KR102001385B1 - 광대역 흡수구조를 갖는 고성능 볼로미터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 흡수할 수 있는 적외선의 파장 대역을 넓히고, 적외선의 흡수효율을 높일 수 있는 광대역 흡수구조를 갖는 고성능 볼로미터에 관한 것으로, 적외선 검출회로를 포함하는 기판, 상기 기판의 상면에 형성되어 상기 검출회로와 전기적으로 연결되는 금속패드, 상기 기판의 상면에 형성되는 반사판, 상기 반사판의 상면에 형성되어 상기 반사판을 보호하며, 티타늄 또는 산화실리콘으로 형성되는 보호막, 상기 반사판의 상부에 이격되어 형성되고, 입사되는 적외선을 흡수하면 저항이 변화하는 흡수부 및 상기 금속패드의 상부에 형성되어 상기 흡수부를 지지하고, 흡수부의 하면이 하측으로 휘어진 형태이기 때문에, 반사판과 흡수부 사이의 간격이 볼로미터의 위치마다 달라짐으로써 흡수부에서 보다 넓은 파장 대역의 적외선을 흡수하며, 상기 금속패드와 흡수부를 전기적으로 연결하는 앵커를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 광대역 흡수구조를 갖는 고성능 볼로미터에 관한 것이다.
적외선 센서의 한 종류인 볼로미터(Bolometer)는 입사되는 적외선을 흡수하여 물체의 온도가 상승하면 이로 인한 저항 변화를 이용해 적외선의 에너지 정도를 측정한다.
한국공개특허 제10-2009-0055766호("볼로미터 및 그 제조 방법", 2009.06.03., 선행기술 1)에는 종래 볼로미터에 관하여 개시되어 있으며, 도 1은 종래 볼로미터의 사시도를, 도 2는 선행기술 1의 대표도면을 도시한 것이다. 도 1 및 도 2를 참고하여 볼로미터의 구조를 간략하게 설명하면, 적외선 검출회로가 형성된 기판(10)의 일면에는 반사판(21)와 보호막(22)을 포함하는 반사부(20)가 형성되고, 적외선을 흡수하여 온도가 상승하는 흡수부(30)가 상기 기판(10)의 상부에 일정거리 이격되어 형성된다. 흡수부(30)의 양측에는 앵커(40)가 형성되어 흡수부(30)를 지지하며, 앵커(40)와 기판(10) 사이에는 금속패드(50)가 형성된다.
도 1에 도시된 바와 같이 흡수부(30)의 양측에는 한 쌍의 레그(31a, 31b)가 형성되어 흡수부(30)에서 흡수한 적외선에 의해 상승한 온도가 앵커(40)를 통해 열전달되는 것을 최소화한다. 볼로미터로 입사되는 적외선은 상기 반사부(20)로 입사된 후 반사되어 상기 흡수부(30)로 흡수된다. 흡수부(30)는 흡수층(32)과 저항층(31)을 포함하는데, 흡수층(32)은 직접적으로 적외선을 흡수하여 온도가 상승되고, 저항층(31)은 흡수층(32)으로부터 열을 전달받아 온도가 상승함에 따라 전기적 특성(저항)이 변화한다. 앵커(40)는 저항층(31)과 기판에 형성된 적외선 검출회로를 전기적으로 연결하고, 적외선 검출회로는 저항층(31)에서 변화하는 전기적 특성을 측정함으로써 볼로미터에 입사 및 흡수된 적외선의 복사량을 측정한다.
도 2에 도시된 보호층(22)은 반사판(21)을 보호하기 위해 형성되는 것으로, 일반적으로 산화알루미늄 또는 티타늄질화물로 형성된다. 보호층(21)이 산화알루미늄으로 형성되는 경우 반사판(21)의 반사율이 저하되어 흡수부(30)에서 흡수되는 적외선의 효율이 저하되고, 보호층(22)이 티타늄질화물로 형성되는 경우 적외선을 보호층(22)에서 직접 흡수하여 흡수부(30)에서 흡수되는 적외선의 효율이 저하되는 문제점이 있었다.
