KR20140032269A - 적외선 투과형 대면적 셔터 - Google Patents

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Abstract

적외선 투과형 대면적 셔터가 개시된다. 개시된 적외선 투과형 대면적 셔터는 기판 상에 형성된 제1 콘택층과, 상기 제1 콘택층의 제1영역 상에 2차원 어레이 형태로 형성되며, 각각 상기 제1 콘택층 상에 순차적으로 형성된 하부반사층, 활성층, 상부 반사층 및 제2 콘택층을 포함하는 복수의 적층물과, 상기 제1 콘택층 상에 형성된 제1 전극과, 상기 각 제2 콘택층 상에 형성된 복수의 제2 전극과, 상기 제1 콘택층 상에서 상기 복수의 적층물 측벽을 감싸며 저유전율 물질로 이루어진 제1 폴리머층과, 상기 제2 콘택층 상에서 상기 제2전극을 덮으며 적외선에 대해서 투명한 제2 폴리머층을 포함한다. 상기 기판에는 상기 복수의 적층물에 대응되는 관통홀이 형성된다.

Description

적외선 투과형 대면적 셔터{Infrared ray transmission large area shutter}
적외선 투과형 셔터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대면적에 형성된 적외선 투과형 셔터에 관한 것이다.
3D 카메라와 같은 3차원 영상 획득 장치를 구현하기 위해서는 피사체 표면 상의 다수의 점들로부터의 거리를 측정할 수 있는 수단이 필요하다. 피사체에 대한 보다 정확한 거리 정보를 얻기 위하여 광시간비행법(Time-of-Flight; TOF)이 도입되었다. TOF 방법 중 하나인 위상지연 측정 방법은 고해상도 거리 영상을 획득하는데 유리한 외부 변조 방식(external modulation)을 사용한다. 외부 변조 방식을 구현하기 위해, 최근에는 구현이 보다 용이하고 소형이면서 저전압 구동이 가능한 GaAs 반도체 기반의 광 셔터가 제안되었다.
GaAs 기반의 투광형 셔터는 CCD 센서 전단에 배치되어서 센서로 들어오는 광을 변조한다. 투광형 셔터는 구조가 간단하고 소형화가 가능하여 3D 카메라에 적용하기가 쉽다.
투광형 셔터는 p형 전극과 n형 전극 사이에 다중양자우물층(multiple quantum well; MQW)을 배치한 것으로, 전극 양단에 역방향 바이어스 전압을 인가할 때 다중양자우물층 내에서 광이 흡수되는 현상을 이용한다. GaAs 기반의 셔터는 고속 구동이 가능하고, 구동 전압이 상대적으로 낮으며, ON/OFF 시의 반사도차(즉, 명암비)가 크다는 장점이 있다.
투광형 셔터는 대면적으로 제조시, 에피택시 성장 기판으로 사용된 GaAs 기판이 적외선에 대해서 불투명하므로, 광투과 영역의 GaAs의 제거가 필요하며, 이에 따라 광 셔터의 구조가 약해진다.
본 발명의 일 실시예는 기계적 변형이나 충격에 대한 내성을 강화한 적외선 투과형 대면적 셔터를 제공한다.
본 발명에 따른 적외선 투과형 대면적 셔터는:
기판 상에 형성된 제1 콘택층;
상기 제1 콘택층의 제1영역 상에 2차원 어레이 형태로 형성되며, 각각 상기 제1 콘택층 상에 순차적으로 형성된 하부반사층, 활성층, 상부 반사층 및 제2 콘택층을 포함하는 복수의 적층물;
상기 제1 콘택층 상에 형성된 제1 전극;
상기 각 제2 콘택층 상에 형성된 복수의 제2 전극;
상기 제1 콘택층 상에서 상기 복수의 적층물 측벽을 감싸며 저유전율 물질로 이루어진 제1 폴리머층; 및
상기 제2 콘택층 상에서 상기 제2전극을 덮으며 적외선에 대해서 투명한 제2 폴리머층을 구비하며,
상기 기판에는 상기 복수의 적층물에 대응되는 관통홀이 형성된다.
상기 복수의 제2전극에 연결된 복수의 제2 전극패드를 더 구비하며,
상기 제2 전극패드는 상기 제1 폴리머층 상에 배치될 수 있다.
