KR20030016867A

KR20030016867A - 적외선 흡수 볼로메터의 산화막 형성 방법

Info

Publication number: KR20030016867A
Application number: KR1020010050648A
Authority: KR
Inventors: 인치현
Original assignee: 대우전자주식회사
Priority date: 2001-08-22
Filing date: 2001-08-22
Publication date: 2003-03-03

Abstract

적외선 흡수 볼로메터의 산화막 형성 방법을 개시한다.

본 발명은 내부 회로와 전기적으로 연결되는 다수의 접속단자를 갖는 구동 기판 상에 셀 단위의 적외선 흡수 볼로메터의 산화막을 형성하는 방법에 있어서, 하부 산화막을 형성하는 과정과; 하부 산화막의 두께가 기설정 두께, 예컨대, 10∼1000㎛로 되면, Ar 가스를 주입하여 하부 산화막을 다공질화하는 과정과; 하부 산화막의 형성이 완료되면, 하부 산화막 상에 금속막을 적층하는 과정과; 금속막 상에 상부 산화막을 형성하는 과정과; 상부 산화막의 두께가 10∼1000㎛로 되면, Ar 가스를 주입하여 상부 산화막을 다공질화하는 과정으로 이루어진다.

따라서, 본 발명은 상/하부 산화막 형성시 Ar 가스를 주입하여 다공질의 산화막을 형성하고, 이 다공질의 산화막을 적외선 흡수층의 Ti막 표면에 형성함으로써, 적외선 흡수층의 적외선 흡수율을 향상시키고 응력 집중을 완화시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 어닐링(annealing)에 소요되는 시간을 감축시킬 수 있으며, 나아가서 볼로메터의 검출 신호 성능을 증진시키는 효과가 있다.

Description

적외선 흡수 볼로메터의 산화막 형성 방법{METHOD FOR FORMING A SILICON OXIDE LAYER IN AN INFRARED BOLOMETER}

본 발명은 볼로메터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적외선 흡수율이 높은다공질 산화막을 형성하는데 적합한 적외선 흡수 볼로메터의 산화막 형성 방법에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 볼로메터는 적외선 센서의 일종인 것으로, 물체에서 방사되는 적외선을 흡수하여 열 에너지로 변환할 때 그로 인한 온도 상승으로 전기 저항이 변화하는 것을 측정함으로써, 물체에 직접 접촉하지 않으면서도 물체 표면의 온도를 감지할 수 있는 특성을 갖는다.

일반적으로, 적외선은 그 파장이 가시광선보다 길고 전파보다 짧은 전자파의 일종으로 자연계에 존재하는 모든 물체는 사람을 비롯하여 모두 적외선을 방사하고 있다. 이때, 각 물체에서 방사되는 적외선은 온도에 따라 그 파장이 다르기 때문에 이러한 특성을 통해 온도 검출이 가능하다.

한편, 볼로메터는 금속 또는 반도성 재료를 이용하여 제조되는데, 그 구조는, 일 예로서 도 1에 도시된 바와 같다.

도 1은 전형적인 적외선 흡수 볼로메터의 사시도로서, 크게 구분해 볼 때, 상부에 보호막(112)이 피복된 구동 기판 레벨(110), 지지 레벨(120), 포스트(130) 및 검출 레벨(140)을 포함하며, 지지 레벨(120)이 구동 기판 레벨(110)내의 접속단자를 통해 지지되고, 검출 레벨(140)이 지지 레벨(120)의 자유단 측 종단에 형성된 포스트(130)을 통해 고정 지지되는 형상을 갖는다.

도 2은 도 1에 도시된 볼로메터의 I-I선을 따라 절단한 종래 적외선 흡수 볼로메터의 단면도이다.

도 2를 참조하면, 종래의 적외선 흡수 볼로메터는 지지 레벨(220)내의 하부전도선(224)이 구동 기판 레벨(210)상에 형성된 접속단자(212a)에 전기적으로 연결되고, 지지 레벨(220)은 하부 지지 교각(222), 하부 전도선(224) 및 보호막(226)이 순차 적층된 구조를 가지며, 지지 레벨(220)의 자유단 측 종단에는 하부 전도선(224)에 전기적으로 연결되는 포스트(230)가 형성되어 있다.