한편, 도 1 및 도 2와 같은 볼로미터에서는 주로 흡수하고자 하는 적외선의 파장을 라고 했을 경우 흡수부(30)가 형성된 부재와 반사부(20) 사이의 간격을 로 설계하여, 해당 파장의 흡수율을 높인다. 일반적으로 는 의 값을 가지며, 흡수층(30)은 가량의 적외선을 흡수한다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명에 의한 광대역 흡수구조를 갖는 고성능 볼로미터의 목적은 종래 볼로미터의 적외선 흡수효율을 높이면서, 볼로미터에서 측정할 수 있는 적외선의 파장대역을 넓힐 수 있는 광대역 흡수구조를 갖는 고성능 볼로미터를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 광대역 흡수구조를 갖는 고성능 볼로미터는, 검출회로를 포함하는 기판, 상기 기판의 상면에 형성되어 상기 검출회로와 전기적으로 연결되는 금속패드, 상기 기판의 상면에 형성되는 반사판, 상기 반사판의 상면에 형성되어 상기 반사판을 보호하며, 티타늄 또는 산화실리콘으로 형성되는 보호막, 상기 반사판의 상부에 이격되어 형성되고, 입사되는 적외선을 흡수하면 저항이 변화하는 흡수부 및 상기 금속패드의 상부에 형성되어 상기 흡수부를 지지하고, 상기 금속패드와 흡수부를 전기적으로 연결하는 앵커를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 흡수부는 하면이 하측으로 휘어진 형태인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 흡수부는 일부 또는 전체가 하측으로 휘어진 것을 특징으로 한다.
그리고 흡수부는, 적외선을 흡수하여 온도가 변화하는 흡수층, 상기 흡수층의 하면에 형성되어 상기 흡수층의 온도의 변화에 따라 저항이 변화하는 저항층, 상기 저항층의 하면에 형성되는 제1절연층, 및 상기 흡수층의 상면에 형성되는 제2절연층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 의한 광대역 흡수구조를 갖는 고성능 볼로미터는, 적외선 검출회로를 포함하는 기판; 상기 기판의 상면에 형성되어 상기 검출회로와 전기적으로 연결되는 금속패드; 상기 기판의 상면에 형성되는 반사판; 상기 반사판의 상부에 이격되어 형성되고, 입사되는 적외선을 흡수하면 저항이 변화하며, 하측으로 휘어진 형태의 흡수부; 및 상기 금속패드의 상부에 형성되어 상기 흡수부를 지지하고, 상기 금속패드와 흡수부를 전기적으로 연결하는 앵커를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 흡수부는, 적외선을 흡수하여 온도가 변화하는 흡수층, 상기 흡수층의 하면에 형성되어 상기 흡수층의 온도의 변화에 따라 저항이 변화하는 저항층, 상기 저항층의 하면에 형성되는 제1절연층, 및 상기 흡수층의 상면에 형성되는 제2절연층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1절연층과 제2절연층은 서로 두께가 다른 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2절연층은 중앙부의 두께가 다른 부분보다 두꺼운 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 다양한 실시예들에 의한 광대역 흡수구조를 갖는 고성능 볼로미터에 의하면, 반사판의 상면에 형성되는 보호막이 산화실리콘 또는 티타늄으로 형성됨으로써, 반사판으로 입사 및 반사되는 적외선을 보호막에서 흡수하지 않으면서도 반사판의 반사도를 감소시키지 않아 흡수부에서 적외선의 흡수효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 기존의 마이크로 볼로미터에서 적외선 흡수도를 높이기 위해 적용되는 Salisbury screen 구조 (흡수층과 반사판사이의 거리가 입사 적외선의 1/4파장을 갖는 구조)는 특정 파장에서 최대 흡수도를 갖게 되어 파장 선별적인 흡수도 특성을 보이는 반면에, 본 발명은 흡수부의 하면이 하측으로 휘어진 형태이기 때문에, 반사판과 흡수부 사이의 간격이 볼로미터의 위치마다 달라짐으로써 흡수부에서 보다 넓은 파장 대역의 적외선을 흡수할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 볼로미터의 사시도.