상기 제1영역에서 상기 복수의 적층물 사이에는 상기 제1 콘택층을 노출하는 트렌치가 형성되며, 상기 트렌치는 상기 제1 폴리머층으로 채워진다.
상기 제1 폴리머층은 폴리이미드 또는 BCB 폴리머로 이루어질 수 있다.
상기 제1 폴리머층은 상기 적층물과 실질적으로 동일한 높이로 형성될 수 있다.
상기 제2 폴리머층은 패럴린 또는 SU-8 포토레지스트로 이루어질 수 있다.
상기 제2 폴리머층은 4㎛~1000㎛ 두께를 가질 수 있다.
상기 제1전극은 상기 제1콘택층 상에서 상기 복수의 적층물을 둘러싸며, 상기 복수의 적층물로부터 이격될 수 있다.
상기 제1전극은 4각띠 형상으로 배치되며, 상기 적층물에 의해 적어도 두개의 모서리가 노출될 수 있다.
상기 제2콘택층 및 상기 제2 폴리머층 사이에서 상기 제2전극을 덮는 절연층을 더 구비할 수 있다.
상기 제1 콘택층은 750㎚ 내지 3000㎚의 근적외선을 투과시킬 수 있다.
상기 제1 콘택층의 광학적 두께는 입사광의 중심 파장을 λ라고 할 때, λ의 정수배일 수 있다.
상기 제1 콘택층은 InGaxAl1 - xP(0≤x≤1)를 포함할 수 있다.
상기 하부 반사층 및 상기 상부 반사층은 광학적 두께가 각각 λ/4이고, 굴절률이 서로 다른 제1굴절률층과 제2굴절률층이 반복적으로 교차하여 적층될 수 있다.
상기 제2전극은 피쉬 본 형태일 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극 중 하나는 N형 전극이고, 나머지는 P형 전극일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 적외선 투과형 대면적 셔터는 셔터 영역이 복수의 적층물 영역으로 분할되어 전체적인 정전 용량이 감소할 수 있다. 또한, 제1전극)과 제2전극 패드 사이에 저 유전율을 가진 제1 폴리머층을 형성하므로, 기생 커패시턴스의 발생이 억제될 수 있다.
또한, 적외선에 투명한 제2 폴리머층을 적층물들 위에 형성함으로써 얇은 적층물 구조의 기계적 강성을 향상시킬 수 있으며, 따라서, 대면적 셔터의 제조가 가능해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 투과형 대면적 셔터의 구조를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 선단면도이다.
도 3a 내지 도 3e는 적외선 투과형 대면적 셔터(200)의 제조 과정을 단계별로 보여주는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다. 명세서를 통하여 실질적으로 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 투과형 대면적 셔터(100)의 구조를 개략적으로 보여주는 평면도이다. 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 선단면도이다. 도 1에서는 편의상 제2전극 위의 구성요소를 도시하지 않았다.
도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 적외선 투과형 대면적 셔터(100)는 기판(110) 상의 제1 콘택층(120)과, 제1 콘택층(120) 상의 복수의 적층물(130)과 적층물들(130)의 측벽을 감싸는 제1 폴리머층(140)과, 제1 폴리머층(140) 상에서 적층물들(130)을 덮는 제2 폴리머층(170)을 포함한다. 제1 콘택층(120) 상에는 제1전극(151)이 형성된다. 각 적층물(130) 상에는 제2전극(152)이 형성되며, 각 제2전극(152)과 연결된 제2전극 패드(155)가 제1 폴리머층(140) 상에 형성된다.
제1 콘택층(120)은 n형 또는 p형 불순물로 도핑되며, 이하에서는 편의상, 제1 콘택층(120)이 n형 불순물로 도핑된 예를 가지고 설명한다. 제1전극(151)은 n 전극이며, 제2전극(152)은 p 전극일 수 있다.
제1전극(151)은 적층물들(130)을 감싸는 사각형 띠 형상으로 형성될 수 있다. 제1전극(151)은 적어도 2개 영역이 제1 폴리머층(140)에 의해서 노출되게 형성되며, 이에 따라 한 곳에서 전기적 연결이 끊어져도 다른 영역의 제1전극(151)이 외부전압에 연결될 수 있다. 도 1에서는 제1전극(151)의 4개의 모서리가 제1 폴리머층(140)에 의해 노출된다.
