KR101635938B1 - 볼로미터용 저항 박막 제조방법 및 볼로미터 - Google Patents

볼로미터용 저항 박막 제조방법 및 볼로미터 Download PDF

Info

Publication number
KR101635938B1
KR101635938B1 KR1020150076097A KR20150076097A KR101635938B1 KR 101635938 B1 KR101635938 B1 KR 101635938B1 KR 1020150076097 A KR1020150076097 A KR 1020150076097A KR 20150076097 A KR20150076097 A KR 20150076097A KR 101635938 B1 KR101635938 B1 KR 101635938B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
thin film
solution
substrate
bolometer
Prior art date
Application number
KR1020150076097A
Other languages
English (en)
Inventor
조정호
정영훈
윤지선
전창준
Original Assignee
한국세라믹기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국세라믹기술원 filed Critical 한국세라믹기술원
Priority to KR1020150076097A priority Critical patent/KR101635938B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101635938B1 publication Critical patent/KR101635938B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/08Semiconductor 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
    • H01L31/09Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0216Coatings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0236Special surface textures
    • H01L31/02366Special surface textures of the substrate or of a layer on the substrate, e.g. textured ITO/glass substrate or superstrate, textured polymer layer on glass substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/186Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
    • H01L31/1864Annealing
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

본 발명은 염화물을 탈이온수에 용해하여 제조되는 반응용액과 상기 염화물에 함유된 금속을 산화시키는 산화용액을 준비하는 과정, 기판 상에 상기 반응용액과 상기 산화용액을 각각 분무하여 제1 층을 형성하는 과정, 유기금속화합물 포함하는 전구 용액과 유기 용매를 도포하여 혼합용액을 준비하는 과정, 및 상기 혼합용액을 상기 제1 층 상에 코팅하여 제2 층을 형성하는 과정을 포함하여, 박막의 미세구조를 균일하게 하고 낮은 온도에서 박막을 형성할 수 있다.

