KR101776027B1 - 마이크로 볼로미터를 포함하는 공유 앵커 구조의 적외선 센서 - Google Patents
마이크로 볼로미터를 포함하는 공유 앵커 구조의 적외선 센서 Download PDFInfo
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Abstract
마이크로 볼로미터를 포함하는 적외선 센서가 제공된다. 상기 마이크로 볼로미터를 포함하는 적외선 센서는, 기판 상에 형성되고, 광 흡수에 따른 온도의 상승으로 저항값이 변하는 볼로미터(bolometer)층, 상기 볼로미터층의 제1 단부로부터 분지되어 연장된 제1 도전성 패턴, 상기 제1 도전성 패턴에 전기적으로 연결된 캐소드 앵커(cathode anchor), 상기 볼로미터층의 제2 단부로부터 분지되어 연장된 제2 도전성 패턴, 및 상기 제2 도전성 패턴에 전기적으로 연결된 애노드 앵커(anode anchor)를 포함하고, 상기 볼로미터층은, 상기 볼로미터층의 표면에 수직인 방향에서 바라본 단면이 육각형 구조(hexagonal structure)이다.
Description
본 발명은 적외선 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 필 팩터(fill factor)가 향상되고, 외부에서 작용하는 물리적, 기계적 영향에 강인한 구조를 갖는 마이크로 볼로미터를 포함하는 적외선 센서에 관한 것이다.
적외선 센서는 대상체로부터 방출되는 적외선을 감지하는 장치로, 이 중에서 특히 적외선 열영상 센서는 대상체로부터 방출되는 적외선을 감지한 후, 디스플레이 장치를 통해 인간의 눈이 인식할 수 있는 가시광 영역으로 영상화하는 장치이다.
적외선을 감지하는 방법은 크게 극저온 냉각이 반드시 필요한 방식과 상온에서도 동작이 가능한 방식이 있다. 냉각이 필요한 방식은 우수한 감도에도 불구하고, 장치의 부피가 상대적으로 크고 고가일 뿐만 아니라 유지비까지 높다는 단점이 있어 일반적으로 군사용으로만 사용되고 있다. 반면에, 상온에서 동작되는 방식은 비록 감도가 상대적으로 낮지만, 작은 부피, 가격 및 유지비라는 장점이 있다.
상온에서 동작되는 방식 중 하나인 마이크로 볼로미터는 어레이(array)의 형태, 즉 마이크로 볼로미터 어레이(Micro Bolometer Array; MBA)로 제조되어 감시카메라, 의료용 장비, 고열증상 환자 탐지 등에 이용되고 있다. 특히 최근에는 마이크로 볼로미터 어레이를 구성하는 단위 픽셀(pixel)의 크기가 축소되고 있다. 작은 픽셀로 구성된 마이크로 볼로미터 어레이는 적외선을 높은 해상도로 영상화할 수 있고, 소형화된 장비에 탑재될 수 있으며, 무엇보다도 제조단가가 낮아진다는 장점이 있다.
그러나, 일 픽셀에는 반드시 필요하지만 적외선을 감지할 수 없는 구성이 위치하는 부분이 존재한다. 이러한 비감지 부분의 넓이를 감소시키는 것은 상대적으로 용이하지 않으므로, 픽셀의 크기가 작아질수록 일 픽셀이 갖는 총 넓이에 대한 비감지 부분의 넓이의 비가 증가한다는 문제점이 있다. 다시 말해, 픽셀의 크기를 줄이면 필 팩터가 감소하는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 적외선 센서의 비감지 부분의 넓이를 감소시킴으로써 필 팩터가 향상된 마이크로 볼로미터를 포함하는 적외선 센서를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 원형에 가까운 픽셀 구조를 가짐으로써 잔류 응력에 의한 휨(bending)이 적고, 진동 등 외부의 기계적 영향에 강인한 구조를 갖는 마이크로 볼로미터를 포함하는 적외선 센서를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 상기 과제들로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 확장될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 볼로미터를 포함하는 적외선 센서는, 기판 상에 형성되고, 광 흡수에 따른 온도의 상승으로 저항값이 변하는 볼로미터(bolometer)층, 상기 볼로미터층의 제1 단부로부터 분지되어 연장된 제1 도전성 패턴, 상기 제1 도전성 패턴에 전기적으로 연결된 캐소드 앵커(cathode anchor), 상기 볼로미터층의 제2 단부로부터 분지되어 연장된 제2 도전성 패턴, 및 상기 제2 도전성 패턴에 전기적으로 연결된 애노드 앵커(anode anchor)를 포함하고, 상기 볼로미터층은, 상기 볼로미터층의 표면에 수직인 방향에서 바라본 단면이 육각형 구조(hexagonal structure)이다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 도전성 패턴은 상기 육각형 구조의 적어도 두 개의 변을 따라 연장되고, 상기 제2 도전성 패턴은 상기 육각형 구조의 적어도 두 개의 변을 따라 연장될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 캐소드 앵커와 상기 애노드 앵커는 상기 육각형 구조를 중심으로 서로 반대 방향에 배치될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 도전성 패턴은, 상기 애노드 앵커가 배치된 위치에 인접하는 상기 제1 단부로부터 상기 캐소드 앵커가 배치된 위치의 방향으로 연장될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제2 도전성 패턴은, 상기 캐소드 앵커가 배치된 위치에 인접하는 상기 제2 단부로부터 상기 애노드 앵커가 배치된 위치의 방향으로 연장될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 도전성 패턴과 상기 제2 도전성 패턴은 서로 오버랩(overlap)되지 않도록 상기 육각형 구조의 변을 따라 연장될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 볼로미터를 포함하는 적외선 센서는, 기판 상에 형성되고, 광 흡수에 따른 온도의 상승으로 저항값이 변하는 볼로미터(bolometer)층, 상기 볼로미터층의 제1 단부로부터 분지되어 연장된 제1 도전성 패턴, 상기 제1 도전성 패턴에 전기적으로 연결된 캐소드 앵커(cathode anchor), 상기 볼로미터층의 제2 단부로부터 분지되어 연장된 제2 도전성 패턴, 및 상기 제2 도전성 패턴에 전기적으로 연결된 애노드 앵커(anode anchor)를 포함하고, 상기 볼로미터층은, 상기 볼로미터층의 표면에 수직인 방향에서 바라본 단면이 다각형 구조이고, 상기 캐소드 앵커는, 상기 캐소드 앵커의 표면에 수직인 방향에서 바라본 단면이 육각형 구조(hexagonal structure)이고, 상기 애노드 앵커는, 상기 애노드 앵커의 표면에 수직인 방향에서 바라본 단면이 육각형 구조이다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 도전성 패턴은 상기 다각형 구조의 적어도 두 개의 변을 따라 연장되고, 상기 제2 도전성 패턴은 상기 다각형 구조의 적어도 두 개의 변을 따라 연장될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 캐소드 앵커와 상기 애노드 앵커는 상기 다각형 구조를 중심으로 서로 반대 방향에 배치될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 도전성 패턴과 상기 제2 도전성 패턴은 서로 오버랩(overlap)되지 않도록 상기 다각형 구조의 변을 따라 연장될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제2 단부로부터 분지되어 연장되고, 전기적으로 절연된 제1 절연성 패턴을 더 포함하고, 상기 제1 절연성 패턴은 상기 캐소드 앵커를 지지하도록 연결될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 