KR20030062061A - Infrared bolometer manufacture method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 볼로메터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각 물체가 방사하는 각종 적외선(온도)을 흡수 효율을 향상시키기 위한 적합한 적외선 흡수 볼로메터 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a bolometer, and more particularly, to a suitable infrared absorption bolometer manufacturing method for improving the absorption efficiency of various infrared rays (temperature) emitted by each object.
일반적으로 볼로메터는 적외선 센서의 일종으로서, 물체에서 방사되는 적외선을 흡수하여 열에너지로 바뀔 때 그로 인한 온도상승으로 전기저항이 변화하는 것을 측정하여 집적 접촉하지 않아도 물체 표면의 온도를 감지할 수 있는 특징을 가진다.In general, a bolometer is a kind of infrared sensor, which absorbs infrared rays emitted from an object and measures the change in electrical resistance due to the temperature rise due to the change in thermal energy. Has
적외선은 파장이 가시광선 보다 길고 전파보다 짧은 전자파의 일종으로 자연계에 존재하는 물체는 사람을 비롯하여 모두 적외선을 방사하고 있다. 단, 물체의 온도에 따라 그 파장이 다르므로 온도검출이 가능하다.Infrared is a kind of electromagnetic wave whose wavelength is longer than visible light and shorter than radio waves. All objects in nature emit infrared rays including humans. However, since the wavelength is different depending on the temperature of the object, temperature detection is possible.
이와 같은 볼로메터는 금속 또는 반도성 재료를 이용하여 제조된다. 금속 볼로메터 요소는 온도의 변화에 자유전자의 밀도가 지수적으로 변화하는 특성을 가지며, 반도성 재료 볼로메터 요소는 온도변화에 따른 저항변화의 큰 민감성을 얻을 수 있다.Such bolometers are manufactured using metal or semiconducting materials. The metal bolometer element has the characteristic that the density of free electrons changes exponentially with the change of temperature, and the semiconducting material bolometer element can obtain a great sensitivity of resistance change with temperature change.
한편, 볼로메터는 금속 또는 반도성 재료를 이용하여 제조되는데, 그 구조는, 일 예로서 도 1에 도시된 바와 같다.On the other hand, the bolometer is manufactured using a metal or semiconducting material, the structure of which is as shown in FIG. 1 as an example.
도 1은 통상적인 적외선 흡수 볼로메터의 사시도로서, 크게 구분해 볼 때,기판(100)의 상부에 보호층(112)이 피복된 구동 기판 레벨(110), 지지 레벨(120), 포스트(130) 및 흡수 레벨(140)을 포함하며, 지지 레벨(120)이 구동 기판 레벨(110)내의 접속단자를 통해 지지되고, 흡수 레벨(140)이 지지 레벨(120)의 자유단 측 종단에 형성된 포스트(130)를 통해 고정 지지되는 형상을 갖는다.FIG. 1 is a perspective view of a conventional infrared absorption bolometer, and in broad division, a driving substrate level 110, a support level 120, and a post 130 having a protective layer 112 coated on an upper portion of the substrate 100. And a absorption level 140, wherein the support level 120 is supported through the connection terminal in the drive substrate level 110, and the absorption level 140 is formed at the free end side end of the support level 120. It has a shape that is fixedly supported through (130).
도 4는 도 1에 도시된 볼로메터의 I-I선을 따라 절단한 종래 적외선 흡수 볼로메터의 단면도이고, 도 5는 종래의 적외선 흡수 레벨의 적외선 흡수율을 나타내는 그래프이다.4 is a cross-sectional view of a conventional infrared absorption bolometer cut along the line I-I of the bolometer shown in Figure 1, Figure 5 is a graph showing the infrared absorption rate of the conventional infrared absorption level.
도 4를 참조하면, 종래의 적외선 흡수 볼로메터는 지지 레벨(320)내의 하부 전도선(324)이 구동 기판 레벨(310)상에 형성된 접속단자(312a)에 전기적으로 연결되고, 지지 레벨(320)은 하부 지지 교각인 지지층(322), 하부 전도선(324) 및 보호층(326)이 순차 적층된 구조를 가지며, 지지 레벨(320)의 자유단 측 종단에는 하부 전도선(324)에 전기적으로 연결되는 포스트(330)가 형성되어 있다.Referring to FIG. 4, the conventional infrared absorbing bolometer has a lower conductive line 324 in the support level 320 electrically connected to the connection terminal 312a formed on the driving substrate level 310 and the support level 320. ) Has a structure in which the supporting layer 322, the lower conductive line 324, and the protective layer 326, which are lower supporting piers, are sequentially stacked, and at the free end side of the supporting level 320 is electrically connected to the lower conductive line 324. Post 330 is formed to be connected to.
