KR20010038600A - 저항형 볼로메터 센서 및 제조 방법 - Google Patents

저항형 볼로메터 센서 및 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20010038600A
KR20010038600A KR1019990046644A KR19990046644A KR20010038600A KR 20010038600 A KR20010038600 A KR 20010038600A KR 1019990046644 A KR1019990046644 A KR 1019990046644A KR 19990046644 A KR19990046644 A KR 19990046644A KR 20010038600 A KR20010038600 A KR 20010038600A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
film
thin film
insulating thin
resistive
Prior art date
Application number
KR1019990046644A
Other languages
English (en)
Inventor
이돈희
Original Assignee
구자홍
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 구자홍, 엘지전자 주식회사 filed Critical 구자홍
Priority to KR1019990046644A priority Critical patent/KR20010038600A/ko
Publication of KR20010038600A publication Critical patent/KR20010038600A/ko

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. phototransistors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02Constructional details
    • G01J5/08Optical arrangements
    • G01J5/0853Optical arrangements having infrared absorbers other than the usual absorber layers deposited on infrared detectors like bolometers, wherein the heat propagation between the absorber and the detecting element occurs within a solid

Abstract

본 발명은 열전도도가 낮은 폴리이미드를 브릿지막으로 이용하여 센서의 감도를 향상시킨 저항형 볼로메터 센서를 제공하기 위한 것으로서, 양단이 식각되고 상/하부 면에 절연박막이 형성된 기판과, 상기 상부에 형성된 절연박막이 소정 영역 노출되어 상기 기판 상부 면에 형성된 유기물막과, 상기 유기물막 중앙 하부에 소정의 형상을 가지고 형성된 저항부와, 상기 기판 양측에 상기 저항부와 접촉되도록 형성된 전극패드와, 상기 유기물막 중앙부 위에 형성된 흑체를 포함하여 구성되는데 있다.

Description

저항형 볼로메터 센서 및 제조 방법{resistive bolometer sensor and fabrication methode of the same}
본 발명은 적외선 감지 센서에 관한 것으로, 특히 열전도도가 낮은 폴리이미드를 사용한 저항형 볼로메터 센서에 관한 것이다.
최근까지 적외선을 감지하기 위한 센서로는 열전효과를 이용한 열전대 센서(thermopile sensor)와, 초전현상을 이용한 초전 센서(pyroelectric sensor)와, 센서에 바이어스를 걸어 유전율의 변화를 감지하는 강유전 볼로메터(ferroelectric bolometer)와, 그리고 온도변화에 따른 저항 변화를 감지하는 저항형 볼로메터 등이 사용되어 왔다.
이 중에서 상기 저항형 볼로메터(간단히 볼로메터)는 입사된 적외선을 흡수하여 변화된 감지소자의 온도 변화에 따른 저항 변화를 이용하여 적외선을 감지하는 방식이다.
이와 같은 저항형 볼로메터는 다른 방식의 센서보다 그 제작이 간단하고 가격이 저렴하며, 바이어스 변화에 따른 감도의 조절과 노이즈의 조절 등이 용이하여 온도 감지용 센서로 사용되거나, 또는 어레이(array)로 만들어져 높은 감도를 요구하는 곳에 응용되고 있다.
응용분야를 보면 온도 측정용이나, 어레이로 만들어져 적외선 카메라에 사용되며, 특히 요즘에는 전자레인지와 열 가전제품에 사용되어 음식물의 상태를 파악하는데 사용되거나, 의학 장비(medical equipments)에 사용되는 등 그 응용분야가 점점 넓어지고 있다.
일반적으로 볼로메터는 얇은 박막 위에 온도의 변화를 감지하는 저항부를 형성하는 구조로 되어 있으며, 이러한 볼로메터는 일괄 공정을 목적으로 실리콘 기판을 이용하여 만들어지고 있다.
상기 저항부로 산화물인 바나듐(vanadium) 산화물, 티타늄(titanium) 산화물 등이 있으며, 금속으로 티타늄, 백금(platinum) 등과 같은 물질들이 있다.
이 중 바나듐 산화물(V2O3, VO2, V2O5)은 온도저항계수(Temperature Coefficient of Resistance : TCR)가 -2 ~ -4 %/K 로 Ti, Pt와 같은 금속 저항부에 비해 상기 TCR이 10 ~ 20 배정도 높아 감도에 유리하나 1/f 노이즈(noise)가 금속 저항부에 비해 크다.