단부로부터 분지되어 연장되고, 전기적으로 절연된 제2 절연성 패턴을 더 포함하고, 상기 제2 절연성 패턴은 상기 애노드 앵커를 지지하도록 연결될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로 볼로미터를 포함하는 적외선 센서는, 기판 상에 형성되고, 광 흡수에 따른 온도의 상승으로 저항값이 변하는 제1 내지 제3 볼로미터(bolometer)층, 상기 제1 볼로미터층의 제1 단부로부터 분지되어 연장된 제1 도전성 패턴, 상기 제2 볼로미터층의 제2 단부로부터 분지되어 연장된 제2 도전성 패턴, 상기 제3 볼로미터층의 제3 단부로부터 분지되어 연장된 제3 도전성 패턴, 상기 제1 내지 제3 도전성 패턴에 전기적으로 연결된 캐소드 앵커(cathode anchor), 상기 제1 볼로미터층과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 및 제3 볼로미터층과는 전기적으로 비연결된 제1 애노드 앵커(anode anchor), 상기 제2 볼로미터층과 전기적으로 연결되고, 상기 제1 및 제3 볼로미터층과는 전기적으로 비연결된 제2 애노드 앵커, 및 상기 제3 볼로미터층과 전기적으로 연결되고, 상기 제1 및 제2 볼로미터층과는 전기적으로 비연결된 제3 애노드 앵커를 포함하고, 상기 제1 내지 제3 볼로미터층은, 각각의 중심점이 삼각형 구조의 꼭짓점 상에 배치되고, 상기 캐소드 앵커는 상기 제1 내지 제3 볼로미터층에만 공유된다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 내지 제3 볼로미터층은, 각각의 표면에 수직인 방향에서 바라본 단면이 각각 육각형 구조(hexagonal structure)일 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 캐소드 앵커는, 상기 캐소드 앵커의 표면에 수직인 방향에서 바라본 단면이 육각형 구조(hexagonal structure)일 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 내지 제3 애노드 앵커는 상기 캐소드 앵커를 중심으로 서로 120도 각도 간격을 갖도록 위치하여 대칭 구조(symmetrical structure)를 형성할 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 마이크로 볼로미터를 포함하는 적외선 센서는, 3개의 인접하는 단위 셀들이 하나의 캐소드 앵커를 공유함으로써 전체적으로 적외선에 대한 비감지 부분의 넓이가 감소되며, 필 팩터(fill factor)가 향상될 수 있다.
또한, 각각의 단위 셀들에 대해 애노드 앵커는 서로 분리되어 있어서, 검출신호 사이의 간섭이 적을 수 있다.
또한, 단위 셀의 볼로미터층이 원형에 가까운 구조로 형성되어, 잔류 응력에 의한 휨(bending)이 적고, 진동 등 외부의 기계적 영향에 강인할 수 있다.
또한, 캐소드 앵커 또는 애노드 앵커를 육각형 구조로 형성함으로써, 사각형 구조의 앵커에 비하여 앵커의 크기를 작게 형성할 수 있다. 앵커의 크기를 고려한다면, 1.25 앵커/픽셀의 구조보다 더 높은 필 팩터를 가질 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 확장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 센서에 포함되는 마이크로 볼로미터의 예시적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 볼로미터를 예시적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예예 따른 마이크로 볼로미터를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 볼로미터 어레이를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 볼로미터 어레이가 연장되는 방향을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 볼로미터 어레이가 연속적으로 확장된 실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 볼로미터 어레이 내에서의 신호검출 순서를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 볼로미터 어레이 내에서 다른 애노드 앵커가 배치되는 예를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예예 따른 마이크로 볼로미터를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 볼로미터 어레이를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예예 따른 마이크로 볼로미터를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 볼로미터를 예시적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예예 따른 마이크로 볼로미터를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 볼로미터 어레이를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 볼로미터 어레이가 연장되는 방향을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 볼로미터 어레이가 연속적으로 확장된 실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 볼로미터 어레이 내에서의 신호검출 순서를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 볼로미터 어레이 내에서 다른 애노드 앵커가 배치되는 예를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예예 따른 마이크로 볼로미터를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 볼로미터 어레이를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예예 따른 마이크로 볼로미터를 개념적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이러한 용어는 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
비냉각 적외선 센서 중 하나의 종류는 초미세가공 기술을 이용하여 제조된 마이크로 볼로미터를 이용한 것이다. 마이크로 볼로미터를 이용하는 적외선 센서는 모놀리식(monolithic) 소자를 제조할 수 있는 장점이 있다. 또한 초전효과를 이용한 경우에는 쵸퍼를 사용해야 하지만, 볼로미터의 경우에는 직류신호(DC)를 얻을 수 있기 때문에 쵸퍼를 사용하지 않아도 된다. 따라서, 마이크로 볼로미터를 이용하는 적외선 센서는 광학계를 제조하기에 용이하고, 열상장비의 크기도 줄일 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 TEC(Thermo-Electric Cooler)를 필요로 하지 않는 비냉각 적외선 센서에 관한 것으로서, 캐소드 앵커를 공유하여 필 팩터를 향상시키고, 원형에 가까운 단위 셀을 형성하여 외부의 기계적 영향에 강인하고, 공정 후에 발생하는 잔여 스트레스(residual stress)에도 강인한 적외선 센서에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 센서에 포함되는 마이크로 볼로미터의 예시적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 볼로미터는, 볼로미터층(100), 기판(120), 제1 전극(140), 제2 전극(141), 반사층(160), 제1 앵커(188), 제2 앵커(189) 등을 포함한다.