Description

볼로미터용 저항 박막 제조방법 및 볼로미터 {Method for manufacturing resistive thin film for Bolometer and Bolometer}
본 발명은 볼로미터용 저항 박막 제조방법 및 볼로미터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 박막의 미세구조를 균일하게 하고 낮은 온도에서 박막을 형성할 수 있는 볼로미터용 저항 박막 제조방법 및 볼로미터에 관한 것이다.
볼로미터(Bolometer)는 적외선 검출기로서, 적외선의 흡수로 인한 온도 상승으로 센서의 전기저항이 변화하는 것을 이용하여 적외선의 변화를 감지한다. 적외선 검출기에는 광자형(Photon-type)과 열형(Thermaltype)이 있는데, 광자형의 경우에는 성능은 뛰어나나 액체질소 냉각기가 필요하여 생산비용이 많이 드는 단점이 있어서 냉각기가 필요 없고 생산비용이 저렴한 열형이 일반적으로 널리 쓰이고 있으며, 볼로미터는 열형 적외선 검출기의 일종이다.
열형은 광자형보다 적외선을 감지하는 정밀도가 낮은 단점이 있기 때문에 볼로미터의 성능 향상이 요구되고, 볼로미터의 성능을 향상시키는 방법으로는 구조적 변화를 주는 방법과 볼로미터 물질의 특성을 향상시키는 방법이 있다.
물질특성을 통한 성능 향상의 방법에서는 볼로미터에 사용되는 열저항 물질이 높은 저항온도계수(Temperature Coefficient of Resistance: TCR), 낮은 비저항(Resistivity), 낮은 1/f 노이즈(Noise)를 갖는 특성이 있어야 하고, IC 공정과의 호환성, 제조공정의 단순화 및 제조비용의 저렴화, 안정적인 전기적 특성 및 높은 재현성 등을 만족하여야 한다.
현재 사용되고 있는 볼로미터용 물질에는 티타늄(Ti)과 같은 금속을 일부 사용하기도 하지만, 비정질 실리콘(a-Si)이나 금속 산화막의 일종인 산화바나듐(VOx)을 주로 사용해 오고 있으며, 그 외에 YBaCuO, GeSiO, Poly Si-Ge,BiLaSrMnO, NiO 등 다양한 세라믹 기반 소재의 개발이 진행 중이다.
금속박막은 상온저항이 매우 낮다는 장점을 가지지만 TCR값이 매우 작아 소자의 응답특성(Responsivity)을 향상시켜야 하는 문제가 있으며, 비정질 실리콘(a-Si)은 TCR값이 높아 응답특성이 좋고 반도체 공정에서 통상적으로 사용하는 플라즈마 화학 기상증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition: PECVD)법에 의해 안정된 특성을 갖는 박막을 쉽게 증착할 수 있는 장점이 있지만, 다른 물질보다 비교적 높은 비저항과 1/f 노이즈를 갖고, 볼로미터용 저항 박막으로 사용할 경우에 그 두께가 매우 얇아 열용량이 낮기 때문에 열시상수 유지를 위해 열전도를 낮게 유지할 수 있는 설계가 필요하다는 단점을 가진다.
또한, 가장 널리 사용되는 물질인 산화바나듐(VOx)은 -2%/K 내외의 높은 TCR값을 가지고 낮은 비저항을 가지지만, VO2, V2O3, V2O5 등의 무수히 많은 중간상태의 물질이 존재하며 특정 온도에서 절연체나 반도체로부터 금속상태로 상태변화를 겪게 되어 재현성을 얻기 어려우므로 정교한 공정이 요구되고, 안정된 박막 증착을 위해서는 이온빔스퍼터링(Ion Beam Sputtering) 장치와 같은 고가의 특수한 장비와 500℃ 이상의 고온에서 제조해야 하는 문제점들을 가지고 있다.
특히, 허용온도가 500℃ 미만인 CMOS(Complemetary Metal Oxide Semiconductor) 판독회로의 경우, 500℃ 이상의 고온으로 열처리하면 손상될 수 있고, CMOS 판독회로와 저항 박막 간의 열팽창계수 불일치로 인한 변형이 발생할 수 있다. 이에, 용액을 이용하여 저온에서 박막을 형성하는 시도를 하였다. 그러나 박막의 미세구조가 불균일해지고 박막의 전기적 특성이 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 박막의 미세구조를 균일하게 할 수 있는 볼로미터용 저항 박막 제조방벙 및 볼로미터를 제공한다.
본 발명은 낮은 증착온도에서 박막을 제조할 수 있는 볼로미터용 저항 박막 제조방법 및 볼로미터를 제공한다.
본 발명은 염화물을 탈이온수에 용해하여 제조되는 반응용액과 상기 염화물에 함유된 금속을 산화시키는 산화용액을 준비하는 과정, 기판 상에 상기 반응용액과 상기 산화용액을 각각 분무하여 제1 층을 형성하는 과정, 유기금속화합물 포함하는 전구 용액과 유기 용매를 도포하여 혼합용액을 준비하는 과정, 및 상기 혼합용액을 상기 제1 층 상에 코팅하여 제2 층을 형성하는 과정을 포함한다.
상기 제1 층을 형성하는 과정에서, 상기 제1 층을 10nm 이상 30nm 이하의 두께로 형성한다.
상기 염화물은 염화니켈, 염화망간, 및 염화구리를 포함한다.
상기 산화용액은 pH가 8 이상 11 이하이다.
상기 반응용액과 상기 산화용액의 평균 pH가 7.2 이상 7.8 이하이다.
상기 제2 층을 형성한 후, 상기 제2 층 내 용매 또는 유기잔존물을 제거하기 위해 1차 열처리하는 과정을 더 포함한다.
상기 제2 층을 형성하는 과정에서, 상기 제2 층을 80nm 이상 120nm 이하의 두께로 형성한다.
상기 제2 층을 형성한 후, 상기 제2 층을 결정화하기 위해 2차 열처리하는 과정을 더 포함한다.
상기 제2 층을 2차 열처리하는 과정에서, 상기 제2 층을 섭씨 430도 이상 470 이하의 온도로 열처리한다.
상기 유기금속화합물은, 산화니켈, 삼산화망간, 및 산화구리를 포함한다.
상기 제1 층 및 상기 제2 층은 (Ni,Mn,Cu)3O4의 조성을 가진다.
상기 제1 층의 구리 함량이 상기 제2 층의 구리 함량보다 많다.
본 발명은 신호처리 회로가 형성된 기판, 상기 기판에 이격되어 형성되는 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 저항 박막, 및 상기 기판과 상기 저항 박막을 연결하여 지지하는 지지부재를 포함한다.
상기 저항 박막은 저항온도계수가 -3%/℃ 이상 -1%/℃ 이하이다.
상기 저항 박막은 상온에서 비저항값이 100Ωcm 이하이다.
상기 지지부재는 상기 기판과 상기 저항 박막을 전기적으로 연결하는 전도층을 포함한다.
상기 기판과 상기 저항 박막 사이에 배치되어 적외선을 반사시키는 적외선 반사층을 더 포함한다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 기판 상에 서로 다른 공정으로 두 개 층을 적측하여 낮은 온도에서 볼로미터용 저항 박막을 형성할 수 있다. 이에, 고온의 열처리로 인해 신호 처리 회로가 손상되는 것을 방지할 수 있고, 박막이 높은 TCR값, 낮은 비저항을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들에 따르면, 박막의 미세구조를 균일하게 할 수 있다. 이에, 박막의 결정구조가 개선되어 비저항과 TCR이 증진될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 볼로미터용 저항 박막 제조방법을 나타내는 플로우 차트.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스핀 스프레이 장치와 스핀 코터의 구조를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제1 층, 제2 층, 및 기판을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 박막과 비교예에 따른 박막의 미세구조를 비교한 사진들.