여기에서, 구동 기판 레벨(210)은 접속단자(212a) 부분을 제외한 나머지 영역들이 실리콘 질화막 등과 같은 보호막(212)으로 피복되어 있으며, 도면에서의 상세한 도시는 생략하였으나, 구동 기판 레벨(210)의 내부에는 볼로메터를 구동하기 위한 집적회로가 내장되어 있다.

이때, 지지 레벨(220)을 형성하는 하부 지지 교각(222) 및 보호막(226)의 재질로는, 예를 들면 SiO₂가 사용되고, 하부 전도선(224)의 재질로는 Ti가 사용될 수 있다.

또한, 포스트(230)와 일체로 형성되는 검출 레벨(240)은 상부 지지 교각(242), 상부 전도선(244) 및 적외선 흡수층(246)이 순차 적층되는 구조를 가지며, 상부 지지 교각(242)의 재질로는 TiO₂가 사용되고, 상부 전도선(244)의 재질로는 Ti가 사용되며, 적외선 흡수층(246)의 재질로는 SiO₂가 사용될 수 있다.

상술한 바와 같은 구조를 형성하기 위해서는 먼저 보호막(226)의 상부에 소정 두께의 희생층(도시 생략)을 형성하고, 희생층과 보호막(226)의 일부를 제거하여 하부 전도선(224)의 일부를 노출시킴으로써, 포스트 형성용 홀을 형성하며, 상부 지지 교각 물질을 형성한 후 포스트 형성용 홀의 하부 면에 있는 상부 지지 교각 물질의 일부를 제거하여 상부 지지 교각(242)을 형성하고, 다시 상부 표면상에 박막의 상부 전도선(244)을 형성한 후 그 상부에 적외선 흡수층(246)을 형성하는 방식의 제조 공정을 수행하게 된다.

이때, SiO₂로 형성되는 적외선 흡수층(246)은 기본적으로 양호한 적외선 흡수율을 지녀야만 하는 바, 적외선 흡수율을 높이기 위해서 다공질(porous)의 SiO₂막이 필요하게 되었다. 그러나, 일반적인 PECVD 장비를 이용하여 증착한 SiO₂막은 다공질의 산화막으로 형성하기에는 많은 무리가 따른다는 문제가 제기되었다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위해 안출한 것으로, 하부 산화막과 상부 산화막 형성시에 Ar 가스를 주입하여 다공질의 산화막을 형성하고, 이 다공질의 산화막을 Ti막 표면에 형성함으로써, 적외선 흡수층의 적외선 흡수율을 향상시키도록 한 적외선 흡수 볼로메터의 산화막 형성 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 내부 회로와 전기적으로 연결되는 다수의 접속단자를 갖는 구동 기판 상에 셀 단위의 적외선 흡수 볼로메터의 산화막을 형성하는 방법에 있어서, 하부 산화막을 형성하는 과정과; 하부 산화막의 두께가 기설정 두께로 되면, 소정 가스를 주입하여 하부 산화막을 다공질화하는 과정과; 하부 산화막의 형성이 완료되면, 하부 산화막 상에 금속막을 적층하는 과정과; 금속막 상에 상부 산화막을 형성하는 과정과; 상부 산화막의 두께가 기설정 두께로 되면, 소정 가스를 주입하여 상부 산화막을 다공질화하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 적외선 흡수 볼로메터의 산화막 형성 방법을 제공한다.

도 1은 전형적인 적외선 흡수 볼로메터의 사시도,

도 2는 종래 적외선 흡수 볼로메터의 단면도,

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 적외선 흡수 볼로메터의 다공질 산화막을 형성하는 과정을 도시한 공정 단면도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

110 : 구동 기판 레벨 112, 126 : 보호층

212a : 접속단자 220 : 지지 레벨

222 : 하부 지지 교각 224 : 하부 전도선

230 : 포스트 240 : 검출 레벨

242 : 상부 지지 교각 244 : 상부 전도선

246 : 적외선 흡수층

본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명의 핵심 기술요지는, Ti 금속막의 상부 및 하부에 증착되는 산화막 형성시에 Ar 가스를 주입하여 산화막을 다공질화한다는 것으로, 이러한 기술적 수단으로부터 본 발명에서 목적으로 하는 바를 용이하게 달성할 수 있다.