볼로미터층(100)은 적외선 흡수층(184), 센서층(186), 보호층(190)을 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니고, 필요에 따라 변형되어 실시될 수 있다. 실시예에 따라, 볼로미터층(100)은 하드 마스크를 더 포함할 수도 있다.
기판(120)은 전류 흐름을 실질적으로 차단하는 절연성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판(120)은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산질화물(SiOxNx), 알루미늄 산화물(AlOx), 탄탈륨 산화물(TaOx), 하프늄 산화물(HfOx), 지르코늄 산화물(ZrOx), 티타늄 산화물(TiOx) 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 서로 조합되어 사용될 수 있다.
제1 전극(140)은 기판(120) 상에 배치될 수 있다. 제1 전극(140)은 기판(120)과 달리 전류가 실질적으로 흐를 수 있는 도전성 물질로 형성될 수 있다. 다시 말해, 제1 전극(140)은 금속, 합금, 금속 질화물, 도전성 금속 산화물, 투명 도전성 물질 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 전극(140)은 알루미늄(Al), 알루미늄을 함유하는 합금, 알루미늄 질화물(AlNx), 은(Ag), 은을 함유하는 합금, 텅스텐(W), 텅스텐 질화물(WNx), 구리(Cu), 구리를 함유하는 합금, 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브데늄(Mo), 몰리브데늄을 함유하는 합금, 티타늄(Ti), 티타늄 질화물(TiNx), 백금(Pt), 탄탈륨(Ta), 네오디뮴(Nd), 스칸듐(Sc), 탄탈륨 질화물(TaNx), 스트론튬 루테늄 산화물(SrRuxOy), 아연 산화물(ZnOx), 인듐 주석 산화물(ITO), 주석 산화물(SnOx), 인듐 산화물(InOx), 갈륨 산화물(GaOx), 인듐 아연 산화물(IZO) 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 서로 조합되어 사용될 수 있다.
제2 전극(141)은 기판(120) 상에 배치될 수 있다. 제2 전극(141)은 기판(120)과 달리 전류가 실질적으로 흐를 수 있는 도전성 물질로 형성될 수 있다. 다시 말해, 제2 전극(141)은 금속, 합금, 금속 질화물, 도전성 금속 산화물, 투명 도전성 물질 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제2 전극(141)은 알루미늄(Al), 알루미늄을 함유하는 합금, 알루미늄 질화물(AlNx), 은(Ag), 은을 함유하는 합금, 텅스텐(W), 텅스텐 질화물(WNx), 구리(Cu), 구리를 함유하는 합금, 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브데늄(Mo), 몰리브데늄을 함유하는 합금, 티타늄(Ti), 티타늄 질화물(TiNx), 백금(Pt), 탄탈륨(Ta), 네오디뮴(Nd), 스칸듐(Sc), 탄탈륨 질화물(TaNx), 스트론튬 루테늄 산화물(SrRuxOy), 아연 산화물(ZnOx), 인듐 주석 산화물(ITO), 주석 산화물(SnOx), 인듐 산화물(InOx), 갈륨 산화물(GaOx), 인듐 아연 산화물(IZO) 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 서로 조합되어 사용될 수 있다.
제1 전극(140)은 제1 앵커(188)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 앵커(188)는 예를 들어, 캐소드 앵커(cathode anchor)일 수 있다. 또한, 제1 전극(140)은 적외선 흡수층(184)에서 흡수하는 적외선의 세기를 판단하는 판독회로와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(140)은 판독회로와 전기적으로 연결될 수 있고, 제1 앵커(188)를 통해 볼로미터층(100)에 포함된 센서층(186)과 전기적으로 연결될 수 있다.
따라서, 센서층(186)을 통해 전류(I)는 제1 앵커(188) 및 제1 전극(140)으로 흐르고, 이들을 통해 전류(I)는 판독회로로 흐를 수 있다. 실시예에 따라, 반사층(160)은 판독회로일 수 있다. 이 경우, 센서층(186)을 통해 흐르는 전류(I)는 제1 전극(140)에서 반사층(160)으로 흐르는 전류와 실질적으로 동일할 수 있다.
제2 전극(141)은 제2 앵커(189)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 앵커(189)는 예를 들어, 애노드 앵커(anode anchor)일 수 있다. 제2 전극(141)에서 생성된 전류(141)는 센서층(186)을 통해 제1 앵커(188) 및 제1 전극(140)으로 흐를 수 있다.
반사층(160)은 기판(120) 상에 배치될 수 있다. 반사층(160)은 입사되는 적외선을 반사하여, 반사 적외선을 생성할 수 있다. 반사층(160)에서 반사된 반사 적외선은 입사된 적외선과 위상이 실질적으로 180도 차이를 가질 수 있다.
