KR101832408B1 - Resistive oxide thin film for bolometer and Method for manufacturing therof - Google Patents

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Abstract

According to the present invention, a resistive oxide thin film for a bolometer comprises an oxide layer of a cubic spinel crystalline structure provided onto a substrate. The oxide layer comprises a (Ni, Mn, Cu)_3O_4 based mother object including nickel, manganese, and copper; and an addition agent added to the mother object wherein the addition agent is an element of which an atom maintains a state even when a temperature is changed. Therefore, the resistive oxide thin film for a bolometer has a high resistive temperature coefficient at high temperature as well as room temperature.

Description

볼로미터용 산화물 저항 박막 및 그 제조방법{Resistive oxide thin film for bolometer and Method for manufacturing therof}Technical Field [0001] The present invention relates to a thin film for a bolometer,

본 발명은 볼로미터용 산화물 저항 박막 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고온에서 높은 저항온도계수를 가질 수 있는 볼로미터용 산화물 저항 박막 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an oxide thin film for a bolometer and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an oxide thin film for a bolometer capable of having a high resistance temperature coefficient at a high temperature and a method for manufacturing the same.

적외선의 흡수로 인한 온도 변화에 따라 저항이 변화하는 감지재료용 박막을 이용하여 적외선의 변화를 감지하는 적외선 센서인 볼로미터에서 감지재료로 이용되는 볼로미터 박막의 저항온도계수(Temperature Coefficient of Resistance, TCR)와 비저항 및 저주파수 대역의 저항의 출렁임(1/f Noise)에 의해 볼로미터의 성능이 결정되며, 저항이 온도 변화에 따라 변화하는 비율인 저항온도계수의 절대값이 높을수록 볼로미터의 성능이 우수할 수 있다. 뿐만 아니라, 볼로미터의 감도에 영향을 미치는 볼로미터 박막이 저항온도계수가 큰 값을 가짐과 동시에 비저항 및 1/f Noise가 작을수록 뛰어난 감지재료로서 쓰일 수 있다. The temperature coefficient of resistance (TCR) of a thin film of a bolometer used as a sensing material in a bolometer, which is an infrared sensor that senses the change of infrared rays by using a thin film for a sensing material in which the resistance changes according to the temperature change due to the absorption of infrared rays, (1 / f Noise) of the resistance in the resistivity and the low frequency band. The higher the absolute value of the resistance temperature coefficient, which is the rate at which the resistance changes with the temperature change, the better the performance of the bolometer have. In addition, the thin film of the bolometer that affects the sensitivity of the bolometer has a large resistance temperature coefficient, and the smaller the specific resistance and the 1 / f noise, the better the sensing material.

또한, 볼로미터 박막은 판독집적회로(ROIC) 제작을 위한 상보형 금속산화 반도체(CMOS) 공정과 호환성을 유지하여 저렴한 비용으로 제작이 가능해야 하고, 볼로미터 제조공정 중에 유기물 희생층의 버블링 문제 및 ROIC 회로가 손상되지 않도록 약 400℃ 이하의 열처리 온도를 만족하여야 한다.In addition, the thin film of the bolometer should be compatible with the complementary metal oxide semiconductor (CMOS) process for manufacturing a readout integrated circuit (ROIC), so that it can be manufactured at low cost. Also, the bubble problem of organic sacrificial layer and ROIC In order to prevent damage to the circuit, it is necessary to satisfy the heat treatment temperature of about 400 ℃ or less.

전술한 바와 같이 볼로미터 박막이 가져야 하는 특성 중 하나인 비저항은 전자호핑의 고유인자와 결정립 크기 및 미세구조의 외적인자에 영향을 받는다고 알려져 있지만, 저항온도계수에 미치는 인자에 대한 연구는 미진한 상태이며, 최근 고감도 적외선 센서 개발을 위해 고온에서의 저항온도계수 중요성이 부각되고 있다. As described above, it is known that the resistivity, which is one of the characteristics of the thin film of the bolometer, is influenced by the intrinsic factors of the electron hopping and the external factors such as the grain size and the microstructure. However, studies on the factors affecting the resistance temperature coefficient are insufficient Recently, the importance of resistance temperature coefficient at high temperature has been emphasized for developing high sensitivity infrared sensor.

차량용 나이트 비젼이나 첨단 운전자 지원 시스템(Advanced Driver Assistance Systems, ADAS)에 사용되는 적외선 센서 등은 환경적 혹은 장치 가열에 의해 고온의 환경에 노출되어 있기 때문에 어플리케이션 측면에서 상온이 아닌 고온에서도 높은 감도를 요구하는 경우가 증가하고 있으며, 이에 다양한 환경의 온도 범위에서 높은 저항온도계수를 가지는 적외선 센서가 요구된다.Infrared sensors used in automotive night vision and Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) are exposed to high temperature environment by environmental or device heating. Therefore, high sensitivity is required not only at room temperature but also at high temperature And thus an infrared sensor having a high resistance temperature coefficient in various temperature ranges is required.

하지만, 볼로미터 박막에 많이 사용되는 물질인 산화바나듐(VOx)의 경우 상온에서는 약 -2%/K의 저항온도계수를 가지는 반면에 고온에서는 약 -1%/K보다 낮은 저항온도계수를 가지며, 특정 온도에서 절연체나 반도체로부터 금속상태로 상태변화를 겪게 되어 재현성을 얻기 어려우므로 정교한 공정이 요구되고, 또한 안정된 박막 증착을 위해서는 스퍼터링 장치와 같은 고가의 특수한 장비와 500℃ 이상의 고온에서 제조해야 하는 문제점들을 가지고 있다.However, vanadium oxide (VO x ), which is widely used for the thin film of the bolometer, has a resistance temperature coefficient of about -2% / K at room temperature, and a resistance temperature coefficient of about -1% / K at high temperature, It is difficult to obtain reproducibility because it undergoes a state change from an insulator or a semiconductor to a metal state at a certain temperature. Therefore, a sophisticated process is required. In addition, in order to deposit a stable film, expensive special equipment such as a sputtering apparatus, .

따라서, 상온 뿐만 아니라 고온에서도 높은 저항온도계수를 가지면서 동시에 적당한 비저항을 가지는 볼로미터 박막을 낮은 열처리 온도에서 제조할 수 있는 볼로미터용 산화물 저항 박막이 요구된다.Therefore, there is a demand for an oxide thin film for a bolometer capable of producing a bolometer thin film having a high resistance temperature coefficient at a high temperature as well as a room temperature, and at the same time having a suitable specific resistance at a low heat treatment temperature.

USUS 64896136489613 BB

본 발명은 첨가제를 첨가함으로써 낮은 열처리 온도에서 상온 뿐만 아니라 고온에서도 높은 저항온도계수를 가질 수 있는 볼로미터용 산화물 저항 박막 및 그 제조방법을 제공한다.The present invention provides an oxide thin film for a bolometer capable of having a high resistance temperature coefficient at a low heat treatment temperature as well as at a high temperature by adding an additive, and a method of manufacturing the oxide thin film.

본 발명의 실시예에 따른 볼로미터용 산화물 저항 박막은 기판 상에 제공되는 입방정 스피넬(Cubic spinel) 결정 구조의 산화물층을 포함하고, 상기 산화물층은, 니켈, 망간 및 구리를 함유하는 (Ni,Mn,Cu)3O4계 모체; 및 상기 모체에 첨가되며, 온도가 변하는 경우에도 원자가 상태를 유지하는 원소인 첨가제를 포함할 수 있다.The oxide resistive thin film for a bolometer according to an embodiment of the present invention includes an oxide layer of a cubic spinel crystal structure provided on a substrate, and the oxide layer is composed of (Ni, Mn , Cu) 3 O 4 family matrix; And an additive which is added to the matrix and is an element that maintains a valence state even when the temperature changes.

상기 첨가제는 상기 모체의 전체 중량에 대해 8wt% 내지 12wt%의 함량으로 첨가될 수 있다.The additive may be added in an amount of 8 wt% to 12 wt% based on the total weight of the matrix.

상기 첨가제는 상기 입방정 스피넬 결정 구조의 팔면체 자리에 위치하는 망간과 치환되고, 상기 첨가제의 결합원자가는 상기 망간의 결합원자가 보다 작을 수 있다.The additive is substituted with manganese which is located at the octahedral site of the cubic spinel crystal structure, and the bonding valence of the additive may be smaller than the bonding valence of the manganese.

상기 첨가제는 붕소, 아연, 갈륨, 인듐, 마그네슘, 스칸듐 및 베릴륨 중 적어도 어느 하나의 원소를 포함할 수 있다.The additive may include an element of at least one of boron, zinc, gallium, indium, magnesium, scandium and beryllium.

상기 산화물 저항 박막의 상온 저항온도계수 및 고온 저항온도계수의 절대값은 각각 1.95%/K 이상일 수 있다.The absolute values of the room temperature resistance temperature coefficient and the high temperature resistance temperature coefficient of the oxide resistive thin film may be 1.95% / K or more, respectively.

상기 기판 및 산화물층 사이에 니켈, 망간 및 구리 중 적어도 어느 하나의 금속의 산화물로 이루어진 산화물 시드층을 더 포함할 수 있다.And an oxide seed layer made of an oxide of at least one of nickel, manganese, and copper between the substrate and the oxide layer.

본 발명의 다른 실시예에 따른 볼로미터용 산화물 저항 박막 제조방법은 복수의 산화 금속 유기화합물과 온도가 변하는 경우에도 원자가 상태를 유지하는 첨가제를 제1 유기용매에 각각 용해시켜 복수의 예비 전구체 용액 및 첨가제 용액을 준비하는 과정; 상기 복수의 예비 전구체 용액 및 첨가제 용액을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 과정; 상기 혼합용액을 상기 제1 유기용매와 상이한 제2 유기용매로 희석하여 전구체 용액을 제조하는 과정; 기판 상에 상기 전구체 용액을 이용하여 액상 공정으로 전구체층을 형성하는 과정; 및 상기 전구체층을 산화 분위기에서 후속 열처리하여 산화물층으로 변화하는 과정을 포함할 수 있다.The method for producing an oxide thin film for a bolometer according to another embodiment of the present invention includes dissolving each of a plurality of metal oxide organic compounds and an additive that maintains a valence state even when the temperature changes, into a first organic solvent to prepare a plurality of pre- Preparing a solution; Preparing a mixed solution by mixing the plurality of pre-precursor solutions and the additive solution; Diluting the mixed solution with a second organic solvent different from the first organic solvent to prepare a precursor solution; Forming a precursor layer on the substrate by a liquid phase process using the precursor solution; And a step of converting the precursor layer into an oxide layer by performing a subsequent heat treatment in an oxidizing atmosphere.

상기 산화물층은 (Ni,Mn,Cu)3O4계 모체 및 상기 모체에 첨가되며, 온도가 변하는 경우에도 원자가 상태를 유지하는 원소인 첨가제를 포함하며, 상기 첨가제는 상기 모체의 전체 중량에 대해 8wt% 내지 12wt%의 함량으로 첨가될 수 있다.Wherein the oxide layer comprises a (Ni, Mn, Cu) 3 O 4 based matrix and an additive added to the matrix, the additive being an element that maintains a valence state even when the temperature changes, To 8 wt% to 12 wt%.

상기 복수의 산화 금속은 산화 니켈, 산화 망간 및 산화 구리를 포함하고, 상기 첨가제의 결합원자가는 상기 망간의 결합원자가 보다 작을 수 있다.The plurality of metal oxides include nickel oxide, manganese oxide, and copper oxide, and the bonding valence of the additive may be smaller than that of the manganese.

상기 첨가제는 붕소, 아연, 갈륨, 인듐, 마그네슘, 세슘 및 베릴륨 중 적어도 어느 하나의 원소를 포함할 수 있다.The additive may include an element of at least one of boron, zinc, gallium, indium, magnesium, cesium and beryllium.

상기 제1 유기용매는 방향족 탄화수소계 유기용매일 수 있다.The first organic solvent may be an aromatic hydrocarbon-based organic solvent.

상기 제2 유기용매는 아세트산 에스테르계 유기용매일 수 있다.The second organic solvent may be acetic ester-based organic solvent.

상기 후속 열처리는 300℃ 내지 400℃의 온도 범위에서 수행될 수 있다.The subsequent heat treatment may be performed at a temperature ranging from 300 ° C to 400 ° C.

상기 전구체층을 형성하는 과정 이전에, 상기 기판 상에 상기 복수의 산화 금속 중 적어도 어느 하나의 금속을 포함하는 금속층을 형성하는 과정을 더 포함할 수 있다.The method may further include forming a metal layer including at least one of the plurality of metal oxides on the substrate before forming the precursor layer.

상기 금속층은 물리적 기상 증착법으로 형성될 수 있다.The metal layer may be formed by physical vapor deposition.

상기 금속층을 형성한 뒤 상기 전구체층을 형성하는 과정 이전에, 상기 금속층을 상기 후속 열처리보다 낮은 온도에서 예비 열처리하여 산화물 시드층으로 변화하는 과정을 더 포함할 수 있다.The method may further include a step of preheating the metal layer at a temperature lower than the temperature of the next heat treatment to form the oxide seed layer before forming the metal layer and forming the precursor layer.

본 발명에서는 니켈, 망간 및 구리를 함유하는 (Ni,Mn,Cu)3O4계 모체에 첨가제로서 온도가 변하는 경우에도 원자가 상태를 유지하는 원소를 첨가함으로써 볼로미터용 산화물 저항 박막이 상온뿐만 아니라 80℃ 내지 120℃의 고온에서도 높은 저항온도계수를 가지면서 동시에 마이크로 볼로미터 응용에 적용 가능한 비저항을 가질 수 있다. 이에 따라 환경적 혹은 장치 가열에 의해 높은 온도를 가지는 차량 내부 등 온도에 제한되지 않고 다양한 환경에서 우수한 정밀도와 향상된 온도 안정성을 갖는 고감도 적외선 센서의 제작이 가능할 수 있다. 또한, 본 발명의 첨가제를 통해 박막의 결정화를 위한 열처리 온도를 감소시킬 수 있다.In the present invention, even when the temperature of the (Ni, Mn, Cu) 3 O 4 base matrix containing nickel, manganese, and copper is changed as an additive, an element which retains the valence state is added, Can have a resistivity applicable to microbolometer applications while having a high resistance temperature coefficient even at a high temperature of 占 0 C to 120 占 폚. Accordingly, it is possible to manufacture a highly sensitive infrared sensor having excellent accuracy and improved temperature stability in various environments without being limited to the temperature inside the vehicle having a high temperature by environmental or device heating. Further, the heat treatment temperature for the crystallization of the thin film can be reduced through the additive of the present invention.

