KR101166304B1 - Thermopile sensor and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열적 분리(thermal isolation)를 위해 종래에 벌크 마이크로 머시닝(bulk micro-machining) 방법을 사용하여 기판의 하부를 식각해내는 대신 표면 마이크로머시닝(surface micro-machining) 방법을 이용하여 에어갭(air gap)을 형성하여 줌으로써, 종래 실리콘 기판이 갖는 (111)과 (100) 면 사이에 발생되는 54.74°각(typical angle)에 의한 불필요한 면적의 낭비를 줄일 수 있게 되어, 실리콘 웨이퍼 단위 면적당 써모파일 센서의 제조 생산량을 높일 수 있어 제품 단가를 크게 다운 시킨 써모파일 센서 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상하부에 제1 및 제2산화막이 증착된 제1실리콘기판; 상기 실리콘기판의 상부에 3차원 구조로 형성되는 복수층의 다이아프레임막; 상기 다이아프레임막 상의 소정영역에 형성되어 온도를 감지하며 3차원 구조물 내부는 식각되어 복수개의 에치홀로 형성되고 그 내부는 마이크로 에어갭이 형성되는 복수의 열전쌍; 상기 열전쌍의 상부에 형성되는 절연막; 및 흑체를 포함하여 된 것을 특징으로 한다.The present invention uses a surface micro-machining method to etch the bottom of the substrate using a bulk micro-machining method for thermal isolation, it is possible to reduce unnecessary area waste due to a typical angle of 54.74 generated between the (111) and (100) planes of the conventional silicon substrate, The present invention relates to a thermopile sensor and a method of manufacturing the same. The thermopile sensor includes a first silicon substrate on which first and second oxide films are deposited. A plurality of diaphragm films formed in a three-dimensional structure on the silicon substrate; A plurality of thermocouples formed in a predetermined area on the diaphragm film and sensing temperature to form a plurality of etch holes inside the three-dimensional structure and having micro-air gaps therein; An insulating film formed on the thermocouple; And a black body.

Description

써모파일 센서 및 그 제조방법{THERMOPILE SENSOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}[0001] THERMOPILE SENSOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF [0002]

본 발명은 써모파일 적외선 센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열적 분리(thermal isolation)를 위해 종래에 벌크 마이크로 머시닝(bulk micro-machining) 방법을 사용하여 기판의 하부를 식각해내는 대신 표면 마이크로머시닝(surface micro-machining) 방법을 이용하여 에어갭(air gap)을 형성하여 줌으로써, 종래 실리콘 기판이 갖는 (111)과 (100) 면 사이에 발생되는 54.74°각에 의한 불필요한 면적의 낭비를 줄일 수 있게 되어, 실리콘 웨이퍼 단위 면적당 써모파일 센서의 제조 생산량을 높일 수 있어 제품 단가를 크게 다운 시킨 써모파일 센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
[0001] The present invention relates to a thermopile infrared sensor, and more particularly to a thermopile infrared sensor which uses a bulk micro-machining method for thermal isolation to perform surface micromachining surface micro-machining method, it is possible to reduce an unnecessary area waste caused by the angle of 54.74 degrees generated between the (111) and (100) surfaces of the conventional silicon substrate by forming an air gap To a thermopile sensor capable of increasing the production yield of a thermopile sensor per unit area of a silicon wafer, thereby greatly reducing the cost of the product, and a method of manufacturing the same.

주지한 바와 같은, 써모파일 적외선 센서는 측정하고자 하는 대상물체의 적외선(IR)을 검출하여 온도를 측정하는 센서이다.As is well known, a thermopile infrared sensor is a sensor for detecting the infrared (IR) of a target object to be measured and measuring the temperature.

또한 상기 써모파일 센서는 열전쌍 중 온접점(hot junction)과 냉접점(cold junction) 사이에 온도차가 발생할 때 지벡효과(seebeck effect)에 의해 기전력이 발생되는 데 이를 측정함으로써 대상물체의 온도를 측정하게 된다.In addition, the thermopile sensor measures the temperature of a target object by measuring an electromotive force generated by a seebeck effect when a temperature difference occurs between a hot junction and a cold junction among the thermocouples. do.