반사층(160)은 예를 들어, 흡수된 적외선(입사 적외선 및 반사 적외선)의 세기를 판단하는 판독회로일 수 있다. 별도의 부재가 아닌 판독회로를 반사층(160)으로 활용함으로써, 본 실시예에 따른 마이크로 볼로미터를 경제적으로 제조할 수 있다.
볼로미터층(100)은 제1 전극(140), 제2 전극(141) 및 반사층(160) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 볼로미터층(100)은 제1 전극(140) 및 제2 전극(141)에 전기적으로 연결될 수 있다.
볼로미터층(100)은 적외선을 흡수할 수 있다. 예를 들어, 적외선 흡수층(184)에서 적외선을 흡수할 수 있다. 볼로미터층(100)은 입사되는 외부 적외선 중 일부를 흡수하고, 일부를 통과시킬 수 있다. 통과된 적외선은 반사층(160)에서 반사될 수 있고, 볼로미터층(100)은 반사층(160)에서 반사된 반사 적외선을 흡수할 수 있다.
볼로미터층(100)은 적외선 흡수에 따라 온도가 변화될 수 있다. 예를 들어, 적외선 흡수층(184)은 흡수되는 적외선의 크기에 비례하는 열량을 생성할 수 있고, 적외선 흡수층(184)이 생성한 열량은 인접한 센서층(186)에 전달될 수 있다. 그 결과, 적외선 흡수층(184) 및 센서층(186)의 온도가 상승할 수 있다.
적외선 흡수층(184)은 적외선을 흡수하는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 적외선 흡수층(184)은 산화티타늄(TiOx), 이규화몰리브데넘(MoSi2), 규화텅스텐(WSix), 질화티탄(TiN) 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 서로 조합되어 사용될 수 있다.
센서층(186)은 적외선 흡수층(184)과 실질적으로 접할 수 있다. 일 실시예에서, 센서층(186)은 적외선 흡수층(184)과 직접적으로 접할 수 있다. 다른 실시예에서, 센서층(186)은 열전도성 물질을 사이에 두고 적외선 흡수층(184)과 간접적으로 접할 수 있다.
센서층(186)은 온도에 따라 저항이 실질적으로 변화되는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서층(186)은 오산화바나듐(V2O5), 비결정질 규소(a-Si), 산화티타늄(TiOx), VWOx 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 서로 조합되어 사용될 수 있다.
적외선 흡수층(184)에서 흡수된 적외선의 세기가 증가할수록 센서층(186)의 온도가 증가하므로, 적외선 흡수층(184)에서 흡수된 적외선의 세기가 증가할수록 센서층(186)의 저항도 감소할 수 있다. 센서층(186)의 저항이 감소될 경우, 센서층(186)을 통해 흐르는 전류(I)는 증가될 수 있다. 따라서, 판독회로는 센서층(186)을 통해 흐르는 전류(I)의 크기에 기초하여 적외선 흡수층(184)에서 흡수된 적외선의 세기를 판단할 수 있다.
제1 앵커(188)는 제1 전극(140) 및 센서층(186)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 앵커(188)는 일단에서 제1 전극(140)과 접할 수 있고, 타단에서 센서층(186)과 접할 수 있다. 그 결과, 센서층(186)을 통해 흐르는 전류(I)는 제1 앵커(188)를 통해 제1 전극(140)으로 흐를 수 있다.
제1 앵커(188)는 제1 전극(140)과 센서층(186) 사이에 배치될 수 있고, 볼로미터층(100)의 하중을 지지할 수 있다. 이 경우, 볼로미터층(100)의 하중은 제1 앵커(188)를 통해 제1 전극(140)에 전달될 수 있다.
제1 앵커(188)는 실질적으로 전류가 흐를 수 있는 도전성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 앵커(188)는 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 질화티탄(TiN), 텅스텐(W) 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 서로 조합되어 사용될 수 있다.
제2 앵커(189)는 제2 전극(141) 및 센서층(186)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제2 앵커(189)는 일단에서 제2 전극(141)과 접할 수 있고, 타단에서 센서층(186)과 접할 수 있다. 그 결과, 제2 전극(141)에서 생성된 전류(I)는 제2 앵커(189) 및 센서층(186)을 통해 제1 전극(140)으로 흐를 수 있다.
제2 앵커(189)는 제2 전극(141)과 센서층(186) 사이에 배치될 수 있고, 볼로미터층(100)의 하중을 지지할 수 있다. 이 경우, 볼로미터층(100)의 하중은 제2 앵커(189)를 통해 제2 전극(141)에 전달될 수 있다.
제2 앵커(189)는 실질적으로 전류가 흐를 수 있는 도전성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 앵커(189)는 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 질화티탄(TiN), 텅스텐(W) 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 서로 조합되어 사용될 수 있다.
보호층(190)은 센서층(186) 상에 배치될 수 있다. 보호층(190)은 센서층(186)을 외부로부터 보호할 수 있다. 따라서, 보호층(190)은 센서층(186)을 외부 환경으로부터의 산화 및 박막의 표면 열화를 충분히 차단할 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 보호층(190)은 질산화규소(SiON), 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx) 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 서로 조합되어 사용될 수 있다.
이하에서는 상기의 설명들이 적용될 수 있는 적외선 센서에 관한 것으로서, 본 발명의 기술적 특징이 포함된 볼로미터층의 형상 및 구조에 관하여 도면들을 참고하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 볼로미터를 예시적으로 도시한 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예예 따른 마이크로 볼로미터를 개념적으로 도시한 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 볼로미터 어레이를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 볼로미터는, 기판(S) 상에 형성되고 광(예를 들어, 적외선) 흡수에 따른 온도의 변화로 저항값이 변하는 볼로미터층(201)을 포함한다.
그리고, 볼로미터층(201)의 제1 단부로부터 분지되어 연장된 제1 도전성 패턴(P1)과 제1 도전성 패턴(P1)에 전기적으로 연결된 캐소드 앵커(250)를 포함한다.