게다가, 결정 핵 역할을 하는 산화물 시드층을 기판과 산화물층 사이에 형성하여 산화물층의 결정립 성장을 유도함으로써 결정 성장에 요구되는 열처리 온도가 더욱 감소할 수 있어 입방정 스피넬 결정 구조를 가지는 산화물 저항 박막이 300℃ 내지 400℃의 낮은 열처리 온도 범위에서 형성될 수 있고, 높은 열처리 온도로 발생했던 신호처리 회로의 손상 및 유기물 희생층의 버블링 문제를 방지할 수 있다.In addition, since the oxide seed layer serving as a crystal nucleus is formed between the substrate and the oxide layer to induce crystal growth of the oxide layer, the heat treatment temperature required for crystal growth can be further reduced, so that an oxide thin film having a cubic spinel crystal structure Can be formed at a low heat treatment temperature range of 300 ° C to 400 ° C, and it is possible to prevent the damage of the signal processing circuit and bubbling problem of the organic sacrifice layer which occurred at a high heat treatment temperature.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 볼로미터용 산화물 저항 박막을 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 온도에 따른 면저항 및 TCR을 나타내는 그래프 및 표.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 산화물 저항 박막 제조방법을 나타내는 순서도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀 코터의 구조를 나타내는 단면도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시에에 따른 볼로미터의 제조공정을 나타내는 단면도.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view showing an oxide thin film for a bolometer according to an embodiment of the present invention; FIG.
Figure 2 is a graph and table showing the sheet resistance and TCR versus temperature according to an embodiment of the present invention.
3 is a flow chart showing a method of manufacturing an oxide-resistive thin film according to another embodiment of the present invention.
4 is a sectional view showing the structure of a spin coater according to another embodiment of the present invention.
5 is a sectional view showing a manufacturing process of a bolometer according to still another embodiment of the present invention.

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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. To illustrate the invention in detail, the drawings may be exaggerated and the same reference numbers refer to the same elements in the figures.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 볼로미터용 산화물 저항 박막을 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 온도에 따른 면저항 및 TCR을 나타내는 그래프 및 표이다.FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an oxide thin film for a bolometer according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a graph and a table showing a sheet resistance and a TCR according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 볼로미터용 산화물 저항 박막은 기판(110) 상에 제공되는 입방정 스피넬(Cubic spinel) 결정 구조의 산화물층(120)을 포함하고, 상기 산화물층(120)은, 니켈, 망간 및 구리를 함유하는 (Ni,Mn,Cu)3O4계 모체; 및 상기 모체에 첨가되며, 온도가 변하는 경우에도 원자가 상태를 유지하는 원소인 첨가제를 포함할 수 있다. 또한, 상기 첨가제는 붕소, 아연, 갈륨, 인듐, 마그네슘, 스칸듐 및 베릴륨 중 적어도 어느 하나의 원소를 포함할 수 있다.1 and 2, an oxide thin film for a bolometer according to an embodiment of the present invention includes an oxide layer 120 having a cubic spinel crystal structure provided on a substrate 110, The layer 120 may be a (Ni, Mn, Cu) 3 O 4 based matrix containing nickel, manganese and copper; And an additive which is added to the matrix and is an element that maintains a valence state even when the temperature changes. The additive may include at least one of boron, zinc, gallium, indium, magnesium, scandium, and beryllium.

먼저, (Ni,Mn,Cu)3O4 모체에 첨가제로서 온도가 변하는 경우에도 원자가 상태를 유지하는 원소를 첨가함으로써 볼로미터용 산화물 저항 박막이 높은 TCR을 가질 수 있는데, 적외선 센서의 온도 분해능(NETD)은 TCR의 절대값에 반비례하므로 작은 온도 분해능, 우수한 응답도 등의 좋은 성능을 가지는 볼로미터를 위해서는 감지재료용 산화물 저항 박막이 높은 저항온도계수 즉, 저항온도계수의 절대값이 커야 한다.First, even when the temperature changes as an additive in the (Ni, Mn, Cu) 3 O 4 matrix, by adding an element that maintains a valence state, the oxide thin film for a bolometer can have a high TCR. ) Is inversely proportional to the absolute value of TCR. Therefore, for a bolometer having a good performance such as a small temperature resolution and an excellent response, the oxide resistive thin film for a sensing material must have a high absolute value of a resistance temperature coefficient, that is, a resistance temperature coefficient.

또한, 고온에서 고감도 적외선 센서 개발을 위해 감지재료용 산화물 저항 박막이 고온에서도 높은 저항온도계수를 가지는 것이 필요한데, 온도가 변하는 경우에도 원자가 상태를 유지하는 첨가제를 모체에 첨가함에 따라 본 발명에 따른 산화물 저항 박막이 상온 뿐만 아니라 80℃ 내지 120℃의 고온에서도 높은 저항온도계수를 가질 수 있다.In order to develop a highly sensitive infrared sensor at a high temperature, it is necessary for the oxide thin film for sensing material to have a high resistance temperature coefficient even at a high temperature. When an additive that maintains a valence state is added to the mother even when the temperature changes, The resistive thin film can have a high resistance temperature coefficient not only at room temperature but also at a high temperature of 80 to 120 占 폚.

이하에서는 도 1 내지 도 2를 통해 본 발명의 실시예에 따른 볼로미터용 산화물 저항 박막에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, an oxide thin film for a bolometer according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.

산화물층(120)은 (Ni,Mn,Cu)3O4의 모체에 첨가제가 첨가된 입방정 스피넬 결정 구조로 이루어질 수 있는데, 입방정 스피넬 결정 구조(AB2O4)의 전기적 특성은 B-site인 산소팔면체에 위치한 이온들의 원자가 차이로 인한 전자 호핑(hopping)에 영향을 받을 수 있으며, 전자 호핑은 전자가 여기(excited)되어 근접한 원자로 이동하면서 전자의 이동에 의해 전기가 흐르는 것이다. 스피넬 구조에서 A-site의 산소사면체는 격자 간격이 크게 비어있는 반면에 B-site의 산소팔면체들끼리는 edge로 연결되어 있어 거리상으로 가장 가깝기 때문에 전자 호핑은 산소팔면체에 위치하고 하나의 원자가 차이를 가지는 양이온들 사이에서 발생하게 된다.The oxide layer 120 can be made of a cubic spinel crystal structure in which an additive is added to the matrix of (Ni, Mn, Cu) 3 O 4. The electrical characteristics of the cubic spinel crystal structure (AB 2 O 4 ) Electron hopping can be influenced by the difference in the valence of ions located in the octahedral octahedron. Electron hopping excites the electrons and moves electrons to nearby atoms while electrons move. In the spinel structure, the oxygen tetrahedron of A-site is largely empty, whereas the oxygen octahedrons of B-site are connected to the edge, which is closest to the distance. Therefore, the electron hopping is located in the oxygen octahedron, Lt; / RTI >

본 발명에서 B-site에 위치하는 Mn은 Mn3 +와 Mn4 +의 2가지 양이온으로 존재하며, 3가와 4가의 이온간에서 전자의 전하 차이가 발생해 Mn3 +는 Mn4 +으로, Mn4 +는 Mn3 +로 변화하게 된다. 즉, B-site에 위치한 Mn3 +와 Mn4 + 이온들 사이에서 일어나는 이온 전하의 변화(전자 호핑)로 박막의 전기적 특성이 변화할 수 있으며, 전자 호핑의 발생 확률에 따라 비저항 및 TCR이 변화할 수 있다.And Mn located at the B-site in the present invention exists in two different cations of Mn 3 + and Mn 4 +, to the charge difference between the electrons generated between the tetravalent 3 Kawagoe ion Mn 3 + is a Mn 4 +, Mn 4 + is changed to Mn 3 + . That is, the electrical characteristics of the thin film can be changed by the change of the ion charge (electron hopping) occurring between the Mn 3 + and Mn 4 + ions located at the B-site, and the resistivity and TCR change depending on the occurrence probability of the electron hopping can do.

Mn3 +와 Mn4 +의 이온들이 B-site에 비슷한 수로 존재하여 Mn3 +와 Mn4 +간의 전자 호핑 확률이 증가하면 비저항뿐만 아니라 TCR 또한 감소하게 되는데, (Ni,Mn,Cu)3O4의 조성에 온도가 변하는 경우에도 원자가 상태를 유지하는 원소인 붕소(B3+), 아연(Zn2+), 갈륨(Ga3 +), 인듐(In3 +), 마그네슘(Mg2 +), 스칸듐(Sc3 +) 및 베릴륨(Be2 +) 중 적어도 어느 하나가 첨가제로서 첨가되면 전자 호핑이 발생하는 산소팔면체 자리의 Mn3 +와 치환되면서 Mn3 +와 Mn4 +간의 전자 호핑 확률을 감소시키게 되고, 이에 비저항 및 고온에서의 TCR을 증가시킬 수 있다. As the ions of Mn 3 + and Mn 4 + are present in similar numbers in the B-site, the probability of electron-hopping between Mn 3 + and Mn 4 + increases as well as the resistivity as well as the resistivity (Ni, Mn, Cu) 3 O an element for holding the valence state even when the temperature changes in the composition of the four boron (B 3+), zinc (Zn 2+), gallium (Ga + 3), indium (in + 3), magnesium (Mg + 2) , scandium (Sc 3 +) and beryllium (Be 2 +) of the at least one is when added as an additive as substituted with electron Mn 3 + of the oxygen octahedral sites which hopping occurs Mn 3 + and electron hopping probability between Mn 4 + So that the resistivity and the TCR at high temperature can be increased.

보다 자세히는, 붕소, 아연, 갈륨, 인듐, 마그네슘, 스칸듐 및 베릴륨은 모두 하나의 원자가를 가지는 원소로써, (Ni,Mn,Cu)3O4의 모체에 첨가제로서 여러 가지의 원자가를 가져 온도 변화에 따라 원자가가 변하는 원소와 달리 본 발명의 첨가제처럼 온도나 압력 등 외부의 영향에서도 원자가가 변하지 않고 2가 또는 3가의 원자가 상태를 유지할 수 있는 원소가 첨가되면, 안정한 하나의 원자가(2가 또는 3가의 원자가)를 가져 전기 전도에 관여하지 않는 원소가 산소팔면체 자리의 Mn3 +와 치환되면서 Mn3 +와 Mn4 +간의 전자 호핑률을 감소시킬 수 있다. 이에 따라 비저항이 다소 증가하게 되지만, 열에너지 변화에 따른 전자(혹은 이온)의 이동에 대한 저항 변화가 증가되어 80℃ 내지 120℃의 고온에서 TCR의 절대값이 증가할 수 있어 작은 온도 분해능, 우수한 응답도 등의 좋은 성능을 가지는 볼로미터를 제조할 수 있다.In more detail, the both boron, zinc, gallium, indium, magnesium, scandium and beryllium as an element having a valence, the temperature change (Ni, Mn, Cu) as an additive in the matrix of 3 O 4 take a number of valence of (2) or (3), when the element which can maintain the valence state of divalent or trivalent is added without changing the valence even in the external influences such as temperature or pressure like the additive of the present invention, The valence of the valence of electrons), so that the electron hopping rate between Mn 3 + and Mn 4 + can be reduced by replacing an element not involved in electric conduction with Mn 3 + of the octahedral octahedral. Accordingly, although the resistivity is somewhat increased, the change in resistance to the movement of electrons (or ions) due to the change in thermal energy is increased, so that the absolute value of TCR can be increased at a high temperature of 80 to 120 DEG C, It is possible to manufacture a bolometer having a good performance such as a shape.

반면에, 첨가제로서 예를 들어 Cr2 +,Cr3 +,Cr4 +,Cr5 +,Cr6 +처럼 여러 가지의 원자가를 가져 온도 변화에 따라 원자가가 변하는 Cr이 (Ni,Mn,Cu)3O4 모체에 첨가되면, A-site의 Cr과 B-site의 Mn의 치환이 이루어지면서 발생하는 Cr3 +와 Cr4 +의 전자 호핑에 의해 전도도가 발생하고, 이에 비저항 및 TCR이 감소될 수 있다. 즉, Cr, Bi(Bi3+, Bi5 +), W(W4+, W5+, W6+) 등의 원소처럼 여러 가지의 원자가를 가져 온도 변화에 따라 원자가가 쉽게 변하는 원소가 첨가제로서 첨가될 경우 B-site의 원소와 치환되면서 다른 원자가를 가지는 동일 양이온들 간의 전자 호핑이 일어나 전기 전도도에 관여하게 되고, 이 결과로 전기 전도도가 증가하여 박막의 비저항은 감소할 수 있지만 TCR 또한 감소하게 되어 볼로미터의 온도 분해능이 좋지 않은 문제점이 있다.On the other hand, for example, Cr 2 +, Cr 3 +, Cr 4 +, Cr 5 +, having a valence of Cr the (Ni, Mn, Cu) that varies in response to temperature changes brought the number of atoms of like Cr 6 + as an additive 3 O 4 When added to the matrix, may be by Cr 3 + and electron hopping of Cr 4 + generated is of the A-site Cr and B-site of Mn substitution As done conductivity occurs, and the specific resistance and TCR decrease it. That is, Cr, Bi (Bi 3+, Bi 5 +), W (W 4+, W 5+, W 6+) is a valence of easily changing the additive element in response to temperature changes brought the number of atoms of elements such as , The electrons are hopped between the same cations having different valencies while being substituted with the element of B-site, and thus the electrical conductivity is increased. As a result, the electrical conductivity increases and the resistivity of the thin film can be decreased. So that the temperature resolution of the bolometer is poor.