여기에서, 구동 기판 레벨(310)은 접속단자(312a) 부분을 제외한 나머지 영역들이 실리콘 질화막 등과 같은 보호층(312)으로 피복되어 있으며, 도면에서의 상세한 도시는 생략하였으나, 구동 기판 레벨(310)의 내부에는 볼로메터를 구동하기 위한 집적회로가 내장되어 있다.Here, the driving substrate level 310 is covered with a protective layer 312, such as a silicon nitride film, except for the portion of the connection terminal 312a, and the detailed description of the driving substrate level 310 is omitted. Inside is an integrated circuit for driving the bolometer.
이때, 지지 레벨(320)을 형성하는 하부 지지 교각인 지지층(322) 및 하부 전도선(322)을 보호하는 보호층(326)의 재질로는, 예를 들면 SiO2가 사용되고, 하부 전도선(324)의 재질로는 Ti가 사용될 수 있다.In this case, as a material of the support layer 322, which is the lower support pier forming the support level 320, and the protective layer 326 that protects the lower conductive line 322, for example, SiO 2 is used and the lower conductive line ( Ti may be used as the material of 324.
또한, 포스트(330)와 일체로 형성되는 흡수 레벨(340)은 상부 지지 교각인 열흡수층(342), 상부 전도선(344) 및 적외선 흡수층(346)이 순차 적층되는 구조를 가지며, 상부 지지 교각인 열흡수층(342)의 재질로는 SiO2가 사용되고, 상부 전도선(344)의 재질로는 Ti가 사용되며, 적외선 흡수층(346)의 재질로는 SiO2가 사용될 수 있다.In addition, the absorption level 340 formed integrally with the post 330 has a structure in which the heat absorbing layer 342, the upper conductive line 344, and the infrared absorbing layer 346, which are upper supporting piers, are sequentially stacked. SiO 2 may be used as the material of the heat absorption layer 342, Ti may be used as the material of the upper conductive line 344, and SiO 2 may be used as the material of the infrared absorption layer 346.
상술한 바와 같은 구조를 형성하기 위해서는 먼저 보호층(326)의 상부에 소정 두께의 희생층(도시 생략)을 형성하고, 희생층과 보호층(326)의 일부를 제거하여 하부 전도선(324)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 교각인 열흡수층(342)을 형성하고, 다시 상부 표면상에 박막의 상부 전도선(344)을 형성한 후 그 상부에 적외선 흡수층(346)을 형성하는 방식의 제조 공정을 수행하게 된다.In order to form the structure as described above, first, a sacrificial layer (not shown) having a predetermined thickness is formed on the passivation layer 326, and a portion of the sacrificial layer and the passivation layer 326 is removed to form the lower conductive line 324. By exposing a portion of the hole for forming the post, forming the upper support pier material, and then removing the portion of the upper support pier material on the lower surface of the post forming hole to form the heat absorbing layer 342, the upper support pier In addition, the upper conductive line 344 of the thin film is formed on the upper surface, and then a manufacturing process of forming an infrared absorbing layer 346 thereon is performed.
그러나, 상기와 같은 적외선 볼로메터에서 적외선 흡수층(346)에서 사용되는 실리콘 산화물은, 도 5에 도시된 바와 같이, 일부 영역(9㎛ ∼ 10㎛) 영역에서는 적외선 흡수 효율이 우수하나 그 외의 영역에서는 열 흡수 효율이 떨어지는 문제점이 있다.However, the silicon oxide used in the infrared absorption layer 346 in the infrared bolometer as described above, the infrared absorption efficiency is excellent in some areas (9㎛ ~ 10㎛) region as shown in Figure 5, but in other areas There is a problem that the heat absorption efficiency is low.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 적외선의 흡수 효율을 증진시키기 위해 흡수 레벨의 상부에 형성된 실리콘 산화막의상부에 지르코늄으로 이루어진 금속층을 더 형성하는 적외선 흡수 볼로메터 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems of the prior art, the infrared absorption bolometer manufacturing method for further forming a metal layer of zirconium on top of the silicon oxide film formed on the absorption level in order to enhance the absorption efficiency of the infrared ray The purpose is to provide.