또한 상기 써모파일 센서를 소형화하기 위해서는, 마이크로 머시닝 기술을 이용하여 실리콘 웨이퍼 상에 소형의 열정쌍을 배치하고 써모파일 센서를 제작하게 된다.Further, in order to miniaturize the thermopile sensor, a small thermo couple pair is disposed on a silicon wafer using a micromachining technique to produce a thermopile sensor.

도 1 및 도 2에는 종래의 써모파일 센서의 평면도와 단면도가 도시되어 있다.1 and 2 show a top view and a cross-sectional view of a conventional thermopile sensor.

도시된 바와 같이, 종래의 써모파일 센서는, 먼저 열전쌍(3)(4)들이 직렬로 연결되고, 이 열전쌍의 각 구성물질들(elements)은 큰 열기전력(thermoelectric power)을 가지며, 또한 열전쌍의 각 구성물질들은 열기전력이 반대의 극성을 갖는 서로 다른 물질로 구성된다. As shown, a conventional thermopile sensor is a thermopile sensor in which thermocouples 3 and 4 are connected in series, each constituent element of the thermocouple has a large thermoelectric power, Each constituent material consists of different materials with opposite polarity of the thermal power.

그리고 열전쌍(3)(4)들은 온 영역(hot region)과 냉 영역(cold region)에 교차하여 위치하며, 온 접점(8)과 냉 접점(7)은 열적으로 분리(thermal isolation)되어 있다.The thermocouples 3 and 4 are located at the intersection of the hot region and the cold region and the thermocouple 8 and the thermocouple 7 are thermally isolated.

일반적으로 냉 접점(7)은 효율적인 히트 싱크(heat sink)를 위하여 실리콘 기판(1) 위에 위치하고, 온 접점(8) 부분에는 적외선을 흡수하는 흑체(black body)(5)를 형성한다.In general, the cold junction 7 is located above the silicon substrate 1 for efficient heat sinking, and a black body 5 for absorbing infrared radiation is formed at the portion of the hot junction 8.

즉, 낮은 열전도도(thermal conductance)와 낮은 열용량(thermal capacitance)을 갖는 얇은 다이아프레임(diaphragm)(2) 위에 두 개의 서로 다른 열전 물질(thermoelectric material)(3)(4)을 직렬로 위치시킨 것이다.That is, two different thermoelectric materials (3) (4) are placed in series on a thin diaphragm (2) with low thermal conductance and low thermal capacitance .

이러한 써모파일 센서는 직류방사(DC radiation)에 대하여 안정된 응답특성을 나타내며 넓은 적외선 스펙트럼에 응답하고 바이어스 전압이나 바이어스 전류가 필요 없는 장점을 가지고 있다.Such a thermopile sensor has a stable response characteristic against DC radiation and has an advantage of responding to a wide infrared spectrum and not requiring a bias voltage or a bias current.

그러나 이러한 종래의 써모파일 센서는, 제조 시 열적 분리(thermal isolation)를 위해 벌크 마이크로 머시닝(bulk micro-machining) 방법을 사용하여 실리콘 웨이퍼 기판(1)의 하부를 식각해내는 데, 이때 기판(1)이 갖는 (111)과 (100) 면 사이에 발생되는 54.74°각(typical angle) 때문에 낭비되는 부분이 발생되게 된다.However, such a conventional thermopile sensor uses a bulk micro-machining method to etch the bottom of the silicon wafer substrate 1 for thermal isolation during manufacturing. At this time, the substrate 1 ) Is generated due to a typical angle formed between the (111) and (100) planes.

이 결과 실리콘 웨이퍼 한 장당 제조 가능한 써모파일 센서의 생산성이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.
As a result, the productivity of a thermopile sensor that can be manufactured per one silicon wafer is deteriorated.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 표면 마이크로머시닝(surface micro-machining) 방법을 이용하여 에어갭(air gap)을 형성하여 줌으로써, 종래 실리콘 기판이 갖는 (111)과 (100) 면 사이에 발생되는 54.74°각(typical angle)에 의한 불필요한 면적의 낭비를 줄일 수 있게 되어, 실리콘 웨이퍼 단위 면적당 써모파일 센서의 제조 생산량을 높일 수 있게 되어 제품 단가를 크게 다운 시킨 써모파일 센서 및 그 제조방법을 제공하는 것에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device having an air gap by using a surface micro- 111) and (100) plane, it is possible to increase the manufacturing yield of the thermopile sensor per unit area of the silicon wafer, thereby reducing the cost of the product significantly And a method of manufacturing the same.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상하부에 제1 및 제2산화막이 증착된 제1실리콘기판; 상기 실리콘기판의 상부에 3차원 구조로 형성되는 복수층의 다이아프레임막; 상기 다이아프레임막 상의 소정영역에 형성되어 온도를 감지하며 3차원 구조물 내부는 식각되어 복수개의 에치홀로 형성되고 그 내부는 마이크로 에어갭이 형성되는 복수의 열전쌍; 상기 열전쌍의 상부에 형성되는 절연막; 및 흑체를 포함하여 된 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a first silicon substrate on which first and second oxide films are deposited; A plurality of diaphragm films formed in a three-dimensional structure on the silicon substrate; A plurality of thermocouples formed in a predetermined area on the diaphragm film and sensing temperature to form a plurality of etch holes inside the three-dimensional structure and having micro-air gaps therein; An insulating film formed on the thermocouple; And a black body.