본 발명의 실시예에 따른 첨가제를 첨가함으로써 TCR이 증가하여 고온에서의 전기적 특성이 개선되었지만 비저항 또한 증가하게 되는데, 비저항은 40Ω·cm 내지 60Ω·cm으로 이는 마이크로 볼로미터 응용에 적용 가능한 비저항이기 때문에 본 발명의 볼로미터용 산화물 저항 박막은 상온 뿐만 아니라 고온(80℃ 내지 120℃)에서도 높은 TCR을 가지면서 동시에 적당한 비저항을 가질 수 있다.The addition of the additive according to the embodiment of the present invention increases the TCR to improve the electrical characteristics at high temperature but also increases the resistivity. The specific resistance is 40? 占 내지 m to 60? 占 cm m, which is a resistivity applicable to microbolometer applications. The oxide resistive thin film for a bolometer according to the present invention can have a high TCR not only at room temperature but also at high temperature (80 DEG C to 120 DEG C), and at the same time, have an appropriate specific resistance.

표 1은 본 발명의 실시예에 따른 첨가제의 결합원자가를 나타내는 표이다.Table 1 is a table showing binding valences of additives according to the embodiments of the present invention.

양이온Cation 산소팔면체 내의 양이온 결합원자가The cationic bonding valence in the octahedron of oxygen Mn3 + Mn 3 + 2.632.63 B3+ B 3+ 2.532.53 Zn2 + Zn 2 + 1.731.73 Ga3 + Ga 3 + 2.602.60 In3 + In 3 + 2.542.54 Mg2 + Mg 2 + 2.332.33 Sc3 + Sc 3 + 2.552.55 Be2 + Be 2 + 1.601.60

표 1을 참조하면, 상기 첨가제는 상기 입방정 스피넬 결정 구조의 팔면체 자리에 위치하는 망간과 치환되고, 상기 첨가제의 결합원자가는 상기 망간의 결합원자가 보다 작을 수 있다.Referring to Table 1, the additive is substituted with manganese located at the octahedral site of the cubic spinel crystal structure, and the bonding valence of the additive may be smaller than that of the manganese.

첨가제의 첨가에 따른 상온 및 고온 TCR 증가의 또 다른 이유로 입방정 스피넬 결정 구조에서 B-site의 결합원자가를 설명할 수 있는데, 결합원자가(bond valence)는 화합물 내에서 이온들이 실제 주변의 이온들과 결합하고 있을 때의 원자가를 나타낸 것으로 이온간의 거리만의 함수이기 때문에 결정 내의 결합강도를 해석하고 예측할 수 있다.Another reason for the increase in TCR at room temperature and high temperature due to the addition of additives is the bond valence of B-sites in the cubic spinel crystal structure, The bond strength in a crystal can be analyzed and predicted because it is a function of distance between ions.

도 2 및 표 1을 참조하면, 첨가제가 첨가됨으로써 마이크로 볼로미터 응용에 적용 가능한 10MΩ/sq 이하의 면저항 및 상온 및 고온에서 높은 TCR을 가지는 것을 확인할 수 있는데, 이는 팔면체 자리의 망간과 치환하여 들어간 첨가제가 하나의 원자가 상태를 유지하는 것 뿐만 아니라 첨가제가 팔면체 자리의 결합원자가를 감소시키는 것에 기인할 수 있으며, 결합원자가의 감소는 팔면체 자리에 위치하는 첨가제의 이온과 산소 이온 사이의 결합강도(bond strength)가 감소하였다는 것을 의미한다.Referring to FIG. 2 and Table 1, it can be seen that the addition of the additive has a sheet resistance of less than 10 M? / Sq applicable to microbolometer applications, and a high TCR at room temperature and high temperature because the additive substituted with manganese The reduction of bond valence can be attributed to the bond strength between the ion and the oxygen ion of the additive located at the octahedral site, as well as the maintenance of one valence state, Of the total population.

표 1에서 알 수 있듯이 AB2O4의 팔면체 자리에 위치하는 망간과 치환되는 붕소, 아연, 갈륨, 인듐, 마그네슘, 스칸듐 및 베릴륨 중 적어도 어느 하나의 결합원자가는 망간의 결합원자가인 2.63보다 낮은 2.60 이하로 망간의 결합원자가보다 낮다. 즉, 팔면체 자리에 망간이 위치한 경우보다 (Ni,Mn,Cu)3O4의 모체에 본 발명의 첨가제가 첨가되어 망간과 첨가제가 치환될 경우 팔면체 자리의 결합원자가가 감소하게 되고, 이에 망간과 산소 이온 사이의 결합력보다 첨가제와 산소 이온과의 결합력이 약해져 첨가제의 이온이 쉽게 움직일 수 있게 되므로 상대적으로 고온으로 갈수록 팔면체 자리에 위치한 이온의 떨림(rattling) 확률이 높아질 수 있어 고온 TCR 증가에 더욱 효과적일 수 있다. As can be seen from Table 1, the bonding valence of at least one of boron, zinc, gallium, indium, magnesium, scandium and beryllium substituted with manganese in the octahedral site of AB 2 O 4 is 2.60 Or less. That is, when the additive of the present invention is added to the matrix of (Ni, Mn, Cu) 3 O 4 rather than the manganese in the octahedral site, the valence of the manganese is reduced when the manganese and the additive are substituted, Since the bonding force between the additive and the oxygen ion is weaker than the bonding force between the oxygen ions, the ions of the additive can easily move. Therefore, the rattling probability of the ion positioned at the octahedral site becomes higher as the temperature becomes higher, Lt; / RTI >

따라서, TCR은 팔면체 자리 결합원자가 변화에 기인할 수 있으므로 첨가제가 하나의 원자가 상태를 유지하는 것 뿐만 아니라 산소팔면체 자리의 결합원자가가 감소될 경우 산소 이온과의 결합력이 작아져 팔면체 자리에 위치한 이온이 격자산란을 일으키는 rattling 현상이 보다 쉽게 일어날 수 있으므로 고온 TCR이 더욱 높아질 수 있다.Therefore, the TCR can be attributed to the change of the valence bond of the octahedral site, so that not only the additive maintains a single valence state but also the bonding force with the oxygen ion decreases when the valence of the binding site of the octahedral octahedral is decreased, The rattling phenomenon that causes lattice scattering may occur more easily, so that the high temperature TCR may be higher.

특히, 상기 원소들 중 붕소, 아연은 벌크 세라믹스에서 저온소결용 첨가제로 사용되는 원소로써, 본 발명의 실시예에 따른 모체에 붕소 및 아연 중 적어도 어느 하나가 첨가제로서 첨가될 경우 결정 성장에 요구되는 열처리 온도가 400℃ 이하로 감소될 수 있어 저온 열처리에 더욱 효과적일 수 있다.Particularly, among the above elements, boron and zinc are used as additives for low-temperature sintering in bulk ceramics. When boron and zinc are added to the matrix according to the embodiment of the present invention as an additive, The heat treatment temperature can be lowered to 400 캜 or less, which can be more effective for the low temperature heat treatment.

보다 자세히는, 붕소는 붕산(H3BO3), 삼산화붕소(B2O3)와 같이 산화물 형태에서 녹는점이 낮기 때문에 첨가제로서 붕소가 첨가될 경우 저온 열처리에 효과적일 수 있으며, 산화 아연(ZnO)은 낮은 온도에서 치밀화를 증진시키는 역할을 할 수 있기 때문에 첨가제로서 첨가될 경우 저온 열처리에 효과적일 수 있다. 즉, 붕소 또는 아연이 모체에 첨가될 경우 박막의 결정화를 위한 열처리 온도가 감소할 수 있기 때문에 입방정 스피넬 결정 구조를 가지는 산화물 저항 박막이 300℃ 내지 400℃의 낮은 열처리 온도 범위에서 형성될 수 있다.More specifically, since boron has a low melting point in the form of oxides such as boric acid (H 3 BO 3 ) and boron trioxide (B 2 O 3 ), boron can be effective for low temperature heat treatment when added as an additive. ) Can act to promote densification at low temperatures and therefore may be effective for low temperature heat treatment when added as an additive. That is, when boron or zinc is added to the matrix, the heat treatment temperature for crystallization of the thin film may decrease, so that the oxide thin film having the cubic spinel crystal structure can be formed at a low heat treatment temperature range of 300 ° C to 400 ° C.

한편, 적외선 센서는 열에 의한 잡음(Noise)이 존재하므로 적외선 센서의 노이즈 특성을 낮추기 위해서는 비저항이 낮아야 한다. 즉, 적외선 흡수에 의한 온도 변화에 따라서 저항값이 변화하는 산화물 저항 박막은 비저항이 높을수록 볼로미터의 노이즈가 증가하기 때문에 60Ω·cm 이하의 낮은 비저항이 요구되며, 뿐만 아니라 차량용 나이트 비젼, 첨단 운전자 지원 시스템 등 상온 및 고온의 다양한 온도 범위에서 고감도의 볼로미터를 제조하기 위해서는 상온 뿐만 아니라 고온에서도 높은 저항온도계수를 갖는 볼로미터용 산화물 저항 박막이 요구된다.On the other hand, since the infrared sensor has noise due to heat, the specific resistance should be low in order to lower the noise characteristic of the infrared sensor. That is, since the oxide resistive thin film whose resistance value changes according to the temperature change due to the infrared absorption increases the noise of the bolometer due to the higher specific resistance, a low resistivity of 60 Ω · cm or less is required. In addition, System, there is a need for an oxide thin film for a bolometer having a high resistance temperature coefficient not only at a room temperature but also at a high temperature, in order to manufacture a bolometer with high sensitivity in various temperature ranges of room temperature and high temperature.

표 2는 첨가제(Zn)의 함량에 따른 전기적 특성들을 나타낸 표이다.Table 2 shows electrical characteristics according to the content of additive (Zn).

첨가제 함량Additive content 0wt%0wt% 4wt%4wt% 6wt%6wt% 8wt%8wt% 10wt%10wt% 12wt%12wt% 14wt%14wt% 17wt%17wt% 비저항Resistivity 17.617.6 2626 34.434.4 42.842.8 51.151.1 58.558.5 82.382.3 108.4108.4 상온 TCRRoom temperature TCR -3.3-3.3 -3.22-3.22 -3.14-3.14 -3.05-3.05 -2.97-2.97 -2.92-2.92 -2.7-2.7 -2.5-2.5 고온 TCRHigh temperature TCR -1.93-1.93 -1.93-1.93 -1.94-1.94 -1.97-1.97 -1.98-1.98 -1.99-1.99 -2.02-2.02 -2.06-2.06

표 2를 참조하면, 상기 첨가제는 상기 모체의 전체 중량에 대해 8wt% 내지 12wt%의 함량으로 첨가될 수 있으며, 상기 산화물 저항 박막의 상온 저항온도계수 및 고온 저항온도계수의 절대값은 각각 1.95%/K 이상일 수 있다.Referring to Table 2, the additive may be added in an amount of 8 wt% to 12 wt% with respect to the total weight of the matrix, and the absolute values of the room temperature resistance temperature coefficient and the high temperature resistance temperature coefficient of the oxide resistance thin film are 1.95% / K or more.

첨가제는 (Ni,Mn,Cu)3O4 모체의 전체 중량에 대해 8wt% 내지 12wt%의 함량으로 모체에서 추가적으로 첨가될 수 있는데, 첨가제가 12wt%보다 큰 함량으로 첨가될 경우 스피넬 단일상뿐만 아니라 이차상이 발생하여 비저항이 증가하게 될 뿐만 아니라 하나의 원자가를 가지는 첨가제가 Mn3 +와 Mn4 +간의 전자 호핑 확률을 크게 감소시키면서 비저항이 급격히 증가할 수 있다. 즉, 12wt%보다 큰 함량은 높은 비저항으로 인해 열에 의한 잡음이 발생하는 볼로미터의 노이즈가 증가하여 볼로미터의 특성 구현이 힘들게 되는 문제점이 있다. 반면에, 첨가제가 8wt%보다 작은 함량으로 첨가될 경우 비저항이 낮고 상온 TCR도 높은 값을 나타내지만, 고온에서의 TCR이 감소하므로 환경적 혹은 장치 가열에 의해 높은 온도를 가지는 차량 내부 등 고온의 환경에서는 고감도 적외선 센서의 사용이 어려운 문제점이 있다.Additives include (Ni, Mn, Cu) 3 O 4 If the additive is added in an amount larger than 12 wt%, not only the spinel single phase but also the secondary phase is generated and the resistivity is increased, Can significantly increase the resistivity of the additive with a significant decrease in the electron-hopping probability between Mn 3 + and Mn 4 + . That is, when the content is larger than 12 wt%, the noise of the bolometer is increased due to high resistivity due to heat, which makes it difficult to realize the characteristics of the bolometer. On the other hand, when the additive is added in an amount of less than 8 wt%, the specific resistance is low and the TCR of the room temperature is high, but since the TCR at the high temperature is decreased, the high temperature environment There is a problem that it is difficult to use a high-sensitivity infrared sensor.