본 발명의 다른 목적은, 적외선 흡수 효울을 증진시키기 위해 흡수 레벨의 상부에 형성된 실리콘 산화막의 상부에 티타늄 또는 티타늄 산화막을 더 형성하는 적외선 흡수 볼로메터 제조 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide an infrared absorption bolometer manufacturing method for further forming a titanium or titanium oxide film on top of the silicon oxide film formed on the absorption level in order to enhance the infrared absorption effect.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 내부 회로와 전기적으로 연결되는 다수의 접속단자를 갖는 구동 기판 상에 셀 단위의 적외선 흡수 볼로메터를 제조하는 방법에 있어서, 상기 구동 기판과의 사이에 제 1 희생층을 개재하며, 대응하는 접속단자에 연결되는 하부 전도선이 포함된 지지 레벨 구조를 형성하는 과정; 상기 지지 레벨 구조를 매립하는 형태의 제 2 희생층을 형성하고, 상기 제 2 희생층의 일부를 선택적으로 제거함으로써, 상기 하부 전도선의 상부 일부를 노출시키는 포스트 형성홀을 형성하는 과정; 상기 노출된 하부 전도선의 상부를 제외한 영역의 전반에 걸쳐 지지층 형성하는 과정; 상기 상부 지지 교각 물질의 상부에 상기 노출된 하부 전도선에 연결되는 상부 전도선을 형성하는 과정; 상기 상부 전도선의 상부 전면에 걸쳐 실리콘 산화막을 형성하는 과정; 상기 실리콘 산화막의 상부 전면에 걸쳐 지르코늄을 포함하는 금속층을 형성하는 과정; 상기 금속층, 실리콘 산화막 및 지지층의 일부를 선택적으로 제거하여 상기 제 2 희생층의 상부 일부를 노출시킴으로써, 셀 단위의 포스트 및 검출 레벨 구조를 형성하는 과정; 및 상기 제 1 및 제 2 희생층을 제거함으로써, 각 셀 단위의 볼로메터 구조를 완성하는 과정을 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention, in the method for manufacturing an infrared absorption bolometer of the cell unit on the drive substrate having a plurality of connection terminals electrically connected to the internal circuit, between the drive substrate and Forming a support level structure between the first sacrificial layer and a lower conductive line connected to a corresponding connection terminal; Forming a second sacrificial layer filling the support level structure, and selectively removing a portion of the second sacrificial layer to form a post forming hole exposing an upper portion of the lower conductive line; Forming a support layer over the entire area except the upper portion of the exposed lower conductive line; Forming an upper conductive line connected to the exposed lower conductive line on the upper support pier material; Forming a silicon oxide film over the entire upper surface of the upper conductive line; Forming a metal layer including zirconium over the entire upper surface of the silicon oxide film; Selectively removing a portion of the metal layer, the silicon oxide layer, and the support layer to expose a portion of the upper part of the second sacrificial layer, thereby forming a post unit and a detection level structure in a cell unit; And removing the first and second sacrificial layers to complete the bolometer structure for each cell.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내부 회로와 전기적으로 연결되는 다수의 접속단자를 갖는 구동 기판 상에 셀 단위의 적외선 흡수 볼로메터를 제조하는 방법에 있어서, 상기 구동 기판과의 사이에 제 1 희생층을 개재하며, 대응하는 접속단자에 연결되는 하부 전도선이 포함된 지지 레벨 구조를 형성하는 과정; 상기 지지 레벨 구조를 매립하는 형태의 제 2 희생층을 형성하고, 상기 제 2 희생층의 일부를 선택적으로 제거함으로써, 상기 하부 전도선의 상부 일부를 노출시키는 포스트 형성홀을 형성하는 과정; 상기 노출된 하부 전도선의 상부를 제외한 영역의 전반에 걸쳐 지지층 형성하는 과정; 상기 상부 지지 교각 물질의 상부에 상기 노출된 하부 전도선에 연결되는 상부 전도선을 형성하는 과정; 상기 상부 전도선의 상부 전면에 걸쳐 실리콘 산화막을 형성하는 과정; 상기 실리콘 산화막의 상부 전면에 걸쳐 티타늄 또는 티타늄 질화막을 형성하는 과정; 상기 티타늄 또는 티타늄 질화막, 실리콘 산화막 및 지지층의 일부를 선택적으로 제거하여 상기 제 2 희생층의 상부 일부를 노출시킴으로써, 셀 단위의 포스트 및 검출 레벨 구조를 형성하는 과정; 및 상기 제 1 및 제 2 희생층을 제거함으로써, 각 셀 단위의 볼로메터 구조를 완성하는 과정을 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an infrared absorption bolometer in a cell unit on a driving substrate having a plurality of connection terminals electrically