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 따른 박막의 X-선 회절 특성을 비교한 그래프.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 박막과 비교예에 따른 박막의 온도에 따른 저항값을 비교한 그래프.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 박막의 온도에 따른 비저항값을 나타내는 그래프.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 박막의 온도에 따른 TCR 값을 나타내는 그래프.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 볼로미터의 구조를 나타내는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 볼로미터용 저항 박막 제조방법을 나타내는 플로우 차트이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스핀 스프레이 장치와 스핀 코터의 구조를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제1 층, 제2 층, 및 기판을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 볼로미터용 저항 박막 제조방법은, 염화물을 탈이온수에 용해하여 제조되는 반응용액과 상기 염화물에 함유된 금속을 산화시키는 산화용액을 준비하는 과정(S100), 기판 상에 상기 반응용액과 상기 산화용액을 각각 분무하여 제1 층을 형성하는 과정(S200), 유기금속화합물 포함하는 전구 용액과 유기 용매를 혼합하여 혼합용액을 준비하는 과정(S300), 및 상기 혼합용액을 상기 제1 층 상에 도포하여 제2 층을 형성하는 과정(S400)을 포함한다.
우선, 볼로미터용 저항 박막을 구성하는 주요 금속 원소의 염화물을 용해하여 반응용액을 제조한다. 일반적으로 염화물은 물에 잘 녹아 이온으로 해리하고, 염화물의 수용액은 중성이다. 금속 성분인 니켈, 망간, 구리의 염화물인 염화니켈, 염화망간, 염화구리를 탈이온수(Deionized water) 등의 용액에 용해하여 반응용액을 만든다.
다음으로, 반응용액에 용해되어 있는 염화물에 포함된 상기 금속을 산화시키기 위한 산화제(Oxidizing agent)와 pH를 조정하는 pH 조절제(pH Adjuster)를 포함하는 산화용액을 준비한다. 상기 산화제는 아질산 나트륨(NaNO2) 또는 과산화수소(H2O2) 등을 이용할 수 있고, 상기 pH 조절제는 수산화 암모늄(NH4OH) 등을 이용할 수 있다. 상기 산화제와 pH 조절제는 모두 물에 잘 녹는 성질을 갖고 있어서 반응용액과의 혼합이 용이하다. 한편, 상기 산화용액에 용액을 안정화시키고 용액이 반응할 때 급격히 변하지 않도록 반응속도를 지연시키는 용액 안정화제 또는 pH가 급격히 변하는 것을 완충하는 pH 완충제를 포함할 수도 있다.
상기 용액안정화제는 염화암모늄(NH4Cl) 등을 이용할 수 있고, 상기 pH 완충제는 아세트산 칼륨(CH3COOK) 또는 아세트산 암모늄(CH3COONH4) 등을 이용할 수 있으며,용액안정화제와 pH 완충제도 모두 물에 잘 녹아 반응용액과의 혼합이 용이하다.
상기 산화용액은 pH가 8 이상 11 이하이다. 모든 금속 염화물의 몰농도가 적어도 0.01이 되어야 하는데, pH값이 6 내지 8 범위에서 모든 금속 이온들에 대해 침전이 일어나지 않는다.
한편, 평균 pH는 반응용액과 산화용액의 pH를 더해서 2로 나눠준 계산값이다. 평균 pH는 산화용액의 pH로 조절할 수 있다. 예를 들어, 반응용액의 pH는 4.5 내지 5.5이고, 산화용액의 pH는 8 내지 11일 수 있는데, 산화용액에 포함된 pH 조절제에 의해 pH가 조절될 수 있다.
상기 반응용액과 상기 산화용액의 평균 pH가 7.2 이상 7.8 이하로 제어되어야 한다. 평균 pH가 7.2보다 낮은 경우에는 스피넬 결정상이 형성되지 않을 수 있고, 평균 pH가 7.8보다 높은 경우 제1 층(120)과 기판(110) 사이의 결합력이 약해 증착되지 않는 문제가 발생한다. 따라서, 평균 pH가 7.2 이상 7.8 이하의 범위 내로 조절되어야 한다.
또한, 평균 pH가 7.2 이상 7.8 이하의 범위 내로 조절되면, 제1 층(120) 내에 함유되는 Cu의 함량이 증가한다. 제1 층(120)은 후술될 제2 층(130)의 증착을 용이하게 해주는 시드층 역할을 하는데, 제1 층(120) 내에 결정핵 역할하는 Cu(또는 CuO)의 함량이 증가하면 제2 층(130)의 결정화가 용이하게 된다. 따라서, 낮은 온도에서 제2 층(130)을 열처리할 수 있다. 즉, 제1 층(120)이 제2 층(130)의 결정화를 위한 결정핵을 제공하는 시드층 역할을 하여, 우수한 결정성과 전기적 특성을 갖는 볼로미터용 저항 박막을 형성할 수 있다.
예를 들어, 제1 층(120)을 형성하기 위한 출발물질조성은 Ni1 . 07Mn1 . 33Cu0 . 6O4O4일 수 있다. 이때, 평균 pH를 7.4로 제어하는 경우 실제증착조성은 Ni0.21Mn1.05Cu1.74O4O4로 나타났고, 평균 pH를 7.6으로 제어하는 경우 실제증착조성은 Ni0.24Mn1.59Cu1.17O4O4로 나타났다. 이에, pH가 증가할수록 실제증착조성에서 Cu의 함량이 출발물질조성 때보다 증가하는 것을 알 수 있다.
다음으로, 유기금속화합물을 포함하는 전구용액과 유기 용매를 혼합하여 혼합용액을 준비한다. Ni-Mn-Cu계 MOD(Metal Organic Decomposition) 용액 즉, 혼합용액을 제조하기 위해 NiO, Mn2O3, CuO 등의 전구 용액을 이용할 수 있다. 상기 유기금속화합물은, 산화니켈, 삼산화망간, 및 산화구리를 포함할 수 있다. 각 용액의 혼합 비율은 [(Ni0 . 3Mn0 . 7)Cu0 . 3]3O4이며 유기 용매인 아세트산부틸(butyl acetate)을 첨가하여 0.2 mol/L 농도로 제작할 수 있다. 제조된 용액은 1시간 동안 교반하여 혼합용액을 준비할 수 있다.
아세트산부틸을 이용하면 혼합용액을 원하는 몰농도(0.2 mol/L)로 맞출 수 있고, 기판(110)과의 접합성을 향상시킬 수 있다. 아세트산부틸과 같은 유기 용매를 사용하지 않는 경우, 박막이 제조되지 않을 수 있다.
그 다음, 도 2 (a)의 스핀 스프레이 장치를 이용하여 기판(110) 상에 제1 층(120)을 형성할 수 있다. 기판(110)이 기판 지지대(220)에 올려진 후, 두 개의 분무기(230)에서 반응용액(240)과 산화용액(250)이 각각 상기 기판(110) 상에 분무된다. 상기 기판(110)은 내부에 적외선 검출을 위한 신호처리 회로를 포함할수 있으며, SiNx wafer일 수도 있고 실리콘 등의 반도체 재료로 이루어질 수도 있는데 그 재료와 구조에 특별히 제한되지 않는다. 상기 기판 지지대(220)는 기판의 온도를 측정할 수 있는 열전대(260)를 포함할 수 있고, 기판의 온도를 높일 수 있는 가열기(270)도 포함할 수 있으며, 기판(110)을 회전시키는 회전 기능을 포함할 수도 있다.
상기 반응용액(240)은 염화니켈(NiCl2), 염화망간(MnCl2), 및 염화구리(CuCl2)를 포함할 수 있고, 상기 산화용액(250)은 아세트산 칼륨(CH3COOK), 과산화수소(H2O2), 염화암모늄(NH4Cl) 또는 수산화 암모늄(NH4OH)을 포함할 수 있다. 또한, 증착 챔버 내에 배수구(280)를 포함할 수도 있다.
