구성이 상대적으로 커진다.
또한, 다소 둥근 홀이 기판에 형성되는 압력 센서가 알려져 있다. 이 홀은, 예를 들면, 용량식(capacitively), 갈바니식(galvanically) 또는 피에조저항식(piezoresistively)으로 측정될 수 있는 전면과 후면 사이의 차압(differential pressure)에 따라 이동되는 멤브레인에 의해 전체적으로 덮여진다. 이러한 센서의 기하학적 치수는 대개 방사선 센서의 치수보다 실질적으로 더 크기 때문에, 홀의 형성과 관련된 제조 정밀도가 보다 덜 엄격하게 유지될 수 있다. 그리고 소형 압력 센서의 경우에, 홀을 덮는 멤브레인은 방사선 센서에서보다 더 두껍고, (역학적 힘을 견뎌야 하기 때문에) 더 내구성이 있기 때문에, 이에 대해 홀의 형성도 상이한 방식으로 수행될 수 있고, 특히 보다 거친(cruder) 방식으로 수행될 수 있다.
기판의 표면으로부터 재료의 선택적인 제거는 일반적으로 아무것도 제거되지 않을 표면 영역을 마스킹하고, 나머지 노출 영역을 에칭제로 처리하여 달성될 수 있다. 마스킹되지 않은 부분에서 시작하여, 그 재료는 기판의 깊이 쪽으로 제거될 수 있다. 그러나 이와 관련하여 몇 가지 문제점에 당면할 수 있다.
- 에칭제(etching agent)가 노출된 표면 영역뿐만 아니라 마스크 재료도 에칭할 수 있다. 작용 시간에 따라, 마스크가 얇아지거나 완전히 제거되어, 보호되어야 할 기판을 제거하는 일이 발생할 수 있다.
- 언더-에칭(under-etching)이 발생할 수 있다. 이것은 형성된 공동의 측벽에서 마스크 아래로 측면 에칭이 발생하여, 마스크 층 아래의 가장자리가 울툭불툭하게 보여 명확하게 정의되지 않는 것을 의미한다. 또한, 결과로서 생성되는 공동의 벽은 매끄럽지 못하다.
- 하나의 공동 및/또는 기판상의 다수의 공동을 통한 동일하지 않은 에칭 속도는 불확정된 깊이를 초래한다.
- 에칭된 재료의 바람직하지 않은 재증착. 에칭된 기판 및/또는 마스크 재료가 기판 및/또는 에칭 장치의 좋지 않은 위치에 또는 바람직하지 않은 방식으로 증착될 수 있고, 무익한 결과를 초래하거나 에칭 장치가 더 이상 동작하지 않는 결과를 초래할 수 있다.
- 깊은 공동(깊이(T) > 200㎛)의 제조 동안에, 에칭 속도가 너무 느려서 경제적으로 유익한 결과를 가져오지 못할 수 있다.
에칭 공정은 등방적(즉, 모든 방향에서 동일한 효과를 가짐) 또는 이방적(임의의 특정 방향에서 나머지보다 더 효과적임)일 수 있다. 습식 에칭(wet etching) 은 일반적으로 등방성 에칭 공정이지만, 비교적 느리고, 예를 들어 실리콘 웨이퍼에서와 같이 더 깊은 공동을 에칭하는데에 적합하지 않다. 그러나 공간의 손실 또는 기하학적인 단점을 초래하는 비스듬한 각도의 단점을 갖는 공동을 에칭하기 위해, 이방성 습식 에칭이 산업적으로 사용된다. 이 공정은 또한 비교적 느리지만, 다수의 웨이퍼가 동시에 처리될 수 있다.
건식 에칭(dry etching)은 보다 더 높은 에칭 속도(시간 단위당 제거 속도)를 갖는다. 여기서, 에칭될 영역에 플라스마(예로, SF6)가 준비되어 인가된다. 여기서, "플라스마"는 또한 집합체의 고도로 이온화된(전부 이온화된 것이 아닌) 상태와 관련된다. 이것은 또한 반응성 이온 에칭(RIE; reactive ion etching)으로 언급된다. 깊은 공동이 준비된 경우, 건식 에칭이 사용되면 심도 반응성 이온 에칭(DRIE; deep reactive ion etching)이 준비된다. 이 경우에, 특별한 요건은 에칭 공정의 균일성 및 마스크 재료의 견고성에 있다. 에칭 속도를 보다 증가시키는 것은 유도 결합 플라즈마(ICP: inductively coupled plasma) 에칭을 이용하여 달성될 수 있다. 여기서, 고도로 이온화된 플라스마가 유도적 에너지 결합에 의해 생성된다. 이 경우에 에칭 속도가 너무 높아서, 통상의 폴리머 또는 산화물로 이루어진 마스크 층을 이용하면, 마스크 층이 기판과 함께 에칭될 때까지 작은 기판 깊이에 도달할 것이다.
한편, 금속성 재료, 특히 알루미늄을 포함하거나 이것으로 전부 구성되는(>98 중량백분율) 마스크 층을 사용하는 것이 알려져 있다. 이것은 얇은 마스크 층 인 경우에도 매우 강해서, 마스크 층이 완전히 제거되지 않고도 깊은 공동이 생성될 수 있는 특성이 있다. 그러나 마스크 층으로부터 재료도 역시 에칭된다. 이것은 특히 에칭 장치 및 유도 결합을 전달하는 파이프 위와 안에 증착된다. 그리고 나서, 이들은 금속성으로 도전되어, 유도 결합과 그에 따른 에칭 속도가 악화되고, 결국, 붕괴될 것이다. 그 결과, 값비싸고 복잡한 장치의 세정을 초래한다.
마스크의 언더-에칭은 미국특허 제5,501,893호로부터 공지된 방법으로 방지된다. 요약하면, 이 경우에, 에칭 가스와 패시베이션 가스(passivation gas)를 에칭될 표면에 교대로 공급하여 달성된다. 적절한 레이아웃의 경우에, 패시베이션 가스내의 패시베이션제(passivation agent)가 공동의 측벽에 증착되어, 에칭 가스가 공동의 바닥만을 에칭하여, 언더-에칭이 회피되고, 대체로 수직인 벽이 형성되게 된다.
본 발명의 목적은 방사선 센서, 웨이퍼, 센서 어레이, 센서 모듈 및 비교적 작고 역학적으로 안정한 방사선 센서를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 독립 청구항들의 특징에 의해 달성된다. 종속 청구항들은 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 것이다.