또한 실리콘 기판은 열 전도성(thermal conductivity)이 높아서 저항부에서 전달되는 열이 기판으로 전달되어 볼로메터의 효율 및 감도를 떨어지게 하는 주요 원인으로 분석되어지고 있다.
이를 개선하기 위하여 실리콘 기판 표면에 멤브레인막을 형성하거나, 또는 브릿지를 이용하여 기판과 감지소자 사이에 에어갭을 형성하는 방법이 있다.
먼저, 멤브레인막을 형성하는 방법을 보자.
도 1 은 일반적인 멤브레인 형태의 적외선 센서 단면도이다.
도 1에 나타낸 것과 같이 실리콘 기판(1) 표면에 두께 1㎛ 정도의 저응력 Si3N4박막이나 SiO2/Si3N4/SiO2와 같은 복합 박막을 멤브레인막(2)으로 형성하고 그 위에 적외선 감지박막(3)과 전극(4)을 형성한다.
그리고 그 위에 절연막(5)으로 패시베이션(passivation)하고, 상기 절연막(5)위에 적외선을 흡수하는 흑체(6)가 형성된 구조로 되어 있으며, 열적고립(thermal isolation) 효과를 높이기 위해서 상기 멤브레인막(2)의 하부 실리콘을 제거한다.
이때, 센서의 감도를 높이기 위해서는 기판(1)으로의 열전달이 작을수록 좋기 때문에 멤브레인막(2)의 열전도도가 작을수록 센서의 감도 향상에 유리하다.
멤브레인막(2)으로 사용될 수 있는 재료중의 하나인 폴리이미드(polyimide)는 열전도도(thermal conductivity)가 0.4 W/mK로 Si3N4(16~30 W/mK)나 SiO2(1.38 W/mK)의 열전도도보다 크게 낮아 센서의 감도향상에 유리하다.
그러나, 실리콘 식각용액에 화학적 내구성이 좋지 않아 공정상 재현성이 떨어지게 된다.
이와 같이 멤브레인막(2) 구조는 Si 일괄 공정을 이용하여 용의하게 만들 수 있지만 실리콘 습식 식각(wet etching)시 KOH와 같은 강알칼리 실리콘 식각용액에 멤브레인막(2)이 화학적으로 내구성이 있어야 하기 때문에 멤브레인막(2)의 사용이 저응력 Si3N4박막이나 SiO2/Si3N4/SiO2와 같은 복합 박막으로 제한된다.
또한 상기 복합 박막과 같은 세라믹 박막으로 제작되어 외부충격에 약한 문제점을 가지고 있다.
센서의 감도를 높이기 위한 또 다른 방법으로 브릿지(bridge) 구조를 갖는 방법을 보자.
상기 브릿지 구조를 갖는 볼로메터는 최근에 개발된 실리콘을 식각하는 기술(bulk micromachining techniques)을 이용하여 볼로메터의 구조물을 브릿지 타입의 절연막 위에 형성한 후 상기 사용된 실리콘 기판을 선택적으로 식각하여 제거함으로써, 기판과 감지소자 사이에 에어갭(air gap)을 형성하여 열적효과를 극대화한 구조이다.
일반적인 브릿지(bridge) 형태의 적외선센서 구조를 도 2 에 나타내었다.
도 2를 보면 실리콘 기판(1) 표면에 두께 1㎛ 정도의 저응력 Si3N4박막이나 SiO2/Si3N4/SiO2와 같은 복합 박막을 이용하여 에어갭(air gap)을 갖는 브릿지막(2)으로 형성하고 그 위에 적외선 감지박막(3)과 전극(4)을 형성한 후, 그 위에 절연막(5)으로 소자를 패시베이션(passivation) 하고 상기 절연막(5) 위에 적외선을 흡수하는 흑체(6)가 형성된 구조로 되어 있으며, 열적고립(thermal isolation) 효과를 높이기 위하여 상기 브릿지막(2)의 하부 실리콘을 제거한다.
이와 같이 이상에서 설명한 종래 기술에 따른 저항형 볼로메터 센서는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 상기 멤브레인막을 사용하는 센서의 경우 실리콘 식각용액에 멤브레인막이 화학적으로 내구성이 있어야 하므로 멤브레인막 재료 선택에 제한을 가지는 문제가 있다.