스핀 스프레이 장치를 이용하여 기판(110)을 회전시키면서 기판(110) 상에 반응용액과 산화용액을 각각 분무하면, 기판(110)과 반응용액이 먼저 반응하고 반응용액의 금속 이온과 산화용액의 산화제가 반응하게 한다. 조금 더 자세히 설명하면, OH- 그룹을 갖는 기판에 금속 양이온이 들어있는 반응용액이 분무되어 양이온들이 기판 표면에 흡수되고 OH- 이온이 용액으로부터 흡수된 양이온과 결합하며, 여기에 산화제를 포함하는 산화용액이 분무되어 산화제와 이온들이 반응을 일으키므로 OH- 그룹에서 H+ 이온이 떨어져 나간다.
분무의 방법에 있어서는, 반응용액과 산화용액을 각각 분무하는데 동시에 분무하여도 되고, 반응용액을 먼저 분무한 후 산화용액을 분무해도 되며 이러한 과정은 거의 동시에 일어난다. 또한, 기판(110)이 회전하기 때문에, 기판(110) 상으로 분무된 반응용액과 산화용액이 기판(110)의 상부 표면으로 균일하게 분포될 수 있다.
기판(110) 상으로 반응용액과 산화용액을 분무하면 기판(110) 상에 산화물 박막이 증착되면서 제1 층(120)이 형성된다. 상기 분무과정을 반복하여 박막의 두께를 증가시킬 수 있고, 별다른 열처리 없이 상온에서 증착할 수도 있으며, 용액이 분무될 때 기판을 회전하면서 증착하는 스핀 스프레이(Spin Spray)법으로 증착할 수도 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 증착방법으로 증착할 수 있다. 또한, 증착시간을 조절할 수도 있는데, 약 10초 내지 30초 동안 반응용액과 산화용액을 분무할 수 있다.
이때 제1 층(120)의 두께를 10nm(나노미터) 이상 30nm 이하의 두께로 형성할 필요가 있는데, 약 10초 내지 30초 동안 반응용액과 산화용액을 분무하여 제1 층(120)의 두께를 제어할 수 있다. 제1 층(120)의 두께가 10nm 미만으로 형성되는 경우, 제1 층(120)의 두께가 너무 얇아 제1 층(120)이 후술될 제2 층(130)과 기판(110)을 안정적으로 결합시켜줄 수 없다. 따라서, 제1 층(110)이 시드층 역할을 수행할 수 없는 문제가 발생한다.
한편, 제1 층(120)의 두께가 30nm를 초과하여 형성되는 경우, 제1 층(120)의 두께가 너무 두꺼워 박막의 미세구조(Roughness 등)가 불균일해지는 문제가 있다. 따라서, 박막의 미세구조를 균일하게 하면서 제1 층(120)이 제2 층(130)과 기판(110)을 안정적으로 결합시켜줄 수 있는 두께로 제1 층(120)을 형성해야 한다. 상기 제1 층은 (Ni,Mn,Cu)3O4의 조성을 가지고, 박막이 낮은 온도에서 증착되라도, AB2O4의 스피넬(Spinel) 결정 구조를 갖는 것이 가능하다.
이러한 스핀 스프레이(Spin Spray)법은 낮은 온도에서 산화물 박막을 증착하는 방법으로, 박막 형성에 영향을 미치는 몰농도와 용액의 pH와 같은 증착 변수들이 박막이 성장하는 동안에 일정한 값을 유지할 수 있기 때문에 손쉽게 제어할 수 있고, 대면적 박막 증착의 장점이 있다. 그러나 스핀 스프레이 법만을 이용하여 박막을 형성하는 경우, 표면 미세구조가 불균일하고, 결정성이 나쁘고, 표면저항이 높고, TCR이 낮은 단점이 있다. 또한, 스핀 스프레이 법으로 박막을 증착하는 경우, 출발조성과 실제증착조성이 다르게 나타난다. 즉, 스핀 스프레이 법으로 박막을 증착하면 조성을 제어하기가 어렵다. 이에, 스핀 스프레이 법으로 산화물 박막을 형성하는 경우 볼로미터용 저항박막의 특성제어가 용이하지 않다.
따라서, 낮은 온도에서 수행되는 열처리에 의해 결정성이 우수해진 제1 층(120)을 시드층으로 하여 제1 층(120) 상에 전기적 특성이 우수한 MOD(Metal Organic Decomposition) 층 즉, 제2 층(130)을 형성할 수 있다.
도 2 (b)와 같은 스핀코터 등을 이용하여 제1 층(120) 상에 제2 층(130)을 형성할 수 있다. 제1 층(120)이 형성된 기판(110)을 지지유닛(310) 상에 안착시키고, 노즐(320)을 이용하여 제1 층(120) 상으로 MOD 용액 즉, 혼합용액을 투여한다. 제1 층(120)의 표면에 혼합용액을 균일하게 도포하기 위해 0.5ml의 용액을 투여할 수 있고, 혼합용액을 도포하면서 지지유닛(310)을 회전시켜 기판(110)을 회전시킬 수 있다. 이에, 혼합용액이 제1 층(120) 상에 고르게 퍼지면서 제1 층(120) 상에 안정된 두께를 가지도록 코팅될 수 있다.
이러한 MOD 법은 유기금속화합물을 유기용매에 녹인 혼합용액을 이용하는 습식 화학적 박막 제조방법으로 원하는 화학양론 비를 그대로 유지할 수 있으며, 진공장치가 필요없고 공정이 간단하여 대면적 기판에 신속하게 박막을 제조할 수 있는 장점이 있다. 그러나 박막을 결정화하기 위한 열처리하는 온도가 500℃ 이상으로 매우 높아 MOD 법으로 박막을 증착하면 허용온도가 500℃ 미만인 CMOS(Complemetary Metal Oxide Semiconductor) 판독회로 손상될 수 있고, CMOS 판독회로와 저항 박막 간의 열팽창계수 불일치로 인한 변형이 발생할 수 있다.
따라서, 결정성이 우수하여 시드층 역할을 하는 제1 층(120) 상에 MOD 법으로 제2 층(130)을 형성하면 제2 층(130)의 결정화 온도를 500℃ 미만으로 낮출 수 있다. 이에, 우수한 결정성과 전기적 특성을 갖는 볼로미터용 저항 박막을 형성할 수 있다.
상기 제2 층을 형성하는 과정에서, 혼합용액의 투여시간을 제어하면 제2 층(130)의 두께를 조절할 수 있다. 혼합용액의 투여시간이 증가될수록 제2 층(130)의 두께는 두꺼워지고, 혼합용액의 투여시간이 감소할수록 제2 층(130)의 두께는 얇아질 수 있다.
한 번에 후박한 두께, 예를 들어 약 100 nm 이상의 코팅층을 제조하는 경우에는, 제1 층(120) 상에 전면적으로 균일한 두께의 코팅층을 형성하기 어렵고 이의 베이킹 공정에서 코팅층 내부의 유기금속화합물이, 표면에 비해, 분해되기 어려운 문제가 있다. 따라서 한 번에 형성하는 코팅층의 두께를 약 50 nm 이하로 하여 형성하고 이를 베이킹하는 공정을 복수 회 실시하여 상기 코팅층 즉, 제2 층(130)의 두께를 조절할 수 있다.
제2 층(130)의 두께를 80nm 이상 120nm 이하의 두께로 형성할 필요가 있다. 제2 층(130)의 두께가 80nm 미만으로 형성되거나 120nm를 초과하여 형성되는 경우, 박막의 전기 전도에 큰 영향을 미친다. 상기 제2 층은 (Ni,Mn,Cu)3O4의 조성을 가질 수 있다. 제2 층(130)의 경우, 출발물질조성이 실제증착조성과 같아 조성을 제어하기가 용이하다. 따라서, 제2 층(130)의 출발물질조성을 제어하면, 볼로미터용 저항 박막의 전기적, 구조적 특성 제어하기가 용이하다. 이때 제2 층은 [(Ni,Mn)1- xCux]3O4(여기서, x는 0.25 내지 0.35)의 조성식을 만족할 수 있다.
한편, 상기 제1 층(120) 상부에 상기 제2 층(130)을 형성한 후, 상기 제2 층(130) 내 용매 또는 유기잔존물을 제거하기 위해 1차 열처리하는 과정, 및 상기 제2 층(130)을 결정화하기 위해 2차 열처리하는 과정을 적어도 어느 하나를 더 수행할 수 있다.
홉합용액이 코팅되어 형성된 제2 층(130) 내에 함유된 용매 또는 유기잔존물은 박막의 품질을 저하시킬 수 있다. 따라서, 제2 층(130)을 1차로 열처리하여 제2 층(130) 내 용매 또는 유기잔존물을 제거할 수 있다.
380℃ 이상 420℃ 이하의 온도로 산화 분위기 또는 불활성 분위기에서 1차 열처리가 수행될 수 있다. 1차 열처리를 통해 제2 층(130)내 용매 또는 유기잔존물이 제거될 뿐 아니라 제1 층(120)이 결정화될 수 있다. 즉, 제2 층(130) 내 용매 또는 유기잔존물이 제거되는 1차 열처리 동아 시드층인 제1 층(120)이 결정화되어, 제1 층(120)이 제2 층(130)의 결정화를 위한 결정핵을 효과적으로 제공할 수 있다.