방사선 센서는 그것의 하나의 표면에 홈 또는 관통홀의 형태로 공동이 형성되는 지지체를 포함한다. 공동 위에, 공동을 전부 또는 부분적으로 덮는 멤브레인이 형성되고, 이 멤브레인은 지지체에 고정된다. 멤브레인 상에 실제 센서 소자가 제공된다. 지지체의 표면상의 공동은 전체적으로 또는 부분적으로 둥근 윤곽을 갖는다. 특히, 이 윤곽은 원형 또는 타원형일 수 있다. 이것은 또한 코너를 갖는다. 이것은 직선으로 정의될 필요는 없다.
방사선 센서의 지지체 내에 공동이 전체적으로 또는 부분적으로 둥근 윤곽을 가지지만, 지지체의 외부 윤곽은 직사각형 또는 정사각형이 바람직하다. 그러나 예를 들면, 마름모형, 삼각형 또는 육각형의 윤곽 및 장방형 홀 등이 사용될 수 있다. 방사선 센서의 코너 부분은 전기적 접점, 특히 접착 패드가 제공될 수 있다. 접착 패드는 특히 방사선 센서의 대각선 방향에 위치하고, 적어도 부분적으로 또는 전체적으로 공동 위가 아니라 뭉툭한 지지체 위에, 특히, 공동의 둥근 윤곽과 지지체 외부 윤곽의 코너 사이의 각도로 증착된다. 공동은 후면으로부터의 에칭, 특히, 반응성 이온 에칭(RIE) 또는 심도 반응성 이온 에칭(DRIE)에 의해 생성될 수 있다. 또한, 유도 결합 플라즈마(ICP; inductively coupled plasma) 에칭이 사용될 수 있다. 여기서 높은 에칭 속도가 얻어진다.
센서 소자는, 특히 열 접점 및 냉 접점을 갖는 서모파일(thermopile)일 수 있는데, 여기서 열 접점은 멤브레인 상의 공동 위에 제공된다.
방사선 센서의 생성 동안에, 공동을 에칭한 후에 다수의 방사선 센서를 포함하는 센서 어레이(sensor array) 또는 개별 방사선 센서로 분리되는 웨이퍼 상에 다수의 센서가 형성된다. 웨이퍼 또는 센서 어레이에서의 방사선 센서 또는 그것의 블랭크(blank)의 배열은 직사각형, 특히 정사각형 격자 또는 마름모형 격자를 따를 수 있다.
센서 모듈은 상술한 바와 같이 형성된 방사선 센서 또는 상술한 바와 같이 형성된 센서 어레이를 포함하고, 이 방사선 센서 또는 센서 어레이가 배치되는 하우징, 하우징 안의 광학 윈도우 및 전기 단자를 더 포함한다.
본 발명의 각 실시예들이 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명될 것이다.
도 1은 방사선 센서 소자의 사시도;
도 2는 도1에 따른 배열의 단면도;
도 3은 웨이퍼의 개략적인 하부 평면도;
도 4는 센서 어레이의 개략적인 상부 평면도;
도 5는 센서 모듈의 단면도;
도 6 내지 도 9는 에칭 공정을 설명하기 위한 개략도;
도 10은 다른 실시예를 도시한 개략도; 및
도 11은 통상의 방사선 센서의 개략도이다.
도 1은 본 발명에 따른 방사선 센서의 개략적인 사시도이다. 지지체(1)의 표면 위에 멤브레인(3)이 형성된다. 상기 멤브레인은 전체적으로 또는 부분적으로 공동(2)을 덮는데, 이것은 도 2의 단면도에서 명확하게 볼 수 있다. 그리고 나서, 공동(2)이 관통홀이 되는 경우, 지지체(1)는 프레임의 형태를 갖고, 멤브레인(3)은 그 주요 평면의 프레임 위에 전체적으로 또는 부분적으로 펼쳐진다. 이와 관련하여, 프레임은 모든 측면에서 폐쇄될 필요는 없고, 예를 들어, 하나의 측면에 개구부를 가질 수도 있다는 것을 주목하여야 한다.
공동(2)은 지지체(1)의 표면에서 전체적으로 또는 부분적으로 둥근 윤곽(2a)을 갖는다. 도 1에서, 윤곽(2a)은 점선으로 표시되었는데, 이것은 멤브레인(3)에 의해 덮여져서 도 1의 사시도에서는 보이지 않기 때문이다. 도 1에서는, 공동(2)이 전체적으로 둥근 윤곽(2a)을 갖는 특정 경우를 보여준다. 윤곽은 원형 또는 타원형일 수 있다. 그러나 지지체(1) 자체가 적어도 부분적으로 또는 전체적으로 직선으로 정의되는, 특히 마름모형, 직사각형 또는 정사각형인 외부 윤곽(1a)을 가질 수 있다. 그러므로 지지체의 코너 부분(6a 내지 6d)에서, 비교적 "넓은(massive)" 영역이 형성되고, 다시 말해서, 지지체(1)가 여기에서는 오목해지지 않는다. 상기 영역 위에, 접착 패드, 또는 일반적으로 단자(5,5a,5b)의 전기 접점이 제공될 수 있다. 전기 단자(5a,5b)의 접착 패드가 프레임(1)의 뭉툭한 부분 위에 배치되는 경우, 접착 패드로 상기 영역을 이어서 접속하는 것은 기계적으로 덜 위험하다.
온도 또는 온도 변화 및 전압 등의 전기적인 값과 관련하여 임의의 특성을 갖는 실제 센서 소자(4,4a,4b)는 멤브레인(3), 특히 공동(2) 위에 부분적으로 위치하게 된다. 이것은 서모파일이 될 수 있다. 센서 소자의 열 감지 영역은 멤브레인 및 공동(2) 위에 전체적으로 또는 부분적으로 배치된다. 그러므로 열 감지 부분은 가열 지대에서 열적으로 격리된다. 특히, 지지체(1) 자체가 가열 지대로서 작용할 수 있으므로, 열적 격리가 제공되지 않는다면 신호 세기를 상당히 감소시킬 것이다.
공동(2)은 지지체(1)를 완전히 관통하는 관통홀이 될 수 있거나, 또는 표면상에 전체적 또는 부분적으로 둥근 윤곽을 가지며, 멤브레인(3)에 의해 전체적 또 는 부분적으로 덮여지는 접시 형태(pan-shaped)가 될 수 있다.