기판(110)은 예를 들어, 도핑되지 않은 GaAs 등으로 이루어질 수 있다. 기판(110)이 적외선에 대해서 불투명한 GaAs로 이루어지는 경우, 적외선 투과형 대면적 셔터(100)에서 적외선이 투과되게 하기 위해서 GaAs 기판(110)에 관통홀(112)이 형성될 수 있다. 관통홀(112)은 제1 콘택층(120)을 식각 정지층(etching stop layer)으로 하여, 기판(110)에 형성될 수 있다. 관통홀(112)은 복수의 적층물들(130)의 영역을 커버하는 하나의 홀로 형성될 수 있다.
제1 콘택층(120)은 활성층(134)에 전압을 인가하기 위한 제1전극(151)과 연결된다. 제1 콘택층(120)은 적외선을 투과시킬 수 있으며, 더 구체적으로 파장이 750㎚ 내지 3000㎚인 근적외선(near infrared ray: NIR)을 투과시킬 수 있다. 예를 들어, 적외선 투과형 대면적 셔터(100)는 약 850㎚의 중심 흡수 파장을 갖도록 설계될 수 있다. 제1 콘택층(120)은 InGaP, InAlP 또는 InGaxAl1 -xP(0<x<1) 등으로 이루어질 수 있다. 제1 콘택층(120)은 n형 도펀트(dopant)로 도핑된 n형 콘택층일 수 있으며, 예를 들어, Si, S, Se, Te 등으로 도핑될 수 있다.
제1 콘택층(120)의 광학적 두께(물리적 두께에 층 재료의 굴절률을 곱한 값)는 입사광의 중심 파장을 λ라고 할 때, λ의 정수 배일 수 있다. 예를 들어, 제1 콘택층(120)의 광학적 두께는 1λ 내지 20λ일 수 있다. 제1 콘택층(120)의 경우, 그 두께가 두꺼워지더라도 적외선에 대한 투과도가 급격히 감소하지 않고, 어느 정도의 범위에서 유지될 수 있다. 따라서, 관통홀(112)이 형성된 기판(110)을 대신하여, 제1 콘택층(120)이 적외선 투과형 대면적 셔터(100)을 지지할 수 있으며, 적외선 투과형 대면적 셔터(100) 자체의 강성(rigidity)이 향상될 수 있다.
각 적층물(130)은 제1 콘택층(120) 상에 순차적으로 형성된 하부 반사층(132), 활성층(134), 상부 반사층(136) 및 제2 콘택층(138)을 포함할 수 있다.
하부 반사층(132)과 상부 반사층(140)은 굴절률이 상대적으로 낮은 저굴절률층과 굴절률이 상대적으로 높은 고굴절률층이 교차적으로 반복하여 적층된 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하부 및 상부 반사층(132, 136)은 각각 고굴절률층으로서 AlxGa1 - xAs을 포함하며, 저굴절률층으로서 AlyGa1 - yAs을 포함하는 AlxGa1 - xAs/AlyGa1 - yAs 구조가 복수로 이루어질 수 있다 (여기서, 0 < x < 1, 0 < y < 1, x < y). 예를 들어, 하부 및 상부 반사층(132, 136)은 Al0 .31Ga0 .69As/Al0 .84Ga0 .16As가 반복적으로 적층된 구조로 이루어지거나 또는 Al0.5Ga0.5As/AlAs가 반복적으로 적층된 구조로 이루어질 수 있다. 하부 및 상부 반사층(132, 136)은 각각 DBR(distributed Bragg reflector)층일 수 있다.
이러한 하부 및 상부 반사층(132, 136)에 특정 파장을 갖는 광이 입사하는 경우, 하부 및 상부 반사층(132, 136) 내의 굴절률이 다른 두 층 (즉, 고굴절률층과 저굴절률층) 사이의 경계면에서 반사가 일어나는데, 이때 반사되는 모든 광들의 위상차를 동일하게 함으로써 높은 반사율을 얻게 된다. 이를 위하여, 하부 및 상부 반사층(132, 136) 내의 각각의 층의 광학적 두께(즉, 물리적 두께에 층 재료의 굴절률을 곱한 값)는 각각 λ/4 (λ는 변조하고자 하는 입사광의 파장)의 홀수 배로 형성될 수 있다. 하부 및 상부 반사층(132, 136)의 반사도는 고굴절률층과 저굴절률층의 쌍이 반복되는 횟수가 늘어날수록 높아질 수 있다. 한편, 하부 및 상부 반사층(132, 136)은 활성층(134)으로 전류가 전달될 수 있도록 전류가 흐르는 통로 역할도 한다. 이를 위해 하부 반사층(132)은 예컨대 실리콘으로 도핑된 n형 DBR층일 수 있으며, 상부 반사층(136)은 베릴륨(Be)으로 도핑된 p형 DBR층일 수 있다.