둘째, 상기 브릿지를 이용하는 센서의 경우 구조가 기계적으로 취약해지고 제조 공정수가 많고 어렵기 때문에 소자제작의 수율이 낮고 제조 단가가 높은 문제가 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 실리콘 미세가공법(silicon micromachining techniques)과 폴리이미드를 이용하여 효율, 수율, 그리고 신뢰도를 높일 뿐만 아니라 손쉬운 공정을 이용하여 단가가 낮은 볼로메터를 만드는데 그 목적이 있다.
도 1 은 일반적인 멤브레인(membrane) 형태의 적외선 센서 단면도
도 2 은 일반적인 브릿지(bridge) 형태의 적외선센서 단면도
도 3 은 본 발명에 따른 폴리이미드 멤브레인으로 구성된 마이크로 볼로메터 구조의 단면도
도 4 는 본 발명에 따른 폴리이미드 브릿지로 구성된 마이크로 볼로메터 구조의 단면도
도 5 는 본 발명에 따른 폴리이미드 멤브레인으로 구성된 마이크로 볼로메터의 제조 공정도
도 6 는 본 발명에 따른 폴리이미드 브릿지로 구성된 마이크로 볼로메터의 제조 공정도
도 7 는 본 발명에 따른 저항형 볼로메터 센서를 적외선필터가 형성되어 있는 T0-5와 같은 금속 패키지에 내장한 볼로메터형 적외선센서의 단면도
도 8 는 본 발명에 따른 보상소자가 내장된 볼로메터를 이용한 적외선 검출 방법을 나타낸 구성도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
7 : 기판 8, 9 : 절연박막
10 : 저항부 11 : 전극 패드
12 : 브릿지막 13 : 흡수체
13' : 반사체 14 : 보호막
15 : 적외선 필터 16 : 금속 패키지
18 : 볼로메터 19, 20 : 저항
21 : 차등증폭회로
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 저항형 볼로메터 센서의 특징은, 양단이 식각되고 상/하부 면에 절연박막이 형성된 기판과, 상기 상부에 형성된 절연박막이 소정 영역 노출되어 상기 기판 상부 면에 형성된 유기물막과, 상기 유기물막 중앙 하부에 소정의 형상을 가지고 형성된 저항부와, 상기 기판 양측에 상기 저항부와 접촉되도록 형성된 전극패드와, 상기 유기물막 중앙부 위에 형성된 흑체를 포함하여 구성되는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 저항형 볼로메터 센서 제조방법의 특징은, 기판의 상/하부면에 각각 절연박막을 형성하고 상기 상부면 절연박막 위 중앙에 저항부를 형성하는 공정, 상기 기판 양 측면에 상기 저항부와 전기적으로 연결할 금속막을 증착하여 전극패드를 형성하는 공정, 상기 저항부와 전극패드 위에 유기물막을 형성하고 상기 전극패드가 노출되도록 상기 유기물막을 식각하는 공정, 상기 유기물막 위에 상기 저항부와 대응되는 위치에 외부에서 입사되는 적외선과 반응하는 흑체를 형성하는 공정, 상기 기판 하부면에 형성된 절연박막의 중앙부를 제거하여 기판을 노출시키는 공정, 식각 용액을 이용하여 상기 노출된 기판을 제거하여 상기 기판 상부의 절연박막을 노출시키는 공정, 및 상기 노출된 기판 상부의 절연박막을 제거하는 공정을 포함하여 이루어지는데 있다.
본 발명의 특징에 따른 작용은 열전도도가 낮은 유기질 폴리이미드를 저항체와 적외선 흡수체 사이에 형성함으로써 센서의 감도를 향상시키고, 상기 폴리이미드막의 절연 특성을 이용하여 절연막으로 함께 이용함으로써 제조 공정 수를 줄일 수 있다.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 저항형 볼로메터 센서 및 제조방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제 1 실시예
도 3 은 본 발명에 따른 폴리이미드 멤브레인으로 구성된 마이크로 볼로메터 구조의 단면도이다.
도 3을 보면 양단이 식각되고 상/하부면에 절연박막(8)(9)이 형성된 기판(7)과, 상기 기판(7) 상부에 형성된 절연박막(8)이 소정 영역 노출되도록 상기 기판 상부 면에 형성된 멤브레인막(12)과, 상기 멤브레인막(12) 중앙 하부에 소정의 형상을 가지고 형성된 저항부(10)와, 상기 기판(7) 양측에 상기 저항부(10)의 양측에 오버랩(overlap)되도록 형성된 전극패드(11)와, 상기 멤브레인막(12) 중앙부 위에 형성된 흑체(13)(13')로 구성된다.