그리고, 볼로미터층(201)의 제2 단부로부터 분지되어 연장된 제2 도전성 패턴(P2)과 제2 도전성 패턴(P2)에 전기적으로 연결된 애노드 앵커(260)를 포함한다.
본 발명에 따르면, 볼로미터층(201)은 볼로미터층(201)의 표면에 수직인 방향에서 바라본 단면이 육각형 구조(hexagonal structure)인 것을 특징으로 한다.
이러한 볼로미터층(201)은 하나의 단위 픽셀을 형성하며, 인접하는 단위 픽셀들 각각에는 볼로미터층(201)과 동일한 형상을 갖는 다른 볼로미터층들이 포함될 수 있다. 이러한 구조에 따라 전체적으로 벌집(honeycomb) 구조의 적외선 센서를 형성할 수 있다.
도 4를 참조하면, 서로 인접하는 단위 셀들은 하나의 캐소드 앵커(250)를 공유한다. 구체적으로 인접하는 3개의 단위 셀들은 하나의 캐소드 앵커(250)를 공유한다. 그리고, 인접하는 단위 셀들 각각은 서로 각자의 애노드 앵커를 가지며, 이러한 애노드 앵커는 서로 비공유하는 구조이다.
본 발명에 따르면, 제1 도전성 패턴(P1)은 육각형 구조의 볼로미터층(201)의 적어도 두 개의 변을 따라 연장되고, 제2 도전성 패턴(P2)은 육각형 구조의 볼로미터층(201)의 적어도 두 개의 변을 따라 연장될 수 있다. 이 때, 제1 도전성 패턴(P1)은 애노드 앵커(260)가 배치된 위치에 인접하는 제1 단부로부터 캐소드 앵커(250)가 배치된 위치의 방향으로 연장되고, 제2 도전성 패턴(P2)은 캐소드 앵커(250)가 배치된 위치에 인접하는 제2 단부로부터 애노드 앵커(260)가 배치된 위치의 방향으로 연장될 수 있다.
구체적으로, 도 2 내지 도 4에는 제1 도전성 패턴(P1)이 육각형 구조의 볼로미터층(201)의 세 개의 변을 따라 연장되고, 제2 도전성 패턴(P2)은 육각형 구조의 볼로미터층(201)의 세 개의 변을 따라 연장되는 것으로 도시되어 있다. 이러한 구조는 서로 120도 대칭성을 갖도록 단위 셀들을 배치하여, 필 팩터를 향상시키면서 제1 도전성 패턴(P1) 및 제2 도전성 패턴(P2)을 안정적으로 배치할 수 있는 구조이다.
또한, 본 발명에 따르면, 캐소드 앵커(250)와 애노드 앵커(260)는 육각형 구조의 볼로미터층(201)의 중심을 기준으로 서로 반대 방향에 배치될 수 있다. 이러한 배치 구조도 필 팩터를 향상시키면서 캐소드 앵커(250)와 애노드 앵커(260)를 안정적으로 배치할 수 있는 구조이다.
또한, 본 발명에 따르면, 제1 도전성 패턴(P1)과 제2 도전성 패턴(P2)은 서로 오버랩(overlap)되지 않도록 육각형 구조의 볼로미터층(201)의 변을 따라 연장될 수 있다. 즉, 제1 도전성 패턴(P1)과 제2 도전성 패턴(P2)은 육각형 구조의 볼로미터층(201)의 서로 다른 변을 따라 연장될 수 있다. 이에 따라, 제1 도전성 패턴(P1)과 제2 도전성 패턴(P2)을 짧은 거리에서 연장되도록 형성할 수 있고, 제1 도전성 패턴(P1)과 제2 도전성 패턴(P2), 캐소드 앵커(250)와 애노드 앵커(260)를 안정적으로 배치할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 볼로미터 어레이가 연장되는 방향을 개념적으로 도시한 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 볼로미터 어레이가 연속적으로 확장된 실시예를 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 세 개의 단위 셀(즉, 볼로미터층)이 하나의 캐소드 앵커(250)를 공유하며, 이러한 세 개의 단위 셀을 포함하는 단위 구조(unit structure)가 화살표 방향(Direction for array)을 따라 연속적으로 확장된 것이 나타나 있다.
본 발명에 따르면, 1.33 앵커/픽셀 구조의 적외선 센서가 제공되며, 이는 세 개의 인접한 단위 셀이 하나의 캐소드 앵커(250)를 공유하므로 필 팩터가 높다. 또한, 애노드 앵커(260)는 각각의 단위 셀마다 분리되어 있어 검출신호 사이의 간섭이 적다. 또한, 볼로미터층(201) 각각은 원형에 가까운 구조를 가지기 때문에, 잔류 응력에 의한 휨(bending)이 적고, 진동 등 외부의 기계적 영향에 강인하다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 볼로미터 어레이 내에서의 신호검출 순서를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 볼로미터 어레이(예를 들어, 6×6 픽셀 어레이) 내에서 홀수 열(odd column)과 짝수 열(even column)에서의 신호검출 방향이 점선으로 도시되어 있으며, 마이크로 볼로미터 어레이 내에서 ① 내지 ⑥의 순서로 전류신호가 전달될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 볼로미터 어레이 내에서 다른 애노드 앵커가 배치되는 예를 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 볼로미터 어레이 내에서 캐소드 앵커(250)를 중심으로 육각형 구조의 가장 가까운 꼭짓점에 다른 애노드 앵커들이 배치될 수 있다. 이에 따라, 전체적으로 마이크로 볼로미터 어레이는 벌집(honeycomb) 구조의 적외선 센서를 형성할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예예 따른 마이크로 볼로미터를 개념적으로 도시한 도면이다. 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 볼로미터 어레이를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 볼로미터는, 기판(S) 상에 형성되고 광(예를 들어, 적외선) 흡수에 따른 온도 변화로 저항값이 변하는 볼로미터층(202)을 포함한다.