connected to an internal circuit. Forming a support level structure between the first sacrificial layer and a lower conductive line connected to the corresponding connection terminal; Forming a second sacrificial layer filling the support level structure, and selectively removing a portion of the second sacrificial layer to form a post forming hole exposing an upper portion of the lower conductive line; Forming a support layer over the entire area except the upper portion of the exposed lower conductive line; Forming an upper conductive line connected to the exposed lower conductive line on the upper support pier material; Forming a silicon oxide film over the entire upper surface of the upper conductive line; Forming a titanium or titanium nitride film over the entire upper surface of the silicon oxide film; Selectively removing a portion of the titanium or titanium nitride layer, a silicon oxide layer, and a support layer to expose a top portion of the second sacrificial layer, thereby forming a post and detection level structure in a cell unit; And removing the first and second sacrificial layers to complete the bolometer structure for each cell.
도 1은 전형적인 적외선 흡수 볼로메터의 사시도,1 is a perspective view of a typical infrared absorbing bolometer,
도 2a 내지 2h는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 적외선 흡수 볼로메터를 제조하는 주요 공정을 도시한 공정 단면도,Figure 2a to 2h is a cross-sectional view showing the main process for manufacturing the infrared absorption bolometer according to a preferred embodiment of the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 적외선 흡수 볼로메터의 단면도,3 is a cross-sectional view of the infrared absorption bolometer according to the present invention;
도 4는 종래 적외선 흡수 볼로메터의 단면도,4 is a cross-sectional view of a conventional infrared absorption bolometer,
도 5는 종래 적외선 흡수 볼로메터의 파장에 따른 적외선 흡수 효율을 나타내는 그래프,5 is a graph showing the infrared absorption efficiency according to the wavelength of the conventional infrared absorption bolometer,
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 적외선 흡수 볼로메터의 파장에 따른 적외선 흡수 효율을 나타내는 그래프이다.6 to 8 are graphs showing the infrared absorption efficiency according to the wavelength of the infrared absorption bolometer according to the present invention.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
110 : 구동 기판 레벨 112, 126 : 보호층110: drive substrate level 112, 126: protective layer
112a : 접속단자 120 : 지지 레벨112a: connection terminal 120: support level
122 : 지지층 124 : 하부 전도선122: support layer 124: lower conductive line
130 : 포스트 140 : 흡수 레벨130: post 140: absorption level
142 : 열흡수층 144 : 상부 전도선142: heat absorption layer 144: upper conductive line
146 : 실리콘 산화막 148 : 금속층146 silicon oxide film 148 metal layer
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명의 핵심 기술요지는, 적외선을 흡수하는 적외선 흡수층으로서 실리콘 산화막 상부 전면에 적외선 흡수율이 높은 금속인 지르코늄으로 적외선 흡수층을 형성함으로써 적외선의 흡수 효율을 증진시킨다는 것으로, 이러한 기술적 수단을 통해 본 발명에서 목적으로 하는 바를 쉽게 달성할 수 있다.First, a key technical aspect of the present invention is to improve the absorption efficiency of infrared rays by forming an infrared absorption layer made of zirconium, which is a metal having a high infrared absorption rate, on the entire surface of the silicon oxide film as an infrared absorption layer that absorbs infrared rays. The object of the invention can be easily achieved.