이와 같이 구성된 볼로메터는 상기 멤브레인막(12)을 열전도가 낮은 유기질 폴리이미드로 형성하고, 이 폴리이미드 멤브레인막(12)을 저항부(10)와 적외선 흑체(13)(13') 사이에 형성하여 멤브레인으로 사용함과 동시에 폴리이미드의 절연 특성을 이용하여 절연막으로 함께 사용한다.
이와 같이 구성된 마이크로 볼로메터의 공정순서를 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5 는 본 발명에 따른 폴리이미드 멤브레인막으로 구성된 마이크로 볼로메터의 제조 공정도를 나타내었다.
먼저 도 5a와 같이 방향성을 갖는 실리콘 기판(7)의 양면에 에치 스탑(etch stop)층(8)과 실리콘 에칭용 마스크(9)로 Si3N4, SiO2, SiOxNy, 또는 SiO2/Si3N4/SiO2로 이루어진 절연 박막을 각각 형성한다.
그리고 도 5b와 같이 상기 에치 스탑층(8) 위에 볼로메터 저항부(10)로 바나듐 산화막(VOx), Ti, Pt 또는 Ni를 스퍼터링과 같은 방법으로 증착한 후 패터닝하여 상기 저항부(10)를 형성한다.
이때 상기 에치 스탑층(8)위에 볼로메터 저항부(10)를 차후의 실리콘 식각용액으로부터 보호하기 위한 보호막(14)으로 SiO2또는 Si3N4같은 절연박막을 추가로 형성한 후 그 위에 저항부(10)를 형성하기도 한다.
상기 저항부(10) 중 바나듐 산화막의 경우에는 바나듐 금속 박막을 증착하고 패터닝한 후 350~450도의 온도에서 열처리를 하거나, 기판온도 300~450도에서 아르곤(Ar)과 산소 가스를 이용하여 반응성 스퍼터링 방법으로 바나듐 산화물을 직접 증착한 후 패터닝한다.
이때 상기의 열처리온도 또는 기판온도 범위에서 바나듐 산화물의 x 값은 1.5<x<2.5의 범위로 열처리온도가 증가함에 따라 x의 값은 증가하며, 이때 형성되는 결정상은 VO2, V3O7, V2O5가 혼재된 결정구조로 이루어져 있다.
또한, 비저항은 열처리온도가 증가함에 따라 0.2??cm에서 5??cm로 증가한다.
그리고 상기 저항부(10)의 TCR은 상기 열처리온도 범위에서 -2.2 ~ -3.5 %/K의 값을 갖는다.
이어 상기 저항부(10) 형성 후, 도 5c와 같이 저항부(10)와 전기적으로 연결할 금속막을 증착하고 패터닝하여 전극패드(11)를 형성한다.
그리고 도 5d와 같이 멤브레인막(12)으로 사용할 폴리이미드막을 스핀 코팅(spin coating)과 같은 방법으로 저항부(10)와 패드(11) 전면에 도포하고 열처리하여 멤브레인막(12)을 형성한다.
그리고 O2플라즈마(plasma)를 이용한 건식 식각 방법으로 상기 전극패드(11) 상부의 폴리이미드막(12)을 제거하여 외부와 전기적으로 연결할 수 있도록하고, 동시에 상기 폴리이미드막(12) 위에 외부에서 입사되는 적외선을 흡수 또는 반사하여 반응하는 보상소자로 흑체(13)(13')를 저항부(10)와 대응되는 위치에 형성한다.
상기 흑체(13)(13')는 흡수체(13)로 적외선 흡수율이 높은 NiCr, CrN, RuO2또는 Au-black과 같은 물질을 형성하거나, 또는 반사체(13')로 적외선 반사율이 높은 Al 또는 Au 박막과 같은 물질을 형성한다.
이어 상기 흡수체(13) 또는 반사체(13') 및 폴리이미드막(12)을 패터닝한 후, 도 5e와 같이 웨이퍼의 이면에 형성되어 있는 실리콘 에칭용 마스크(9)를 일정부분 제거하여 식각 윈도우를 형성한다.
