KR20220014617A - 볼로미터 장치 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
볼로미터 장치가 개시된다. 볼로미터 장치는 기판; 상기 기판 상에 배치되고, +4가의 바나듐 이온을 함유하는 VO2 및 +5가의 바나듐 이온을 함유하는 V2O5를 포함하는 동질이상의 바나듐 산화물로 형성된 감지층; 및 상기 기판 상에서 서로 이격되게 배치되어 상기 감지층의 서로 다른 부분에 각각 접촉하는 제1 전극과 제2 전극을 구비한다.
Description
본 발명은 온도 변화에 따라 저항이 변화하는 감지층을 구비하여 입사된 전자기파의 온도를 측정할 수 있는 볼로미터 장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
볼로미터(bolometer)는 상온 동작형 적외선 열영상 센서로서 다양한 산업 현장에서 이용된다. 마이크로 볼로미터는 기준 저항 대비 변화량을 감지하는 방식이기 때문에 기준 저항에 대한 저항의 변화율(Temperature Coefficient of Resistance, TCR)이 높은 적외선 감지 물질 확보가 중요하다. 현재 산업 현장에서는 TCR이 2%/K 대의 바나듐 산화물이 사용되고 있으나, 픽셀 간 저항 편차가 커서 이미지 처리단의 리소스를 소모하는 원인이 되고 있고, 재산화에 의한 저항 증가의 문제가 있다.
따라서, 높은 TCR, 낮은 저항 편차, 수십 
의 저항 값을 가지는 감지물질의 개발이 필요하고, 공기 중 자연 산화로 인하여 저항특성이 바뀌는 열화 현상을 막을 수 있는 기술개발이 필요하다.
본 발명의 일 목적은 높은 TCR, 낮은 저항 편차, 수십 
의 저항 값을 가지고, 재산화 문제를 해결할 수 있는 볼로미터 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 볼로미터 장치의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 볼로미터 장치는 기판; 상기 기판 상에 배치되고, +4가의 바나듐 이온을 함유하는 VO2 및 +5가의 바나듐 이온을 함유하는 V2O5를 포함하는 동질이상의 바나듐 산화물로 형성된 감지층; 및 상기 기판 상에서 서로 이격되게 배치되어 상기 감지층의 서로 다른 부분에 각각 접촉하는 제1 전극과 제2 전극을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 감지층은 +3가의 바나듐 이온을 함유하는 V2O3를 더 포함하는 동질이상의 바나듐 산화물로 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 바나듐 산화물 감지층은 2.0 내지 3.5 %/K의 온도에 따른 저항 변화율 및 50 내지 300Ω의 저항값을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 감지층은 0% 이상 15% 이하의 저항 편차를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 감지층은 15 내지 100nm의 두께를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 볼로미터 장치는 상기 감지층의 표면을 피복하고, 알루미늄 산화물(Al2O3)로 형성된 보호층을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 보호층은 5 내지 20nm의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 볼로미터 장치의 제조방법은 기판 상에 바나듐 금속(V) 타겟 및 오산화바나듐(Vanadium(V) oxide, V2O5) 타겟을 이용한 코스퍼터링 공정을 통해 바나듐 산화물 박막을 형성하는 제1 단계; 상기 바나듐 산화물 박막을 열처리하는 제2 단계; 상기 열처된 바나듐 산화물 박막 표면 상에 알루미늄 산화물 보호층을 형성하는 제3 단계; 및 상기 기판 상에 서로 이격되게 배치되고, 상기 바나듐 산화물 박막의 서로 이격된 부분에 각각 접촉하는 제1 및 제2 전극을 형성하는 제4 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 코스퍼터링 공정은 RF 마그네트론 스퍼터링 장치를 이용하여 수행되고, 상기 V2O5 타겟에 인가되는 RF 전력은 상기 바나듐 금속(V) 타겟에 인가되는 RF 전력의 3.5 내지 4.0배일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 단계에서 상기 바나듐 산화물 박막은 350 내지 450℃의 온도에서 30분 내지 1시간 동안 열처리될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 알루미늄 산화물 보호층은 원자층 증착(ALD) 공정을 통해 5 내지 20nm의 두께로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 볼로미터 장치 및 이의 제조방법에 따르면, 감지층이 다양한 폴리모프(Polymorphs)를 가진 바나듐 산화물로 형성되므로 약 2.0 내지 3.5 %/K의 높은 온도에 따른 저항 변화율(Temperature Coefficient of Resistance, TCR), 약 50 내지 300KΩ의 낮은 저항 값, 약 15% 이하의 낮은 저항 편차를 가질 수 있다. 그리고 상기 감지층을 보호하는 알루미늄 산화물의 보호층에 의해 상기 감지층의 바나듐 산화물이 공기 중의 산소와 반응하여 산화되는 것을 방지할 수 있으므로, 볼로미터 장치의 내구성 및 수명을 현저하게 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 볼로미터 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 볼로미터 장치의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 SiO2 기판 상에 형성된 바나듐 산화물 박막('V/V2O5')에 대한 SEM 이미지이다.