또한 본 발명에 따른 상기 복수층의 다이아프레임막은 제3산화막, 아질산염막 및 제4산화막으로 이루어진 것을 특징으로 한다.Further, the plurality of diaphragm films according to the present invention are characterized by comprising a third oxide film, a nitrite film and a fourth oxide film.

또한, 본 발명에 따른 상기 다이아프레임막은 응력이 300MPa 이하인 것을 특징으로 한다.The diaphragm film according to the present invention is characterized in that the stress is 300 MPa or less.

또한 본 발명에 따른 상기 복수개의 열전쌍은 제1열전물질 및 제2열전물질로 구성된 것을 특징으로 한다.The plurality of thermocouples according to the present invention may include a first thermoelectric material and a second thermoelectric material.

또한 본 발명에 따른 상기 흑체는 CrNx나 카본 블랙, 또는 적외선 흡수 유기물이 포함된 블랙 매트릭스 중의 하나로 구성된 것을 특징으로 한다.The black body according to the present invention is characterized in that it is composed of one of CrNx, carbon black, or a black matrix containing an infrared absorbing organic material.

또한 본 발명은, 실리콘 기판의 상하부에 제1산화막과 제2산화막을 증착하는 제1과정; 상기 제1산화막 상부에 추후 형성될 에어갭의 두께 만큼 폴리실리콘층을 증착하는 제2과정; 상기 제2과정 후, 포토리소그라피 공정을 이용하여 온접점의 넓이만큼 상기 폴리실리콘층을 패터닝 하는 제3과정; 상기 제1산화막 및 폴리실리콘층 상부에 제3산화막, 아질산염막(22) 및 제4산화막으로 이루어지는 다이아프레임막을 순차적으로 증착하는 제4과정; 상기 다이아프레임막 상부에 제1열전물질과 제2열전물질을 소정의 형태로 증착하여 복수의 열전쌍 구조를 생성하는 제5과정; 상기 열전쌍 상부에 절연막을 증착하는 제6과정; 상기 절연막의 상부에 흑체를 성형하는 제7과정; 상기 절연막 및 흑체에 복수의 에치홀을 부분을 패터닝하는 제8과정; 상기 제8과정 후, 다시 다이아프레임막을 패터닝하여 에치홀을 형성하는 제9과정; 및 상기 에치홀을 통해 크세논화합물 가스를 주입하여 폴리실리콘층을 식각하는 제10과정을 포함하여 된 것을 특징으로 한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a first process of depositing a first oxide film and a second oxide film on upper and lower portions of a silicon substrate; A second step of depositing a polysilicon layer by a thickness of an air gap to be formed later on the first oxide film; A third step of patterning the polysilicon layer by a width of an on-contact point using a photolithography process after the second process; A fourth process of sequentially depositing a diaphragm film composed of a third oxide film, a nitrite film 22 and a fourth oxide film on the first oxide film and the polysilicon film; A fifth step of depositing a first thermoelectric material and a second thermoelectric material on the diaphragm film in a predetermined form to produce a plurality of thermocouple structures; A sixth step of depositing an insulating film on the thermocouple; A seventh process of forming a black body on the insulating film; An eighth step of patterning a plurality of etch holes in the insulating film and the black body; A ninth step of patterning the diaphragm film to form an etch hole after the eighth process; And etching the polysilicon layer by injecting a xenon compound gas through the etch hole.