활성층(134)으로서, 양자우물층과 장벽층이 반복적으로 적층된 다중양자우물(multi-quantum well, MQW)층 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 활성층(134)은 Al0.31Ga0.69As로 이루어진 장벽층과 GaAs로 이루어진 양자우물층을 포함할 수 있다. 활성층(134)은 또한 패브리-페로 공진을 위한 캐비티(cavity)의 역할을 한다. 이를 위해, 활성층(134)은 입사광의 중심 파장을 λ라고 할 때, 광학적 두께가 λ/2의 정수 배로 형성될 수 있다. 그러면, 파장 λ를 갖는 광은 하부 반사층(132)과 상부 반사층(136)사이에서 공진하면서 활성층(134) 내에서 충분히 흡수될 수 있다. 예를 들어, 활성층(134)의 광학적 두께는 2 x λ 일 수 있다. 일반적으로, 활성층(134)의 두께가 두꺼우면 흡수율이 증가하고 구동 전압이 높아지며, 두께가 얇으면 흡수율이 감소하고 구동 전압이 낮아질 수 있다.
제2 콘택층(138)은 상부 반사층(136) 상에 마련될 수 있다. 제2 콘택층(138)은 활성층(134)에 전압을 인가하기 위한 제2전극(152)과 연결될 수 있다. 제2 콘택층(138)은 GaAs 등으로 이루어질 수 있다. GaAs 물질은 표면의 산화율이 적고 밴드갭이 작아서 전극을 형성할 때 오믹 컨택의 형성에 유리하다. 제2 콘택층(150)의 두께는 입사광의 흡수 손실을 고려하여 약 100Å 정도일 수 있다. 또한, 제2 콘택층(138)은 InGaP, InAlP 또는 InGaxAl1 -xP(0<x<1) 등으로 이루어질 수 있다. 제2 콘택층(138)은 p형 도펀트로 도핑된 p형 콘택층일 수 있으며, 예를 들어, Be, Zn, Mn 등으로 도핑될 수 있다.
제1전극(151)은 단일 금속 재료로 이루어질 수도 있지만, 예를 들어 Pt/Ti/Pt/Au의 순서로 적층된 다층 구조로 형성될 수도 있다. 또한, 제1전극(151)은 광에 대해 투과성이 있는 ITO(Indium Tin Oxide), ZnO, AZO(Aluminum Zinc Oxide) 등과 같은 재료로 이루어질 수도 있다.
제2전극(152)은 제2 콘택층(138) 상에 배치될 수 있으며, 저항을 줄이기 위하여 격자의 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 1에는 피쉬 본(fish bone) 형태의 격자 형태를 갖는 제2전극(152)이 예시적으로 도시되어 있다. 그러나, 제2전극(152)은 피쉬 본 형태뿐만 아니라 메시 형태의 격자로 형성될 수도 있다. 이 경우, 제2전극(152)의 전체적인 넓이가 줄어들기 때문에 면저항이 감소할 수 있다. 제2전극(152)이 금속 재료로 이루어지는 경우, 적외선 투과형 대면적 셔터(100)에 입사하는 광을 부분적으로 차단할 수 있다. 따라서, 광손실을 최소화하기 위하여 제2전극(152)의 각 라인의 폭은 10~20㎛ 정도로 작을 수 있다. 제2전극(152)은 단일 금속 재료로 이루어질 수도 있지만, 예를 들어 Pt/Ti/Pt/Au의 순서로 적층된 다층 구조로 형성될 수도 있다. 또한, 제2전극(152)은 광에 대해 투과성이 있는 ITO(Indium Tin Oxide), ZnO, AZO(Aluminum Zinc Oxide) 등과 같은 재료로 이루어질 수도 있다.