도 1 및 도 2는 센서 소자(4) 자체가 다수의 구성요소(4a,4b)에 포함될 수 있는 것을 보여준다. 전기 단자(5)가 적절하게 형성되고, 한편으로는 접착 패드와 같은, 외부로부터 접근할 수 있는 영역을 구비하고, 다른 한편으로는 실제 센서 소자(4,4a,4b)에 접속되는 단자를 구비하는 알루미늄 또는 구리층과 같은 금속 층에 위치 위치하게 된다.
지지체를 위한 재료는 실리콘 및/또는 갈륨비소(gallium arsenide) 및/또는 기타 가능한 반도체성 재료를 포함한다. 멤브레인을 위한 재료는 하나 또는 그 이상의 실리카 및/또는 질화규소(silicon nitreid)과 같은 하나 또는 그 이상의 유전층을 포함하거나, 또는 이들 재료 중 하나 또는 두 가지 모두로 구성될 수 있다.
방사선 센서의 치수는 다음의 사양 중 하나 또는 그 이상을 만족할 것이다. 즉, (단면에서) 지지체의 높이(H)는 50㎛보다 크고, 바람직하게는 200㎛ 크고 1500㎛보다 작으며, 바람직하게는 600㎛보다 작고, 지지체(1)의 한쪽 또는 양쪽 가장자리의 에지 길이(L)는 3mm 보다 작고, 바람직하게는 1.5mm보다 작으며, 바람직하게는 1mm보다 작고, 공동의 지름(D)은 지지체 에지 길이(L)의 55%보다 크고, 바람직하게는 65%보다 크고 90%보다 작으며, 바람직하게는 80%보다 작고, 멤브레인의 두께는 3㎛보다 작고, 바람직하게는 2㎛보다 작으며, 바람직하게는 1㎛보다 작다.
도 3은 상술한 방사선 센서(10)의 제작 동안의 웨이퍼(30)의 일부분을 도시하고 있다. 웨이퍼는 이후에 방사선 센서(10)의 하부면이 될 표면을 의미하는 "하부면(bottom side)"으로부터 바라본 것이고, 즉, 도 1 및 도 2에 따른 하부면이 도 시되어 있다. 도 3에서, 많은 공동들(2)이 매트릭스(matrix)로 형성되거나 또는 에칭 공정 동안에 매트릭스형 방식으로 형성될 것이라는 것을 볼 수 있다. 각각의 개별 공동(2)은 각각의 미래의 방사선 센서(2)에 대응된다. 에칭 공정 전에라도, 멤브레인(3)을 이후에 형성하는 층은 웨이퍼의 다른 면에 형성될 수 있고, 에칭제가 "하부면으로부터" 멤브레인 층 또는 에칭 정지층에 도달하면 에칭 공정을 정지시키기 위해, 웨이퍼 표면과 멤브레인 층 사이에 추가의 에칭 정지층이 형성될 수 있다.
바람직하게는 타원형 또는 둥근형, 특히 원형인 공동이 직사각형 또는 정사각형 격자로 배열되는 것이 바람직하다는 것을 볼 수 있다. 개별 공동(2)에 따라 에칭될 위치의 결정은 후술될 적절한 마스킹(masking)에 의해 수행된다. 개별 방사선 센서(10)에 대응하는 매트릭스형 배열의 공동(2)은 웨이퍼(30) 상의 칼럼(column; 31) 및 로우(row; 32)에 따라 달성된다.
도 4는 상부에서 센서 어레이(40)를 바라본 개략도이다. 어레이(40)는 다수의 방사선 센서들(10)을 포함하는데, 도시된 예에서는, 일례로 4개의 칼럼(41)과 4개의 로우(42)를 따라 배열되는 4*4 배열이다. 이들은 각각 실제 센서 소자(4) 및 적절히 위치된 접점 표면(5)을 포함한다. 이들 각각은 상술한 바와 같이 각각 형성된다. 이들은 동일할 수 있지만, 반드시 그러할 필요는 없다. 이러한 센서 어레이와 함께 도시된 광학 시스템을 이용하여, 방사선 센서에 의해 검출될 방사선 소스와 관련된 위치 분석이 가능해 진다. 센서 어레이(40)는 전체로서 도 3에 도시된 것과 같은 웨이퍼(30)로부터 잘라질 수 있다. 도 4와는 대조적으로, 어레이(40)의 방사선 센서(10)의 개별 센서 소자(4)의 전기 단자(5)가 어레이(40)의 주변 영역에 위치할 수 있다. 특히, 모든 방사선 센서에 대한 접점 표면이 외부 센서 소자(10) 영역에 제공될 수 있다.
도 5는 센서 모듈(50)을 도시하고 있다. 센서 모듈 안에 방사선 센서(10) 또는 센서 어레이(40)가 제공된다. 추가로, 다중화 장치 또는 아날로그/디지털 변환기 장치 및 신호 처리 및 송신을 위한 프로세서 및 디지털 메모리와 같은 다른 회로 구성요소들이 모듈(50) 안에 제공될 수 있다. 모듈은 또한 하우징으로부터 돌출된 전기 단자(53)를 더 포함하고, 예를 들면, 접착 패드(54)를 통해, 센서 소자, 방사선 센서, 센서 어레이 또는 관련된 전자 장치에 대체로 직접적으로 접속된다.
모듈(50)은, 예를 들면, 하부판(51b) 및 그 위에 컵(51a)으로 구성되는 하우징(51a,51b)을 포함한다. 하우징은 예를 들면 TO5 등과 같은 표준 하우징일 수 있다. 또한, 검출되는 방사선의 발생이 검출될 수 있도록 하는 방사선 윈도우(52)가 하우징 안에 제공된다. 추가로, 발생하는 방사선을 방사선 센서 또는 어레이의 표면상에 포커싱(focussing)하기 위한 광 투영 소자가 제공될 수 있다. 예를 들면, 방사 및 포커싱/투영에 대한 전달성을 실현하기 위해 동작하는 렌즈(52)가 제공될 수 있다. 그러나 예를 들면, 센서 어레이의 평면에 초점을 갖는 거울이 역시 제공될 수 있다.
방사선 센서(10)를 제조하기 위한 방법은 다음의 단계들을 포함할 수 있다.