380℃ 미만의 온도로 1차 열처리가 수행되면, 온도가 충분히 높지 않아 제1 층(120) 내 용매 또는 유기잔존물이 제거되지 않을 수 있다. 반대로, 420℃를 초과한 온도에서 1차 열처리가 수행되면, 온도가 너무 높아 기판(110)이나 제1 층(120) 등이 변형되거나 파손될 수 있다.
또한, 2차 열처리를 통해 제2 층(130)을 결정화할 수 있다. 제2 층(130)은 용매 또는 유기잔존물이 제거되는 온도보다 더 높은 온도에서 결정화되기 때문에, 1차 열처리 때보다 더 높은 온도에서 열처리가 수행된다.
430℃ 이상 470℃ 이하의 온도로 2차 열처리가 수행될 수 있다. 430℃ 미만의 온도에서 2차 열처리가 수행되면, 온도가 충분히 높지 않아 제2 층(130)이 결정화되지 않을 수 있다. 반대로, 470℃를 초과하는 온도에서 열처리가 수행되면, 온도가 너무 높아 CMOS(Complemetary Metal Oxide Semiconductor) 판독회로 손상될 수 있다.
MOD 층은 표면의 미세구조가 균일하고, 표면저항이 낮으며, 스핀 스프레이 법으로 생성된 박막보다 결정성 및 TCR이 우수하다. 그러나 박막을 열처리하는 온도가 500℃ 이상으로 매우 높아 MOD 법으로 박막을 증착하면 허용온도가 500℃ 미만인 CMOS(Complemetary Metal Oxide Semiconductor) 판독회로 손상될 수 있고, CMOS 판독회로와 저항 박막 간의 열팽창계수 불일치로 인한 변형이 발생할 수 있다.
이에, 제1 층(120)을 시드층으로 하여 제1 층(120) 상에 MOD 층을 형성하면 제1 층(120)이 제2 층(130)에 결정핵 역할을 하는 Cu(또는 CuO)를 제공하기 때문에, MOD 층을 더 낮은 온도 예를 들어, 470℃ 이하의 온도에서 열처리할 수 있다. 따라서, 스핀 스프레이 법으로 제1 층(120)을 형성한 후, 제1 층(120) 상에 MOD 법으로 제2 층(130)을 형성하므로, 낮은 온도에서 박막을 형성하면서 박막의 결정성, 표면저항, TCR을 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 박막과 비교예에 따른 박막의 미세구조를 비교한 사진들이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 박막의 X-선 회절 특성을 비교한 그래프이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 박막과 비교예에 따른 박막의 온도에 따른 저항값을 비교한 그래프이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 박막의 온도에 따른 비저항값을 나타내는 그래프이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 박막의 온도에 따른 TCR 값을 나타내는 그래프이다.
유기금속화합물을 포함하는 전구체 용액과 유기 용매가 혼합된 혼합용액을 사용하여 형성된 박막(이하 비교예에 따른 박막)이, 금속염화물 반응용액과 산화용액을 각각 분무하여 형성된 박막보다 미세구조가 균일하나 높은 온도에서 열처리를 수행해야 한다.
따라서, 도 3과 같이 기판(110) 상에 반응용액과 산화용액을 각각 분무하여 낮은 온도에서 제1 층(120)을 형성하고, 제1 층(120) 상에 혼합용액을 코팅하므로 제2 층(130)을 형성하여 박막(이하 실시예에 따른 박막)을 제조할 수 있다. 이때, 제1 층(120)의 미세구조가 불균일하기 때문에, 제1 층(120) 상에 혼합용액에 의한 증착이 쉽게 이루어지고, 제1 층(120)과 제2 층(130)의 조성이 같아 제2 층(130)이 낮은 온도에서 열처리를 수행할 수 있다.
도 4를 참조하면, 실시예에 따른 박막의 미세구조가 비교예에 따른 박막보다 개선될 것을 확인할 수 있다. 즉, 비교예에 따른 박막의 경우 박막 표면의 미세구조가 불균일하나 실시예에 따른 박막의 경우 박막 표면의 미세구조가 균일해진 것을 확인할 수 있다. 반응용액과 산화용액을 각각 분무하여 낮은 온도에서 제1 층(120)을 형성하고, 제1 층(120) 상에 혼합용액을 코팅하므로 제2 층(130)을 형성하여 박막을 제조할 때, 박막의 미세구조가 향상됨을 알 수 있다.
XRD는 분석하려는 저항 박막 표면에 각도를 변화시키면서 특정 X-선 빔을 입사시키고 결정면의 특성에 따라 X-선 빔이 회절되어 나오는 강도를 읽어 결정구조를 파악하는 것이다. 도 5는 제1 층(120)만 형성한 후 400℃ 이하의 온도로 열처리를 수행하여 형성된 박막과, 제1 층(120) 및 제2 층(130)이 형성된 박막의 XRD를 분석한 그래프이다. 도 5를 참조하면, 제1 층(120)에 스핀넬 결정상이 잘 나타나는 것을 알 수 있다.
또한, 제1 층(120)을 제조하기 위한 반응용액과 산화용액의 평균 pH가 7.2 이상 7.8 이하의 조건에서 제1 층(120) 내에 다량 CuO가 함유되어 있는 것을 확인할 수 있다. 이러한 제1 층(120) 내 CuO는 제2 층(130)의 결정핵 역할을 하여 제2 층(130)이 우수한 결정성을 갖도록 해준다. 즉, pH가 7.2 미만인 경우 다량의 CuO 형성되지 않아 제1 층(120)이 제2 층(130)의 시드층 역할을 해줄 수 없다. 이에, 제2 층(130)을 결정화하기 위해 500℃ 이상의 높은 온도에서 열처리를 해줄 필요가 있다. 따라서, 제1 층(120) 내에 다량의 CuO 형성되도록 pH를 제어할 수 있다. 또한, 제1 층(120) 상에 제2 층(130)을 형성하여도 스핀넬 결정상이 나타나는 것을 알 수 있다. 이로부터 박막이 특성이 우수함 알 수 있다.
도 6을 참조하면, 실시예에 따른 박막의 저항값이 비교예에 다른 박막의 저항값보다 낮은 것을 확인할 수 있다. 즉, 비교예의 따른 박막의 온도에 따른 저항값 분포가 250kΩ 내지 100kΩ 사이의 범위에 분포하지만, 실시예에 따른 박막의 온도에 따른 저항값 분포는 30kΩ 이하의 범위에 분포한다. 이에, 실시예에 따른 박막이 비교예에 따른 박막보다 전도성이 향상된 것을 알 수 있고, 비교예에 따른 박막에 비해 실시 예에 따른 박막의 전기적 특성이 향상되었다. 따라서, 저항값이 낮아 소자의 응답속도가 향상될 수 있다.
도 7을 참조하면, 스핀 스프레이 법으로만 증착된 박막은 비저항 값이 수백Ωcm 이상인데 반하여, 실시예에 따른 박막은 상온에서 비저항(Resistivity)값이 100Ωcm 이하이다. 실시예에 따른 박막은 제1 층(120)의 두께에 따라 비저항값이 변할 수 있는데, 제1 층(120)의 두께가 얇아질수록 비저항값이 작아진다. 이에, 실시예에 따른 박막이 낮은 비저항값을 갖는 것을 알 수 있다. 비저항 값이 100Ωcm을 초과하는 경우, 필요한 저항값을 얻기 위해 저항성 박막의 두께를 두껍게 해야 하므로 응답성, 정밀성 등이 우수한 볼로미터형 저항 박막을 형성하는 것이 어렵다.
도 8을 참조하면, 실시예에 따른 박막은 저항온도계수(TCR)가 -3%/℃ 이상 -1%/℃ 이하이다. 실시예에 따른 박막은 제1 층(120)의 두께에 따라 저항온도계수가 변할 수 있는데, 제1 층(120)의 두께가 얇을수록 저항온도계수가 커진다. 실시예에 따른 박막은 저항온도계수가 -3%/℃ 이상 -1%/℃ 이하의 범위 내에 위치하여 우수한 저항온도계수를 갖는 것을 알 수 있다. 온도변화에 따라 저항의 변화가 크기 때문에 볼로미터의 정밀성이 향상된다.