이와 같은 본 발명은 열적 분리(thermal isolation)를 위해 종래에 벌크 마이크로 머시닝(bulk micro-machining) 방법을 사용하여 기판의 하부를 식각해내는 대신 표면 마이크로머시닝(surface micro-machining) 방법을 이용, 기판의 상부에 에어갭(air gap)을 형성하여 센서를 제작함으로써, 종래 실리콘 기판이 갖는 (111)과 (100) 면 사이에 발생되는 54.74°각(typical angle)에 의한 면적의 낭비를 줄일 수 있어, 실리콘 웨이퍼 한 장당 제조 가능한 써모파일 센서의 생산량을 높일 수 있어 제품 단가를 다운 시킬 수 있는 장점을 제공하게 된다.In the present invention, a surface micro-machining method is used instead of etching a lower portion of a substrate using a bulk micro-machining method for thermal isolation, It is possible to reduce the waste of the area due to the typical angle generated between the (111) and (100) planes of the conventional silicon substrate by forming an air gap on the top of the silicon substrate , It is possible to increase the production amount of the thermopile sensor which can be manufactured per one piece of the silicon wafer, thereby providing an advantage that the product cost can be lowered.

또한 종래 벌크 마이크로 머시닝의 경우는, ASIC기판을 사용하는 경우 기판이 식각되는 부분을 제외하고 회로를 설계해야 함으로 낭비면적이 커지고 필펙터(fill-factor)도 작아지지만, 본 발명 표면 마이크로머시닝 방법을 사용하면, 기판을 식각하지 않기 때문에 ASIC기판 위에 바로 써모파일을 형성할 수 있어, 낭비면적도 줄고 필펙터도 극대화 시킬 수 있는 장점이 있다.
Further, in the case of the conventional bulk micromachining, since a circuit must be designed except for the portion where the substrate is etched when the ASIC substrate is used, the waste area becomes large and the fill-factor becomes small, but the surface micromachining method of the present invention In this case, since the substrate is not etched, the thermopile can be formed directly on the ASIC substrate, the waste area can be reduced, and the fill factor can be maximized.

도 1은 종래의 써모파일 센서의 평면도,
도 2는 상기 도 1의 단면도,
도 3a 및 3b는 본 발명에 따른 써모파일 센서의 평면도 및 단면도,
도 4a 내지 도 4m은 본 발명에 따른 써모파일 센서의 제조과정을 나타내는 단면도이다.1 is a plan view of a conventional thermopile sensor,
Fig. 2 is a cross-sectional view of Fig. 1,
Figures 3a and 3b are a top view and a cross-sectional view of a thermopile sensor according to the present invention,
4A to 4M are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the thermopile sensor according to the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 써모파일 센서의 평면도 및 단면도이다.3 is a top view and a cross-sectional view of the thermopile sensor according to the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 써모파일 센서는,As shown, the thermopile sensor according to the present invention comprises:

상하부에 제1 및 제2산화막(11)(12)이 증착된 제1실리콘기판(10)과, 상기 실리콘기판(10)의 상부에 3차원 구조로 형성되는 복수층의 다이아프레임막(20)과, 상기 다이아프레임막(20) 상의 소정영역에 형성되어 온도를 감지하며 3차원 구조물 내부는 식각되어 에치홀(61)(62)로 형성되고 그 내부는 마이크로 에어갭(70)이 형성되는 복수의 열전쌍과, 상기 열전쌍의 상부에 형성되는 절연막(40) 및 흑체(50)를 포함한다.A first silicon substrate 10 on which first and second oxide films 11 and 12 are deposited on upper and lower portions thereof and a plurality of diaphragm films 20 formed on the silicon substrate 10 in a three- And a plurality of micro-air gaps (70) are formed in the interior of the three-dimensional structure and formed in the etch holes (61) and (62) in a predetermined area on the diaphragm film (20) And an insulating film 40 and a black body 50 formed on the thermocouple.

여기서 상기 복수층의 다이아프레임막(20)은, 제3산화막(21), 아질산염(nitrite)막(22) 및 제4산화막(23)으로 이루어지며, 응력이 300MPa이하로 구성된다.The diaphragm film 20 is composed of a third oxide film 21, a nitrite film 22 and a fourth oxide film 23 and has a stress of 300 MPa or less.