그리고, 볼로미터층(202)의 제1 단부로부터 분지되어 연장된 제1 도전성 패턴(P11)과 제1 도전성 패턴(P11)에 전기적으로 연결된 캐소드 앵커(251)를 포함한다.
그리고, 볼로미터층(202)의 제2 단부로부터 분지되어 연장된 제2 도전성 패턴(P21)과 제2 도전성 패턴(P21)에 전기적으로 연결된 애노드 앵커(261)를 포함한다.
본 발명에 따르면, 볼로미터층(202)은 볼로미터층(202)의 표면에 수직인 방향에서 바라본 단면이 다각형 구조인 것을 특징으로 한다. 그리고, 캐소드 앵커(251)는 캐소드 앵커(251)의 표면에 수직인 방향에서 바라본 단면이 육각형 구조이고, 애노드 앵커(261)는 애노드 앵커(261)의 표면에 수직인 방향에서 바라본 단면이 육각형 구조인 것을 특징으로 한다.
볼로미터층(202)은 하나의 단위 픽셀을 형성하며, 인접하는 단위 픽셀들 각각에는 볼로미터층(202)과 동일한 형상을 갖는 다른 볼로미터층들이 포함될 수 있다.
캐소드 앵커(251)와 애노드 앵커(261)의 육각형 구조에 따라, 전체적으로 필 팩터가 향상된 벌집(honeycomb) 구조의 적외선 센서를 형성할 수 있다.
도 9를 참조하면, 다각형 구조의 볼로미터층(202)의 외곽선(outline)은 육각형 구조를 형성할 수 있으며, 이러한 외곽선의 육각형 구조의 한 변의 길이는 예를 들어, 11?m 일 수 있다.
도 10을 참조하면, 서로 인접하는 단위 셀들은 하나의 캐소드 앵커(251)를 공유한다. 구체적으로 인접하는 3개의 단위 셀들은 하나의 캐소드 앵커(251)를 공유한다. 그리고, 인접하는 단위 셀들 각각은 서로 각자의 애노드 앵커를 가지며, 이러한 애노드 앵커는 서로 비공유하는 구조이다.
본 발명에 따르면, 제1 도전성 패턴(P11)은 다각형 구조의 볼로미터층(202)의 적어도 두 개의 변을 따라 연장되고, 제2 도전성 패턴(P21)은 다각형 구조의 볼로미터층(202)의 적어도 두 개의 변을 따라 연장될 수 있다. 이 때, 제1 도전성 패턴(P11)은 애노드 앵커(261)가 배치된 위치에 인접하는 제1 단부로부터 캐소드 앵커(251)가 배치된 위치의 방향으로 연장되고, 제2 도전성 패턴(P21)은 캐소드 앵커(251)가 배치된 위치에 인접하는 제2 단부로부터 애노드 앵커(261)가 배치된 위치의 방향으로 연장될 수 있다.
구체적으로, 도 9 및 도 10에는 제1 도전성 패턴(P11)이 다각형 구조의 볼로미터층(202)의 다섯 개의 변을 따라 연장되고, 제2 도전성 패턴(P21)은 다각형 구조의 볼로미터층(202)의 다섯 개의 변을 따라 연장되는 것으로 도시되어 있다. 이러한 구조는 서로 대칭성을 갖도록 단위 셀들을 배치하여, 필 팩터를 향상시키면서 제1 도전성 패턴(P11) 및 제2 도전성 패턴(P21)을 안정적으로 배치할 수 있는 구조이다.
또한, 본 발명에 따르면, 캐소드 앵커(251)와 애노드 앵커(261)는 다각형 구조의 볼로미터층(202)의 중심을 기준으로 서로 반대 방향에 배치될 수 있다. 특히, 각각의 볼로미터층(202)에 포함된 애노드 앵커(261)들은 캐소드 앵커(251)를 중심으로 서로 120도 각도 간격을 갖도록 위치하여 대칭 구조(symmetrical structure)를 형성할 수 있다. 이러한 배치 구조도 필 팩터를 향상시키면서 캐소드 앵커(251)와 애노드 앵커(261)를 안정적으로 배치할 수 있는 구조이다.
또한, 본 발명에 따르면, 제1 도전성 패턴(P11)과 제2 도전성 패턴(P21)은 서로 오버랩(overlap)되지 않도록 다각형 구조의 볼로미터층(202)의 변을 따라 연장될 수 있다. 즉, 제1 도전성 패턴(P11)과 제2 도전성 패턴(P21)은 다각형 구조의 볼로미터층(202)의 서로 다른 변을 따라 연장될 수 있다. 이에 따라, 제1 도전성 패턴(P11)과 제2 도전성 패턴(P21)을 짧은 거리에서 연장되도록 형성할 수 있고, 제1 도전성 패턴(P11)과 제2 도전성 패턴(P21), 캐소드 앵커(251)와 애노드 앵커(261)를 안정적으로 배치할 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예예 따른 마이크로 볼로미터를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로 볼로미터는, 기판(S) 상에 형성되고 광(예를 들어, 적외선) 흡수에 따른 온도변화로 저항값이 변하는 볼로미터층(203)을 포함한다.
그리고, 볼로미터층(203)의 제3 단부로부터 분지되어 연장된 제1 도전성 패턴(P31)과 제1 도전성 패턴(P31)에 전기적으로 연결된 캐소드 앵커(252)를 포함한다. 또한, 볼로미터층(203)의 제4 단부로부터 분지되어 연장된 제1 절연성 패턴(P41)을 포함하며, 제1 절연성 패턴(P41)은 캐소드 앵커(252)를 지지하도록 연결될 수 있다. 제1 절연성 패턴(P41)에는 전기적 연결이 없으며, 캐소드 앵커(252)는 제1 도전성 패턴(P31)에만 전기적으로 연결되어 동작할 수 있다.