이처럼 제1 층(120) 및 제2 층(130)을 형성하는 공정은 낮은 온도(상온, 또는 약 25℃)에서의 수행되고, 낮은 온도(450℃ 이하)에서 열처리될 수 있다. 종래기술에서 볼로미터용 저항 박막을 증착하거나 열처리하는 온도보다 비교적 낮은 온도이기 때문에 높은 온도의 공정으로 인하여 발생했던 하부 반도체 기판에 형성된 신호처리 회로가 손상되는 문제점을 근본적으로 차단할 수 있다. 따라서, 비냉각형 적외선 검출기의 볼로미터용 저항 박막을 만드는데 용이하게 이용될 수 있다. 또한, 박막이 높은 TCR값, 낮은 비저항을 가질 수 있고, 박막의 미세구조를 균일하게 할 수 있다. 이에, 박막의 결정구조가 개선되어 비저항과 TCR이 증진될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 볼로미터의 구조를 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 다른 실시 예에 따른 볼로미터는 신호처리 회로가 형성된 기판(810), 상기 기판에 이격되어 형성되는 상기 볼로미터용 저항 박막 제조방법으로 제조된 저항 박막(820) 및 상기 기판과 저항 박막을 연결하여 지지하는 지지부재(830)를 포함한다.
상기 기판(810)은 내부에 적외선 검출을 위한 신호처리 회로를 포함하는 반도체 기판으로서, 실리콘 등의 반도체 재료로 이루어진다.
저항 박막(820)은 염화물을 탈이온수에 용해하여 제조되는 반응용액과 상기 염화물에 함유된 금속을 산화시키는 산화용액을 준비하는 과정, 기판 상에 상기 반응용액과 상기 산화용액을 각각 분무하여 제1 층을 형성하는 과정, 유기금속화합물 포함하는 전구 용액과 유기 용매를 혼합하여 혼합용액을 준비하는 과정, 및 상기 혼합용액을 상기 제1 층 상에 코팅하여 제2 층을 형성하는 과정을 통해 형성될 수 있다.
상기 저항 박막(820)은 적외선을 흡수하여 온도변화가 발생하고 이에 따라 저항이 변화하는 볼로미터용 저항체로서, 상기 기판(810)과 이격되어 위치하는데, 주요성분으로 니켈, 망간, 구리를 함유하는 (Ni,Mn,Cu)O4계를 모체로 하여 첨가물로서 CuO를 포함하고, [(Ni,Mn)1-xCux]3O4(여기서, x는 0.25 내지 0.35)의 조성을 가질 수 있다.
스핀 스프레이(Spin Spray)법은 낮은 온도에서 산화물 박막을 증착하는 방법으로, 박막 형성에 영향을 미치는 몰농도와 용액의 pH와 같은 증착 변수들이 박막이 성장하는 동안에 일정한 값을 유지할 수 있기 때문에 손쉽게 제어할 수 있고, 대면적 박막 증착의 장점이 있다. 그러나 스핀 스프레이 법만을 이용하여 박막을 형성하는 경우, 표면 미세구조가 불균일하고, 결정성이 나쁘고, 표면저항이 높고, TCR이 낮은 단점이 있다. 또한, 스핀 스프레이 법으로 박막을 증착하는 경우, 출발조성과 실제증착조성이 다르게 나타난다. 즉, 스핀 스프레이 법으로 박막을 증착하면 조성을 제어하기가 어렵다. 이에, 스핀 스프레이 법으로 산화물 박막을 형성하는 경우 볼로미터용 저항박막의 특성제어가 용이하지 않다.
MOD 층은 표면의 미세구조가 균일하고, 표면저항이 낮으며, 스핀 스프레이 법으로 생성된 박막보다 결정성 및 TCR이 우수하다. 그러나 박막을 열처리하는 온도가 500℃ 이상으로 매우 높아 MOD 법으로 박막을 증착하면 허용온도가 500℃ 미만인 CMOS(Complemetary Metal Oxide Semiconductor) 판독회로 손상될 수 있고, CMOS 판독회로와 저항 박막 간의 열팽창계수 불일치로 인한 변형이 발생할 수 있다.
이에, 결정성이 우수한 제1 층(120)을 시드층으로 하여 제1 층(120) 상에 MOD 층 즉, 제2 층(130)을 형성하면 제1 층(120)이 제2 층(130)에 결정핵 역할을 하는 Cu(CuO)를 제공하기 때문에, MOD 층을 더 낮은 온도 예를 들어, 470℃ 이하의 온도에서 열처리할 수 있다. 따라서, 스핀 스프레이 법으로 제1 층(120)을 형성한 후, 제1 층(120) 상에 MOD 법으로 제2 층(130)을 형성하므로, 낮은 온도에서 박막을 형성하면서 박막의 결정성, 표면저항, TCR을 향상시킬 수 있다.
이러한 방법으로 제조된 저항 박막(820)은 전기적 특성이 향상되어 상온에서의 비저항이 100Ω·cm 이하이고, 상온에서의 저항온도계수(TCR)가 -3%/℃ 이상 -1%/℃ 이하일 수 있다. 이에, 볼로미터의 적외선 검출 감도와 온도 안정성을 향상시킬 수 있다.
상기 지지부재(830)는 상기 기판(810)과 저항 박막(820)을 연결하여 지지하는데, 주위 환경으로부터 볼로미터용 저항 박막(820)으로 열전도되는 것을 최소화하기 위하여 저항 박막(820)이 상기 기판(810)과 서로 접촉되지 않고 이격공간(860)에 의하여 분리되도록 할 수 있다. 한편, 상기 지지부재(830)는 상기 기판으로부터 상부로 연장된 적어도 한 쌍의 지지기둥 형상으로 이루어지는데, 상기 지지부재(830)는 저항 박막을 지지할 수 있도록 충분한 기계적 강도를 가지는 한편 주위와의 열전도를 최소화하기 위하여 그 단면적이 작도록 형성되고, 낮은 열전도를 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 지지부재(830)는 기판(810)과 저항박막(820)을 전기적으로 연결하는 전도층(미도시)을 포함할 수 있는데, 상기 지지부재(830)의 전도층은 저항 박막과 신호처리 회로 사이를 전기적으로 연결해주는 전도성 물질 및 상기 전도성 물질과 상기 저항 박막을 전기적으로 연결해주는 접촉층을 포함할 수 있다. 상기 접촉층은 전도성 세라믹 박막 등으로 형성될 수 있다.
상기 기판(810)과 저항 박막(820) 사이에는 적외선 반사층(840)이 배치될 수 있다. 볼로미터용 저항 박막에서 적외선 흡수율을 높이기 위해서는 목표로 하는 적외선 파장대에 최적화된 광학적 공진구조가 필요한데, 이를 위하여 적외선 반사층(840)은 기판(810) 상에 형성되고, 저항 박막(820)은 적외선 반사층(840)의 표면으로부터 λ/4만큼 이격되어 위치하여 λ의 파장으로 입사된 적외선의 대부분이 저항 박막(820)에 흡수될 수 있도록 한다. 적외선 반사층(840)과 저항 박막(820)의 이격공간(860)을 이용하여 공진하는 것 이외에 저항 박막 자체를 공진구조로 구현할 수도 있는데, 이는 적외선 반사층(840)이 저항 박막(820)의 하부에 접하여 있고, 저항 박막(820)의 두께를 공진구조인 λ/4로 맞추는 것에 의하여 달성 가능하다.
또한, 볼로미터를 향하여 입사되는 적외선이 외부로 다시 반사되지 않고 내부의 저항 박막(820)에 의하여 흡수될 수 있도록 상기 저항 박막(820) 상에는 적외선 반사방지층(850)을 더 포함할 수 있다.
이처럼 저항 박막(820)을 형성하는 공정은 낮은 온도(상온, 또는 약 25℃)에서의 수행되고, 낮은 온도(450℃ 이하)에서 열처리될 수 있다. 종래기술에서 볼로미터용 저항 박막을 증착하거나 열처리하는 온도보다 비교적 낮은 온도이기 때문에 높은 온도의 공정으로 인하여 발생했던 하부 반도체 기판에 형성된 신호처리 회로가 손상되는 문제점을 근본적으로 차단할 수 있다. 따라서, 비냉각형 적외선 검출기의 볼로미터용 저항 박막을 만드는데 용이하게 이용될 수 있다. 또한, 박막이 높은 TCR값, 낮은 비저항을 가질 수 있고, 박막의 미세구조를 균일하게 할 수 있다. 이에, 박막의 결정구조가 개선되어 비저항과 TCR이 증진될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 아래에 기재될 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110, 810: 기판 120: 제1 층
130: 제2 층 220: 기판 지지대
230: 분무기 310: 지지유닛
320: 노즐 820: 저항 박막
830: 지지부재 840: 적외선 반사층
850: 적외선 반사방지층 860: 이격공간