또한 상기 복수의 열전쌍은, 온 영역(hot region)과 냉 영역(cold region)에 직렬로 교차하여 위치되며, 온접점(hot junction)과 냉접점(cold junction)은 열적으로 분리되어 있게 된다.In addition, the plurality of thermocouples are disposed in series in the hot region and the cold region, and the hot junction and the cold junction are thermally separated from each other.

또한 상기 제1열전물질(31) 및 제2열전물질(32)은 p/n폴리실리콘, 알루미늄, Bi화합물, Sb화합물 중 어느 하나로 구성된다. The first thermoelectric material 31 and the second thermoelectric material 32 are formed of any one of p / n polysilicon, aluminum, a Bi compound, and an Sb compound.

또한, 상기 절연막(40)은 PE-산화물, PE-질화물, 폴리이미드(폴리머 계열) 중의 하나 또는 둘 이상의 화합물로 구성된다.The insulating film 40 is made of one or more of PE-oxide, PE-nitride, and polyimide (polymer-based).

또한 상기 흑체(50)는 CrNx나 카본 블랙, 또는 적외선 흡수 유기물이 포함된 블랙 매트릭스 중의 하나로 구성된다.
Further, the black body 50 is composed of one of CrNx, carbon black, or a black matrix containing an infrared absorbing organic material.

도 4a 내지 도 4m은 본 발명에 따른 써모파일 센서의 제조과정을 나타내는 단면도이다.4A to 4M are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the thermopile sensor according to the present invention.

먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이 실리콘 기판(10)의 상하부에 제1산화막(11)과 제2산화막(12)을 증착한다.First, a first oxide film 11 and a second oxide film 12 are deposited on upper and lower portions of a silicon substrate 10 as shown in FIG. 4A.

그리고 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 제1산화막(11) 상부에 추후 형성될 에어갭(air gap)의 두께 만큼 폴리실리콘층(13)을 증착한다.Then, as shown in FIG. 4B, the polysilicon layer 13 is deposited by a thickness of an air gap to be formed later on the first oxide film 11.

다음으로, 도 4c에 도시된 바와 같이 포토리소그라피 공정을 이용하여 온접점(hot junction)의 넓이만큼 상기 폴리실리콘층(13)을 패터닝 한다.Next, as shown in FIG. 4C, the polysilicon layer 13 is patterned by a width of a hot junction using a photolithography process.

다음으로, 도 4d에 도시된 바와 같이 상기 제1산화막(11) 및 폴리실리콘층(13) 상부에 제3산화막(21), 아질산염(nitrite)막(22) 및 제4산화막(23)으로 이루어지는 다이아프레임막(20)을 순차적으로 증착한다.Next, as shown in FIG. 4D, a third oxide film 21, a nitrite film 22, and a fourth oxide film 23 are formed on the first oxide film 11 and the polysilicon layer 13, And the diaphragm film 20 are sequentially deposited.

여기서 상기 제3산화막(21), 아질산염막(22) 및 제4산화막(23)은 후술하는 열전쌍과의 절연역할과 구조체 역할을 수행하게 된다.Here, the third oxide film 21, the nitrite film 22, and the fourth oxide film 23 serve as insulation and structure with respect to the thermocouple described later.

또한 상기 제3산화막(21), 아질산염막(22) 및 제4산화막(23)로 이루어지는 다이아프레임막(20)은 응력이 300MPa 이하로 구성된다.The diaphragm film 20 composed of the third oxide film 21, the nitrite film 22 and the fourth oxide film 23 has a stress of 300 MPa or less.

다음으로, 도 4e 내지 도 4h에 도시된 바와 같이, 상기 다이아프레임막(20) 상부에 제1열전물질(thermo element)(31)과 제2열전물질(thermo element)(32)을 소정의 형태로 증착하여 복수의 열전쌍 구조를 생성한다.Next, as shown in FIGS. 4E to 4H, a first thermo element 31 and a second thermo element 32 are formed on the diaphragm film 20 in a predetermined shape To produce a plurality of thermocouple structures.

상세하게는, 먼저 도 4e와 같이 제1열전물질(31)을 증착하고, 다음으로 도 4f와 같이 제2열전물질(32)을 증착한다.In detail, first, the first thermoelectric material 31 is deposited as shown in FIG. 4E, and then the second thermoelectric material 32 is deposited as shown in FIG. 4F.