도 4 및 도 5는 상기 바나듐 산화물 박막에 대한 열처리 전('MOhm') 및 후(‘’의 XRD 분석결과 및 XPS 분석결과를 각각 나타내는 그래프들이다.
도 6a는 실시예에 따라 제조된 볼로미터 장치에 대해 1달간의 에이징(공기에 노출)을 진행한 후 측정된 온도별 저항 변화를 측정한 그래프이고, 도 6b는 비교예에 따라 제조된 볼로미터 장치에 대해 1달간의 에이징(공기에 노출)을 진행한 후 측정된 온도별 저항 변화를 측정한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 볼로미터 장치의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 SiO2 기판 상에 형성된 바나듐 산화물 박막('V/V2O5')에 대한 SEM 이미지이다.
도 4 및 도 5는 상기 바나듐 산화물 박막에 대한 열처리 전('MOhm') 및 후(‘’의 XRD 분석결과 및 XPS 분석결과를 각각 나타내는 그래프들이다.
도 6a는 실시예에 따라 제조된 볼로미터 장치에 대해 1달간의 에이징(공기에 노출)을 진행한 후 측정된 온도별 저항 변화를 측정한 그래프이고, 도 6b는 비교예에 따라 제조된 볼로미터 장치에 대해 1달간의 에이징(공기에 노출)을 진행한 후 측정된 온도별 저항 변화를 측정한 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 볼로미터 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 볼로미터 장치(100)는 기판(110), 감지층(120), 제1 전극(130a), 제2 전극(130b) 및 보호층(140)을 포함할 수 있다.
상기 기판(110)은 상기 감지층(120), 상기 제1 전극(130a), 상기 제2 전극(130b) 및 상기 보호층(140)에 대한 지지체로서 기능할 수 있고, 이러한 지지체로서 기능할 수 있다면 구조, 형상, 재료 등이 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 기판(110)으로는 표면에 절연막이 형성된 금속 기판이나 반도체 기판, 절연성 재료로 형성된 산화물 기판, 고분자 기판 등이 제한 없이 적용될 수 있다.
상기 감지층(120)은 상기 기판(110) 상에 배치되고, 온도에 따라 저항이 변화하는 재료로 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 감지층(120)은 바나듐 산화물로 형성될 수 있다. 일 실시예로, 상기 감지층(120)은 +4가의 바나듐 이온을 함유하는 VO2 및 +5가의 바나듐 이온을 함유하는 V2O5를 포함하는 동질이상의 바나듐 산화물로 형성될 수 있다. 한편, 상기 감지층(120)은 VO2 및 V2O5와 함께 +3가의 바나듐 이온을 함유하는 V2O3를 더 포함하는 동질이상의 바나듐 산화물로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 바나듐 산화물 감지층(120)은 약 2.0 내지 3.5 %/K의 온도에 따른 저항 변화율(Temperature Coefficient of Resistance, TCR)을 가질 수 있고, 상기 제1 전극(130a)과 상기 제2 전극(130b) 사이에서 약 10 내지 900 KΩ의 저항값을 가질 수 있다. 일 실시예로, 상기 감지층(120)은 약 50 내지 300Ω의 저항값을 가질 수 있다. 또한, 상기 바나듐 산화물 감지층(120)은 약 15% 이하, 바람직하게는 약 10% 이하의 저항 편차를 가질 수 있다. 저항 편차라 함은 최고 저항값을 갖는 영역과 최저 저항값을 갖는 영역 사이의 저항 차이값이 최고 저항값에 대해 갖는 비율을 의미한다.
일 실시예에 있어서, 상기 감지층(120)은 약 15 내지 100nm 두께를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 감지층(120)은 약 20 내지 60 nm의 두께를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 감지층(210)은 바나듐 금속(V) 타겟과 V2O5 타겟을 이용한 코스퍼터링(Co-Sputtering) 공정을 통해 형성될 수 있다. 상기 코스퍼터링 공정에는 RF 마그네트론 스퍼터링 장치가 사용될 수 있다. 이 경우, 상기 V2O5 타겟에 인가되는 RF 전력은 상기 바나듐 금속(V) 타겟에 인가되는 RF 전력의 약 3.5 내지 4.0배일 수 있다. 한편, 상기 코스퍼터링(Co-Sputtering) 공정은 약 1×10-6 내지 9×10-6Torr의 기저 압력(base pressure) 및 약 0.1×10-2 내지 9×10-2Torr의 동작 압력(working pressure) 조건 하에서 약 15 내지 30분 동안 수행될 수 있다.