도 2a 내지 2h는 본 발명의 바람직한 일실시 예에 따라 적외선 흡수 볼로메터를 제조하는 주요 공정을 도시한 공정 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 적외선 흡수 볼로메터를 나타내는 단면도이다. 즉, 도 2a 내지 2h는 볼로메터를 제조할 때 도 1에 도시된 적외선 흡수 볼로메터의 I-I선에 따라 보여지는 단면에서의 공정도이고, 도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 적외선 흡수 레벨에서 흡수율을 나타내는 그래프이다.Figure 2a to 2h is a cross-sectional view showing the main process for manufacturing the infrared absorption bolometer according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view showing an infrared absorption bolometer according to the present invention. That is, FIGS. 2A to 2H are process diagrams in cross section taken along the line II of the infrared absorption bolometer shown in FIG. 1 when manufacturing the bolometer, and FIGS. 6 to 8 are absorption rates at the infrared absorption level according to the present invention. A graph representing.
도 3에 도시된 바와 같이, 구동 기판 레벨(100)은 집적회로(도시되지 않음)가 형성되어 있는 기판(100)과 한 쌍의 접속단자(112a), 그리고 보호층(112)을 포함한다. 금속으로 만들어진 상기 각각의 접속단자(112a)는 기판(100)의 상부에 형성되어 있고 기판(100)의 집적회로에 전기적으로 접속되어 적외선 방사에너지 흡수작용에 의한 볼로메터의 저항 변화를 집적회로에 전달한다. 보호층(112)은 잔류 응력이 보상되고 절연성이 우수한 재료 즉, 실리콘 질화막으로 만들어져 있으면서 기판(100)을 덮고 있도록 형성되어 공정 중에 기판(100)에 손상이 가지 않도록 한다.As shown in FIG. 3, the driving substrate level 100 includes a substrate 100 on which an integrated circuit (not shown) is formed, a pair of connection terminals 112a, and a protective layer 112. Each of the connection terminals 112a made of metal is formed on the substrate 100 and electrically connected to the integrated circuit of the substrate 100 to change the resistance of the bolometer due to the absorption of infrared radiation energy to the integrated circuit. To pass. The protective layer 112 is formed to cover the substrate 100 while being made of a material having excellent insulating properties, that is, an insulating material, that is, a silicon nitride film, so as not to damage the substrate 100 during the process.
지지 레벨(120)은 구동 기판 레벨(110)의 상부에 저온 기상 증착법 등을 통해 후막의 제 1 희생층(114)을 형성한 후에 포토리소그라피 공정, 식각 공정 등을 수행하여 제 1 희생층(114)의 일부를 제거함으로서 접속단자(112a)의 상부를 노출시킨 후 상부 표면에 하부 지지 교각 물질을 형성하고 패터닝을 통해 그 일부를 제거하여 접속단자(112a)의 상부를 노출시켜 하부 지지 교각인 지지층(122)을 형성하며, 지지층(122)의 상부에 하부 전도선(124)과 보호층(126)을 순차 형성함으로써, 제 1 희생층(114)의 상부에 접속단자(112a)와 전기적으로 연결되는 지지 레벨(120)의 구조를 완성한다.The support level 120 forms the first sacrificial layer 114 of the thick film on the upper part of the driving substrate level 110 through low temperature vapor deposition, and then performs a photolithography process, an etching process, and the like. The upper part of the connection terminal 112a is exposed by removing a portion of), and then a lower support pier material is formed on the upper surface, and a portion thereof is removed through patterning to expose the upper part of the connection terminal 112a, thereby supporting the lower support pier. And forming a lower conductive line 124 and a protective layer 126 on the support layer 122, thereby electrically connecting the connection terminal 112a to the upper portion of the first sacrificial layer 114. Complete the structure of the support level 120 that is.
흡수 레벨(140)은 잔류 응력이 보상되고 절연성이 우수한 재료 즉, 실리콘 산화물(SiO2)로 이루어진 열흡수층(142)과, 열흡수층(142)의 상부에 증착된 볼로메터 요소인 상부 전도선(144)을 포함한다. 상부 전도선(144)의 상부에는 실리콘 산화물(SiO2)로 구성된 적외선 흡수 코팅인 실리콘 산화막(146)이 형성되고, 흡수코팅인 실리콘 산화막(146)의 상부 전면에는 적외선 에너지에 대해서 흡수율 높은 금속 물질인 지르코늄(Zr)으로 이루어진 금속층(148)을 형성함으로써 흡수 레벨(140)이 형성된다.Absorption level 140 is a heat absorbing layer 142 made of a material having excellent insulation and compensation for residual stress, that is, silicon oxide (SiO 2 ), and an upper conductive line (bolometer element deposited on the heat absorbing layer 142). 144). A silicon oxide film 146, which is an infrared absorption coating made of silicon oxide (SiO 2), is formed on the upper conductive line 144. The absorption level 140 is formed by forming the metal layer 148 made of zirconium (Zr).