도 2는 종래 볼로미터의 단면도.
도 3은 종래 볼로미터의 파장대역별 흡수율을 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명의 제1실시예의 단면도.
도 5는 본 발명의 제1실시예의 파장대역별 흡수율을 나타낸 그래프
도 6은 본 발명의 제1실시예의 제작 공정상의 단면도.
도 7은 본 발명의 제2실시예의 단면도.
도 8은 본 발명의 제2실시예의 제작 공정상의 단면도.
도 2는 종래 볼로미터의 단면도.
도 3은 종래 볼로미터의 파장대역별 흡수율을 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명의 제1실시예의 단면도.
도 5는 본 발명의 제1실시예의 파장대역별 흡수율을 나타낸 그래프
도 6은 본 발명의 제1실시예의 제작 공정상의 단면도.
도 7은 본 발명의 제2실시예의 단면도.
도 8은 본 발명의 제2실시예의 제작 공정상의 단면도.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 광대역 흡수구조를 갖는 고성능 볼로미터의 바람직한 실시예들에 관하여 상세히 설명한다.
[제1실시예]
도 4는 본 발명의 제1실시예에 의한 광대역 흡수구조를 갖는 고성능 볼로미터의 단면을 도시한 것으로, 먼저 종래 볼로미터에도 포함되는 구성을 간략하게 설명한 뒤, 본 발명의 제1실시예의 특징을 가지게 하는 구성들에 관하여 상세히 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 의한 광대역 흡수구조를 갖는 고성능 볼로미터는 기판(100), 금속패드(110), 반사판(210), 보호막(220), 흡수부(300) 및 앵커(400)를 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 기판(100)은 적외선 검출회로를 포함하는 구성으로, 실리콘으로 형성될 수 있으며, 기판 내부에 포함되는 검출회로는 일반적으로 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)로 구현될 수 있다. 상기 기판(100)은 다양한 형상일 수 있으나, 적외선 센서의 집적을 고려하면 사각형의 판형이 가장 적합하다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 기판(100)의 상면에는 별도의 절연층(120)이 형성됨으로써 기판(100)의 집적회로에 포함되는 소자(미도시)끼리 전기적 영향을 받지 않도록 절연시킬 수 있다. 절연층(120)은 산화알루미늄 또는 산화실리콘으로 형성될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 기판(100)의 상면에는 금속패드(110)가 형성될 수 있다. 금속패드(110)는 기판(100)의 내부에 포함되는 적외선 검출회로와 전기적으로 연결되고, 후술할 반사판(210)을 사이에 두고 두 개가 대각선 방향으로 형성되며, 전도성 금속재질로 형성될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 반사판(210)은 기판(100)의 상면에 형성되어 상측에서 반사판(210)으로 입사되는 적외선을 반사한다. 상기 반사판(210)은 입사되는 적외선을 반사할 수 있도록 일정 정도 이상의 반사율을 가지는 금속으로 형성될 수 있으며, 대표적으로 하측부터 티타늄과 알루미늄이 순차적으로 적층된 형상일 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 흡수부(300)는 반사판(210)의 상부에 일정거리 이격되어 형성된다. 흡수부(300)는 외부에서 흡수부(300)로 입사되는 적외선을 직접 흡수하기도 하고, 반사판(210)에 입사된 후 흡수부(300) 측으로 반사된 적외선을 흡수하기도 하며, 도 4에 도시된 바와 같이 하측부터 상측으로 제1절연층(310), 저항층(320), 흡수층(330) 및 제2절연층(340)을 포함하여 이루어질 수 있다.