상기 제1 전극(130a) 및 상기 제2 전극(130b)은 상기 기판(110) 상에서 서로 이격되게 배치되어 상기 감지층(120)의 서로 다른 부분에 접촉할 수 있고, 상기 제1 전극(130a) 및 상기 제2 전극(130b) 각각은 전기 전도성을 갖는 재료로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 전극(130a) 및 상기 제2 전극(130b) 각각은 서로 독립적으로 전기 전도성을 갖는 금속, 고분자, 세라믹, 탄소 소재 등으로 형성될 수 있다. 상기 제1 전극(130a) 및 상기 제2 전극(130b)은 상기 감지층(120)을 외부 회로(미도시)에 전기적으로 연결시킬 수 있고, 상기 외부 회로는 온도에 따른 상기 감지층(120)의 저항 변화를 측정할 수 있다.
상기 보호층(140)은 상기 감지층(120)의 표면을 피복하도록 배치될 수 있고, 상기 감지층(120)의 전기적 특성을 변화시키지 않으면서 상기 감지층(120)의 바나듐 산화물이 공기 중의 산소와 반응하여 산화되는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 보호층(140)은 절연성 특성을 갖고 광을 투과시킬 수 있는 재료 또는 두께로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 보호층(140)은 알루미늄 산화물(Al2O3)로 형성될 수 있다. 일 실시예로, 상기 보호층(140)은 원자층 증착(ALD) 공정을 통해 상기 감지층(120) 상에 형성될 수 있고, 약 5 내지 20nm의 두께를 가질 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 볼로미터 장치의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1과 함께 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 볼로미터 장치의 제조방법은 기판 상에 바나듐 금속(V) 타겟 및 오산화바나듐(Vanadium(V) oxide, V2O5) 타겟을 이용한 코스퍼터링 공정을 통해 바나듐 산화물 박막을 형성하는 제1 단계(S110); 상기 바나듐 산화물 박막을 열처리하는 제2 단계(S120); 상기 열처된 바나듐 산화물 박막 표면 상에 알루미늄 산화물 보호층을 형성하는 제3 단계(S130); 및 상기 기판 상에 서로 이격되게 배치되고, 상기 바나듐 산화물 박막의 서로 이격된 부분에 각각 접촉하는 제1 및 제2 전극을 형성하는 제4 단계(S140)를 포함한다.
상기 제1 단계(S110)에 있어서, 상기 코스퍼터링 공정은 RF 마그네트론 스퍼터링 장치를 이용하여 수행될 수 있고, 이 경우, 상기 V2O5 타겟에 인가되는 RF 전력은 상기 바나듐 금속(V) 타겟에 인가되는 RF 전력의 약 3.5 내지 4.0배일 수 있다. 한편, 상기 코스퍼터링(Co-Sputtering) 공정은 약 1×10-6 내지 9×10-6Torr의 기저 압력(base pressure) 및 약 0.1×10-2 내지 9×10-2Torr의 동작 압력(working pressure) 조건 하에서 약 15 내지 30분 동안 수행될 수 있다.
상기 제1 단계(S110)에서 형성된 바나듐 산화물 박막은 약 15 내지 100nm 두께로 형성될 수 있고, 비정질 구조를 가질 수 있다. 그리고 상기 바나듐 산화물 박막은 수 내지 수백 MΩ 수준의 저항값을 가질 수 있다.
상기 제2 단계(S120)에 있어서, 상기 바나듐 산화물 박막은 약 350 내지 450℃의 온도에서 약 30분 내지 1시간 동안 열처리될 수 있고, 이러한 열처리를 통해 상기 비정질 바나듐 산화물 박막은 다결정 구조로 결정화될 수 있다.
다양한 분위기(진공, 산소, 질소)에서 열처리를 진행 하는 경우, 상기 바나듐 산화물 박막의 저항을 KΩ에서 MΩ까지 조절 할 수 있다. 예를 들면, 진공 분위기에서 열처리를 진행하는 경우, 수 KΩ 수준의 낮은 저항 달성이 가능하다. 그리고, 산소 분위기에서 열처리를 진행하는 경우, 산소 공정 압력에 따라서 TCR 경향의 변화가 가능하며 약 2.5%/k 내지 3.5%/K의 TCR 값을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 열처리된 바나듐 산화물 박막은 +4가의 바나듐 이온을 함유하는 VO2 및 +5가의 바나듐 이온을 함유하는 V2O5를 포함하는 동질이상의 바나듐 산화물로 형성될 수 있다. 한편, 상기 열처리된 바나듐 산화물 박막은 VO2 및 V2O5와 함께 +3가의 바나듐 이온을 함유하는 V2O3를 더 포함하는 동질이상의 바나듐 산화물로 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 열처리된 바나듐 산화물 박막은 약 10 내지 900 KΩ의 저항값을 갖고, 약 15% 이하, 바람직하게는 약 10% 이하의 저항 편차를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 열처리된 바나듐 산화물 박막은 약 50 내지 300 KΩ의 저항값을 갖고, 약 10% 이하의 저항 편차를 가질 수 있다.