제1전극(151)을 접지하고, 제2전극(152)에 역방향 바이어스 전압을 인가시 활성층(134)에서 광의 흡수가 일어나며, 따라서, 적외선 투과형 대면적 셔터(100)의 적외선 광투과율이 감소한다.
적층물들(130)의 외곽 측면에는 적층물들(130)을 둘러싸는 제1 폴리머층(140)이 형성된다. 제1 폴리머층(140)은 적층물들(130)과 같은 높이로 형성될 수 있다. 제1 폴리머층(140)은 유전율이 낮은 물질, 예컨대, 폴리이미드, 벤조사이클로부텐인(benzocyclobutene: BCB) 등으로 형성될 수 있다.
제1 폴리머층(140)은 복수의 적층물(130) 사이의 영역인 트렌치(T)에도 형성되어 적층물들(130)을 절연시키며, 또한, 적층물들(130)의 위치를 고정할 수 있다.
제1 폴리머층(140) 상에는 제2전극 패드(155)가 배치될 수 있으며, 제2전극 패드(155)는 대응되는 제2전극(152)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제2전극 패드(155)는 대략 유전율이 2.9 정도이므로, 제2전극 패드(155)와 제1전극(151) 사이의 커패시턴스가 비교적 낮다. 즉, 제2전극 패드(155)가 GaAs 계열 물질 상에 배치되는 경우, GaAs 계열 물질의 유전율이 대략 13 정도로 높아서 적층물(130)로 인가되는 전류가 리크될 수 있다. 반면에, 저 유전율 물질로 이루어진 제1 폴리머층(140)은 제2전극 패드(155) 및 제1전극(151) 사이의 커패시턴스를 낮춘다. 따라서, 적외선 투과형 대면적 셔터의 주파수 응답 특성이 향상된다.
제1 폴리머층(140) 및 적층물(130) 상에는 제2전극(152)을 덮는 절연층(160)이 더 형성될 수도 있다. 절연층(160)은 제1전극(151)과 제2 폴리머층(170) 사이의 접착을 도울 수 있다. 절연층(160)은 실리콘 옥사이드 또는 실리콘 나이트라이드로 형성될 수 있다.
제2 폴리머층(170)은 적외선이 투과되는 물질로 형성된다. 제2 폴리머층(170)은 예컨대, 패럴린(parylene) 또는 SU-8 포토레지스트로 형성될 수 있다. 제2 폴리머층(170)은 대략 4㎛ ~ 1000㎛ 두께로 형성될 수 있다.
대면적의 적외선 투과형 셔터를 제조하는 경우, 기판(110)의 대부분은 관통공이 형성되므로, 복수의 적층물(130)을 지지하지 못하며, 적층물(130) 및 제1콘택층의 총 두께는 대략 5㎛ 으로 얇으므로 찢어지기 쉽다. 이를 보강하기 위해서 제2 폴리머층(170)을 적층물들(130) 위에 형성한다. 제2 폴리머층(170)의 두께가 4㎛ 보다 작은 경우, 적외선 입사광이 왜곡될 수 있다. 제2 폴리머층(170)의 두께가 1000㎛ 보다 큰 경우 적외선 입사광의 투과율이 낮아질 수 있다.
상술한 적외선 투과형 대면적 셔터(100)는 셔터 영역이 복수의 적층물(130) 영역으로 분할되어 전체적인 정전 용량이 감소할 수 있다. 또한, 제1전극(151)과 제2전극 패드(155) 사이에 저 유전율을 가진 제1 폴리머층(140)을 형성하므로, 기생 커패시턴스의 발생이 억제될 수 있다.
또한, 적외선에 투명한 제2 폴리머층(170)을 적층물들(130) 위에 형성함으로써 얇은 적층물(130) 구조의 기계적 강성을 향상시킬 수 있으며, 대면적 셔터의 제조가 가능해진다.
도 3a 내지 도 3e는 적외선 투과형 대면적 셔터(100)의 제조 과정을 단계별로 보여주는 단면도이다. 도 1 및 도 2의 적외선 투과형 대면적 셔터(100)의 구성요소와 실질적으로 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
먼저, 도 3a를 참조하면, GaAs 기판(110) 상에 제1 콘택층(120), 하부 반사층(132), 활성층(134), 상부 반사층(136)및 제2 콘택층(138)을 차례로 에피택시 성장을 시킨다.