여기서, 적외선 흡수 코팅인 실리콘 산화막(146) 상부에 지르코늄으로 이루어진 금속층(148)을 더 형성함으로써, 도 6에 도시된 바와 같이, 실리콘 산화물만이 증착된 경우보다 적외선 흡수 효율이 향상되는 것을 알 수 있다.Here, by further forming a metal layer 148 made of zirconium on the silicon oxide film 146, which is an infrared absorption coating, as shown in Figure 6, it can be seen that the infrared absorption efficiency is improved than when only silicon oxide is deposited. have.
상기와 같은 적외선 흡수 볼로메터의 제조공정 도 2a 내지 2h를 참조하여 설명한다.The manufacturing process of the infrared absorption bolometer as described above will be described with reference to Figures 2a to 2h.
도 2a를 참조하면, 상부의 소정 부분에 접속단자(112a)가 형성되고 그 이외 부분이 실리콘 질화막 등과 같은 보호층(112)으로 피복된 구동 기판 레벨(110)의 상부에 저온 기상 증착법 등을 통해 후막의 제 1 희생층(114)을 형성한 후에 포토리소그라피 공정, 식각 공정 등을 수행하여 제 1 희생층(114)의 일부를 제거함으로서 접속단자(112a)의 상부를 노출시킨다.Referring to FIG. 2A, a connection terminal 112a is formed on a predetermined portion of the upper portion, and a lower portion thereof is formed through a low temperature vapor deposition method on an upper portion of the driving substrate level 110 coated with a protective layer 112 such as a silicon nitride film. After forming the first sacrificial layer 114 of the thick film, a portion of the first sacrificial layer 114 is removed by performing a photolithography process or an etching process to expose the upper portion of the connection terminal 112a.
이어서, 상부 표면에 하부 지지 교각 물질을 형성하고 패터닝을 통해 그 일부를 제거하여 접속단자(112a)의 상부를 노출시켜 하부 지지 교각인 지지층(122)을 형성하며, 지지층(122)의 상부에 하부 전도선(124)과 보호층(126)을 순차 형성함으로써, 일 예로서 도 2b에 도시된 바와 같이, 제 1 희생층(114)의 상부에 접속단자(112a)와 전기적으로 연결되는 지지 레벨(120)의 구조를 완성한다.Subsequently, a lower support pier material is formed on the upper surface and a portion thereof is removed through patterning to expose the upper portion of the connection terminal 112a to form a support layer 122, which is a lower support pier, and the lower portion on the support layer 122. By sequentially forming the conductive line 124 and the protective layer 126, as shown in FIG. 2B, the support level electrically connected to the connection terminal 112a on the first sacrificial layer 114 ( Complete the structure of 120).
여기에서, 지지층(122) 및 보호층(126)으로는, 예를 들면 SiO2가 사용되고, 하부 전도선(124)으로는, 예를 들면 Ti가 사용될 수 있으며, 제 1 희생층(114)으로는, 예를 들면 다결정 실리콘 등이 사용될 수 있다.Here, for example, SiO 2 may be used as the support layer 122 and the protective layer 126, and Ti, for example, may be used as the lower conductive line 124, and as the first sacrificial layer 114, for example. For example, polycrystalline silicon or the like can be used.
다시, 지지 레벨(120)의 상부에 후막의 제 2 희생층(128)을 형성하고 포토리소그라피 공정 및 식각 공정 등을 수행하여 제 2 희생층(128)과 보호층(126)의 일부를 제거함으로써, 그 일 예로 도 2c에 도시된 바와 같이, 지지 레벨(120)의 자유단 측 종단 부분에 있는 하부 전도선(124)의 상부 일부를 노출시키는 포스트 형성홀(129)을 형성한다.Again, by forming the second sacrificial layer 128 of the thick film on the support level 120 and performing a photolithography process and an etching process to remove a portion of the second sacrificial layer 128 and the protective layer 126 For example, as shown in FIG. 2C, a post forming hole 129 exposing an upper portion of the lower conductive line 124 at the free end side end portion of the support level 120 is formed.