그리고, 전술한 바와 같이 적외선 센서는 열에 의한 잡음이 존재하므로 적외선 센서의 잡음을 감소시키고 최적의 신호 출력을 위해서는 60Ω·cm 이하의 낮은 비저항이 요구된다. 그러나, 잡음 제거 및 신호 출력에 있어서 낮은 비저항 값을 가질수록 좋지만 보통 비저항이 작으면 저항온도계수의 절대값도 작아지는 경향성을 나타내므로 비저항이 감소함과 동시에 TCR도 감소할 수 있다. 즉, 비저항이 40Ω·cm 보다 낮아질 경우 TCR에 미치는 영향으로 인해 고온에서의 TCR이 감소할 수 있으므로 산화물 저항 박막은 적외선 센서의 노이즈 특성을 낮추게 하면서 동시에 높은 TCR을 가질 수 있는 40Ω·cm 내지 60Ω·cm의 비저항 값을 가질 수 있다.As described above, since the infrared sensor has noise due to heat, a specific resistance of less than 60? Cm is required for reducing the noise of the infrared sensor and outputting the optimum signal. However, it is better to have a lower resistivity value in the noise elimination and signal output, but when the specific resistance is smaller, the absolute value of the resistance temperature coefficient tends to decrease, so that the resistivity decreases and the TCR decreases. That is, when the resistivity is lower than 40 Ω · cm, the TCR at a high temperature may be reduced due to the influence on the TCR. Therefore, the oxide resistive thin film may have a high TCR while lowering the noise characteristic of the infrared sensor, cm. < / RTI >

또한, 본 발명의 실시예에 따른 산화물 저항 박막의 상온 저항온도계수 및 고온 저항온도계수의 절대값은 각각 1.95%/K 이상일 수 있는데, 적외선 센서의 온도 분해능 값은 저항온도계수의 절대값에 반비례하므로 볼로미터의 중요한 평가 요소인 응답도(Responsivity) 및 온도 분해능 특성을(Noise Equivalent Temperature Difference, NETD)을 향상시키기 위해서는 저항온도계수의 절대값이 커야한다. 하지만, 감지 능력의 척도가 되는 저항온도계수의 절대값이 1.95%/K보다 작을 경우에는 낮은 저항온도계수의 절대값으로 인해 소자의 응답도 및 온도 분해능 특성이 좋지 않아 볼로미터의 특성 구현이 힘들게 되고, 이에 고감도를 가지는 소자 제작이 어려운 문제점이 있기 때문에 산화물 저항 박막의 상온 저항온도계수 및 고온 저항온도계수의 절대값은 각각 1.95%/K 이상일 수 있다.Also, the absolute values of the room temperature resistance temperature coefficient and the high temperature resistance temperature coefficient of the oxide thin film according to the embodiment of the present invention may be 1.95% / K or more, respectively. The temperature resolution value of the infrared sensor is inversely proportional to the absolute value of the resistance temperature coefficient The absolute value of the resistance temperature coefficient should be large in order to improve the respon- sivity and the temperature resolution characteristic (NETD), which are important evaluation factors of the bolometer. However, when the absolute value of the resistance temperature coefficient, which is a measure of the sensing ability, is less than 1.95% / K, the response of the device and the temperature resolution characteristic are poor due to the absolute value of the low resistance temperature coefficient, , It is difficult to manufacture a device having a high sensitivity. Therefore, the absolute value of the room temperature resistance temperature coefficient and the high temperature resistance temperature coefficient of the oxide resistive thin film may be 1.95% / K or more, respectively.

한편, 저항온도계수의 절대값이 크면 클수록 응답도 및 온도 분해능 측면에서는 좋을 수 있지만, (Ni,Mn,Cu)3O4계 모체에 본 발명의 첨가제가 첨가되어 형성된 산화물 저항 박막이 전술한 바와 같이 (1)1.95%/K 이상의 상온 저항온도계수의 절대값 및 (2)1.95%/K 이상의 고온 저항온도계수의 절대값을 가지면서 동시에 (3)40Ω·cm 내지 60Ω·cm의 비저항을 가지는 3가지의 조건을 모두 만족하기 위해서는 상온 및 고온 저항온도계수의 절대값이 각각 3.1%/K 이하일 수 있다. 따라서, 산화물 저항 박막은 상온 및 고온에서 모두 1.95%/K 내지 3.1%/K의 높은 저항온도계수 절대값을 가질 수 있다.On the other hand, although the absolute value of the resistance thermometer can be better in the road and temperature resolution side larger the response, as a (Ni, Mn, Cu) 3 O 4-based additive of the present invention to the matrix is added to the oxide resistant thin film described above formed (1) an absolute value of a room temperature resistance temperature coefficient of 1.95% / K or more and (2) an absolute value of a high temperature resistance temperature coefficient of 1.95% / K or more, In order to satisfy all three conditions, the absolute value of the normal temperature and high temperature resistance temperature coefficient may be 3.1% / K or less. Therefore, the oxide-resistive thin film can have an absolute value of a high resistance temperature coefficient of 1.95% / K to 3.1% / K both at room temperature and at high temperature.

이상에서 살펴본 바와 같이, 온도가 변하는 경우에도 원자가 상태를 유지하는 것 뿐만 아니라 망간의 결합원자가보다 작은 결합원자가를 가지는 첨가제가 (Ni,Mn,Cu)3O4계 모체에 8wt% 내지 12wt%의 함량으로 첨가될 경우 본 발명의 산화물 저항 박막은 상온 뿐만 아니라 고온에서도 1.95%/K 이상의 높은 저항온도계수의 절대값을 가지면서 동시에 마이크로 볼로미터 응용에 적용 가능한 60Ω·cm 이하의 비저항을 가질 수 있으므로 상온 및 고온에서 모두 우수한 정밀도와 향상된 온도 안정성을 가지는 고감도 볼로미터(또는 적외선 센서)를 제조할 수 있다.As described above, when the temperature is changed, not only the valence state is maintained but also the additive having the bonding valence of manganese having a smaller bonding valence is added to the (Ni, Mn, Cu) 3 O 4 system matrix in an amount of 8 wt% to 12 wt% The oxide resistive thin film of the present invention has an absolute value of a high resistance temperature coefficient of 1.95% / K or more at a high temperature as well as a room temperature, and at the same time, it can have a specific resistance of 60 Ω · cm or less applicable to microbolometer applications, A high sensitivity bolometer (or an infrared sensor) having both excellent precision and improved temperature stability can be manufactured at high temperature and high temperature.

도 1의 (b)를 참조하면, 상기 기판(110) 및 산화물층(120) 사이에 니켈, 망간 및 구리 중 적어도 어느 하나의 금속의 산화물로 이루어진 산화물 시드층(130)을 더 포함할 수 있다. 1B, an oxide seed layer 130 made of an oxide of at least one of nickel, manganese, and copper may be further disposed between the substrate 110 and the oxide layer 120 .

기판(110) 상에 제공되는 산화물 시드층(130)은 산화물 시드층(130) 상에 형성되는 산화물층(120)의 결정 성장을 유도할 수 있는데, 산화물 시드층(130)을 구성하는 니켈, 망간 및 구리 중 적어도 어느 하나의 금속이 산화된 상태로서 결정 핵으로 제공하면 산화물층(120) 결정 성장이 더욱 용이해질 수 있다. 즉, 산화물 시드층(130)은 (Ni,Mn,Cu)3O4 조성을 가지는 저항 박막(100)의 결정구조를 형성할 때 필요한 금속 원자들이 부착할 수 있는 결정 핵 또는 위치(site)를 제공하여 저항 박막(100)이 용이하게 성장할 수 있도록 할 수 있다. The oxide seed layer 130 provided on the substrate 110 may induce crystal growth of the oxide layer 120 formed on the oxide seed layer 130. The oxide seed layer 130 may be formed of nickel, Manganese, and copper may be provided as crystal nuclei in an oxidized state, the crystal growth of the oxide layer 120 may be facilitated. That is, the oxide seed layer 130 provides a crystal nucleus or a site to which the metal atoms necessary for forming the crystal structure of the resistive thin film 100 having the (Ni, Mn, Cu) 3 O 4 composition can adhere thereto So that the resistance thin film 100 can easily grow.

따라서, 산화물 시드층(130)은 스피넬 결정구조의 저항 박막(100)을 형성할 때 필요로 하는 결정 핵을 제공해 줄 수 있고, 저항 박막(100)의 결정이 성장할 수 있는 위치를 제공해줄 수 있기 때문에 (Ni,Mn,Cu)3O4의 조성을 가지는 저항 박막(100)이 쉽게 성장될 수 있고, 이에 결정 성장에 요구되는 낮은 열처리 온도 예를 들어, 400℃ 이하의 열처리 온도에서 저항 박막(100)을 형성할 수 있다. Therefore, the oxide seed layer 130 can provide the crystal nuclei necessary for forming the resistive thin film 100 of the spinel crystal structure, and can provide a position where crystals of the resistive thin film 100 can grow Therefore, the resistive thin film 100 having a composition of (Ni, Mn, Cu) 3 O 4 can be easily grown, and the resistance thin film 100 (100) can be easily grown at a low heat treatment temperature required for crystal growth, ) Can be formed.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 산화물 저항 박막 제조방법을 나타내는 순서도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀 코터의 구조를 나타내는 단면도이다.FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an oxide-resistive thin film according to another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a structure of a spin coater according to another embodiment of the present invention.

도 3 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 볼로미터용 산화물 저항 박막 제조방법은 복수의 산화 금속 유기화합물과 온도가 변하는 경우에도 원자가 상태를 유지하는 첨가제를 제1 유기용매에 각각 용해시켜 복수의 예비 전구체 용액 및 첨가제 용액을 준비하는 과정; 상기 복수의 예비 전구체 용액 및 첨가제 용액을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 과정; 상기 혼합용액을 상기 제1 유기용매와 상이한 제2 유기용매로 희석하여 전구체 용액을 제조하는 과정; 기판 상에 상기 전구체 용액을 이용하여 액상 공정으로 전구체층을 형성하는 과정; 및 상기 전구체층을 산화 분위기에서 후속 열처리하여 산화물층으로 변화하는 과정을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 3 to 4, the method for producing an oxide-resistant thin film for a bolometer according to another embodiment of the present invention includes the steps of: preparing a plurality of metal oxide organic compounds and an additive for maintaining the valence state, Preparing a plurality of precursor precursor solutions and an additive solution; Preparing a mixed solution by mixing the plurality of pre-precursor solutions and the additive solution; Diluting the mixed solution with a second organic solvent different from the first organic solvent to prepare a precursor solution; Forming a precursor layer on the substrate by a liquid phase process using the precursor solution; And a step of converting the precursor layer into an oxide layer by performing a subsequent heat treatment in an oxidizing atmosphere.

우선, 복수의 산화 금속 유기화합물과 온도가 변하는 경우에도 원자가 상태를 유지하는 첨가제를 제1 유기용매에 각각 용해시켜 복수의 예비 전구체 용액 및 첨가제 용액을 준비할 수 있다(S100). 이때, 상기 제1 유기용매는 방향족 탄화수소계 유기용매일 수 있다.First, a plurality of pre-precursor solutions and additive solutions can be prepared by dissolving each of the plurality of metal oxide organic compounds and the additive that maintains a valence state in the first organic solvent even when the temperature is changed (S100). At this time, the first organic solvent may be an aromatic hydrocarbon-based organic solvent.

혼합용액을 제조하기 전에 복수의 산화 금속 유기화합물 및 첨가제 용액을 제1 유기용매에 각각 용해시켜 복수의 예비 전구체 용액 및 첨가제 용액을 준비할 수 있고, 복수의 산화 금속 유기화합물 및 첨가제를 각각 용해시키는 제1 유기용매는 벤젠(C6H6), 톨루엔(C6H5CH3), 크실렌(C6H4(CH3)2), 나프탈렌(C10H8), 안트라센(C14H10) 등의 방향족 탄화수소계 유기용매일 수 있다.A plurality of preliminary precursor solutions and additive solutions can be prepared by dissolving a plurality of metal oxide organic compounds and an additive solution in a first organic solvent before preparing the mixed solution, respectively, and a plurality of metal oxide organic compounds and additives are dissolved the first organic solvent is benzene (C 6 H 6), toluene (C 6 H 5 CH 3) , xylene (C 6 H 4 (CH 3 ) 2), naphthalene (C 10 H 8), anthracene (C 14 H 10 ) And aromatic hydrocarbon-based organic solvents.

일반적으로 카르복실레이트기를 가지는 산화 금속 유기화합물 및 첨가제는 물과 같은 극성 용매에 잘 용해되지 않는 무극성 물질로 긴 사슬 길이를 가질 수 있다. 탄소 화합물처럼 사슬의 길이가 길거나 복합적인 탄화수소(C-H) 사슬을 가지는 물질은 극성 용매에 잘 용해되지 않는 비극성 및 소수성 특성을 가지며, 사슬의 길이가 길어질수록 소수(hydrophobic) 특성이 증가되어 극성 용매에 대한 용해도가 감소되기 때문에 짧은 사슬을 가질 경우 극성 용매에 잘 용해되는 반면 긴 사슬을 가질 경우 극성 용매에 잘 용해되지 않는다.In general, metal oxide organic compounds having carboxylate groups and additives are nonpolar materials which are not soluble in polar solvents such as water and may have a long chain length. Materials with long chain or complex hydrocarbon (CH) chains, such as carbon compounds, have non-polar and hydrophobic properties that are insoluble in polar solvents. As the chain length increases, hydrophobic properties increase. Since the solubility is reduced, it is soluble in a polar solvent when it has a short chain, whereas it is not well soluble in a polar solvent when it has a long chain.

따라서, 긴 사슬 길이로 인해 극성이 작아 소수성을 띄는 산화 금속 유기화합물 및 첨가제는 소수성 특성에 의해 극성 용매보다 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등과 같은 무극성 용매에 더 잘 용해될 수 있기 때문에, 복수의 예비 전구체 용액 및 첨가제 용액은 방향족 탄화수소계 유기용매인 제1 유기용매에 각각 용해시킴으로써 준비될 수 있고, 전술한 바와 같이 산화 금속 유기화합물이 제1 유기용매에 보다 효과적으로 용해될 수 있기 때문에 각각의 예비 전구체 용액의 몰농도 즉, 각 조성의 몰농도를 쉽게 조절할 수 있어 원하는 조성의 예비 전구체 용액을 수월하게 얻을 수 있다.Thus, metal oxide organic compounds and additives having low polarity due to their long chain lengths, which are hydrophobic, can be more soluble in non-polar solvents such as benzene, toluene, xylene and the like than polar solvents due to their hydrophobic properties, so that a plurality of pre- And the additive solution can be prepared by respectively dissolving in a first organic solvent which is an aromatic hydrocarbon organic solvent and the metal oxide organic compound can be more effectively dissolved in the first organic solvent as described above, It is possible to easily control the molarity, that is, the molar concentration of each composition, so that a precursor solution having a desired composition can be easily obtained.