그리고 도 4g와 같이 제1열전물질(31)의 일부를 패터닝 하고, 다시 도 4g와 같이 제2열전물질(32)를 증착하여 준다.4G, a part of the first thermoelectric material 31 is patterned and the second thermoelectric material 32 is deposited again as shown in FIG. 4G.

여기서 상기 복수개의 열전쌍은 온 영역(hot region)과 냉 영역(cold region)에 직렬로 교차하여 위치되며, 온접점(hot junction)과 냉접점(cold junction)은 열적으로 분리되어 있게 된다.Here, the plurality of thermocouples are located in series in a hot region and a cold region, and the hot junction and the cold junction are thermally separated from each other.

또한 상기 제1열전물질(31) 및 제2열전물질(32)은 p/n폴리실리콘, 알루미늄, Bi화합물, Sb화합물 중 어느 하나로 구성되어 진다.Further, the first thermoelectric material 31 and the second thermoelectric material 32 are composed of any one of p / n polysilicon, aluminum, a Bi compound, and an Sb compound.

또한, 상기 제1열전물질(31)은 저압 화학기상증착법을 이용하여 증착하고, 상기 제2열전물질(32)은 물리적상측정법을 이용하여 증착한다.
The first thermoelectric material 31 is deposited using a low pressure chemical vapor deposition method, and the second thermoelectric material 32 is deposited using a physical phase measurement method.

이와 같이 열전쌍 형성과정이 완료되면, When the thermocouple formation process is completed in this manner,

도 4i에 도시된 바와 같이 상기 열전쌍 상부에 절연막(40)을 증착하여 준다.The insulating film 40 is deposited on the thermocouple as shown in FIG. 4I.

여기서 상기 절연막(40)은 PE-산화물, PE-질화물, 폴리이미드(폴리머 계열) 중의 하나 또는 둘 이상의 화합물로 구성된다.Here, the insulating film 40 is made of one or more of PE-oxide, PE-nitride, and polyimide (polymer series).

다음으로, 도 4j에 도시된 바와 같이 상기 절연막(40)의 상부에 흑체(50)를 성형하여 준다.Next, as shown in FIG. 4J, a black body 50 is formed on the insulating film 40.

여기서 상기 흑체(50)는 CrNx나 카본 블랙, 또는 적외선 흡수 유기물이 포함된 블랙 매트릭스 중의 하나가 될 수 있다. Here, the black body 50 may be one of CrNx, carbon black, or a black matrix containing an infrared absorbing organic material.

다음으로, 도 4k에 도시된 바와 같이, 상기 절연막(40) 및 흑체(50)에 에치홀(61)(62)을 부분을 패터닝해준다.Next, as shown in FIG. 4K, portions of the etch holes 61 and 62 are patterned in the insulating film 40 and the black body 50.

그리고 도 4l에 도시된 바와 같이 포토공정 및 건식식각 방식을 이용하여 다이아프레임막(20)을 패터닝하여 에치홀(61)(62)을 형성한다.Then, as shown in FIG. 41, the diaphragm film 20 is patterned using a photolithography process and a dry etching process to form an etch hole 61 (62).

다음으로, 도 4m에 도시된 바와 같이, 상기 에치홀(61)(62)을 통해 크세논화합물(XeF2) 가스를 주입하여 폴리실리콘층(13)을 식각해낸다.Next, as shown in FIG. 4M, a polysilicon layer 13 is etched by injecting a xenon compound (XeF2) gas through the etch holes 61 and 62. As shown in FIG.

이와 같이 상기 다이아프레임 막(20)이 제거된 영역에 있는 상기 폴리실리콘층(13)을 건식식각함으로써 다이아프레임막(20) 하부의 희생층을 없애줌으로써 마이크로 에어갭(70)이 형성되며, 써모파일 센서가 제조 완료된다.
The microwave air gap 70 is formed by removing the sacrifice layer under the diaphragm film 20 by dry etching the polysilicon layer 13 in the area where the diaphragm film 20 is removed, The file sensor is manufactured.