제1절연층(310)은 저항층(320)과 흡수층(330)을 외부로부터 보호 및 절연시키기 위한 층으로, 흡수부(300)의 가장 하측에 위치하는 층이다. 제1절연층(310)은 실리콘 질화물 박막(SiNx)으로 형성될 수 있다.
흡수층(330)은 적외선을 흡수함에 따라 온도가 변화하는 층으로 열전도성이 높은 금속재질로 형성될 수 있고, 대표적으로는 흡수층(330)의 재질은 티타늄(Ti), 티타늄 질화물(TiN) 또는 니켈크롬함금(NiCr alloy)이 될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 저항층(320)은 상기 흡수층(330)과 인접하거나 면접하여 형성되어 흡수층(330)으로부터 열을 전달받으며, 온도의 변화에 따라 전기적 특성, 보다 상세히는 저항이 변화한다. 저항층(320)은 단결정 실리콘, 실리콘 게르마늄 또는 비정질 실리콘으로 형성될 수 있으며, 후술할 앵커(400)와 전기적으로 연결된다.
도 4에 도시된 바와 같이 흡수층(330)의 상부에는 제2절연층(340)이 형성되어, 상기 흡수층(330)의 보호 및 절연시키며, 제2절연층(340)은 제1절연층(310)과 마찬가지로 실리콘 질화물 박막(SiNx)로 형성될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 앵커(400)는 금속패드(110)의 상부에 형성되어 상기 흡수부(300)가 상기 반사판(210)의 상부에 일정 거리 이격되도록 지지하고, 상기 금속패드(110)와 흡수부(300), 보다 상세히는 저항층(320)을 전기적으로 연결한다. 흡수층(330)에서 적외선을 흡수하여 온도가 상승하면 저항층(320)은 흡수부(330)로부터 열을 전달받아 저항이 변화하고, 저항층(320)의 변화되는 저항을 앵커(400) 및 금속패드(110)를 통해 연결된 적외선 검출회로에서 검출하여 저항의 변화를 통해 본 발명의 제1실시예에 의한 광대역 흡수구조를 갖는 고성능 볼로미터로 입사 및 흡수되는 적외선의 방사량을 측정한다.
상술한 기판(100), 반사판(210), 흡수부(300) 및 앵커(400)의 구성은 종래 볼로미터와 동일한 구성으로, 이하 본 발명의 제1실시예에 의한 광대역 흡수구조를 갖는 고성능 볼로미터의 특징을 나타내는 구성에 대해서 상세히 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1실시예에서는 반사판(210)의 상면에 보호막(220)이 형성될 수 있으며, 보호막(220)은 산화실리콘(SiO2) 또는 티타늄(Ti)으로 형성될 수 있다. 보호막(220)은 약 의 두께로 얇게 형성되어 반사판(210)으로 입사되는 적외선이 투과되도록 함과 동시에 입사되는 적외선이 보호막(220)에서 흡수되지 않도록 하여, 적외선이 흡수층(320)에서 흡수하는 효율을 보다 높일 수 있다.
도 4와 같이 산화실리콘 또는 티타늄으로 형성된 보호막(220)을 포함하는 실시예 이외에도, 보호막(220) 자체가 형성되지 않아 적외선이 반사판(210)에 직접 입사 및 반사되는 실시예가 있을 수 있다.
본 발명의 제1실시예의 또다른 특징으로, 도 4에 도시된 바와 같이 흡수부(300)는 하면이 일정 정도의 곡률을 가지도록 하측으로 휜 형상일 수 있다. 흡수부(300)가 도 4와 같이 하측으로 휜 형상인 것은, 반사판(210)과 흡수부(300), 정확히는 흡수층(330) 사이의 간격이 위치에 따라 변화하도록 하기 위해서이다.