편평한 웨이퍼의 생산. 웨이퍼는 방사선 센서의 지지체를 구성하는 재료를 포함한다. 웨이퍼는 매트릭스 어레이로 배열되는 다수의 방사선 센서를 동시에 제 작할 수 있을 만큼 클 수 있다. 웨이퍼는 결과로서 생성되는 방사선 센서의 높이(H)에 대응하는 두께를 가질 수 있다. 그리고 나서, 웨이퍼의 상부면(도 1 및 도 2에 따른 상부면)에 에칭 정지층이 도포되고, 이후에 멤브레인(3)을 형성하는 기계적으로 안정한 층이 그 위에 인가된다.
그리고 나서, 웨이퍼의 다른 표면에, 그 윤곽이 기판(1) 내에 공동(2)의 요구된 윤곽(2a)에 대응하는 개구(opening)를 포함한 에칭 마스크가 도포된다. 에칭 마스크는 또한 전체적으로 또는 부분적으로 둥근 윤곽을 갖는 개구를 포함할 수 있다.
그리고 나서, 에칭 마스크로 코팅된 웨이퍼의 표면에서, 웨이퍼가 완전히 에칭될 때까지, 즉, 웨이퍼의 다른 표면상의 에칭 정지층에 도달할 때까지, 웨이퍼가 에칭되는데, 건식(dry) 에칭이 바람직하다.
제조 공정 중의 적절한 시간에, 전기 단자(5)를 위한 금속층이 인가되고, 실제 센서 소자(4)가 부착되고, 웨이퍼는 다수의 방사선 센서를 포함하는 센서 또는 개별적인 방사선 센서로 잘라진다.
다음에서, 제거 공정뿐만 아니라 상술한 웨이퍼와 기판과 같은 기판을 위한 마스크 재료 및 이러한 마스크 재료를 포함한 웨이퍼가 설명될 것이다. 여기서 설명되는 기술은 상술한 방사선 센서를 제조하는데 사용될 수 있다.
이것은 특히 실리콘 또는 게르마늄, 일반적으로는 반도체 또는 반도체 기판에 적합한 재료에서의 심층 구조에 관한 것이다.
예를 들면, 상술한 것과 같은 방사선 센서(10)를 위한 기판에서 공동을 제조 하기 위하여, 여기서 건식 에칭 방법이 사용된다. 특히, 이것은 에칭 방향이 결정 방향에 영향을 받지 않기 때문에, 전체적으로 또는 부분적으로 둥근 윤곽을 갖는 공동을 형성하는데 적합하다. 제거가 시작되기 전에, 웨이퍼는 금속성 재료, 바람직하게는 알루미늄 또는 임의의 합금을 이용하여 전체적으로 또는 부분적으로 마스킹된다. 마지막으로 에칭된 마스크 재료(금속)가 특히 에칭 장치상에 재증착되는 것을 방지하기 위해 측정이 이루어진다. 바람직하게는 에칭 공정(ICP) 동안에 에칭 매체에 유도 에너지가 결합된다. 여기서, 장치의 센싱 소자상의 재증착을 방지하는 것은 기판을 이 유도 결합으로부터 충분히 멀리 유지함으로써 달성될 수 있다. 그 거리는 적어도 8cm, 바람직하게는 적어도 10cm, 바람직하게는 적어도 13cm가 되어야 한다. 거리는 또한 플라스마 원자의 평균 자유 경로의 적어도 2배, 바람직하게는 3배가 될 수 있다. 생성될 공동의 깊이는 적어도 80㎛, 바람직하게는 적어도 150㎛, 바람직하게는 적어도 300㎛가 될 수 있다. 에칭은 또한 전체 웨이퍼를 통해(웨이퍼의 다른 면의 에칭 정지층까지) 수행될 수도 있다.
도 6은 에칭 공정 중의 상태를 보여준다. 참조 번호 68은 에칭 공정 동안에 비워지는 진공 컨테이너를 지시한다. 에칭 공정 동안의 압력은 5파스칼(Pa)보다 작은 것이 바람직하고, 3Pa보다 작은 것이 더 바람직하다. 개구(68a)가 마스크(61)를 포함한 웨이퍼(30)의 삽입과 후속 제거를 위해 제공된다. 마스크(61)를 포함한 웨이퍼(30)는 커패시터의 플레이트(62a)로서 여기서 개략적으로 도시된 테이블 위에 배치되고, 그 대향 플레이트(62b)는 챔버(68)의 상부에 실장된다. 에칭 공정 동안에, 20 내지 100V의 직류 전압(65)과 교류 전류(66)(일례로, 13.56 MHz 주파수를 가짐)가 커패시터에 인가되는 것이 바람직하다. 참조 번호 71은 한편으로는 에칭 가스, 다른 한편으로는, 가능하게는 커패시터의 플레이트(62a,62b) 사이에 패시베이션 가스를 유입하기 위한 가스 입구를 가리킨다. 그 끝에, 대응하는 저장 컨테이너(73,74)로부터 출구(71)로 하나의 가스 또는 다른 가스를 번갈아 공급하는 유동 제어(72)가 제공된다.
유도 에너지 결합은 코일(63)을 여러 번 감아서(감는 횟수는 6 보다 작고, 4보다 작은 것이 바람직함) 달성된다. 상기 코일은 알루미나, 질화알루미늄(aluminium nitride), 석영, 규산유리(silica glass), 석영 유리 또는 상기 재료 중의 하나 또는 그 이상을 포함한 혼합물로 구성될 수 있는, 예를 들면 튜브 형태의 기판(64) 상에 배치되고, 예를 들면, 13.56MHz 또는 일반적으로 4MHz 내지 41MHz 범위의 주파수를 갖는 교류 전압 및 0.5 내지 5KW의 전력이 코일에 공급된다. 에칭 속도는 1㎛/min 이상인 것이 바람직하고, 2㎛/min 이상인 것이 더 바람직하다.
기판(64)은 커패시터의 플레이트(62b)에 직접 접촉하거나 또는 아래에 제공될 수 있다. 직렬로 연결될 수 있는 다수의 영구 자석이 제공되어, N극과 S극이 교호하게 된다. 다수의 영구 자석(미도시)은 그 주변에 제공될 수 있는데, 일정 간격으로 제공되는 것이 바람직하고, 지지체(64)의 외부에 제공되는 것이 더욱 바람직하다. 영구 자석에 의해 생성되는 자계의 극은 기판(64)의 축 방향으로 이격될 수 있다. 영구 자석은 장방형(oblong)일 수 있고, 기판(64)의 축 방향 또는 가스 유동의 방향으로 확장될 수 있다. 이 경우에, 자석은 반-병렬(anti-parallel)(N-S, 다 음에 S-N, 다음에 다시 N-S)이 되기 위해, 교호 패턴으로 원주 주변에 분포될 수 있다. 영구 자석은 이온 및 전자에 대한 유도 효과를 같게 하고, 웨이퍼에서 전자 온도의 절대값을 감소시키는 기능이 있다.