그리고, 볼로미터층(203)의 제4 단부로부터 분지되어 연장된 제2 도전성 패턴(P32)과 제2 도전성 패턴(P32)에 전기적으로 연결된 애노드 앵커(262)를 포함한다. 또한, 볼로미터층(203)의 제3 단부로부터 분지되어 연장된 제2 절연성 패턴(P42)을 포함하며, 제2 절연성 패턴(P42)은 애노드 앵커(262)를 지지하도록 연결될 수 있다. 제2 절연성 패턴(P42)에는 전기적 연결이 없으며, 애노드 앵커(262)는 제2 도전성 패턴(P32)에만 전기적으로 연결되어 동작할 수 있다.
도 11을 참조하면, 캐소드 앵커(252)와 애노드 앵커(262)에 각각 제1 절연성 패턴(P41)과 제2 절연성 패턴(P42)이 레그(leg) 구조로 형성되며, 이러한 구조에 따라 내부 응력이나 진동 등 외부의 기계적 영향에 강인한 특성을 가질 수 있다.
본 발명에 따르면, 볼로미터층(203)은 볼로미터층(203)의 표면에 수직인 방향에서 바라본 단면이 다각형 구조인 것을 특징으로 한다. 그리고, 캐소드 앵커(252)는 캐소드 앵커(252)의 표면에 수직인 방향에서 바라본 단면이 육각형 구조이고, 애노드 앵커(262)는 애노드 앵커(262)의 표면에 수직인 방향에서 바라본 단면이 육각형 구조인 것을 특징으로 한다.
볼로미터층(203)은 하나의 단위 픽셀을 형성하며, 인접하는 단위 픽셀들 각각에는 볼로미터층(203)과 동일한 형상을 갖는 다른 볼로미터층들이 포함될 수 있다.
캐소드 앵커(252)와 애노드 앵커(262)의 육각형 구조에 따라, 전체적으로 필 팩터가 향상된 벌집(honeycomb) 구조의 적외선 센서를 형성할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 따른 마이크로 볼로미터를 포함하는 적외선 센서에 대하여 도면을 참조하여 설명하였지만, 상기 설명은 예시적인 것으로서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 적절하게 수정 및 변형되어 사용될 수 있음은 자명하다.
본 발명은 마이크로 볼로미터를 포함하는 적외선 센서로서, 다양한 산업 분야에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 감시카메라, 의료용 장비, 고열증상 환자 탐지 등에 사용되는 적외선 센서에 적용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변형시킬 수 있음은 자명하다.
100, 201, 202, 203: 볼로미터층
120: 기판
140: 제1 전극
141: 제2 전극
160: 반사층
184: 흡수층
186: 센서층
188: 제1 앵커
189: 제2 앵커
190: 보호층
250, 251, 252: 캐소드 앵커
260, 261, 262: 애노드 앵커
P1, P11, P31: 제1 도전성 패턴
P2, P21, P32: 제2 도전성 패턴
P41: 제1 절연성 패턴
P42: 제2 절연성 패턴
120: 기판
140: 제1 전극
141: 제2 전극
160: 반사층
184: 흡수층
186: 센서층
188: 제1 앵커
189: 제2 앵커
190: 보호층
250, 251, 252: 캐소드 앵커
260, 261, 262: 애노드 앵커
P1, P11, P31: 제1 도전성 패턴
P2, P21, P32: 제2 도전성 패턴
P41: 제1 절연성 패턴
P42: 제2 절연성 패턴
Claims (16)
- 기판 상에 형성되고, 광 흡수에 따른 온도의 상승으로 저항값이 변하는 제1 볼로미터(bolometer)층;
상기 제1 볼로미터층의 제1 단부로부터 분지되어 연장된 제1 도전성 패턴;
상기 제1 도전성 패턴에 전기적으로 연결되고, 상기 제1 볼로미터층 주위의 제2 볼로미터층에서 분지된 도전성 패턴에 전기적으로 연결된 캐소드 앵커(cathode anchor);
상기 제1 볼로미터층의 제2 단부로부터 분지되어 연장된 제2 도전성 패턴; 및
상기 제2 도전성 패턴에 전기적으로 연결된 애노드 앵커(anode anchor);를 포함하고,
상기 제1 볼로미터층은, 상기 제1 볼로미터층의 표면에 수직인 방향에서 바라본 단면이 육각형 구조(hexagonal structure)인, 마이크로 볼로미터를 포함하는 적외선 센서. - 제 1항에 있어서,
상기 제1 도전성 패턴은 상기 육각형 구조의 적어도 두 개의 변을 따라 연장되고,
상기 제2 도전성 패턴은 상기 육각형 구조의 적어도 두 개의 변을 따라 연장되는, 마이크로 볼로미터를 포함하는 적외선 센서. - 제 1항에 있어서,
상기 캐소드 앵커와 상기 애노드 앵커는 상기 육각형 구조를 중심으로 서로 반대 방향에 배치된, 마이크로 볼로미터를 포함하는 적외선 센서. - 제 3항에 있어서,
상기 제1 도전성 패턴은, 상기 애노드 앵커가 배치된 위치에 인접하는 상기 제1 단부로부터 상기 캐소드 앵커가 배치된 위치의 방향으로 연장되는, 마이크로 볼로미터를 포함하는 적외선 센서. - 제 4항에 있어서,
상기 제2 도전성 패턴은, 상기 캐소드 앵커가 배치된 위치에 인접하는 상기 제2 단부로부터 상기 애노드 앵커가 배치된 위치의 방향으로 연장되는, 마이크로 볼로미터를 포함하는 적외선 센서. - 제 1항에 있어서,
상기 제1 도전성 패턴과 상기 제2 도전성 패턴은 서로 오버랩(overlap)되지 않도록 상기 육각형 구조의 변을 따라 연장되는, 마이크로 볼로미터를 포함하는 적외선 센서. - 기판 상에 형성되고, 광 흡수에 따른 온도의 상승으로 저항값이 변하는 제1 볼로미터(bolometer)층;
상기 제1 볼로미터층의 제1 단부로부터 분지되어 연장된 제1 도전성 패턴;
상기 제1 도전성 패턴에 전기적으로 연결되고, 상기 제1 볼로미터층 주위의 제2 볼로미터층에서 분지된 도전성 패턴에 전기적으로 연결된 캐소드 앵커(cathode anchor);
상기 제1 볼로미터층의 제2 단부로부터 분지되어 연장된 제2 도전성 패턴; 및
상기 제2 도전성 패턴에 전기적으로 연결된 애노드 앵커(anode anchor);를 포함하고,
상기 제1 볼로미터층은, 상기 제1 볼로미터층의 표면에 수직인 방향에서 바라본 단면이 다각형 구조이고,
상기 캐소드 앵커는, 상기 캐소드 앵커의 표면에 수직인 방향에서 바라본 단면이 육각형 구조(hexagonal structure)이고,