복수의 예비 전구체 용액 및 첨가제 용액을 준비한 뒤, 각각의 예비 전구체 용액을 미리 설정된 비율로 혼합한 용액과 첨가제 용액을 혼합하여 혼합용액을 제조할 수 있는데(S200), 첨가제 용액과 혼합하기 전 예비 전구체 용액들을 혼합할 때의 혼합비율은 원하는 조성 또는 미리 설정된 비율에 따라서 변화시킬 수 있고, 본 발명에서는 한 실시예로 산화물층(120)이 [(Ni,Mn)1-xCux]3O4(x=0.3)의 조성을 가지도록 혼합비율을 설정하여 혼합하였다.A plurality of preliminary precursor solutions and additive solutions may be prepared, and a mixed solution may be prepared by mixing solutions of the respective precursor precursors at predetermined ratios with an additive solution (S200). Before mixing with the additive solution In the present invention, in one embodiment, the oxide layer 120 is formed of [(Ni, Mn) 1-x Cu x ] 3 O 4 (x = 0.3).

상기 산화물층은 (Ni,Mn,Cu)3O4계 모체 및 상기 모체에 첨가되며, 온도가 변하는 경우에도 원자가 상태를 유지하는 원소인 첨가제를 포함하며, 상기 첨가제는 상기 모체의 전체 중량에 대해 8wt% 내지 12wt%의 함량으로 첨가될 수 있다.Wherein the oxide layer comprises a (Ni, Mn, Cu) 3 O 4 based matrix and an additive added to the matrix, the additive being an element that maintains a valence state even when the temperature changes, To 8 wt% to 12 wt%.

표 2를 다시 참조하면, 첨가제가 12wt%보다 큰 함량으로 첨가될 경우 스피넬 단일상뿐만 아니라 이차상이 발생하여 비저항이 증가하게 될 뿐만 아니라 하나의 원자가를 가지는 첨가제가 Mn3+와 Mn4+간의 전자 호핑 확률을 크게 감소시키면서 비저항이 급격히 증가할 수 있다. 즉, 12wt%보다 큰 함량은 높은 비저항으로 인해 열에 의한 잡음이 발생하는 볼로미터의 노이즈가 증가할 수 있어 볼로미터의 특성 구현이 힘들게 되는 문제점이 있다. 반면에, 첨가제가 8wt%보다 작은 함량으로 첨가될 경우 고온에서의 TCR이 감소하므로 환경적 혹은 장치 가열에 의해 높은 온도를 가지는 차량 내부 등 고온의 환경에서는 고감도 적외선 센서의 사용이 제한되는 문제점이 있다.Referring again to Table 2, when the additive is added in an amount larger than 12 wt%, not only the spinel single phase but also the secondary phase is generated and the resistivity is increased. In addition, the additive having one atomic valence increases electrons between Mn 3+ and Mn 4+ The resistivity may increase sharply while greatly reducing the hopping probability. That is, when the content is larger than 12 wt%, the noise of the bolometer generating noise due to heat due to the high resistivity may be increased, which makes it difficult to realize the characteristics of the bolometer. On the other hand, when the additive is added at a content of less than 8 wt%, the TCR at high temperature is decreased, so that there is a problem in that the use of the high-sensitivity infrared sensor is restricted in a high temperature environment such as a vehicle having a high temperature by environmental or device heating .

산화물층(120)이 상기 조성을 가지도록 복수의 산화 금속 유기 화합물에서 상기 복수의 산화 금속은 산화 니켈, 산화 망간 및 산화 구리일 수 있고, 복수의 산화 금속 유기화합물이 제1 유기용매에 각각 용해되어 제조된 복수의 예비 전구체 용액은 한 실시예로 NiO, Mn2O3, CuO일 수 있다. In the plurality of metal oxide organic compounds such that the oxide layer 120 has the above composition, the plurality of metal oxides may be nickel oxide, manganese oxide, and copper oxide, and a plurality of metal oxide organic compounds are respectively dissolved in the first organic solvent pre-precursor solutions of the prepared plurality may be in one embodiment NiO, Mn 2 O 3, CuO .

상기 첨가제는 붕소, 아연, 갈륨, 인듐, 마그네슘, 세슘 및 베릴륨 중 적어도 어느 하나의 원소를 포함할 수 있고, 상기 첨가제의 결합원자가는 상기 망간의 결합원자가 보다 작을 수 있다.The additive may include at least one element selected from the group consisting of boron, zinc, gallium, indium, magnesium, cesium and beryllium, and the bonding valence of the additive may be smaller than the bonding valence of the manganese.

붕소(B3+), 아연(Zn2 +), 갈륨(Ga3 +), 인듐(In3 +), 마그네슘(Mg2 +), 스칸듐(Sc3 +) 및 베릴륨(Be2 +)은 모두 하나의 원자가를 가지는 원소로써, 붕소, 아연, 갈륨, 인듐, 마그네슘, 스칸듐 및 베릴륨처럼 정해진 원자가 상태를 유지하는 첨가제를 전술한 제1 유기용매에 용해시켜 첨가제 용액을 준비할 수 있는데, 온도의 변화가 발생하여도 원자가 변화 없이 하나의 원자가 상태만을 유지할 수 있는 첨가제가 제1 유기용매에 용해되어 복수의 예비 전구체 용액과 혼합되면, 후속 열처리하여 결정화된 입방정 스피넬 결정 구조에서 안정한 하나의 원자가(2가 또는 3가의 원자가)를 가져 전기 전도에 관여하지 않는 첨가제의 원소가 산소팔면체 자리의 Mn3 +와 치환되면서 Mn3 +와 Mn4 +간의 전자 호핑률을 감소시켜 비저항이 증가하게 되지만, 열에너지 변화에 따른 전자(혹은 이온)의 이동에 대한 저항 변화가 증가되어 고온에서의 TCR을 증가시킬 수 있다.Boron (B 3+), zinc (Zn + 2), gallium (Ga + 3), indium (In + 3), magnesium (Mg + 2), scandium (Sc 3 +) and beryllium (Be + 2), all As an element having one valence, an additive solution can be prepared by dissolving an additive which maintains a predetermined valence state such as boron, zinc, gallium, indium, magnesium, scandium and beryllium in the above-mentioned first organic solvent, The additive that can maintain only one atomic state without changing the valence is dissolved in the first organic solvent and mixed with the plurality of precursor precursors, a single valence stable in the cubic spinel crystal structure crystallized by the subsequent heat treatment or a trivalent atom) to as get the element that does not engage the additive in the electrically conductive substituted and Mn 3 + of the oxygen octahedral sites by reducing the Mn 3 + and electron hopping between Mn 4 + ratio, but the specific resistance is increased, the thermal energy changes Another electron (or ion) is increased the resistance change of the movement of the TCR can be increased at high temperature.

또한, 후속 열처리하여 결정화된 입방정 스피넬 결정 구조에서 산소팔면체 자리에 위치하는 망간과 치환되는 붕소, 아연, 갈륨, 인듐, 마그네슘, 스칸듐 및 베릴륨 중 적어도 어느 하나의 결합원자가는 망간의 결합원자가인 2.63보다 낮은 2.60 이하로 망간의 결합원자가보다 낮기 때문에 (Ni,Mn,Cu)3O4의 모체에 본 발명의 실시예에 따른 첨가제가 첨가되어 산소팔면체 자리에 치환될 경우 망간과 산소 이온 사이의 결합력보다 산소 이온과의 결합력이 약해져 첨가제 이온이 쉽게 움직일 수 있게 되므로 고온에서 금속이온의 rattling 확률이 증가하여 고온 TCR이 향상될 수 있다.The bonding valence of at least one of boron, zinc, gallium, indium, magnesium, scandium, and beryllium substituted with manganese in the octahedral octahedral site of the cubic spinel crystal structure crystallized by the subsequent heat treatment is 2.63 (Ni, Mn, Cu) 3 O 4 , the additive according to the embodiment of the present invention is added to the octahedral site of the oxyalkylene compound to lower the bonding force between the manganese and the oxygen ion The bonding force with oxygen ions is weakened and the additive ions can move easily, so that the rattling probability of the metal ion at high temperature is increased and the high temperature TCR can be improved.

특히, 상기 2가지의 조건을 만족하는 원소들 중 붕소, 아연은 갈륨, 인듐, 마그네슘, 스칸듐, 베릴륨과 달리 벌크 세라믹스에서 저온소결용 첨가제로 사용되는 원소로써, 다른 원소들 보다 더욱 효과적으로 세라믹의 소결온도를 감소시킬 수 있으므로 본 발명에서 모체에 첨가제로서 붕소, 아연 중 적어도 어느 하나가 첨가될 경우 결정 성장에 요구되는 열처리 온도를 감소시킬 수 있어 저온 열처리에 더욱 효과적일 수 있다.Particularly, boron and zinc among the elements satisfying the above two conditions are used as additives for low-temperature sintering in bulk ceramics unlike gallium, indium, magnesium, scandium and beryllium. As a result, In the present invention, when at least one of boron and zinc is added as an additive to the matrix in the present invention, the heat treatment temperature required for crystal growth can be reduced, which is more effective for low temperature heat treatment.

혼합용액을 제조한 뒤, 혼합용액을 제1 유기용매와 상이한 제2 유기용매로 희석하여 전구체 용액(100)을 제조할 수 있다(S300). 이때, 상기 제2 유기용매는 아세트산 에스테르계 유기용매일 수 있다. After the mixed solution is prepared, the precursor solution 100 may be prepared by diluting the mixed solution with a second organic solvent different from the first organic solvent (S300). At this time, the second organic solvent may be acetic acid ester-based organic solvent.

혼합용액을 제1 유기용매와 상이한 제2 유기용매로 희석하여 기판(110) 상에 코팅되는 전구체 용액(100)을 제조할 수 있는데, 제2 유기용매는 아세트산에틸(C4H8O2), 아세트산부틸(C6H12O2), 아세트산메틸(C3H6O2), 셀로솔브아세테이트(C6H12O3), 카비톨아세테이트(C10H20O4) 등의 아세트산 에스테르계 유기용매일 수 있다.The precursor solution 100 coated on the substrate 110 may be prepared by diluting the mixed solution with a second organic solvent different from the first organic solvent. The second organic solvent may be ethyl acetate (C 4 H 8 O 2 ) , Acetic acid esters such as butyl acetate (C 6 H 12 O 2 ), methyl acetate (C 3 H 6 O 2 ), cellosolve acetate (C 6 H 12 O 3 ), and carbitol acetate (C 10 H 20 O 4 ) It can be used daily for organic.

제2 유기용매는 제조된 전구체 용액(100)이 기판(110) 상에 도포될 때 기판(110)과의 접촉각 또는 젖음성을 고려하여 제1 유기용매와 다르게 산소원자를 포함하는 아세트산 에스테르계 유기용매가 사용될 수 있고, 이러한 제2 유기용매는 기판(110)의 젖음성을 높이고 표면에너지를 증가시켜 기판(110)과의 효과적인 접착이 일어날 수 있도록 할 수 있다. 다시 말해서, 산소원자를 포함하는 제2 유기용매가 사용된 전구체 용액(100)을 기판(110) 상에 도포할 시, 기판(110)과의 접촉각을 최소화하여 전구체 용액(100)의 젖음성 및 기판(110)과의 접착력을 효과적으로 개선시킬 수 있다. The second organic solvent may be prepared by dissolving an organic solvent such as an acetate ester organic solvent containing oxygen atoms in an organic solvent different from the first organic solvent in consideration of the contact angle or wettability with the substrate 110 when the prepared precursor solution 100 is coated on the substrate 110. [ Such second organic solvent may increase the wettability of the substrate 110 and increase the surface energy so that effective adhesion with the substrate 110 may occur. In other words, when the precursor solution 100 using the second organic solvent containing oxygen atoms is applied on the substrate 110, the contact angle with the substrate 110 is minimized to improve the wettability of the precursor solution 100, It is possible to effectively improve the adhesion with the adhesive layer 110.

따라서, 제1 유기용매와 상이하게 산소원자를 가지는 제2 유기용매를 전구체 용액 제조에 사용함으로써 기판(110) 표면에 접착성 및 친수성을 부여하기 위해 산소 플라즈마 처리를 따로 수행하지 않아도 기판(110)과 산화물 저항 박막(340)의 접합성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, by using the second organic solvent having an oxygen atom different from the first organic solvent in the preparation of the precursor solution, the substrate 110 can be formed without oxygen plasma treatment in order to impart adhesiveness and hydrophilicity to the surface of the substrate 110. [ And the oxide-resistance thin film 340 can be improved.

본 발명에서는 하나의 유기용매를 사용하여 전구체 용액(100)을 제조하지 않고, 서로 다른 제1 유기용매 및 제2 유기용매를 사용하고 두 단계로 나눠 전구체 용액(100)을 제조함으로써 산화 금속 유기화합물 및 첨가제를 보다 효과적으로 용해시킬 수 있음과 동시에 기판(110)과의 접착성을 향상시킬 수 있다. 산화 금속 유기화합물 및 첨가제를 제1 유기용매에 용해시키지 않고 바로 제2 유기용매에 용해시켜 전구체 용액(100)을 제조할 경우 기판(110)과의 접착성을 향상시킬 수는 있으나, 아세트산 에스테르계의 제2 유기용매는 극성 용매이므로 긴 사슬 길이를 가지는 산화 금속 유기화합물 및 첨가제가 잘 용해되지 않아 산화물 저항 박막(340)이 제조되지 않을 수 있다.In the present invention, precursor solution (100) is not prepared using one organic solvent, and the precursor solution (100) is prepared in two stages using different first organic solvent and second organic solvent, And the additive can be more effectively dissolved and the adhesion with the substrate 110 can be improved. When the precursor solution 100 is prepared by dissolving the metal oxide organic compound and the additive in the second organic solvent without dissolving the first organic solvent in the first organic solvent, the adhesion to the substrate 110 can be improved, Since the second organic solvent of the second organic solvent is a polar solvent, the metal oxide organic compound having a long chain length and the additive are not dissolved sufficiently, so that the oxide-resistant thin film 340 may not be produced.