이어서, 상부 전면에 걸쳐 소정 두께의 상부 지지 교각 물질(예를 들면, 실리콘 산화물(SiO2)을 형성하고, 패터닝 공정을 수행하여 포스트 형성홀(129)의 하부 면에 있는 상부 지지 교각 물질을 선택적으로 제거하여 하부 전도선(124)의 상부 일부를 노출시킴으로써, 일 예로서 도 2d에 도시된 바와 같이, 상부 지지 교각인 열흡수층(142)을 형성한다. 여기에서, 열흡수층(142)은 흡수 레벨의 지지는 물론열을 흡수 하는 기능도 한다.Subsequently, an upper support pier material (eg, silicon oxide (SiO 2 )) having a predetermined thickness is formed over the upper front surface, and a patterning process is performed to selectively select the upper support pier material on the lower surface of the post forming hole 129. By exposing the upper portion of the lower conductive line 124 to form a heat absorbing layer 142, which is an upper support piers, as shown in Figure 2D, where the heat absorbing layer 142 is absorbed. As well as supporting the level, it also absorbs heat.
다시, 스퍼터링 등과 같은 증착 공정을 수행하여 상부 전면에 걸쳐 박막의 전도성 물질(예를 들면, Ti 등)을 형성하고, 금속 식각 공정을 수행하여 전도성 물질의 일부를 선택적으로 제거함으로써, 일 예로서 도 2e에 도시된 바와 같이, 열흡수층(142)의 상부에 하부 전도선(124)과 전기적으로 연결되는 상부 전도선(144)을 형성한다.Again, by performing a deposition process such as sputtering to form a conductive material of the thin film (for example, Ti, etc.) over the entire upper surface, and performing a metal etching process to selectively remove a portion of the conductive material, as an example As illustrated in FIG. 2E, an upper conductive line 144 is formed on the heat absorbing layer 142 to be electrically connected to the lower conductive line 124.
다음에, 도 2f 내지 2g를 참조하면, 상부 전도선(144)의 상부 전면 및 상부 전도선(144)의 일부를 완전히 포함되도록 실리콘 산화물(TiO2)로 이루어진 실리콘 산화막(146)을 형성(증착)하고, 이어서 실리콘 산화막(146)의 상부 전면에 걸쳐 적외선 흡수율이 높은 성질을 갖는 지르코늄으로 이루어진 금속층(148)을 형성하는데, 이때의 금속층(148)인 지르코늄의 두께는 462.2㎚이다.Next, referring to FIGS. 2F to 2G, a silicon oxide film 146 made of silicon oxide (TiO 2 ) is formed (deposited) to completely include the upper front surface of the upper conductive line 144 and a part of the upper conductive line 144. Next, a metal layer 148 made of zirconium having a high infrared absorption is formed over the entire upper surface of the silicon oxide film 146, wherein the thickness of the zirconium which is the metal layer 148 is 462.2 nm.
실리콘 산화막(146)의 상부에 지르코늄으로 이루어진 금속층(148)을 증착할 경우에, 후술되는 공정에서 형성되는 적외선 흡수 볼로메터의 파장에 따른 적외선 흡수 효율이, 도 6에 도시된 바와 같이, 향상되는 것을 알 수 있다.In the case of depositing the metal layer 148 made of zirconium on the silicon oxide film 146, the infrared absorption efficiency according to the wavelength of the infrared absorption bolometer formed in the process described later is improved, as shown in FIG. It can be seen that.
실리콘 산화막(146)의 상부에 형성되는 금속층(148)이 지르코늄으로 이루어진 단층 구조를 예로 들어 설명하였지만, 지르코늄의 상부에 두께 970.7㎚인 ZnS 증착하여 금속층(148)을 복층으로 형성할 수 있는데, 이 경우에 후술되는 공정을 통해 형성되는 적외선 흡수 볼로메터의 파장에 따른 적외선 흡수 효율이, 도 7에 도시된 바와 같이, 향상됨을 알 수 있다.Although the metal layer 148 formed on the silicon oxide film 146 has been described using a single layer structure made of zirconium as an example, the metal layer 148 may be formed in multiple layers by ZnS deposition having a thickness of 970.7 nm on the top of the zirconium. In this case, it can be seen that the infrared absorption efficiency according to the wavelength of the infrared absorption bolometer formed through the process described below is improved, as shown in FIG. 7.