그리고 KOH와 같은 실리콘 식각 용액으로 실리콘기판(7)의 일정부분을 식각, 제거하여 에치 스탑층(8)과 폴리이미드막(12)으로 이루어진 멤브레인막이 형성되도록 한다.
끝으로 도 5f와 같이 건식 식각(dry etching)으로 상기 에치 스탑층(8)을 제거하여 폴리이미드막(12)으로만 이루어진 멤브레인막을 형성하도록 하여 감지소자가 폴리이미드로 이루어진 멤브레인막(12)에 의해 공중에 띄어진 구조를 갖는 볼로메터 센서를 제작한다.
이때 SF6플라즈마(plasma)를 이용한 건식 식각방법으로 Si 계로 이루어진 에치 스탑층(8)의 제거시, 폴리이미드(12), 바나듐 산화물, Ti와 같은 저항부(10)와 금속패드(11) 물질에 대해 식각 선택비(etching selectivity)가 높기 때문에 안정하게 에치 스탑층(8)이 제거된다.
제 2 실시예
도 4 는 본 발명에 따른 폴리이미드 브릿지로 구성된 마이크로 볼로메터 구조의 단면도로서, 양단이 식각되고 상/하부 면에 절연박막(8)(9)이 형성된 기판(7)과, 상기 기판 상부에 형성된 절연박막(8)이 소정 영역 노출되어 상기 기판 상부 면에 브릿지 모양으로 형성된 브릿지막(12)과, 상기 브릿지막(12) 중앙 하부에 소정의 형상을 가지고 형성된 저항부(10)와, 상기 기판(7) 양측에 상기 저항부(10)에 오버랩 되도록 형성된 전극패드(11)와, 상기 브릿지막(12) 중앙부 위에 형성된 흑체(13)(13')로 구성된다.
그리고 상기 기판 상부에 형성된 절연박막(8) 위에 저항부(10)를 보호하기 위한 보호막(14)으로 SiO2또는 Si3N4같은 절연박막을 형성한 후 그 위에 저항부(10)가 형성된다.
이와 같이 구성된 폴리이미드 브릿지로 구성된 마이크로 볼로메터의 공정 순서도를 도면을 통해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 6 은 본 발명에 따른 폴리이미드 브릿지로 구성된 마이크로 볼로메터의 제조 공정도를 나타내었다.
먼저, 도 6a와 같이 방향성을 갖는 실리콘 기판(7)의 양면에 에치 스탑(etch stop)층(8)과 실리콘 식각용 마스크로 Si3N4, SiO2, SiOxNy, 또는 SiO2/Si3N4/SiO2로 이루어진 절연 박막(9)을 형성한다.
그리고 상기 에치 스탑층(8) 위에 볼로메터 저항부(10)로 바나듐 산화막(VOx), Ti, Pt 또는 Ni를 스퍼터링과 같은 방법으로 증착한 후 패터닝하여 상기 저항부(10)를 형성한다.
이때 상기 에치 스탑층(8)위에 볼로메터 저항부(10)를 보호하기 위한 보호막(14)으로 SiO2또는 Si3N4같은 절연박막을 추가로 형성한 후 그 위에 저항부(10)를 형성하기도 한다.
상기 저항부(10) 중 바나듐 산화막의 경우에는 바나듐 금속 박막을 증착하고 패터닝한 후 350~450도의 온도에서 열처리를 하거나, 기판온도 300~450도에서 아르곤(Ar)과 산소 가스를 이용하여 반응성 스퍼터링 방법으로 바나듐 산화물을 직접 증착한 후 패터닝한다.
이때 상기의 열처리온도 또는 기판온도 범위에서 바나듐 산화물의 x 값은 1.5<x<2.5의 범위로 열처리온도가 증가함에 따라 x의 값은 증가하며, 이때 형성되는 결정상은 VO2, V3O7, V2O5가 혼재된 결정구조로 이루어져 있으며, 비저항은 열처리온도가 증가함에 따라 0.2??cm에서 5??cm로 증가한다.
그리고 상기 저항부(10)의 TCR은 상기 열처리온도 범위에서 -2.2 ~ -3.5 %/K의 값을 갖는다.
이어 상기 저항부(10) 형성 후, 저항부(10)와 전기적으로 연결할 금속막을 증착하고 패터닝하여 전극패드(11)를 형성한다.