앞서 배경기술에서 설명한 바와 같이, 볼로미터가 흡수하는 적외선은 반사판(210)과 흡수부(300) 사이 간격의 약 4배가 되는 파장에서 흡수율이 높지만, 해당 파장의 적외선의 흡수율만 높은 문제가 있으므로, 본 발명의 제1실시예에서는 흡수부(300)가 하측으로 휘어짐으로써 위치에 따라(도 4를 기준으로 반사판(210)의 수평방향 위치) 간격 D1과 D2가 달라지게 함으로써 D1/4~D2/4 영역에 해당하는 넓은 파장대역의 적외선이 흡수부(300)로 흡수될 수 있도록 한다.
도 5는 흡수부(300)가 하측으로 휘었을 때 적외선의 파장별 흡수율을 도시한 것으로써, 도 5에 도시된 바와 같이 흡수부(300)에서 흡수하는 적외선의 파장대역은 도 2에 도시된 파장대역보다 넓되, 종래 적외선 파장대역()의 흡수율 증가와 더불어 단파장 (5um 이하) 영역에서의 흡수도가 향상되는 경우를 보여주고 있다. 이러한 광대역에서의 파장별 흡수도의 향상정도는 흡수부가 하측으로 휜 곡률반경에 따라 변조가 가능하여, 응용분야에 따라 광대역 흡수도를 조절할 수 있는 자유도가 있게된다.
흡수부(300)가 하측으로 휘도록 하는 것은 볼로미터의 제조단계에서 제어할 수 있다. 도 6은 본 발명의 제1실시예를 제조하는 공정의 중간단계를 도시한 것으로, 도 6에 도시된 희생층(500)을 제거하면 본 발명의 제1실시예가 완성된다. 이때, 도 6에 도시된 바와 같이 흡수부(300)의 가장 하측에 형성된 제1절연층(310)의 두께와 상측에 위치한 제2절연층(340)의 두께를 다르게 변화시킴으로써, 희생층(500)을 제거했을 때, 제1절연층과 제2절연층(340)의 사이의 스트레스 불균일성을 유도하여 흡수부(300)가 하측으로 일정 정도 휘어지게 할 수 있다. 즉, 일반적으로 동일한 두께로 제조되는 제1절연층(310)과 제2절연층(340)을 서로 비대칭적인 두께로 형성함으로써, 흡수부(300)가 휘어지도록 할 수 있고, 제1절연층(310)과 제2절연층(340)의 두께 비율을 조절함으로써 흡수부(300)가 휘어지는 정도를 조절할 수 있다.
도 4에서는 두 개의 앵커(400) 사이에 위치한 흡수부(300) 전체가 하측으로 휘어진 실시예가 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정하지 않고 흡수부(300)의 일부분이 하측으로 휘거나 흡수부(300)의 하면, 즉 제1절연층(310)의 일부분이 하측으로 휘거나 돌출됨으로써, 볼로미터의 위치별로 반사판(210)과 흡수부(300) 사이의 간격이 달라지는 실시예가 있을 수 있다.
상기한 본 발명의 제1실시예에서는 산화실리콘 또는 티타늄으로 제조되는 보호막(220)과 흡수부(300)가 하측으로 휘어진 특징을 모두 포함한다. 그러나 본 발명은 상기한 제1실시예에 한정하는 것이 아니며, 각각의 특징을 별개로 포함하는 실시예들이 있을 수 있다.