제1 콘택층(120), 하부 반사층(132), 활성층(134), 상부 반사층(136)및 제2 콘택층(138)은 예를 들어 에패택시(epitaxy) 성장법에 따라 형성될 수 있다. 제1 콘택층(120)은 예를 들어, n형 도펀트로 도핑된 n형 콘택층이 될 수 있으며, 제2 콘택층(138)은 p형 도펀트로 도핑된 p형 콘택층이 될 수 있다. 또한, 하부 반사층(132)은 n형 도펀트로 도핑되고, 상부 반사층(140)은 p형 도펀트로 도핑될 수도 있다.
도 3b를 참조하면, 제1 콘택층(120)의 표면이 노출될 때까지 메사 에칭(mesa etching) 방식으로 제2 콘택층(138), 상부 반사층(140), 활성층(134) 및 하부 반사층(132)의 양측과 가운데를 연속하여 에칭할 수 있다. 이에 따라, 제1 콘택층(120) 상에는 제2 콘택층(138), 상부 반사층(140), 활성층(134) 및 하부 반사층(132)을 포함하는 복수의 적층물(130)이 서로 이격되어 형성된다. 복수의 적층물(130) 사이에는 트렌치(T)가 형성된다. 복수의 적층물(130)은 2차원의 어레이 형태로 배열될 수 있다.
도 3c를 참조하면, 제1 콘택층(120) 상에 제1전극(151)을 형성할 수 있다. 제1전극(151)은 적층물(130)들을 둘러싸며, 적층물들(130)로부터 이격되게 형성될 수 있다. 제1전극(151)은 예를 들어, 금속 리프트-오프(metal lift-off) 공정에 의해서 형성될 수 있다. 제1전극(151)은 적층물들(130)을 둘러싸는 사각띠 형상으로 형성될 수 있다.
이어서, 제1 콘택층(120) 상에서 적층물들(130)과 제1전극(151)을 덮는 제1 폴리머층(140)을 형성한다. 제1 폴리머층(140)은 유전율이 낮은 물질, 예컨대 폴리이미드, BCB 폴리머로 스핀코팅하여 형성될 수 있다. 적층물들(130) 상면을 덮는 제1 폴리머층(140)을 선택적으로 제거한다. 적층물들(130) 측면에는 제1 폴리머층(140)이 채워지며, 트렌치(T)에도 제1 폴리머층(140)이 채워진다. 제1 폴리머층(140)의 높이는 적층물들(130)의 높이와 같게 형성될 수 있다.
한편, 제1전극(151)의 외부 전기적 연결을 위해서, 제1 폴리머층(140)의 스핀코팅 공정 또는 적층물들(130) 상의 제1 폴리머층(140) 제거 공정에서 제1전극(151)의 일부를 노출시킨다. 도 1에서처럼 제1전극(151)이 사각형띠 형상을 가지고, 4개의 모서리를 노출시킬 수 있다.
도 3d를 참조하면, 제2 콘택층(138) 상에 제2전극(152)을 형성하고, 제1 폴리머층(140) 상에 대응되는 제2전극(152)과 연결된 제2전극 패드(155)를 형성할 수 있다. 제2전극(152) 및 제2전극 패드(155)의 형성은 리프트오프 공정을 수행하여 형성할 수 있다. 제2전극(152)은 저항면적을 줄이기 위하여 도 1에 도시된 것처럼, 피쉬 본 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 제2전극(152)의 전체적인 넓이가 줄어들기 때문에 면저항이 감소할 수 있다.
제2콘택층(110) 상에 제2전극(152)을 덮는 절연층(160)을 형성할 수 있다. 절연층(160)은 복수의 적층물(130)과 그 사이의 트렌치(T)를 덮도록 형성될 수 있다. 절연층(160)은 실리콘 옥사이드 또는 실리콘 나이트라이드로 형성될 수 있다.
도 3e를 참조하면, 절연층(160) 상으로 복수의 적층물(130)을 덮는 제2 폴리머층(170)을 형성한다. 제2 폴리머층(170)은 예컨대, 패럴린(parylene) 또는 SU-8 포토레지스트로 형성될 수 있다. 제2 폴리머층(170)은 대략 4㎛ ~ 1000㎛ 두께로 형성될 수 있다.