이어 도 6b와 같이 상기 전극패드(11) 형성 후, 브릿지막(12)으로 사용할 폴리이미드막을 스핀 코팅(spin coating)과 같은 방법으로 저항부(10)와 패드(11) 전면에 도포하고 열처리하여 브릿지막(12)을 형성한다.
그리고 O2플라즈마(plasma)를 이용한 건식 식각 방법으로 상기 전극패드(11) 상부의 폴리이미드막(12)을 제거하여 외부와 전기적으로 연결할 수 있도록 하며, 동시에 폴리이미드막(12) 위에 외부에서 입사되는 적외선을 흡수 또는 반사하여 반응하는 보상소자로 흑체(13)(13')를 형성한다.
상기 흑체(13)(13')는 흡수체(13)로 적외선 흡수율이 높은 NiCr, CrN, RuO2또는 Au-black과 같은 물질로 형성하거나, 또는 반사체(13')로 적외선 반사율이 높은 Al 또는 Au 박막과 같은 물질로 형성한다.
이어 도 6c와 같이 상기 흡수체(13) 또는 반사체(13') 및 폴리이미드막(12)을 패터닝한 후, 웨이퍼의 이면에 형성되어 있는 실리콘 에칭용 마스크(9)를 일정부분 제거하여 식각 윈도우를 형성한다.
그리고 KOH와 같은 실리콘 식각 용액으로 실리콘기판(7)의 일정부분을 식각, 제거하여 에치 스탑층(8)과 폴리이미드막(12)으로 이루어진 브릿지막이 형성되도록 한다.
끝으로 도 6d와 같이 건식 식각(dry etching) 방법으로 상기 식각 스탑층(8)을 제거하여 폴리이미드막으로만 이루어진 브릿지(12)를 형성하도록 하여 감지소자인 저항부(10)가 폴리이미드 브릿지에 의해 공중에 띄어진 구조를 갖는 볼로메터 센서를 제작한다.
이때 SF6플라즈마(plasma)를 이용한 건식 식각방법으로 Si 계로 이루어진 에치 스탑층(8)의 제거시, 폴리이미드(12), 바나듐 산화물, Ti와 같은 저항부(10)와 금속패드(11) 물질에 대해 에칭 선택비(etching selectivity)가 높기 때문에 안정하게 에치 스탑층(8)이 제거된다.
도 7 은 본 발명에 따른 저항형 볼로메터 센서를 적외선필터가 형성되어 있는 T0-5와 같은 금속 패키지에 내장한 볼로메터형 적외선센서의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 7을 보면 적외선 필터(15)를 통하여 입사된 적외선이 흡수체(13)인 경우 입사된 적외선을 흡수하고, 반사체(13')인 경우 입사된 적외선을 반사시켜 주위 환경변화에 영향을 받는 보상소자로서 역할을 하게 된다.
그리고 도 8 은 본 발명에 따른 보상소자가 내장된 볼로메터를 이용한 적외선 검출 방법을 나타낸 구성도로서, 도 8을 보면 볼로메터 소자에 인가되는 직류전원(17)과 2개의 소자가 내장된 볼로메터(18)와 저항(19)(20) 2 개를 연결하여 휘트스톤 브릿지(wheatstone bridge)로부터 나온 2 개의 출력전압 V1과 V2를 차등 증폭하는 차등증폭회로(21)로 간단히 구성된다.
따라서 상기 차등증폭회로(21)를 통해 출력되는 출력전압 V3은 입사되는 적외선을 받지 않는 보상소자에 의해 주위 환경변화에 의한 영향을 상쇄한 즉, 입사된 적외선 만의 출력을 얻게 된다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 저항형 볼로메터 센서 및 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 열전도도가 낮고 기계적으로 안정한 폴리이미드를 멤브레인막 및 브릿지로 사용하여 센서의 감도를 높일 수 있다.
둘째, 제조공정이 안정하여 대량생산에 유리하고 멤브레인막 및 브릿지막을 스핀 코팅(spin coating)과 같은 방법으로 값싸고 용이하게 제작할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (8)

  1. 양단이 식각되고 상/하부 면에 절연박막이 형성된 기판과,
    상기 상부에 형성된 절연박막이 소정 영역 노출되어 상기 기판 상부 면에 형성된 유기물막과,
    상기 유기물막 중앙 하부에 소정의 형상을 가지고 형성된 저항부와,
    상기 기판 양측에 상기 저항부와 접촉되도록 형성된 전극패드와,
    상기 유기물막 중앙부 위에 형성된 흑체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 저항형 볼로메터 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항부 하부에 형성된 보호막을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 저항형 볼로메터 센서.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 보호막은 SiO2또는 Si3N4로 구성되는 것을 특징으로 하는 저항형 볼로메터 센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 흑체는 흡수체 또는 반사체 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 저항형 볼로메터 센서.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 흡수체는 NiCr, CrN, RuO2중 어느 하나 이고,
    상기 반사체는 Al, 또는 Au 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 저항형 볼로메터 센서.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기물막은 폴리이미드인 것을 특징으로 하는 저항형 볼로메터 센서.