Claims (17)

  1. 염화물을 탈이온수에 용해하여 제조되는 반응용액과 상기 염화물에 함유된 금속을 산화시키는 산화용액을 준비하는 과정;
    기판 상에 상기 반응용액과 상기 산화용액을 각각 분무하여 제1 층을 형성하는 과정;
    유기금속화합물을 포함하는 전구 용액과 유기 용매를 혼합하여 혼합용액을 준비하는 과정; 및
    상기 혼합용액을 상기 제1 층 상에 코팅하여 제2 층을 형성하는 과정을; 포함하고,
    상기 제1 층을 형성하는 과정은, 상기 제1 층의 결정핵을 증가시키기 위해 상기 반응용액과 상기 산화용액의 평균 pH를 7.2 이상 7.8 이하로 제어하는 과정을 포함하며,
    상기 제1 층은 상기 제2 층에 상기 결정핵을 제공하는 시드층이고, 상기 제2 층은 상기 제1 층 상에 형성되는 볼로미터용 저항 박막 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 층을 형성하는 과정에서,
    상기 제1 층을 10nm 이상 30nm 이하의 두께로 형성하는 볼로미터용 저항 박막 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 염화물은 염화니켈, 염화망간, 및 염화구리를 포함하는 볼로미터용 저항 박막 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 산화용액은 pH가 8 이상 11 이하인 볼로미터용 저항 박막 제조방법.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 층을 형성한 후,
    상기 제2 층 내 용매 또는 유기잔존물을 제거하기 위해 1차 열처리하는 과정을 더 포함하는 볼로미터용 저항 박막 제조방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 층을 형성하는 과정에서,
    상기 제2 층을 80nm 이상 120nm 이하의 두께로 형성하는 볼로미터용 저항 박막 제조방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 층을 형성한 후,
    상기 제2 층을 결정화하기 위해 2차 열처리하는 과정을 더 포함하는 볼로미터용 저항 박막 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2 층을 2차 열처리하는 과정에서,
    상기 제2 층을 섭씨 430도 이상 470 이하의 온도로 열처리하는 볼로미터용 저항 박막 제조방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 유기금속화합물은, 산화니켈, 삼산화망간, 및 산화구리를 포함하는 볼로미터용 저항 박막 제조방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 층 및 상기 제2 층은 (Ni,Mn,Cu)3O4의 조성을 가지는 볼로미터용 저항 박막 제조방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 층의 구리 함량이 상기 제2 층의 구리 함량보다 많은 볼로미터용 저항 박막 제조방법.
  13. 신호처리 회로가 형성된 기판;
    상기 기판에 이격되어 형성되는 청구항 1 내지 청구항 4 및 청구항 6 내지 청구항 12 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 저항 박막; 및
    상기 기판과 상기 저항 박막을 연결하여 지지하는 지지부재를; 포함하는 볼로미터.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 저항 박막은 저항온도계수가 -3%/℃ 이상 -1%/℃ 이하인 볼로미터.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 저항 박막은 상온에서 비저항값이 100Ωcm 이하인 볼로미터.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 지지부재는 상기 기판과 상기 저항 박막을 전기적으로 연결하는 전도층을 포함하는 볼로미터.
  17. 청구항 13에 있어서,
    상기 기판과 상기 저항 박막 사이에 배치되어 적외선을 반사시키는 적외선 반사층을 더 포함하는 볼로미터.
KR1020150076097A 2015-05-29 2015-05-29 볼로미터용 저항 박막 제조방법 및 볼로미터 KR101635938B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150076097A KR101635938B1 (ko) 2015-05-29 2015-05-29 볼로미터용 저항 박막 제조방법 및 볼로미터