도 2h를 참조하면, 포토리소그라피 공정, 식각 공정 등을 통해 금속층(148), 실리콘 산화막(146) 및 상부 지지 교각인 열흡수층(142)의 일부를 선택적으로 제거하여 제 2 희생층(128)의 상부 일부를 노출시킴으로써, 열흡수층(142), 상부 전도선(144), 실리콘 산화막(146) 및 금속층(148)이 순차 적층된 형태를 갖는 흡수 레벨(140)의 구조를 완성한다. 즉, 이러한 과정을 통해 볼로메터를 각 셀 단위로 분리한다.Referring to FIG. 2H, a portion of the second sacrificial layer 128 may be selectively removed by selectively removing a portion of the metal layer 148, the silicon oxide layer 146, and the heat absorbing layer 142 that is an upper support pier through a photolithography process or an etching process. By exposing the upper portion, the structure of the absorption level 140 having a form in which the heat absorption layer 142, the upper conductive line 144, the silicon oxide film 146, and the metal layer 148 are sequentially stacked is completed. That is, this process separates the bolometer into each cell unit.
마지막으로, 셀 단위로 분리된 볼로메터 구조에서 제 1 및 제 2 희생층(114, 128)을 제거함으로써, 일 예로서 도 3에 도시된 바와 같이, 셀 단위의 볼로메터를 완성한다.Finally, by removing the first and second sacrificial layers 114 and 128 from the bolometer structure separated by cells, as shown in FIG. 3 as an example, the bolometer by cells is completed.
본 발명의 바람직한 일실시 예에서는 실리콘 산화막(146)에 금속층(148)으로서 지르코늄을 증착하는 것을 예로 들어 설명하였지만, 본 발명의 다른 실시 예에서는 지르코늄 대신에 티타늄(Ti) 또는 티타늄 질화막(TiNx)을 증착할 수 있다.In an exemplary embodiment of the present invention, the deposition of zirconium as the metal layer 148 on the silicon oxide film 146 has been described as an example, but in another embodiment of the present invention, instead of zirconium, titanium (Ti) or titanium nitride film (TiN x ) is used. Can be deposited.
본 발명의 다른 실시 예에 따라 실리콘 산화막(146)의 상부에 티타늄을 증착한 경우에, 그 두께는 5∼10 ANGSTROM 이고, 실리콘 산화막(146)의 상부에 티타늄 질화막을 증착한 경우에, 그 두께는 5∼12 ANGSTROM 이다.In the case of depositing titanium on the silicon oxide film 146 according to another embodiment of the present invention, the thickness is 5-10 ANGSTROM, and the thickness of the titanium nitride film is deposited on the silicon oxide film 146. Is 5-12 ANGSTROM.
실리콘 산화막(146)의 상부에 두께 0.75㎚로 이루어진 티타늄 질화막을 증착한 경우에 적외선 흡수 볼로메터의 파장에 따른 적외선 흡수 효율이, 도 8에 도시된 바와 같이, 향상됨을 알 수 있다.In the case of depositing a titanium nitride film having a thickness of 0.75 nm on the silicon oxide film 146, it can be seen that the infrared absorption efficiency according to the wavelength of the infrared absorption bolometer is improved, as shown in FIG. 8.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 적외선 흡수 레벨을 실리콘 산화물(SiO2), 티타늄으로 이루어진 상부 전도선, 실리콘 산화막을 순차적으로 형성한 후에 최상부에 형성된 실리콘 산화막 상부 전면에 열 흡수율이 좋은 지르코늄(Zr)을 증착함으로써 적외선 흡수 효율을 높일 수 있으며, 적외선 볼로메터의 적외선의 흡수 효율을 증진시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, after the infrared absorption level is sequentially formed of silicon oxide (SiO 2 ), titanium, and silicon oxide film, zirconium (Zr) having good heat absorption rate is formed on the entire upper surface of the silicon oxide film formed at the top. ), The infrared absorption efficiency can be increased and the absorption efficiency of the infrared rays of the infrared bolometer can be improved.
한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described embodiment, various modifications are possible by those skilled in the art within the spirit and scope of the present invention described in the claims to be described later.
Claims (3)
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