[제2실시예]
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 제2실시예에 의한 광대역 흡수구조를 갖는 고성능 볼로미터에 관하여 상세히 설명한다. 이하 설명할 본 발명의 제2실시예는 제1실시예에서 흡수부(300)의 일부 구성이 변경된 것이다. 따라서 이하 설명하지 않는 구성에 대해서는 제1실시예와 제2실시예가 서로 동일한 것으로 간주한다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 의한 광대역 흡수구조를 갖는 고성능 볼로미터의 단면을 도시한 것이고, 도 8은 본 발명의 제2실시예의 제조하는 공정의 중간단계를 도시한 것이다. 도 8은 도 6과 동일하게 희생층(500)을 제거하면 완성되는 단계이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예는 흡수부(300)에 포함되는 제2절연층(340)의 중앙 부분이 다른 부분 또는 제1절연층(310)의 두께보다 두껍다. 이는 도 8에 도시된 희생층(500)을 제거했을 때, 제2절연층(340)의 중앙 부분의 하중에 의해 흡수부(300)가 하측으로 보다 더 휘게 하기 위함이다. 즉, 제2절연층(340)의 중앙 부분이 다른 부분보다 두꺼운 것은 흡수부(300)의 휨 정도를 조절하는데 사용할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예들에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
10 : 기판 20 : 반사부
21 : 반사판 22 : 보호막
30 : 흡수부 31 : 저항층
32 : 흡수층 31a, 31b : 레그
40 : 앵커 50 : 금속패드
100 : 기판
110 : 금속패드 120 : 절연층
210 : 반사판 220 : 보호막
300 : 흡수부
310 : 제1절연층 320 : 저항층
330 : 흡수층 340 : 제2절연층
400 : 앵커 500 : 희생층
21 : 반사판 22 : 보호막
30 : 흡수부 31 : 저항층
32 : 흡수층 31a, 31b : 레그
40 : 앵커 50 : 금속패드
100 : 기판
110 : 금속패드 120 : 절연층
210 : 반사판 220 : 보호막
300 : 흡수부
310 : 제1절연층 320 : 저항층
330 : 흡수층 340 : 제2절연층
400 : 앵커 500 : 희생층
Claims (8)
- 적외선 검출회로를 포함하는 기판;
상기 기판의 상면에 형성되어 상기 검출회로와 전기적으로 연결되는 금속패드;
상기 기판의 상면에 형성되는 반사판;
상기 반사판의 상면에 형성되어 상기 반사판을 보호하며, 티타늄 또는 산화실리콘으로 형성되는 보호막;
상기 반사판의 상부에 이격되어 형성되고, 입사되는 적외선을 흡수하면 저항이 변화하는 흡수부; 및
상기 금속패드의 상부에 형성되어 상기 흡수부를 지지하고, 상기 금속패드와 흡수부를 전기적으로 연결하는 앵커;
를 포함하되,
상기 흡수부는 하면이 하측으로 휘어진 형태인 것을 특징으로 하는 광대역 흡수구조를 갖는 고성능 볼로미터.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 흡수부는
일부 또는 전체가 하측으로 휘어진 것을 특징으로 하는 광대역 흡수구조를 갖는 고성능 볼로미터.
- 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 흡수부는
적외선을 흡수하여 온도가 변화하는 흡수층,
상기 흡수층의 하면에 형성되어 상기 흡수층의 온도의 변화에 따라 저항이 변화하는 저항층,
상기 저항층의 하면에 형성되는 제1절연층 및
상기 흡수층의 상면에 형성되는 제2절연층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 흡수구조를 갖는 고성능 볼로미터.
- 적외선 검출회로를 포함하는 기판;
상기 기판의 상면에 형성되어 상기 검출회로와 전기적으로 연결되는 금속패드;
상기 기판의 상면에 형성되는 반사판;
상기 반사판의 상부에 이격되어 형성되고, 입사되는 적외선을 흡수하면 저항이 변화하며, 하측으로 휘어진 형태의 흡수부; 및
상기 금속패드의 상부에 형성되어 상기 흡수부를 지지하고, 상기 금속패드와 흡수부를 전기적으로 연결하는 앵커;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 흡수구조를 갖는 고성능 볼로미터.
- 제5항에 있어서, 상기 흡수부는
적외선을 흡수하여 온도가 변화하는 흡수층,
상기 흡수층의 하면에 형성되어 상기 흡수층의 온도의 변화에 따라 저항이 변화하는 저항층,
상기 저항층의 하면에 형성되는 제1절연층 및
상기 흡수층의 상면에 형성되는 제2절연층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 흡수구조를 갖는 고성능 볼로미터.
- 제6항에 있어서, 상기 제1절연층과 제2절연층은
서로 두께가 다른 것을 특징으로 하는 광대역 흡수구조를 갖는 고성능 볼로미터.