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150076097A KR101635938B1 (ko) 2015-05-29 2015-05-29 볼로미터용 저항 박막 제조방법 및 볼로미터

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101635938B1 true KR101635938B1 (ko) 2016-07-04

Family

ID=56501703

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150076097A KR101635938B1 (ko) 2015-05-29 2015-05-29 볼로미터용 저항 박막 제조방법 및 볼로미터

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101635938B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101802504B1 (ko) 2016-05-16 2017-11-28 한국세라믹기술원 볼로미터용 저항 박막 제조방법 및 볼로미터 제조방법
KR101833481B1 (ko) * 2017-02-17 2018-03-02 한국세라믹기술원 저항 박막, 저항 박막 제조방법 및 볼로미터 제조방법
KR101843116B1 (ko) * 2017-03-23 2018-03-28 한국세라믹기술원 볼로미터용 저항 박막, 및 이를 이용한 볼로미터 제조방법
KR20180125800A (ko) * 2017-05-16 2018-11-26 한국세라믹기술원 산화물 저항 박막 제조방법 및 볼로미터 제조방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010056678A (ko) * 1999-12-16 2001-07-04 구자홍 적외선 감지용 저항형 볼로미터 센서 및 그 제조방법
JP2002284529A (ja) * 2001-03-27 2002-10-03 National Institute Of Advanced Industrial & Technology ボロメータ用酸化物薄膜の製造方法
US6489613B1 (en) 1998-09-01 2002-12-03 Nec Corporation Oxide thin film for bolometer and infrared detector using the oxide thin film
KR20130106641A (ko) * 2012-03-20 2013-09-30 한국전자통신연구원 금속 산화물 박막 제조 방법
KR101420264B1 (ko) * 2013-02-28 2014-07-17 한국세라믹기술원 볼로미터용 저항 박막 제조방법, 볼로미터 제조방법, 및 이들에 의해서 제조된 볼로미터와 적외선 검출 소자

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6489613B1 (en) 1998-09-01 2002-12-03 Nec Corporation Oxide thin film for bolometer and infrared detector using the oxide thin film
KR20010056678A (ko) * 1999-12-16 2001-07-04 구자홍 적외선 감지용 저항형 볼로미터 센서 및 그 제조방법
JP2002284529A (ja) * 2001-03-27 2002-10-03 National Institute Of Advanced Industrial & Technology ボロメータ用酸化物薄膜の製造方法
KR20130106641A (ko) * 2012-03-20 2013-09-30 한국전자통신연구원 금속 산화물 박막 제조 방법
KR101420264B1 (ko) * 2013-02-28 2014-07-17 한국세라믹기술원 볼로미터용 저항 박막 제조방법, 볼로미터 제조방법, 및 이들에 의해서 제조된 볼로미터와 적외선 검출 소자

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101802504B1 (ko) 2016-05-16 2017-11-28 한국세라믹기술원 볼로미터용 저항 박막 제조방법 및 볼로미터 제조방법
KR101833481B1 (ko) * 2017-02-17 2018-03-02 한국세라믹기술원 저항 박막, 저항 박막 제조방법 및 볼로미터 제조방법
KR101843116B1 (ko) * 2017-03-23 2018-03-28 한국세라믹기술원 볼로미터용 저항 박막, 및 이를 이용한 볼로미터 제조방법
KR20180125800A (ko) * 2017-05-16 2018-11-26 한국세라믹기술원 산화물 저항 박막 제조방법 및 볼로미터 제조방법
KR101977366B1 (ko) * 2017-05-16 2019-05-10 한국세라믹기술원 산화물 저항 박막 제조방법 및 볼로미터 제조방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101635938B1 (ko) 볼로미터용 저항 박막 제조방법 및 볼로미터
Öztas et al. Thickness dependence of structural, electrical and optical properties of sprayed ZnO: Cu films
Yang et al. Effect of heat treatment on the properties of non-stoichiometric p-type nickel oxide films deposited by reactive sputtering
Greer History and current status of commercial pulsed laser deposition equipment
KR100983818B1 (ko) 볼로미터용 저항재료, 이를 이용한 적외선 검출기용 볼로미터, 및 이의 제조방법
Lin et al. Parametric study on preparation and characterization of ZnO: Al films by sol–gel method for solar cells
EP0602532A2 (en) A multilayer structure having an epitaxial metal electrode
Van Bilzen et al. Production of VO2 thin films through post-deposition annealing of V2O3 and VOx films
Choi et al. Low-temperature deposition of thermochromic VO2 thin films on glass substrates
KR20000016930A (ko) 적외선투과에우수한투명도전막및그제조방법
RU2712151C1 (ru) Способ получения полупроводниковой пленки на основе органо-неорганических комплексных галогенидов с перовскитоподобной структурой
KR101420264B1 (ko) 볼로미터용 저항 박막 제조방법, 볼로미터 제조방법, 및 이들에 의해서 제조된 볼로미터와 적외선 검출 소자
Adurodija et al. High-quality indium oxide films at low substrate temperature
US6585909B2 (en) Method of manufacturing oxide thin film for bolometer
Sakr et al. Optical properties of thermally evaporated Bi2Se3 thin films treated with AgNO3 solution
KR101304286B1 (ko) 다결정층 제조방법
JP2000095522A (ja) ペロブスカイト型マンガン酸化物薄膜、その製造方法及びそれを用いた赤外線検出素子
Eckenbach et al. Preparation and electrical properties of amorphous InSb
Park et al. Oxidation state control of solution-processed vanadium oxide thin-films and resistive switching of VO2 thin-film in a metastable state
KR101812947B1 (ko) 볼로미터용 저항 박막 제조방법, 이에 의해서 제조된 볼로미터용 저항 박막 및 볼로미터 제조방법
KR101833481B1 (ko) 저항 박막, 저항 박막 제조방법 및 볼로미터 제조방법
KR101832408B1 (ko) 볼로미터용 산화물 저항 박막 및 그 제조방법
KR101583055B1 (ko) 볼로미터용 저항 박막 제조방법 및 볼로미터
Ebru et al. Structural and optical properties of zinc nitride films prepared by pulsed filtered cathodic vacuum arc deposition
KR101977366B1 (ko) 산화물 저항 박막 제조방법 및 볼로미터 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190626

Year of fee payment: 4