이어서, 기판(110)에 관통홀(112)을 형성한다. 예를 들어, 기판(110)의 하부로부터 배면 에칭(backside etching)하여 관통홀(112)을 형성할 수 있다. 이때, 제1 콘택층(120)이 식각 정지층(etching stop layer)으로 사용될 수 있다. 따라서, 개시된 적외선 투과형 대면적 셔터의 제조 방법은 다른 층들의 손상 없이, 적외선에 대해서 투과도가 낮은 GaAs 기판(110)의 일부를 제거할 수 있다. 관통홀(112)은 기판(110) 상에 마련된 복수의 적층물(130)의 하부에 하나의 홀로 형성될 수 있다.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예들은 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
100: 적외선 투과형 대면적 셔터 110: 기판
120: 제1 콘택층 130: 적층물
132: 하부 반사층 134: 활성층
136: 상부 반사층 138: 제2 콘택층
140: 제1 폴리머층 151: 제1전극
152: 제2전극 155: 제2전극 패드
160: 절연층 170: 제2 폴리머층
T: 트렌치

Claims (16)

  1. 기판 상에 형성된 제1 콘택층;
    상기 제1 콘택층의 제1영역 상에 2차원 어레이 형태로 형성되며, 각각 상기 제1 콘택층 상에 순차적으로 형성된 하부반사층, 활성층, 상부 반사층 및 제2 콘택층을 포함하는 복수의 적층물;
    상기 제1 콘택층 상에 형성된 제1 전극;
    상기 각 제2 콘택층 상에 형성된 복수의 제2 전극;
    상기 제1 콘택층 상에서 상기 복수의 적층물 측벽을 감싸며 저유전율 물질로 이루어진 제1 폴리머층; 및
    상기 제2 콘택층 상에서 상기 제2전극을 덮으며 적외선에 대해서 투명한 제2 폴리머층을 구비하며,
    상기 기판에는 상기 복수의 적층물에 대응되는 관통홀이 형성된 적외선 투과형 대면적 셔터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제2전극에 연결된 복수의 제2 전극패드를 더 구비하며,
    상기 제2 전극패드는 상기 제1 폴리머층 상에 배치된 적외선 투과형 대면적 셔터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1영역에서 상기 복수의 적층물 사이에는 상기 제1 콘택층을 노출하는 트렌치가 형성되며, 상기 트렌치는 상기 제1 폴리머층으로 채워진 적외선 투과형 대면적 셔터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 폴리머층은 폴리이미드 또는 BCB 폴리머로 이루어진 적외선 투과형 대면적 셔터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 폴리머층은 상기 적층물과 실질적으로 동일한 높이로 형성된 적외선 투과형 대면적 셔터.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 폴리머층은 패럴린 또는 SU-8 포토레지스트로 이루어진 적외선 투과형 대면적 셔터.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 폴리머층은 4㎛~1000㎛ 두께를 가지는 적외선 투과형 대면적 셔터.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1전극은 상기 제1콘택층 상에서 상기 복수의 적층물을 둘러싸며, 상기 복수의 적층물로부터 이격된 적외선 투과형 대면적 셔터.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1전극은 4각띠 형상으로 배치되며, 상기 적층물에 의해 적어도 두개의 모서리가 노출되는 적외선 투과형 대면적 셔터.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2콘택층 및 상기 제2 폴리머층 사이에서 상기 제2전극을 덮는 절연층을 더 구비한 적외선 투과형 대면적 셔터.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 콘택층은 750㎚ 내지 3000㎚의 근적외선을 투과시키는 적외선 투과형 대면적 셔터.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 콘택층의 광학적 두께는 입사광의 중심 파장을 λ라고 할 때, λ의 정수배인 적외선 투과형 대면적 셔터.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 콘택층은 InGaxAl1 - xP(0≤x≤1)를 포함하는 적외선 투과형 대면적 셔터.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 반사층 및 상기 상부 반사층은 광학적 두께가 각각 λ/4이고, 굴절률이 서로 다른 제1굴절률층과 제2굴절률층이 반복적으로 교차하여 적층된 반사층인 적외선 투과형 대면적 셔터.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2전극은 피쉬 본 형태인 적외선 투과형 대면적 셔터.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극 중 하나는 N형 전극이고, 나머지는 P형 전극인 적외선 투과형 대면적 셔터.
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