따라서, 긴 사슬 길이를 가진 산화 금속 유기화합물 및 첨가제를 무극성 용매인 제1 유기용매에 용해시킴으로써 극성 용매인 제2 유기용매보다 더욱 잘 용해시킬 수 있고, 혼합용액을 제1 유기용매와는 상이한 제2 유기용매로 희석함으로써 기판(110)과 산화물 저항 박막(340)의 접합성을 향상시킬 수 있다.Therefore, by dissolving the metal oxide organic compound having a long chain length and the additive in the first organic solvent which is a non-polar solvent, it is possible to dissolve the organic metal compound and the additive more effectively than the second organic solvent which is a polar solvent, 2 organic solvent, the bonding property between the substrate 110 and the oxide-resistant thin film 340 can be improved.

전구체 용액(100)을 제조한 뒤, 전구체 용액(100)으로 상기 전구체층(125)을 형성하는 과정 이전에, 상기 기판(110) 상에 상기 복수의 산화 금속 중 적어도 어느 하나의 금속을 포함하는 금속층을 형성하는 과정을 더 포함할 수 있고, 상기 금속층은 물리적 기상 증착법으로 형성될 수 있다.The precursor solution 100 may be formed on the substrate 110 prior to forming the precursor layer 125 with the precursor solution 100. The precursor solution 100 may include at least one of the plurality of metal oxides, The metal layer may further include a metal layer, and the metal layer may be formed by physical vapor deposition.

금속층(또는 예비 산화물 시드층) 상에 전구체 용액을 코팅하여 형성되는 전구체층(125)은 후속 열처리에 의해 산화되어 산화물층(120)으로 변하기 때문에 본 발명에 따른 금속층이 전구체 용액에 포함된 산화 금속 유기화합물의 산화 금속 중 적어도 어느 하나의 금속이 산화된 상태로서 결정 핵으로 제공하면 산화물층(120)의 결정 성장이 더욱 용이할 수 있다. 즉, 금속층은 산화물층(120)의 하부에서 결정핵 역할을 하기 위하여 전술한 복수의 산화 금속 중 적어도 어느 하나의 금속, 보다 자세히는 니켈, 망간 및 구리 중 적어도 어느 하나의 금속을 포함할 수 있으며, 금속층의 금속 원자들은 스피넬 결정구조의 저항 박막(340)을 형성할 때 필요한 금속 원자들이 부착할 수 있는 결정 핵 및 저항 박막(340)의 결정이 성장할 수 있는 위치를 제공해줄 수 있기 때문에 저항 박막(340)이 쉽게 성장할 수 있다.Since the precursor layer 125 formed by coating the precursor solution on the metal layer (or the pre-oxide seed layer) is oxidized by the subsequent heat treatment to be changed into the oxide layer 120, the metal layer according to the present invention is a metal oxide If at least one of the metals of the organic compound is oxidized and provided as crystal nuclei, the crystal growth of the oxide layer 120 may be easier. That is, the metal layer may include at least any one metal among the plurality of metal oxides described above, more specifically, at least one of nickel, manganese, and copper to serve as a nucleus at the bottom of the oxide layer 120 , The metal atoms of the metal layer can provide a position where the crystal nuclei to which the metal atoms necessary for forming the resistive thin film 340 of the spinel crystal structure can adhere and the crystal of the resistive thin film 340 can grow, (340) can easily grow.

기판(110) 상에 형성되는 금속층은 물리적 기상 증착법 즉, 스퍼터링 증착법으로 증착될 수 있고, 스퍼터링 증착법은 통상적인 방법에 의하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다. The metal layer formed on the substrate 110 can be deposited by a physical vapor deposition method, that is, a sputtering deposition method. Since the sputtering deposition method is a conventional method, a detailed description will be omitted.

상기 금속층을 형성한 뒤 상기 전구체층(125)을 형성하는 과정 이전에, 상기 금속층을 상기 후속 열처리보다 낮은 온도에서 예비 열처리하여 산화물 시드층(130)으로 변화하는 과정을 더 포함할 수 있다.The method may further include a step of preheating the metal layer at a temperature lower than the temperature of the next heat treatment to form the oxide seed layer 130 before forming the precursor layer 125 after forming the metal layer.

금속층의 니켈, 망간 및 구리 중 적어도 어느 하나의 금속이 결정 핵 역할을 하기 위해 산화물 시드층(130)으로 변하기 위한 예비 열처리는 후속 열처리보다 낮은 온도에서 수행될 수 있다. 즉, 산화물층(120)의 결정 성장을 용이하게 하기 위해 후속 열처리보다 낮은 온도와 산소 분위기 또는 대기 중에서 금속층의 산화를 위한 예비 열처리를 수행하여 금속층을 시드층 역할을 하는 예비 산화물 시드층으로 변화시킬 수 있다.At least any one metal of nickel, manganese, and copper in the metal layer may be changed to an oxide seed layer 130 to serve as a crystal nucleus. The preliminary heat treatment can be performed at a lower temperature than the subsequent heat treatment. That is, to facilitate crystal growth of the oxide layer 120, a preliminary heat treatment for oxidation of the metal layer in an oxygen atmosphere or atmosphere at a lower temperature than the subsequent heat treatment is performed to change the metal layer to a preliminary oxide seed layer serving as a seed layer .

이때, 금속층을 예비 열처리를 하여 변한 예비 산화물 시드층은 후속 열처리를 통해 전구체층(125)이 산화물층(120)으로 변화되기 전인, 즉 산화물층(120)과 결합된 상태가 아니기 때문에 스피넬 결정구조가 아닌 시드층 역할을 하기 위한 예비 산화물 시드층일 수 있다.In this case, since the pre-oxide seed layer changed by the preliminary heat treatment of the metal layer is not in a state of being coupled with the oxide layer 120 before the precursor layer 125 is changed to the oxide layer 120 through the subsequent heat treatment, But may be a pre-oxide seed layer for serving as a seed layer.

산화물 시드층(130) 상에 형성되는 전구체층(125)은 후속 열처리를 통해 산화물층(120)으로 변하기 때문에 예비 열처리를 한 금속층(예를 들어, 구리 금속층)은 Cu에서 CuOx로 변화하여 시드층 역할을 하기 위한 예비 산화물 시드층으로 형성될 수 있고, 산화된 금속층인 예비 산화물 시드층 상부에 최종적으로 형성되는 산화물층(120)의 결정 성장을 용이하게 해주는 예비 산화물 시드층일 수 있다. Since the precursor layer 125 formed on the oxide seed layer 130 is changed to the oxide layer 120 through the subsequent heat treatment, the metal layer (for example, the copper metal layer) subjected to the preliminary heat treatment is changed from Cu to CuO x, And may be a pre-oxide seed layer that facilitates crystal growth of the oxide layer 120 that is ultimately formed on the pre-oxidized seed layer, which is an oxidized metal layer.

금속층을 산화하여 예비 산화물 시드층으로 변화시키기 위한 예비 열처리가 꼭 수행되는 것은 아니며, 전구체층(125)을 형성하기 전에 예비 열처리가 수행되지 않더라도 전구체층(125)을 산화 분위기에서 후속 열처리하여 산화물층(120)으로 변화시킬 때, 전구체층(125)뿐만 아니라 금속층까지 산화하여 산화된 금속층인 산화물 시드층(130)으로 형성될 수 있다.The precursor layer 125 is not subjected to a preliminary heat treatment for oxidizing the metal layer to change it to the preliminary oxide seed layer. Even if the preliminary heat treatment is not performed before the precursor layer 125 is formed, The oxide seed layer 130 may be a metal layer oxidized by oxidizing not only the precursor layer 125 but also the metal layer.

따라서, 시드층 역할을 하기 위한 예비 산화물 시드층은 스피넬 결정구조의 저항 박막(340)을 형성할 때 필요로 하는 결정 핵을 제공해 줄 수 있고, 저항 박막(340)의 결정이 성장할 수 있는 위치를 제공해줄 수 있기 때문에 (Ni,Mn,Cu)3O4의 조성을 가지는 저항 박막(340)이 쉽게 성장될 수 있다.Therefore, the pre-oxide seed layer for serving as the seed layer can provide the crystal nuclei necessary for forming the resistive thin film 340 of the spinel crystal structure, and the position where the crystal of the resistive thin film 340 can grow The resistive thin film 340 having a composition of (Ni, Mn, Cu) 3 O 4 can be easily grown.

금속층을 예비 산화물 시드층으로 변화시킨 뒤, 기판(110) 상에 도 4와 같은 스핀코터 및 전구체 용액(100)을 이용하여 액상 공정으로 전구체층(125)을 형성할 수 있다(S400). The precursor layer 125 may be formed by a liquid phase process using the spin coater and precursor solution 100 as shown in FIG. 4 on the substrate 110 (S400) after changing the metal layer to a pre-oxide seed layer.

예비 산화물 시드층(미도시)이 형성된 기판(110)을 지지유닛(210) 상에 안착시키고, 노즐(220)을 이용하여 예비 산화물 시드층 상으로 전구체 용액(100)을 투여한다. 예비 산화물 시드층 상에 전구체 용액(100)을 도포하면서 지지유닛(210)을 회전시켜 기판(110)을 회전시킬 수 있다. 이에, 전구체 용액(100)이 고르게 퍼지면서 예비 산화물 시드층 상에 안정된 두께를 가지도록 코팅될 수 있다. The substrate 110 on which the preliminary oxide seed layer (not shown) is formed is placed on the support unit 210 and the precursor solution 100 is injected onto the preliminary oxide seed layer using the nozzle 220. The substrate 110 can be rotated by rotating the support unit 210 while applying the precursor solution 100 onto the pre-oxide seed layer. Thus, the precursor solution 100 can be coated so as to have a stable thickness on the pre-oxide seed layer while being evenly spread.

그리고, 전구체 용액(100)이 코팅되어 형성된 전구체층(125) 내에 함유된 용매 또는 유기잔존물은 저항 박막(340)의 품질을 저하시킬 수 있기 때문에 전구체층(125) 내 유기용매 또는 유기잔존물을 제거하기 위해 후속 열처리를 수행하기 전에 후속 열처리보다 낮은 온도, 빠른 유지시간에서 예비 후속 열처리가 수행될 수 있다. Since the solvent or organic residues contained in the precursor layer 125 formed by coating the precursor solution 100 may degrade the quality of the resistive thin film 340, the organic solvent or organic residues in the precursor layer 125 may be removed A preliminary subsequent heat treatment may be performed at a lower temperature and a faster holding time than the subsequent heat treatment before performing the subsequent heat treatment.

금속 유기 분해법은 전구체 용액(100)을 이용하는 습식 화학적 박막 제조방법으로 원하는 화학양론 비를 그대로 유지할 수 있으며, 진공장치가 필요 없고 공정이 간단하여 기판(110)에 신속하게 저항 박막(340)을 제조할 수 있는 장점이 있다. 본 발명에 따른 전구체층(125)은 금속 유기 분해법으로 형성하였으나, 이에 한정되지 않고 다양한 액상 공정법이 선택될 수 있다.The metal organic decomposition method can maintain the desired stoichiometric ratio by the wet chemical thin film production method using the precursor solution 100. The metal organic decomposition method can quickly manufacture the resistive thin film 340 on the substrate 110 without a vacuum device and a simple process There is an advantage to be able to do. Although the precursor layer 125 according to the present invention is formed by the metal organic decomposition method, the present invention is not limited thereto and various liquid phase processes can be selected.

예비 후속 열처리를 수행하여 전구체층(125) 내 유기용매 또는 유기잔존물을 제거한 뒤, 전구체층(125)을 산화 분위기에서 후속 열처리하여 산화물층(120)으로 변화시킬 수 있다(S500). 이때, 상기 후속 열처리는 300℃ 내지 400℃의 온도 범위에서 수행될 수 있다.The precursor layer 125 may be subjected to a subsequent heat treatment in an oxidizing atmosphere to convert the precursor layer 125 into the oxide layer 120. In operation S500, the precursor layer 125 may be annealed in an oxidizing atmosphere to remove the organic solvent or organic residues. At this time, the subsequent heat treatment may be performed at a temperature ranging from 300 ° C to 400 ° C.

예비 산화물 시드층 상에 형성된 전구체층(125)을 산화물층(120)으로 변화시키고, 치밀화 및 결정화 또는 높은 저항온도계수, 낮은 비저항, 낮은 1/f 노이즈, 우수한 환경적 안정성에 최대한 만족하도록 개선시키기 위하여 전구체층(125)에 대해서 후속 열처리를 실시할 수 있다. The precursor layer 125 formed on the pre-oxide seed layer can be changed to oxide layer 120 and improved to be as close to densification and crystallization or high resistance temperature coefficient, low resistivity, low 1 / f noise, good environmental stability The precursor layer 125 may be subjected to a subsequent heat treatment.