- 제6항에 있어서, 상기 제2절연층은
중앙부의 두께가 다른 부분보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 광대역 흡수구조를 갖는 고성능 볼로미터.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020180005221A KR102001385B1 (ko) | 2018-01-15 | 2018-01-15 | 광대역 흡수구조를 갖는 고성능 볼로미터 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20210041944A (ko) * | 2019-10-08 | 2021-04-16 | 국방과학연구소 | 다공성 양극 산화 알미늄 기반 적외선 방사체 소자 |
WO2021182813A3 (ko) * | 2020-03-10 | 2021-11-11 | 한국과학기술원 | 볼로미터 멤스 소자 및 볼로미터 멤스 소자의 제조 방법 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20080052169A (ko) * | 2006-12-06 | 2008-06-11 | 한국전자통신연구원 | 볼로미터 및 그 제조 방법 |
KR20090055766A (ko) | 2007-11-29 | 2009-06-03 | 한국전자통신연구원 | 볼로미터 및 그 제조 방법 |
KR20090065941A (ko) * | 2007-12-18 | 2009-06-23 | 한국전자통신연구원 | 다층 구조의 볼로미터 및 그 제조 방법 |
KR20100069047A (ko) * | 2008-12-16 | 2010-06-24 | 한국전자통신연구원 | 보완 흡수층을 갖는 볼로미터 구조체, 이를 이용한 적외선 감지용 픽셀 및 이의 제조 방법 |
KR20100083348A (ko) * | 2009-01-13 | 2010-07-22 | (주)한비젼 | 반도체 소자 및 그 제조 방법 |
KR100983818B1 (ko) * | 2009-09-02 | 2010-09-27 | 한국전자통신연구원 | 볼로미터용 저항재료, 이를 이용한 적외선 검출기용 볼로미터, 및 이의 제조방법 |
KR20110020063A (ko) * | 2009-08-21 | 2011-03-02 | 한국전자통신연구원 | 적외선 감지 센서 및 그 제조 방법 |
-
2018
- 2018-01-15 KR KR1020180005221A patent/KR102001385B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20080052169A (ko) * | 2006-12-06 | 2008-06-11 | 한국전자통신연구원 | 볼로미터 및 그 제조 방법 |
KR20090055766A (ko) | 2007-11-29 | 2009-06-03 | 한국전자통신연구원 | 볼로미터 및 그 제조 방법 |
KR20090065941A (ko) * | 2007-12-18 | 2009-06-23 | 한국전자통신연구원 | 다층 구조의 볼로미터 및 그 제조 방법 |
KR20100069047A (ko) * | 2008-12-16 | 2010-06-24 | 한국전자통신연구원 | 보완 흡수층을 갖는 볼로미터 구조체, 이를 이용한 적외선 감지용 픽셀 및 이의 제조 방법 |
KR20100083348A (ko) * | 2009-01-13 | 2010-07-22 | (주)한비젼 | 반도체 소자 및 그 제조 방법 |
KR20110020063A (ko) * | 2009-08-21 | 2011-03-02 | 한국전자통신연구원 | 적외선 감지 센서 및 그 제조 방법 |
KR100983818B1 (ko) * | 2009-09-02 | 2010-09-27 | 한국전자통신연구원 | 볼로미터용 저항재료, 이를 이용한 적외선 검출기용 볼로미터, 및 이의 제조방법 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20210041944A (ko) * | 2019-10-08 | 2021-04-16 | 국방과학연구소 | 다공성 양극 산화 알미늄 기반 적외선 방사체 소자 |
KR102304320B1 (ko) | 2019-10-08 | 2021-09-24 | 국방과학연구소 | 다공성 양극 산화 알미늄 기반 적외선 방사체 소자 |
WO2021182813A3 (ko) * | 2020-03-10 | 2021-11-11 | 한국과학기술원 | 볼로미터 멤스 소자 및 볼로미터 멤스 소자의 제조 방법 |
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