먼저, 본 발명에 따른 다공질 산화막을 갖는 적외선 흡수 볼로메터는 지지 레벨(220)내의 하부 전도선(224)이 구동 기판 레벨(210)상에 형성된 접속단자(212a)에 전기적으로 연결되고, 지지 레벨(220)은 하부 지지 교각(222), 하부 전도선(224) 및 보호막(226)이 순차 적층된 구조를 가지며, 지지 레벨(220)의 자유단 측 종단에는 하부 전도선(224)에 전기적으로 연결되는 포스트(230)가 형성되어 있다.

이러한 적외선 흡수 볼로메터의 제조 과정은 통상의 볼로메터 제조 과정과 동일한 바, 구체적인 구현 과정은 생략하기로 한다.

이때, 본 발명에 따른 다공질 산화막을 갖는 적외선 흡수층(246)은 도 3a 내지 도 3c에 도시한 바와 같은 과정들에 의해 구현될 수 있다.

먼저, 도 3a에 도시한 바와 같이, 하부 산화막(300)을 통상의 산화막 적층 과정과 동일한 방법을 적용하여 하부 표면을 부드럽게 하여 형성한다.

다음으로, 하부 산화막(300)의 두께가 일정 두께, 예컨대, 10∼1000㎛가 되면, Ar 가스를 주입하여 하부 산화막(300)을 다공질화한다. 이렇게 다공질화된 산화막의 표면은 Ti 금속막과의 접착을 용이하게 할 뿐만 아니라, 후술하는 상부 산화막과 함께 응력 완화에 기여할 수 있을 것이다.

하부 산화막(300)의 형성이 완료되면, 도 3b에 도시한 바와 같이, 하부 산화막(300) 상에 Ti 금속막(302)을 적층한다. 이러한 금속막(302) 적층 과정은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있는 바, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 3c는 이러한 하부 산화막(300)과 Ti 금속막(302)의 형성이 완료된 이후, 상부 산화막(304)을 형성하는 과정을 설명하기 위한 공정 단면도이다.

도 3c에 도시한 바와 같이, 상부 산화막(304)은 도 3a에 도시한 하부 산화막(300)을 적층하는 과정과 반대로 진행한다. 즉, 통상의 산화막 적층 과정과 동일한 방법을 적용하여 하부 표면을 부드럽게 하여 형성한다.

다음으로, 상부 산화막(304)의 두께가 일정 두께, 예컨대, 10∼1000㎛가 되면, Ar 가스를 주입하여 상부 산화막(304)을 다공질화한다. 이렇게 다공질화된 산화막의 표면은 상술한 하부 산화막(300)과 마찬가지로 Ti 금속막과의 접착을 용이하게 할 뿐만 아니라, 응력 완화에 기여할 수 있을 것이다.

즉, 상부 산화막(304) 층을 통과한 적외선은 금속 표면 바로 위의 상부 산화막(304)에 의해 바로 빠져나가지 못하고 일정 시간 체류하게 됨으로써 적외선 흡수율을 향상시킬 수 있는 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 상/하부 산화막 형성시 Ar 가스를 주입하여 다공질의 산화막을 형성하고, 이 다공질의 산화막을 적외선 흡수층의 Ti막 표면에 형성함으로써, 적외선 흡수층의 적외선 흡수율을 향상시키고 응력 집중을 완화시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 어닐링(annealing)에 소요되는 시간을 감축시킬 수 있으며, 나아가서 볼로메터의 검출 신호 성능을 증진시키는 효과가 있다.

Claims

내부 회로와 전기적으로 연결되는 다수의 접속단자를 갖는 구동 기판 상에 셀 단위의 적외선 흡수 볼로메터의 산화막을 형성하는 방법에 있어서,

하부 산화막을 형성하는 과정과;

상기 하부 산화막의 두께가 기설정 두께로 되면, 소정 가스를 주입하여 상기 하부 산화막을 다공질화하는 과정과;

상기 하부 산화막의 형성이 완료되면, 상기 하부 산화막 상에 금속막을 적층하는 과정과;

상기 금속막 상에 상부 산화막을 형성하는 과정과;

상기 상부 산화막의 두께가 기설정 두께로 되면, 소정 가스를 주입하여 상기 상부 산화막을 다공질화하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 적외선 흡수 볼로메터의 산화막 형성 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 기설정 두께는 10∼1000㎛인 것을 특징으로 하는 적외선 흡수 볼로메터의 산화막 형성 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 가스는 Ar 가스인 것을 특징으로 하는 적외선 흡수 볼로메터의 산화막형성 방법.