예비 산화물 시드층 상에 형성된 전구체층(125)의 후속 열처리를 진행하면 전구체층(125)이 산화물층(120)으로 변하게 되는데, 전구체층(125)이 후속 열처리를 통해 산화물층(120)으로 변함과 동시에 산화물층(120)의 금속 산화물 결정 입자들과 산화물층(120) 하부에 형성된 예비 산화물 시드층의 금속 산화물 결정 입자들이 상호 결합되면서 예비 산화물 시드층이 산화물층(120)에 결정핵을 제공하는 스피넬 결정구조의 산화물 시드층(130)으로 변화될 수 있다. 즉, 산화물층(120)의 니켈, 망간 및 구리 결정 입자들은 산화물층(120) 하부에 형성된 예비 산화물 시드층으로 확산, 침투될 수 있고, 이에 따라 예비 산화물 시드층은 산화물층(120)과 같은 (Ni,Mn,Cu)3O4의 조성을 가지는 스피넬 결정구조로 이루어지는 산화물 시드층(130)으로 될 수 있다.As the subsequent heat treatment of the precursor layer 125 formed on the pre-oxide seed layer proceeds, the precursor layer 125 turns into the oxide layer 120, where the precursor layer 125 changes into the oxide layer 120 through a subsequent heat treatment The metal oxide crystal grains of the oxide layer 120 and the metal oxide crystal grains of the preliminary oxide seed layer formed below the oxide layer 120 are coupled to each other so that the preliminary oxide seed layer provides crystal nuclei to the oxide layer 120 To the oxide seed layer 130 of the spinel crystal structure. That is, the nickel, manganese, and copper crystal grains of the oxide layer 120 can be diffused and penetrated into the pre-oxide seed layer formed under the oxide layer 120, so that the pre-oxide seed layer becomes the same as the oxide layer 120 And an oxide seed layer 130 having a spinel crystal structure having a composition of (Ni, Mn, Cu) 3 O 4 .

볼로미터를 형성할 때 주위 환경으로부터 저항 박막(340)으로 열전도 되는 것을 최소화하기 위하여 저항 박막(340)이 기판(110)과 서로 접촉되지 않고 이격 공간(360)에 의해 이격되어 분리되도록 기판(110) 상에 폴리이미드(PI) 등과 같은 유기물 희생층(330)이 형성될 수 있는데, 일반적으로 금속 유기 분해법으로만 증착된 저항 박막(340)의 경우 저항 박막(340)을 결정화하기 위한 후속 열처리온도가 450℃ 이상으로 높아 유기물 희생층(330)의 유기물이 끓어오르는 현상이 발생하는 버블링 문제가 발생할 수 있고, 높은 후속 열처리 온도로 인해 판독집적회로의 손상 및 회로와 저항 박막(340) 간의 열팽창계수 불일치로 인한 변형이 발생할 수 있다. 따라서, 높은 열처리 온도로 인해 발생하는 판독집적회로의 손상 및 버블링 문제를 완전히 방지하기 위해서는 400℃ 이하의 낮은 후속 열처리 온도가 요구될 수 있다.In order to minimize the thermal conduction from the surrounding environment to the resistive film 340 when forming the bolometer, the resistive film 340 is separated from the substrate 110 by the spacing space 360 without being in contact with the substrate 110, An organic material sacrificial layer 330 such as polyimide (PI) may be formed on the resistive thin film 340. Generally, in the case of the resistive thin film 340 deposited only by the metal organic decomposition method, a subsequent heat treatment temperature for crystallizing the resistive thin film 340 is A bubbling problem in which the organic material of the organic material sacrifice layer 330 boils up may occur because the temperature of the resistive thin film 340 is higher than 450 DEG C, and the damage of the readout integrated circuit and the thermal expansion coefficient Deformation due to mismatch may occur. Therefore, a lower heat treatment temperature of 400 占 폚 or less may be required to completely prevent the damage and bubbling problem of the readout integrated circuit caused by the high heat treatment temperature.

본 발명의 실시예에 따른 후속 열처리는 300℃ 내지 400℃의 온도 범위에서 수행될 수 있는데, 본 발명에서 모체에 첨가되는 첨가제는 박막의 상온 및 고온에서의 TCR을 향상시킬 뿐만 아니라 벌크 세라믹스에서 저온소결용 첨가제로 소결온도를 감소시킬 수 있기 때문에 결정화에 필요한 후속 열처리 온도를 400℃ 이하로 감소시켜 고온의 열처리 없이 산화물 저항 박막(340)을 안정적으로 제조할 수 있다. The subsequent heat treatment according to an embodiment of the present invention can be performed at a temperature ranging from 300 ° C to 400 ° C. In the present invention, the additive added to the matrix of the present invention not only improves the TCR at room temperature and high temperature of the thin film, Since the sintering temperature can be reduced by the additive for sintering, the subsequent heat treatment temperature necessary for crystallization can be reduced to 400 캜 or lower, and the oxide thin film 340 can be stably manufactured without heat treatment at a high temperature.

결정화에 필요한 후속 열처리를 300℃ 미만의 온도에서 수행하면, 온도가 충분히 높지 않아 전구체층(125)이 산화물층(120)으로 변화되지 않을 수 있고, 이에 따라 저항 박막(340)이 스피넬 결정구조로 형성될 수 없게 될 수 있다. 또한, 400℃를 초과하는 온도에서 후속 열처리가 수행되면, 전술한 바와 같이 열처리 온도가 너무 높아 판독집적회로가 손상될 수 있고, 유기물 희생층(330)의 버블링 문제가 일어날 수 있다. If the subsequent heat treatment necessary for the crystallization is performed at a temperature of less than 300 ° C., the temperature may not be sufficiently high and the precursor layer 125 may not be changed to the oxide layer 120, so that the resistive thin film 340 has a spinel crystal structure Can not be formed. In addition, if the subsequent heat treatment is performed at a temperature exceeding 400 캜, the heat treatment temperature may be too high as described above, and the burying problem of the organic sacrificing layer 330 may occur.

따라서, 300℃ 내지 400℃에서의 후속 열처리는 450℃보다 높은 온도로 후속 열처리하는 온도보다 낮은 온도이어서 본 발명에 따른 저항 박막(340)을 실제 볼로미터용 저항 박막(340)에 적용하였을 경우 높은 온도의 공정으로 인하여 발생했던 하부 기판(110)에 형성된 판독집적회로가 손상되는 문제점을 근본적으로 차단할 수 있고, 유기물 희생층(330)의 폴리이미드 버블링 문제를 완전히 해소할 수 있기 때문에 저항 박막(340)을 만드는데 용이하게 이용될 수 있다. Therefore, the subsequent heat treatment at 300 ° C to 400 ° C is a temperature lower than the temperature at which the subsequent heat treatment is performed at a temperature higher than 450 ° C. Therefore, when the resistive thin film 340 according to the present invention is applied to the resistive thin film 340 for actual bolometer, The problem of damaging the read integrated circuit formed in the lower substrate 110 caused by the process of forming the organic thin film 330 can be fundamentally prevented and the polyimide bubbling problem of the organic sacrificial layer 330 can be completely solved, Can be used easily.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시에에 따른 볼로미터의 제조공정을 나타내는 단면도이다.5 is a sectional view showing a manufacturing process of a bolometer according to still another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 볼로미터 제조방법은 신호처리 회로가 형성된 기판(310)을 제공하는 과정; 상기 기판(310) 상부면에 이격 형성되어, 상기 신호처리 회로의 전기신호를 전달하는 복수의 금속패드(320)를 형성하는 과정; 상기 기판(310) 상에 유기물 희생층(330)을 형성하는 과정; 상기 유기물 희생층(330) 상에 상기 어느 한 항의 제조방법으로 산화물 저항 박막(340)을 형성하는 과정; 및 상기 유기물 희생층(330) 및 상기 산화물 저항 박막(340)을 패턴화하는 과정을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, a method of manufacturing a bolometer according to another embodiment of the present invention includes: providing a substrate 310 on which a signal processing circuit is formed; Forming a plurality of metal pads (320) spaced apart from the upper surface of the substrate (310) to transmit an electric signal of the signal processing circuit; Forming an organic sacrificial layer (330) on the substrate (310); Forming an oxide resistive thin film (340) on the organic sacrificial layer (330) by the method of any one of the preceding claims; And patterning the organic sacrificial layer 330 and the oxide-resistive thin film 340.

우선, 신호처리 회로(미도시)가 형성된 기판(310)을 제공할 수 있다(도 5a). 이러한 기판(310)은 내부에 적외선 검출을 위한 신호처리 회로를 포함할 수 있으며, SiNx wafer일 수도 있고 실리콘 등의 반도체 재료로 이루어질 수도 있는데 그 재료와 구조에 특별히 제한되지 않는다.First, a substrate 310 on which a signal processing circuit (not shown) is formed can be provided (FIG. 5A). The substrate 310 may include a signal processing circuit for detecting infrared rays, and may be a SiNx wafer or a semiconductor material such as silicon, but the material and structure thereof are not particularly limited.

신호처리 회로가 형성된 기판(310) 상에 스퍼터링 증착법과 같은 물리적 기상 증착법으로 신호처리 회로와 전기적으로 연결되는 금속패드(320)를 증착할 수 있다. 이러한 금속패드(320)는 물리적 기상 증착법으로 증착할 수도 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 증착방법으로 증착할 수 있다. A metal pad 320 electrically connected to the signal processing circuit may be deposited on the substrate 310 on which the signal processing circuit is formed by a physical vapor deposition method such as a sputtering deposition method. The metal pads 320 may be deposited by physical vapor deposition, but not limited thereto, by various deposition methods.

금속패드(320)를 증착한 뒤, 금속패드(320) 상에 감광액을 도포하여 포토리소그래피 공정에 의해 원하는 부위에만 금속패드(320)를 남기게끔 노광 및 현상하고 에칭하여 기판(310) 상에 이격 형성되어, 신호처리 회로와 전기적으로 연결되는 금속패드(320) 패턴이 형성될 수 있다. 이러한 금속패드(320)는 후술되는 지지부재(350)의 전도성 물질과 접촉되어 저항 박막(340)에 연결될 수 있다. After the metal pads 320 are deposited, a photosensitive liquid is coated on the metal pads 320, exposed, developed, and etched so as to leave the metal pads 320 only at desired portions by a photolithography process, And a metal pad 320 pattern that is electrically connected to the signal processing circuit can be formed. The metal pad 320 may be connected to the resistance thin film 340 in contact with the conductive material of the support member 350, which will be described later.

그 다음, 후술될 이격 공간(360)을 형성시키기 위하여 유기물 희생층(330)을 금속패드(320)가 형성된 기판(310) 상에 스핀 코팅(spin coating)법 등에 의하여 도포할 수 있다(도 5b). 유기물 희생층(330)은 일반적으로 고온에서 안정한 폴리이미드(polyimide)를 이용할 수 있다.The organic sacrificial layer 330 may then be applied to the substrate 310 having the metal pad 320 formed thereon by spin coating or the like to form a spacing space 360 to be described later ). The organic sacrificial layer 330 may utilize a polyimide that is generally stable at high temperatures.

유기물 희생층(330)을 형성한 후, 유기물 희생층(330) 상에 상기 어느 한 항의 제조방법으로 산화물 저항 박막(340)을 형성할 수 있다. After forming the organic sacrificial layer 330, the oxide resistive thin film 340 may be formed on the organic sacrificial layer 330 by any one of the methods described above.

산화물 저항 박막(340) 제조방법은 복수의 산화 금속 유기화합물과 온도가 변하는 경우에도 원자가 상태를 유지하는 첨가제를 제1 유기용매에 각각 용해시켜 복수의 예비 전구체 용액 및 첨가제 용액을 준비하는 과정; 상기 복수의 예비 전구체 용액 및 첨가제 용액을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 과정; 상기 혼합용액을 상기 제1 유기용매와 상이한 제2 유기용매로 희석하여 전구체 용액을 제조하는 과정; 기판 상에 상기 전구체 용액을 이용하여 액상 공정으로 전구체층을 형성하는 과정; 및 상기 전구체층을 산화 분위기에서 후속 열처리하여 산화물층으로 변화하는 과정을 포함할 수 있다.The method for preparing the oxide-resistant thin film (340) comprises: preparing a plurality of pre-precursor solutions and additive solutions by dissolving a plurality of metal oxide organic compounds and an additive that maintains a valence state even when the temperature changes; Preparing a mixed solution by mixing the plurality of pre-precursor solutions and the additive solution; Diluting the mixed solution with a second organic solvent different from the first organic solvent to prepare a precursor solution; Forming a precursor layer on the substrate by a liquid phase process using the precursor solution; And a step of converting the precursor layer into an oxide layer by performing a subsequent heat treatment in an oxidizing atmosphere.

복수의 산화 금속 유기화합물과 첨가제가 각각 용해되는 제1 유기용매는 톨루엔(C6H5CH3), 크실렌(C6H4(CH3)2), 나프탈렌(C10H8), 안트라센(C14H10) 등의 방향족 탄화수소계 유기용매일 수 있고, 혼합용액을 희석하는 제2 유기용매는 제1 유기용매와 상이한 아세트산에틸(C4H8O2), 아세트산부틸(C6H12O2), 아세트산메틸(C3H6O2), 셀로솔브아세테이트(C6H12O3), 카비톨아세테이트(C10H20O4) 등의 아세트산 에스테르계 유기용매일 수 있다.The first organic solvent in which the plurality of metal oxide organic compounds and the additives are dissolved is toluene (C 6 H 5 CH 3 ), xylene (C 6 H 4 (CH 3 ) 2 ), naphthalene (C 10 H 8 ) C 14 H 10 ), and the second organic solvent for diluting the mixed solution is an organic solvent such as ethyl acetate (C 4 H 8 O 2 ), butyl acetate (C 6 H 12 O 2 ), methyl acetate (C 3 H 6 O 2 ), cellosolve acetate (C 6 H 12 O 3 ), and carbitol acetate (C 10 H 20 O 4 ).

보다 자세히는, 극성이 작아 소수성을 띄는 산화 금속 유기화합물 및 첨가제는 긴 사슬 길이를 가지기 때문에 극성 용매에 잘 용해되지 않고, 소수성 특성에 의해 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등과 같은 무극성 용매에 더 잘 용해될 수 있기 때문에 우선적으로 복수의 산화 금속 유기화합물을 무극성 용매인 제1 유기용매에 각각 용해시켜 복수의 예비 전구체 용액 및 첨가제 용액을 준비할 수 있다.More specifically, metal oxide organic compounds and additives having a small polarity and having a small polarity can not be dissolved in a polar solvent because they have a long chain length and can be more easily dissolved in non-polar solvents such as benzene, toluene, xylene and the like due to their hydrophobic properties A plurality of preliminary precursor solutions and additive solutions can be prepared by first dissolving a plurality of metal oxide organic compounds in a first organic solvent which is a non-polar solvent, respectively.