참조번호 69는 예를 들면 조종 장치 등의 진공 컨테이너(68) 안의 기타 구성요소들을 가리킨다. 제어 또는 조정 장치(75)가 각각의 개별 구성요소들을 제어 또는 조정한다. 동작 중에 컨테이너를 비우기 위한 펌프는 도시되지 않았다.
웨이퍼(30)의 마스크(61)는 바람직하게는 알루미늄을 포함한 금속성 재료 또는 합금을 포함하거나, 또는 이들로 전부 구성된다(중량백분율 98 이상). 에칭된 표면과 코일 기판(64)의 하부 에지 또는 코일(63) 자체 사이의 거리(A)는 적어도 8cm 이고, 바람직하게는 적어도 10cm 이며, 더 바람직하게는 적어도 12cm 또는 에칭 원자의 평균 자유 경로 길이의 적어도 2배, 바람직하게는 평균 자유 경로 길이의 적어도 3배이다. 이것은 코일 기판(64)의 내부 벽에 에칭된 알루미늄의 재증착의 방지를 보장한다. 그러므로 이것은 도전되지 않고, 따라서 결합 자계를 차단하지 않을 것이다.
마스크는 교호적일 수 있고, 알루미늄에 추가로 크롬(Cr), 니켈(Ni), 백금(Pt), 금(Au) 또는 철(Fe)을 주요 성분으로 포함할 수 있다(중량백분율 90 이상, 바람직하게는 중량백분율 96 이상). 예를 들어, AlCu, Alsi, Alti, NiFe, NiCr 등의 알루미늄 또는 니켈 합금 또는 크롬 합금 CrAu가 사용될 수도 있다. 특히, 다음의 합금들이 마스크 재료로 적합하다.
AlNiFe, 예로, 11-13 Al, 21-23 Ni, 나머지 Fe, "AlNi 090",
AlNiFe, 예로, 13-15 Al, 27-29 Ni, 나머지 Fe, "AlNi 120",
AlNiCo, 예로, 9-11 Al, 19-21 Ni, 14-16 Co, > 1 CuTi, 바람직하게는 나머지 Fe "AlNiCo 160",
AlNiCo, 예로, 11-13 Al, 18-20 Ni, 14-16 Co, 3-5 Cu, 바람직하게는 나머지 Fe "AlNiCo 190",
AlCu, 예로, 0.5-2 Cu, 나머지 Al,
AlSi, 예로, 0.5-2 Si, 나머지 Al,
AlTi, 예로, 최대 3, 바람직하게는 최대 1.5 Ti, 나머지 Al,
NiFe, 예로, 35-37 Ni, 나머지 Fe, "Hyperm 36 M",
NiFe, 예로, 49-51 Ni, 나머지 Fe, "Hyper 52 k",
NiCr, 예로, 78-82 Ni, 나머지 Cr,
CrAu, 예로, 45-55 Cr, 나머지 Au.
상기의 단위가 없는 숫자들은 중량 또는 부피백분율 값이다. 특히, 각각의 지시된 범위의 평균값들이 바람직하다.
도 7은 웨이퍼(30)의 확대된 단면도이다. 마스크(61)가 웨이퍼(30) 위에 배치되어 있다. 마스크(61)는 금속 또는 합금 또는 금속을 포함한 복합 재료를 포함하거나 또는 이것으로 전부 구성된다. 바람직한 재료는 알루미늄 또는 알루미늄 합금이다. 합금은 적어도 중량백분율 90의 금속 또는 알루미늄을 함유할 수 있다. 참조번호 2는 임의의 깊이로 웨이퍼 위로 에칭되는 준비된 공동을 가리킨다. 순간 깊이가 T로 표시되어 있다. 웨이퍼의 두께(D)는 수백 마이크로 미터, 예를 들면, 150 내지 600㎛ 사이가 될 수 있다. 마스크 층(61)의 높이(H)는 1㎛보다 작고, 바람직하게는 500nm보다 작다. 벽들은 실질적으로 직각으로 형성될 수 있다. 바닥에 대한 하나의 벽 또는 모든 벽들의 각도(α)는 85°내지 95°범위가 될 수 있다. 필요에 따라, 90°보다 작을 수도 있다. 그리고 나서, 공동은 바닥까지 더 넓어지고, 보다 얇은 부분 벽들이 공동들 사이에서 바닥 쪽으로 남게 되고, 이것은 예를 들면 완전한 에칭이 의도되고, 공동들(2) 사이의 브리지가 열 분리된 센서의 지지체를 위해 멤브레인을 지지하기 위한 것인 경우에 특히 유리할 수 있다(특히, 자외선 검출기).
에칭 및 패시베이션 가스의 교호 공급은 웨이퍼의 깊이 쪽으로의 유도 결합 플라즈마 에칭 동안에 달성될 수 있다. 이것은 유동 제어(72)에 의해, 가능하면 높은 순위의 제어(75)에 따라 달성될 수 있다. 저장소(73)로부터 에칭 가스(74) 및 패시베이션 가스로 가스들이 공급된다. 개별적인 위상은 각각 수 초간 지속될 수 있고(특히, 각각 10s 이하, 바람직하게는 6s 이하), 서로를 바로 뒤따른다. 이러한 동작이 연속적으로 수행될 수 있다.
도 8은 웨이퍼 일부분의 개략적인 상부 평면도를 보여준다. 반복적인 패턴의 홈(recess)이 도시되고, 패턴의 개별 소자들은 로우(95) 및 칼럼(94)을 따라 배열된다. 점선은 단지 보여주기 위한 것이며 실제로 존재하지는 않는다. 도 8은 모두 각이 진 공동 윤곽을 보여준다. 그러나 상술한 에칭 방법과 관련하여 이것도 역시 본 발명의 대상이 된다. 그러나 각이 진 윤곽 대신에, 도 3에 도시된 것과 같이 전체적으로 또는 부분적으로 둥근 윤곽이 에칭될 수 있다.