10: 실리콘기판 11: 제1산화막
12: 제2산화막 13: 폴리실리콘층
20: 다이아프레임막 21: 제3산화막
22: 아질산염막 23: 제4산화막
31: 제1열전물질 32: 제2열전물질
40: 절연막 50: 흑체
61,62: 에치홀 70: 에치홀10: silicon substrate 11: first oxide film
12: second oxide film 13: polysilicon layer
20: diaphragm film 21: third oxide film
22: nitrite film 23: fourth oxide film
31: first thermoelectric material 32: second thermoelectric material
40: insulating film 50: black body
61,62: Echi Hall 70: Echi Hall

Claims (6)

상하부에 제1 및 제2산화막이 증착된 제1실리콘기판;
상기 실리콘기판의 상부에 제3산화막, 아질산염막 및 제4산화막으로 이루어진 3차원 구조로 형성되는 복수층의 다이아프레임막;
상기 다이아프레임막 상의 소정영역에 형성되어 온도를 감지하며 3차원 구조물 내부는 식각되어 복수개의 에치홀로 형성되고 그 내부는 마이크로 에어갭이 형성되는 제1열전물질 및 제2열전물질로 이루어진 복수의 열전쌍;
상기 열전쌍의 상부에 형성되는 절연막; 및
CrNx나 카본 블랙, 또는 적외선 흡수 유기물이 포함된 블랙 매트릭스 중의 하나로 구성된 흑체를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 써모파일 센서.
A first silicon substrate on which first and second oxide films are deposited on upper and lower portions;
A plurality of diaphragm films formed in a three-dimensional structure including a third oxide film, a nitrite film, and a fourth oxide film on the silicon substrate;
A plurality of thermocouples formed of a first thermoelectric material and a second thermoelectric material formed in a predetermined region on the diaphragm film and sensing a temperature to form a plurality of etch holes in the three- ;
An insulating film formed on the thermocouple; And
A black body composed of one of CrNx, carbon black, or a black matrix containing an infrared absorbing organic material.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 다이아프레임막은 응력이 300MPa 인 것을 특징으로 하는 써모파일 센서.
The method according to claim 1,
Wherein the diaphragm film has a stress of 300 MPa.
삭제delete 삭제delete 실리콘 기판의 상하부에 제1산화막과 제2산화막을 증착하는 제1과정;
상기 제1산화막 상부에 추후 형성될 에어갭의 두께 만큼 폴리실리콘층을 증착하는 제2과정;
상기 제2과정 후, 포토리소그라피 공정을 이용하여 온접점의 넓이만큼 상기 폴리실리콘층을 패터닝하는 제3과정;
상기 제1산화막 및 폴리실리콘층 상부에 제3산화막, 아질산염막 및 제4산화막으로 이루어지는 다이아프레임막을 3차원 구조로 순차적으로 증착하는 제4과정;
상기 다이아프레임막 상부에 제1열전물질과 제2열전물질을 소정의 형태로 증착하여 복수의 열전쌍 구조를 생성하는 제5과정;
상기 열전쌍 상부에 절연막을 증착하는 제6과정;
상기 절연막의 상부에 CrNx나 카본 블랙, 또는 적외선 흡수 유기물이 포함된 블랙 매트릭스 중의 하나로 구성된 흑체를 성형하는 제7과정;
상기 절연막 및 흑체에 복수의 에치홀을 부분을 패터닝하는 제8과정;
상기 제8과정 후, 다시 상기 다이아프레임막을 패터닝하여 에치홀을 형성하는 제9과정; 및
상기 에치홀을 통해 크세논화합물 가스를 주입하여 폴리실리콘층을 식각하는 제10과정을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 써모파일 센서의 제조방법.
A first process of depositing a first oxide film and a second oxide film on upper and lower portions of a silicon substrate;
A second step of depositing a polysilicon layer by a thickness of an air gap to be formed later on the first oxide film;
A third step of patterning the polysilicon layer by a width of an on-contact point using a photolithography process after the second process;
A fourth step of sequentially depositing a diaphragm film composed of a third oxide film, a nitrite film and a fourth oxide film on the first oxide film and the polysilicon film in a three-dimensional structure;
A fifth step of depositing a first thermoelectric material and a second thermoelectric material on the diaphragm film in a predetermined form to produce a plurality of thermocouple structures;
A sixth step of depositing an insulating film on the thermocouple;
A seventh process of forming a black body composed of one of CrNx, carbon black, or a black matrix containing an infrared absorbing organic material on the insulating film;
An eighth step of patterning a plurality of etch holes in the insulating film and the black body;
A ninth step of patterning the diaphragm film to form an etch hole after the eighth process; And
And etching the polysilicon layer by injecting a xenon compound gas through the etch hole. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
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