상기 애노드 앵커는, 상기 애노드 앵커의 표면에 수직인 방향에서 바라본 단면이 육각형 구조인, 마이크로 볼로미터를 포함하는 적외선 센서. - 제 7항에 있어서,
상기 제1 도전성 패턴은 상기 다각형 구조의 적어도 두 개의 변을 따라 연장되고,
상기 제2 도전성 패턴은 상기 다각형 구조의 적어도 두 개의 변을 따라 연장되는, 마이크로 볼로미터를 포함하는 적외선 센서. - 제 7항에 있어서,
상기 캐소드 앵커와 상기 애노드 앵커는 상기 다각형 구조를 중심으로 서로 반대 방향에 배치된, 마이크로 볼로미터를 포함하는 적외선 센서. - 제 7항에 있어서,
상기 제1 도전성 패턴과 상기 제2 도전성 패턴은 서로 오버랩(overlap)되지 않도록 상기 다각형 구조의 변을 따라 연장되는, 마이크로 볼로미터를 포함하는 적외선 센서. - 제 7항에 있어서,
상기 제2 단부로부터 분지되어 연장되고, 전기적으로 절연된 제1 절연성 패턴을 더 포함하고,
상기 제1 절연성 패턴은 상기 캐소드 앵커를 지지하도록 연결된, 마이크로 볼로미터를 포함하는 적외선 센서. - 제 7항에 있어서,
상기 제1 단부로부터 분지되어 연장되고, 전기적으로 절연된 제2 절연성 패턴을 더 포함하고,
상기 제2 절연성 패턴은 상기 애노드 앵커를 지지하도록 연결된, 마이크로 볼로미터를 포함하는 적외선 센서. - 기판 상에 형성되고, 광 흡수에 따른 온도의 상승으로 저항값이 변하는 제1 내지 제3 볼로미터(bolometer)층;
상기 제1 볼로미터층의 제1 단부로부터 분지되어 연장된 제1 도전성 패턴;
상기 제2 볼로미터층의 제2 단부로부터 분지되어 연장된 제2 도전성 패턴;
상기 제3 볼로미터층의 제3 단부로부터 분지되어 연장된 제3 도전성 패턴;
상기 제1 내지 제3 도전성 패턴에 전기적으로 연결된 캐소드 앵커(cathode anchor);
상기 제1 볼로미터층과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 및 제3 볼로미터층과는 전기적으로 비연결된 제1 애노드 앵커(anode anchor);
상기 제2 볼로미터층과 전기적으로 연결되고, 상기 제1 및 제3 볼로미터층과는 전기적으로 비연결된 제2 애노드 앵커; 및
상기 제3 볼로미터층과 전기적으로 연결되고, 상기 제1 및 제2 볼로미터층과는 전기적으로 비연결된 제3 애노드 앵커;를 포함하고,
상기 제1 내지 제3 볼로미터층은, 각각의 중심점이 삼각형 구조의 꼭짓점 상에 배치되고,
상기 캐소드 앵커는 상기 제1 내지 제3 볼로미터층에만 공유된, 마이크로 볼로미터를 포함하는 적외선 센서. - 제 13항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 볼로미터층은, 각각의 표면에 수직인 방향에서 바라본 단면이 각각 육각형 구조(hexagonal structure)인, 마이크로 볼로미터를 포함하는 적외선 센서. - 제 13항에 있어서,
상기 캐소드 앵커는, 상기 캐소드 앵커의 표면에 수직인 방향에서 바라본 단면이 육각형 구조(hexagonal structure)인, 마이크로 볼로미터를 포함하는 적외선 센서. - 제 13항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 애노드 앵커는 상기 캐소드 앵커를 중심으로 서로 120도 각도 간격을 갖도록 위치하여 대칭 구조(symmetrical structure)를 형성하는, 마이크로 볼로미터를 포함하는 적외선 센서.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170002857A KR101776027B1 (ko) | 2017-01-09 | 2017-01-09 | 마이크로 볼로미터를 포함하는 공유 앵커 구조의 적외선 센서 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170002857A KR101776027B1 (ko) | 2017-01-09 | 2017-01-09 | 마이크로 볼로미터를 포함하는 공유 앵커 구조의 적외선 센서 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101776027B1 true KR101776027B1 (ko) | 2017-09-07 |
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ID=59925701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020170002857A KR101776027B1 (ko) | 2017-01-09 | 2017-01-09 | 마이크로 볼로미터를 포함하는 공유 앵커 구조의 적외선 센서 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101776027B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102046086B1 (ko) * | 2018-09-13 | 2019-12-02 | 세종공업 주식회사 | 경사진 마이크로 볼로미터 어레이 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030020017A1 (en) * | 2000-12-29 | 2003-01-30 | Cole Barrett E. | High-absorption wide-band pixel for bolometer arrays |
-
2017
- 2017-01-09 KR KR1020170002857A patent/KR101776027B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030020017A1 (en) * | 2000-12-29 | 2003-01-30 | Cole Barrett E. | High-absorption wide-band pixel for bolometer arrays |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102046086B1 (ko) * | 2018-09-13 | 2019-12-02 | 세종공업 주식회사 | 경사진 마이크로 볼로미터 어레이 |
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