상이한 홈(91,92,93)이 각각의 패턴마다 제공된다. 이들은 잔여 웨이퍼 표면, 바람직하게는 웨이퍼(30)의 (수직) 주변의 면도 역시 완전히 덮는 것이 바람직한 마스크(96)에서 탈락 부분에 해당한다. 이 방식으로, 홈의 형성 후에, 서로로부터 분리되는 다수의 균질한 홈 패턴이 하나의 제조 단계에서 동시에 웨이퍼 상에 형성될 수 있다.
에칭되는 여역은 기판 표면의 적어도 8%, 바람직하게는 적어도 20%, 더 바람직하게는 35% 이상을 덮을 수 있다. 기판 자체가 예를 들면 적어도 10cm, 바람직하게는 적어도 15cm의 지름을 갖는 실질적으로 원형이 될 수 있는 디스크 형태의 웨이퍼일 수 있다. 웨이퍼 자체가 실리콘을 포함하거나 또는 전체적으로 실리콘으로 구성될 수 있다. 결정 실리콘으로 구성되는 것이 바람직하다.
도 9는 기판 또는 웨이퍼(30)를 완전 에칭하는 동안의 비율을 보여준다. 도시된 상태에서, 웨이퍼는 상부로부터 하부까지 거의 완전히 에칭되어 있다. 본 실시예에 따라, 에칭 공정 전에 홀의 통로 영역 내에 다른 기판 표면(도 9에서 하부면)에 에칭 정지층(108)이 인가되고, 이후에(또는 곧바로) 지지될 열 분리된 전자 부품(thermally insulated electronic component; 107)이 형성되는 멤브레인(109)이 상기 에칭 정지층에 제공된다.
상술한 에칭 공정은, 공동(2)의 중심 이상으로 비교적 매끄러운 표면(103)을 갖는 에칭 정지층(108)까지의 에칭이 수행되고, 비교적 거친 표면을 갖는 기판 재료의 코너 부분(102)은 남게 되는 결과를 가져왔다. 때때로, 마스크 입자의 재증착으로 인해 바늘 형태가 발생할 수 있다.
도 9에 도시된 상태는 깊이 센서(105,106)에 의해 인식될 수 있다. 이것은 예를 들면 광원, 특히, 바람직하게는 공동(2)의 중심(에지로부터의 거리(E)가 크로스 치수(Q)(지름 또는 에지 길이))를 비추는 레이저 광원(105)일 수 있다. 센서(106)는 반사된 빛을 추정한다. 개략적으로 광 경로가 점선으로 도시되어 있다. 레이저 빛이 에칭에 의해 아직 제거되지 않은 기판의 비교적 거친 표면(102로 표시됨)에 의해 반사되는 한, 그 반사는 비교적 곧지 않고, 따라서, 센서에 의해 수신된 반사된 빛이 약하다. 반면에, 에칭 정지층(108)이 노출되고, 일반적으로 중심에서 시작할 때, 더 매끄러운 표면(103)에 의해 보다 곧은 빛이 반사되어, 센서(106)에 의해 수신된 빛의 세기는 증가한다.
이에 따라, 예를 들면, 수신된 반사광의 세기가 임계값에 대해 확인될 수 있다. 또한, 임계값에 대한 첫 번째 파생(수신된 신호의 변화)을 검사할 수 있다. 첫 번째 파생은 불연속적인 시간에 생성된다.
에칭 정지층(108)이 이미 부분적으로 노출된 경우, 다른 에칭 방법이 구현될 수 있다. 바람직하게는 한편으로 에칭 정지층(108)을 보호하기 위해, 다른 한편으로는 에칭에 의한 코너에서의 바늘형태(104)를 제거하기 위해, 등방성 에칭이 사용된다. 이것은 역시 유도 결합 플라즈마(ICP)에 의해 달성될 수 있다. 그러나 가스 압력이 증가될 수 있고, 인가된 바이어스 전압이 감소될 수도 있다. 이 압력을 증가시킴으로써, 자유 경로 길이가 감소될 수 있고, 인가된 직류 전압 필드의 힘의 선에 따라 이온의 이동 방향이 보다 덜 엄격히 배열되어, 에칭 공정이 보다 더 등방성이 될 수 있다. 인가되는 직류 전압을 감소시킴으로써, 유사한 공정, 즉, 보다 등방성의 에칭 공정이 달성될 수 있다.
상기 두 번째 에칭 공정 후에, 최종적으로 세 번째 에칭 공정이 구현될 수 있는데, 여기서 인가되는 바이어스 전압은 0인 것이 바람직하다. 그렇지 않으면, 다시 건식 에칭 및/또는 유도적으로 에너지 결합된 플라스마를 이용한 에칭이 수행될 수 있다. 세 번째 에칭 공정은 등방성 에칭인 것이 바람직하다.
에칭 공정의 종료 후에, 마스크(61)가 제거된다. 이것은 습식 에칭에 의해 달성될 수 있다. 그 전에, 마스크 상에 배치된 잔여 패시베이션제(잔여 폴리머)가 제거될 수 있다. 이것은 예를 들면 산소 플라스마를 이용하여 달성될 수 있다. 마스크 자체는, 예를 들면, 인산(phosphoric acid) 에칭 혼합물을 이용한 습식 화학 공정으로 제거될 수 있다. 이와 달리 또는 그 이후에, 테트라메틸 암모늄 수산화물(TMAH; tetramethyl ammonium hydroxide, 바람직하게는 수용액-TMAHW)를 이용한 처리가 수행될 수 있다.
그로부터 재료가 제거되어야 하는 재료는 적어도 10cm, 바람직하게는 적어도 15cm의 지름을 갖는 원형 결정 웨이퍼인 것이 바람직하다.
마스크 재료는 그 주성분으로서 알루미늄을 포함하는 것이 바람직하다(그 비율은 중량백분율 90보다 크고, 바람직하게는 중량백분율 95보다 큼). 또한, 예를 들면, 구리(그 양은 중량백분율 0.5 내지 2, 바람직하게는 중량백분율 1보다 작음) 및/또는 실리콘(그 양은 중량백분율 0.5 내지 2) 및/또는 티타늄(그 양은 중량백분율 3보다 작고, 바람직하게는 중량백분율 1.5보다 작음) 성분이 추가될 수 있다. 마스크 재료는 본 발명의 독립적인 부분으로서 간주된다. 이러한 마스크 재료로 전 체적으로 또는 부분적으로 덮여진 웨이퍼도 역시 본 발명의 독립적인 부분으로서 간주된다.