  7. 기판의 상/하부 면에 각각 절연박막을 형성하고 상기 상부면 절연박막 위 중앙에 저항부를 형성하는 공정,
    상기 기판 양 측면에 상기 저항부와 전기적으로 연결할 금속막을 증착하여 전극패드를 형성하는 공정,
    상기 저항부와 전극패드 위에 유기물막을 형성하고 상기 전극패드가 노출되도록 상기 유기물막을 식각하는 공정,
    상기 유기물막 위에 상기 저항부와 대응되는 위치에 외부에서 입사되는 적외선과 반응하는 흑체를 형성하는 공정,
    상기 기판 하부 면에 형성된 절연박막의 중앙부를 제거하여 기판을 노출시키는 공정,
    식각 용액을 이용하여 상기 노출된 기판을 제거하여 상기 기판 상부의 절연박막을 노출시키는 공정, 및
    상기 노출된 기판 상부의 절연박막을 제거하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 저항형 볼로메터 센서의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 절연 박막은 Si3N4, SiO2, SiOxNy, 또는 SiO2/Si3N4/SiO2중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 저항형 볼로메터 센서의 제조방법.
KR1019990046644A 1999-10-26 1999-10-26 저항형 볼로메터 센서 및 제조 방법 KR20010038600A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990046644A KR20010038600A (ko) 1999-10-26 1999-10-26 저항형 볼로메터 센서 및 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990046644A KR20010038600A (ko) 1999-10-26 1999-10-26 저항형 볼로메터 센서 및 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20010038600A true KR20010038600A (ko) 2001-05-15

Family

ID=19616985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019990046644A KR20010038600A (ko) 1999-10-26 1999-10-26 저항형 볼로메터 센서 및 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20010038600A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6677654B2 (en) * 1998-02-28 2004-01-13 Lg Electronics Inc. Thermopile detector and method for fabricating the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6677654B2 (en) * 1998-02-28 2004-01-13 Lg Electronics Inc. Thermopile detector and method for fabricating the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0376721B1 (en) Moisture-sensitive device
KR100239494B1 (ko) 써모파일 센서 및 그 제조방법
KR101183972B1 (ko) 보완 흡수층을 갖는 볼로미터 구조체, 이를 이용한 적외선 감지용 픽셀 및 이의 제조 방법
US5798684A (en) Thin-film temperature sensor
JP3097591B2 (ja) 熱型赤外線検出素子
JP2856180B2 (ja) 熱型赤外線検出素子とその製造方法
KR20090055766A (ko) 볼로미터 및 그 제조 방법
CN103852171B (zh) 一种非制冷长波红外探测器用吸收层结构
JPH09329499A (ja) 赤外線センサ及び赤外線検出器
JPH0590646A (ja) サーモパイル型赤外線センサおよびその製造方法
KR100339395B1 (ko) 적층형 볼로메터 센서 및 제조 방법
KR20010038600A (ko) 저항형 볼로메터 센서 및 제조 방법
US6191420B1 (en) Infrared sensor
KR100313905B1 (ko) 볼로메터 센서
JP5669678B2 (ja) 赤外線センサ
Graf et al. Smart single-chip CMOS microhotplate array for metal-oxide-based gas sensors
KR100339353B1 (ko) 마이크로 볼로메터 및 제조 방법
JP2000304603A (ja) 赤外線検出器
JP2725965B2 (ja) 赤外線センサ
JP2793615B2 (ja) 赤外線センサ
JPH07128140A (ja) 赤外線検出素子
JP3246131B2 (ja) 赤外線検出素子の製造方法
KR100565727B1 (ko) 마이크로 볼로미터
JPH1137847A (ja) 狭視野サーミスタボロメータ
JPH07318420A (ja) 赤外線センサおよびその作製方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application