첨가제가 (1)온도가 변하는 경우에도 원자가 상태를 유지하면서, (2)팔면체 자리에 위치한 이온의 결합원자가보다 작은 결합원자가를 가지고, (3)저온 소결이 가능한 첨가제(붕소 또는 아연)가 메인 조성에 8wt% 내지 12wt%의 함량으로 첨가될 경우 상온 뿐만 아니라 고온에서도 높은 -1.95%/K 내지 -3.1%/K의 TCR을 가지면서 동시에 마이크로 볼로미터 응용에 적용 가능한 40Ω·cm 내지 60Ω·cm의 비저항을 가질 수 있고, 박막의 결정화를 위한 열처리 온도를 400℃ 이하로 낮출 수 있다.(2) an additive (boron or zinc) capable of low-temperature sintering has a main bonding composition which has (1) a binding valence that is smaller than the bonding valence of ions located at the octahedral site, To 60%? 占 cm m, which can be applied to microbolometer applications at the same time while having a high TCR of from -1.95% / K to -3.1% / K at high temperature as well as at room temperature when added in an amount of 8 wt% to 12 wt% And the heat treatment temperature for crystallization of the thin film can be lowered to 400 DEG C or less.

복수의 예비 전구체 용액 및 첨가제 용액을 혼합한 혼합용액을 제1 유기용매와 상이한 제2 유기용매로 희석하여 전구체 용액(100)을 제조할 수 있는데, 제2 유기용매는 제1 유기용매와 다르게 각각의 유기용매 모두 산소원자를 포함하고 있기 때문에 기판(110,310)과 저항 박막(340) 사이의 접합성을 향상시킬 수 있다.A precursor solution 100 may be prepared by diluting a mixed solution obtained by mixing a plurality of preliminary precursor solutions and an additive solution with a second organic solvent different from the first organic solvent, Since the organic solvent of the organic solvent includes oxygen atoms, the bondability between the substrate 110, 310 and the resistance thin film 340 can be improved.

이러한 방법으로 제조된 산화물 저항 박막(340)은 상온 및 고온에서 -1.95%/K 내지 -3.1%/K의 높은 TCR을 가지면서 동시에 적당한 비저항을 가질 수 있다.The oxide-resistive thin film 340 manufactured in this manner can have a high TCR of -1.95% / K to -3.1% / K at room temperature and high temperature, and at the same time, have an appropriate specific resistance.

유기물 희생층(330) 상에 형성되는 산화물 저항 박막(340) 제조방법은 도 3 내지 도 4를 참조하여 설명한 실시예와 동일하므로 상세한 서술은 도 3 내지 도 4를 참조하기로 한다.The method of manufacturing the oxide-resistive thin film 340 formed on the organic sacrificial layer 330 is the same as the embodiment described with reference to FIGS. 3 to 4, and therefore, a detailed description will be made with reference to FIG. 3 to FIG.

기판(310) 상에 유기물 희생층(330) 및 산화물 저항 박막(340)이 형성되면, 저항 박막(340) 상에 감광액을 도포하여 포토리소그래피 공정에 의해 원하는 부위에만 유기물 희생층(330) 및 저항 박막(340)이 남아있게끔 노광 및 현상하고 에칭하여 유기물 희생층(330)과 저항 박막(340)을 패터닝하여 금속패드(320) 일부가 노출되도록 할 수 있다(도 5c).When the organic sacrificial layer 330 and the oxide resistive thin film 340 are formed on the substrate 310, a photosensitive liquid is applied on the resistive thin film 340 and the organic sacrificial layer 330 and the resistive layer 340 are formed only by a photolithography process, The organic sacrificial layer 330 and the resistive thin film 340 may be patterned by exposing, developing and etching the remaining thin film 340 to expose a part of the metal pad 320 (FIG. 5C).

그 다음, 일측이 상기 금속패드(320)와 연결되고 타측이 상기 저항 박막(340)과 연결되는 지지부재(350)를 형성하는 과정을 더 포함할 수 있다(도 5d).Next, the method may further include forming a support member 350 having one side connected to the metal pad 320 and the other side connected to the resistance thin film 340 (FIG. 5D).

지지부재(350)는 금속패드(320)와 저항 박막(340)을 연결하여 저항 박막(340)을 지지하는데, 이러한 지지부재(350)는 금속패드(320)로부터 상부로 연장된 적어도 한 쌍의 지지부재(350) 형상으로 이루어질 수 있다.The support member 350 supports the resistance thin film 340 by connecting the metal pad 320 and the resistance thin film 340. The support member 350 may include at least a pair of May be formed in the shape of a support member 350.

지지부재(350)의 돌출 부위의 하면과 맞닿는 부위에 저항 박막(340)이 접촉될 수 있고, 저항 박막(340)을 지지할 수 있도록 충분한 기계적 강도를 가지는 한편 주위와의 열전도를 최소화하기 위하여 그 단면적이 작도록 형성되고, 열전도를 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 즉, 전도성 및 기계적 안정성을 위하여 알루미늄이나 티타늄, 텅스텐과 같은 단일 혹은 복합 금속을 사용할 수 있다.The resistance thin film 340 can be brought into contact with the lower surface of the protruding portion of the support member 350 and can have sufficient mechanical strength to support the resistance thin film 340 while minimizing the thermal conductivity And may be made of a material having thermal conductivity and formed to have a small cross-sectional area. That is, a single or composite metal such as aluminum, titanium, or tungsten may be used for conductivity and mechanical stability.

또한, 지지부재(350)는 기판(310)과 저항 박막(340)을 전기적으로 연결하는 전도층(미도시)을 더 포함할 수 있는데, 지지부재(350)의 전도층은 저항 박막(340)과 신호처리 회로 사이를 전기적으로 연결해주는 전도성 물질을 더 포함할 수 있다. The supporting member 350 may further include a conductive layer (not shown) electrically connecting the substrate 310 and the resistive thin film 340. The conductive layer of the supporting member 350 may include a resistance thin film 340, And a conductive material for electrically connecting the signal processing circuit with the signal processing circuit.

전도성 물질을 포함하는 지지부재(350)를 형성하는데 지지부재(350)는 저항 박막(340)을 지지하는 기능을 수행할 뿐만 아니라, 전도성 물질을 통하여 저항 박막(340)과 금속패드(320)를 통해 신호처리 회로가 전기적으로 연결되게 할 수 있다.The support member 350 not only functions to support the resistance thin film 340 but also forms the resistance thin film 340 and the metal pad 320 through the conductive material So that the signal processing circuit can be electrically connected.

그 다음, 상기 유기물 희생층(330)을 제거하는 과정을 더 포함할 수 있다(도 5e).Then, the organic sacrificial layer 330 may be removed (FIG. 5E).

유기물 희생층(330)은 산소를 포함하는 반응가스를 이용하여 플라즈마 연소하여 제거하여 도 5e에 도시된 바와 같이 이격 공간(360)을 형성할 수 있다. 유기물 희생층(330)이 형성된 기판(310)과 저항 박막(340) 사이의 공간은 이격 공간(360)으로 남게되고, 이격 공간(360)의 이격 간격에 의하여 광학적 공진구조를 제공할 수 있게 된다. 따라서, 주위 환경으로부터 볼로미터용 저항 박막(340)으로 열전도 되는 것을 최소화하기 위하여 저항 박막(340)이 기판(310)과 서로 접촉되지 않고 이격 공간(360)에 의해 이격되어 분리되도록 할 수 있다.The organic sacrificial layer 330 may be plasma-ignited using a reactive gas containing oxygen to form a spacing space 360 as shown in FIG. 5E. The space between the substrate 310 on which the organic sacrificial layer 330 is formed and the resistive film 340 is left in the spacing space 360 and the optical resonance structure can be provided by the spacing interval of the spacing space 360 . Therefore, in order to minimize the thermal conduction from the surrounding environment to the resistive thin film 340 for the bolometer, the resistive thin film 340 may be spaced apart by the spacing space 360 without being in contact with the substrate 310.

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.Although the present invention has been described in detail with reference to the specific embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the described embodiments, but should be defined by the appended claims, as well as the appended claims.

100 : 전구체 용액 110,310 : 기판
120 : 산화물층 125 : 전구체층
130 : 산화물 시드층 210 : 지지유닛
220 : 노즐 320 : 금속패드
330: 유기물 희생층 340 : 산화물 저항 박막
350 : 지지부재 360 : 이격 공간
100: precursor solution 110, 310: substrate
120: oxide layer 125: precursor layer
130: oxide seed layer 210: support unit
220: nozzle 320: metal pad
330: organic sacrificial layer 340: oxide resistive thin film
350: support member 360: spacing space

Claims (16)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 복수의 산화 금속 유기화합물과 온도가 변하는 경우에도 원자가 상태를 유지하는 첨가제를 제1 유기용매에 각각 용해시켜 복수의 예비 전구체 용액 및 첨가제 용액을 준비하는 과정;
상기 복수의 예비 전구체 용액 및 첨가제 용액을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 과정;
상기 혼합용액을 상기 제1 유기용매와 상이한 제2 유기용매로 희석하여 전구체 용액을 제조하는 과정;
기판 상에 상기 전구체 용액을 이용하여 액상 공정으로 전구체층을 형성하는 과정; 및
상기 전구체층을 산화 분위기에서 후속 열처리하여 산화물층으로 변화하는 과정을 포함하는 볼로미터용 산화물 저항 박막 제조방법.
Preparing a plurality of pre-precursor solutions and additive solutions by dissolving a plurality of metal oxide organic compounds and an additive that maintains a valence state even when the temperature changes, in each of the first organic solvents;
Preparing a mixed solution by mixing the plurality of pre-precursor solutions and the additive solution;
Diluting the mixed solution with a second organic solvent different from the first organic solvent to prepare a precursor solution;
Forming a precursor layer on the substrate by a liquid phase process using the precursor solution; And
And a step of subjecting the precursor layer to a subsequent heat treatment in an oxidizing atmosphere to change into an oxide layer.
청구항 7에 있어서,
상기 산화물층은 (Ni,Mn,Cu)3O4계 모체 및 상기 모체에 첨가되며, 온도가 변하는 경우에도 원자가 상태를 유지하는 원소인 첨가제를 포함하며,
상기 첨가제는 상기 모체의 전체 중량에 대해 8wt% 내지 12wt%의 함량으로 첨가되는 볼로미터용 산화물 저항 박막 제조방법.
The method of claim 7,
Wherein the oxide layer comprises a (Ni, Mn, Cu) 3 O 4 based matrix and an additive which is added to the matrix and is an element that maintains a valence state even when the temperature changes,
Wherein the additive is added in an amount of 8 wt% to 12 wt% with respect to the total weight of the mother body.
청구항 7에 있어서,
상기 복수의 산화 금속은 산화 니켈, 산화 망간 및 산화 구리를 포함하고,
상기 첨가제의 결합원자가는 상기 망간의 결합원자가 보다 작은 볼로미터용 산화물 저항 박막 제조방법.
The method of claim 7,
Wherein the plurality of metal oxides include nickel oxide, manganese oxide, and copper oxide,
Wherein the bonding valence of the additive is smaller than that of the manganese.
청구항 7에 있어서,
상기 첨가제는 붕소, 아연, 갈륨, 인듐, 마그네슘, 세슘 및 베릴륨 중 적어도 어느 하나의 원소를 포함하는 볼로미터용 산화물 저항 박막 제조방법.
The method of claim 7,
Wherein the additive comprises at least one element selected from the group consisting of boron, zinc, gallium, indium, magnesium, cesium and beryllium.
청구항 7에 있어서,
상기 제1 유기용매는 방향족 탄화수소계 유기용매인 볼로미터용 산화물 저항 박막 제조방법.
The method of claim 7,
Wherein the first organic solvent is an aromatic hydrocarbon organic solvent.
청구항 7에 있어서,
상기 제2 유기용매는 아세트산 에스테르계 유기용매인 볼로미터용 산화물 저항 박막 제조방법.
The method of claim 7,
Wherein the second organic solvent is an acetate-based organic solvent.
청구항 7에 있어서,
상기 후속 열처리는 300℃ 내지 400℃의 온도 범위에서 수행되는 볼로미터용 산화물 저항 박막 제조방법.
The method of claim 7,
Wherein the subsequent heat treatment is performed in a temperature range of 300 ° C to 400 ° C.
청구항 9에 있어서,
상기 전구체층을 형성하는 과정 이전에,
상기 기판 상에 상기 복수의 산화 금속 중 적어도 어느 하나의 금속을 포함하는 금속층을 형성하는 과정을 더 포함하는 볼로미터용 산화물 저항 박막 제조방법.
The method of claim 9,
Before the process of forming the precursor layer,
And forming a metal layer including at least one of the plurality of metal oxides on the substrate.
청구항 14에 있어서,
상기 금속층은 물리적 기상 증착법으로 형성되는 볼로미터용 산화물 저항 박막 제조방법.
15. The method of claim 14,
Wherein the metal layer is formed by physical vapor deposition.
청구항 14에 있어서,
상기 금속층을 형성한 뒤 상기 전구체층을 형성하는 과정 이전에,
상기 금속층을 상기 후속 열처리보다 낮은 온도에서 예비 열처리하여 산화물 시드층으로 변화하는 과정을 더 포함하는 볼로미터용 산화물 저항 박막 제조방법.

15. The method of claim 14,
Before forming the metal layer and forming the precursor layer,
Further comprising the step of subjecting the metal layer to a preliminary heat treatment at a temperature lower than that of the subsequent heat treatment to change into an oxide seed layer.

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