본 발명은, 예를 들면, 이동 질량을 이용한 가속도 센서 또는 열 분리를 유지하기 위한 IR 센서 등을 제조하기 위한 마이크로 메커닉스에서 깊이 구조(depth structuring)에 사용될 수 있다.
도 10은 다른 실시예를 개략적으로 도시하고 있다. 도 1, 도 3 및 도 4에 따른 실시예에서는 항상 하나의 공동 및 하나의 멤브레인이 하나의 센서 소자에 각각 제공되었지만, 하나의 공동(122(1) 내지 122(4)) 위에서 신호를 개별적으로 발생할 수 있는 다수의 센서 소자(124(1) 내지 124(8))를 제공하는 것도 가능하다. 센서 소자에 대해 동일한 크기의 격자를 갖는 경우, 개별 공동은 상술한 것들보다 다 커질 것이다. 그리고 개별 단자들(125(1) 내지 125(8))이 역시 각 센서 소자에 대해 각각 제공되어야 한다. 그러나 예를 들면 신호 세기를 증가시키기 위해 설계된 동일한 공동 위에 배열된 것과 같이 다수의 센서 소자가 특히 직렬로 연결될 수 있다. 참조번호 120은 센서 소자가 정렬된 격자의 가상의(실제 존재하지 않는) 로우들을 가리킨다. 또한, 에지 또는 코너 부분에 단자의 접점 표면이 제공될 수 있다.
직사각형 격자를 따르는 것과는 달리, 센서 소자는 3각형 격자(60°) 또는 6각형 격자(120°)로 배열될 수도 있다. 이 경우에도 역시, 다수의 센서 소자가 하나의 공동 위에 위치할 수 있다. 특히, 직사각형 격자의 경우에, 2개(도 10 참조) 또는 4개의 센서 소자가 하나의 공동 위에 제공될 수 있다. 3각형 격자(60°)의 경우에, 특히, 2개(2개의 3각형으로 이루어진 마름모 내의 하나의 공동), 4개(4개의 더 작은 3각형으로 구성된 큰 3각형 내의 하나의 공동) 또는 6개(6개의 작은 3각형으로 이루어진 6각형 내의 하나의 공동)일 수 있고, 6각형 격자의 경우에는 특히 6개일 수 있다.
몇몇 센서 소자가 하나의 공동 위에 배치되는 경우, 이들은 물리적으로 연결된 상태로 유지되고, 다수의 센서 소자를 포함하는 하나의 센서 모듈에서 사용되는 것이 바람직할 것이다.
센서 소자를 연결하는 도전 경로는 개별 센서 소자들 사이에서 확장되고, 전기적인 관점으로만 요구되는 것보다 더 클(더 넓을, 더 높을) 수 있다. 그리고 나서, 이것은 한편으로는 개별 센서 소자들 사이에 열 전도 및 신호 변조를 막는 열 용량을 형성하고, 다른 한편으로는 도전 경로를 따라 열을 빗나가게 하여, 센서 소자로부터 멀어지게 함으로써 동일한 효과를 제공하는 센서 소자들 사이의 열 절연체로서 역할할 수 있다.
공동은 또한, 그 위에 위치한 멤브레인을 위한 하나 또는 그 이상의 브리지(섬; islands)가 하나의 공동 안에 남아있도록 형성될 수 있다. 특히, 특정 센서 소자에 대해 큰 공동 및 그에 따른 큰 멤브레인을 갖는 경우에, 이것은 합리적일 수 있다. 이러한 브리지는 도 10에 도시되어 있다.
공동을 형성하기 위한 기판의 표면으로부터 재료를 선택적으로 제거하는 방법은, 요구된 선택적 제거에 따라 기판의 표면에 마스크를 도포하는 단계, 및 그 기판을 건식 에칭하는 단계를 포함하고, 마스크를 형성하기 위해 금속, 바람직하게는 알루미늄이 사용되는 것을 특징으로 한다. 건식 에칭 동안, 에칭 매체에 에너지 가 유도적으로 결합될 수 있다. 기판은 플라스마 원자의 평균 자유 경로 길이의 적어도 2배, 바람직하게는 적어도 3배로 유도 결합으로부터 이격될 수 있다. 기판과 유도 결합 사이의 거리는 적어도 10cm로 유지될 수 있다. 에칭 공정 동안에 압력은 5Pa 아래, 바람직하게는 3Pa 아래로 유지될 수 있다. 공동의 측벽에 대해 교호적인(alternating) 에칭 및 패시베이션 단계가 수행될 수 있다. 재료는 적어도 80㎛, 바람직하게는 적어도 300㎛의 두께로 제거될 수 있다. 재료의 제거는 기판의 다른 면쪽을 향해 아래로 수행될 수 있다. 1.5㎛ 이하, 바람직하게는 0.6㎛ 이하의 두께를 갖는 마스크가 형성될 수 있다. 기판은 에지에 대해 마스킹될 수 있다. 마스크의 도포는 금속, 바람직하게는 알루미늄을 증착(evaporating) 또는 스퍼터링(sputtering)함으로써 달성될 수 있다. 마스크가 도포될 때, 요구된 선택적 제거에 따라 금속층이 에칭될 수 있다. 사용되는 금속은 적어도 중량백분율 90의 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다. 깊이 방향으로의 에칭 위치(T)는 반복하여 결정될 수 있는데, 여기서, 이 에칭 공정은 임의의 위치에 도달했을 때 종료되거나 또는 이전의 에칭 공정과는 성질이 다른 두 번째 에칭 공정 또는 이전의 에칭 공정과는 다른 동작 파라미터를 갖는 동작으로 전환될 수 있다. 깊이는 검출된 신호로부터의 반사 후의 레이저광 특성을 이용하여 결정될 수 있고, 이것은 특히 검출된 신호로부터의 첫 번째 파생(derivation)으로 언급된다. 상술한 두 번째 에칭 공정 동안에, 유도적으로 에너지 결합된 플라스마를 이용한 건식 에칭이 수행되고, 가스 압력은 더 높아지거나 및/또는 인가되는 바이어스 전압은 더 낮아진다. 두 번째 에칭 공정 후에, 성질에서 다르거나 다른 동작 파라미터로 작동하는 세 번째 에칭 공정이 구현 될 수 있다. 세 번째 에칭 공정에서는 건식 등방성 에칭이 수행되고, 바람직하게는 유도적으로 에너지 결합된 플라스마를 이용하고, 인가되는 바이어스 전압은 0인 것이 바람직하다. 마스크가 제거되기 전에, 마스크 상에 잔류하는 폴리머에 대한 소거 단계가 수행되는데, 이것은 습식 에칭이 바람직하다. 이 소거는 산소 플라스마를 이용하여 달성될 수 있다. 소거 수에, 인산 에칭 혼합물 및/또는 테트라메틸 암모늄 수산화물을 이용한 처리가 수행될 수 있다. 상술한 방법은 하나 또는 그 이상의 다음의 특징을 가질 수 있다.
- 기판은 규소(Si), 바람직하게는 결정 실리콘(crystalline silicon)을 포함하고,
- 재료의 제거는 기판 표면의 8% 이상, 바람직하게는 20% 이상으로 수행되고,
- 기판은 적어도 10cm, 바람직하게는 15cm의 지름을 갖는 디스크 형태의 웨이퍼이다.
유도적으로 에너지 결합된 플라스마를 이용하여 건식 에칭되는 기판상의 마스크 재료로서, 알루미늄, 또는 적어도 중량백분율 90의 알루미늄을 포함하는 알루미늄 합금, 또는 적어도 중량백분율 90의 알루미늄를 포함하는 복합 재료를 사용하는 것이 기재되었다.
에칭될 웨이퍼를 마스킹하기 위한 알루미늄을 포함하는 마스크 재료는 중량백분율 90이상, 바람직하게는 중량백분율 95이상의 알루미늄과, 중량백분율 0.5 내지 2, 바람직하게는 중량백분율 1의 비율의 구리와, 중량백분율 0.5 내지 2의 비율 의 실리콘, 및/또는 중량백분율 0.2 내지 3, 바람직하게는 중량백분율 1.5이하의 비율로 티타늄이 추가된다.
마스크 층을 갖는 웨이퍼는 상술한 것과 같은 마스크 재료를 포함한다.
Claims (17)
- 지지체(1),상기 지지체(1)의 하나의 표면에 형성되는 공동(cavity; 2),상기 공동(2)을 덮는 멤브레인(3) 상에 형성되는 센서 소자(4,4a,4b), 및상기 센서 소자(4,4a,4b)를 위한 전기 단자(5,5a,5b)를 포함하고,상기 지지체(1)의 상기 표면 내의 상기 공동(2)은 둥근 윤곽(2a)을 갖고, 상기 공동의 측벽은 상기 지지체 표면에 대해 직각이며, 상기 공동은 건식 에칭(dry etching)을 통해 형성되는 것을 특징으로 하며,상기 멤브레인 아래에 산화물을 포함하는 에칭 정지층을 포함하고,상기 지지체 에지 길이(L)는 1.5mm보다 작은 것을 특징으로 하며,상기 공동 지름(D)은 상기 지지체 에지 길이의 55%보다 크고 90%보다 작은 것을 특징으로 하는 방사선 센서(10).
- 제1항에 있어서, 상기 지지체(1)는 직사각형 윤곽(1a)을 갖는 것을 특징으로 하는 방사선 센서(10).
- 제2항에 있어서, 상기 방사선 센서(10)의 코너 부분(6,6a 내지 6d)에 하나 또는 그 이상의 전기 단자(5,5a,5b)가 제공되는 것을 특징으로 하는 방사선 센서(10).
- 제1항에 있어서, 상기 센서 소자(4,4a,4b)는 서모파일(thermopile)인 것을 특징으로 하는 방사선 센서(10).
- 제1항에 있어서, 상기 하나의 공동 위에 상기 다수의 센서 소자가 형성되는 것을 특징으로 하는 방사선 센서(10).
- 제1항에 있어서,상기 멤브레인의 재료는 유전체를 포함하고,상기 지지체의 재료는 반도체 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 센서(10).
- 제1항에 있어서,상기 지지체 높이(H)는 50㎛보다 크고 1500㎛보다 작으며,상기 멤브레인 두께(D)는 3㎛보다 작고, 0.1㎛보다 큰 것을 특징으로 하는 방사선 센서(10).
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방사선 센서의 위에 형성되는 다수의 블랭크(blanks)를 포함하고, 상기 블랭크는 웨이퍼(30) 상에 직사각형, 마름모형, 삼각형 또는 육각형 격자(31,32)로 배열되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼(30).
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 다수의 방사선 센서(10)를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 어레이(40).
- 제9항에 있어서, 상기 다수의 방사선 센서(10)는 2개 이상의 로우(row; 41)와 2개 이상의 칼럼(column; 42)으로 배열되는 것을 특징으로 하는 센서 어레이(40).
- 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 청구항에 따른 방사선 센서(10),상기 방사선 센서(10)가 수용되는 하우징(51),상기 하우징(51) 내의 광학 윈도우(52), 및상기 하우징으로부터 돌출되는 전기 단자(53)를 포함하고, 상기 전기 단자(53)는 상기 단자(5,5a,5b)에 연결되는 것을 특징으로 하는 센서 모듈(50).
- 제11항에 있어서, 광학 투영 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 모듈(50).
- 평면 웨이퍼를 생성하는 단계,상기 웨이퍼의 제1표면상에 에칭 정지층을 도포하고, 그 상부에 멤브레인을 형성하는 단계,상기 웨이퍼의 제2표면상에 적어도 부분적으로 둥근 윤곽을 갖는 하나 이상의 개구를 구비한 에칭 마스크를 도포하는 단계, 및상기 제2표면으로부터 상기 에칭 정지층 쪽의 방향으로 상기 웨이퍼 내의 공동을 건식 에칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 센서(10) 제조 방법.
- 제9항에 따른 센서 어레이(40),상기 센서 어레이(40)가 수용되는 하우징(51),상기 하우징(51) 내의 광학 윈도우(52), 및상기 하우징으로부터 돌출되는 전기 단자(53)를 포함하고, 상기 전기 단자(53)는 상기 단자(5,5a,5b)에 연결되는 것을 특징으로 하는 센서 모듈(50).
- 제10항에 따른 센서 어레이(40),상기 센서 어레이(40)가 수용되는 하우징(51),상기 하우징(51) 내의 광학 윈도우(52), 및상기 하우징으로부터 돌출되는 전기 단자(53)를 포함하고, 상기 전기 단자(53)는 상기 단자(5,5a,5b)에 연결되는 것을 특징으로 하는 센서 모듈(50).
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