상기 제3 단계(S130)에 있어서, 상기 알루미늄 산화물 보호층은 전기 절연성 재료인 알루미늄 산화물로 형성될 수 있고, 약 5 내지 20nm의 두께로 형성될 수 있다. 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 접촉할 수 있도록, 상기 알루미늄 산화물 보호층은 상기 열처리된 바나듐 산화물 박막 표면 중 일부를 노출시키도록 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 알루미늄 산화물 보호층은 원자층 증착(ALD) 공정을 통해 형성될 수 있다.
상기 제4 단계(S140)에 있어서, 상기 알루미늄 산화물 보호층에 의해 노출된 상기 열처리된 바나듐 산화물 박막 상에 전기 전도성을 갖는 재료를 도포하여, 서로 이격된 위치에서 상기 열처리된 바나듐 산화물 박막에 접촉하는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 형성할 수 있다. 예를 들면, 전도성 금속 페이스트를 상기 알루미늄 산화물 보호층에 의해 노출된 상기 열처리된 바나듐 산화물 박막 상에 도포하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 볼로미터 장치 및 이의 제조방법에 따르면, 감지층이 다양한 폴리모프(Polymorphs)를 가진 바나듐 산화물로 형성되므로 약 2.0 내지 3.5 %/K의 높은 온도에 따른 저항 변화율(Temperature Coefficient of Resistance, TCR), 약 50 내지 300KΩ의 낮은 저항 값, 약 15% 이하의 낮은 저항 편차를 가질 수 있다. 그리고 상기 감지층을 보호하는 알루미늄 산화물의 보호층에 의해 상기 감지층의 바나듐 산화물이 공기 중의 산소와 반응하여 산화되는 것을 방지할 수 있으므로, 볼로미터 장치의 내구성 및 수명을 현저하게 향상시킬 수 있다.
이하 본 발명의 실시예 및 비교예에 대해 상술한다. 다만, 하기에 기재된 실시예는 본 발명의 일부 실시 형태에 불과한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[비교예]
RF 마그네트론 스퍼터 장치 내에 SiO2 기판을 배치한 후 바나듐 금속(V) 타겟 및 오산화바나듐(Vanadium(V) oxide, V2O5) 타겟을 이용한 코스퍼터링 공정을 통해 상기 SiO2 기판 상에 37.33nm 두께의 
박막을 형성하였다. 이 때, 상기 코스퍼터링 공정은 하기 표 1에 기재된 조건으로 수행되었다.
| Target | V | V2O5 |
| RF Power (W) | 20 | 80 |
| Ar gas flow (Sccm) | 30 | |
| Pre sputtering time (minutes) | 10 | |
| Deposition time (minutes) | 20 | |
| Deposition Temperature (℃) | 25 (Room Temperature) | |
| Working Pressure (Torr) | 1*10-2 | |
| Base Pressure (Torr) | 3*10-6 | |
| Substrate | SiO2 | |
이어서, 상기 
박막을 400℃의 온도에서 30분간 열처리를 진행하였다. 이러한 열처리에 의해, 최초 증착시에 MΩ 수준이던 상기 
박막의 저항값이 KΩ 수준으로 감소되었다.
이어서, 상기 
박막의 서로 이격된 부분에 골드 페이스트를 이용하여 1cm 간격으로 이격된 제1 및 제2 전극을 형성하여, 비교예에 따른 볼로미터 장치를 제조하였다.
[실시예]
비교예의 볼로미터 장치에서와 동일한 조건의 코스퍼터링 및 열처리를 통해 
박막을 형성하였다.
이어서, 상기 열처리된 
박막 상에 원자층 증착(ALD) 공정을 통해 10nm 두께의 Al2O3 보호막을 형성하였다.
이어서, 상기 Al2O3 보호막에 의해 노출된 상기 
박막의 서로 이격된 부분에 골드 페이스트를 이용하여 1cm 간격으로 이격된 제1 및 제2 전극을 형성하여, 실시예에 따른 볼로미터 장치를 제조하였다.
[실험예]
도 3은 SiO2 기판 상에 형성된 바나듐 산화물 박막('V/V2O5')에 대한 SEM 이미지이고, 도 4 및 도 5는 상기 바나듐 산화물 박막에 대한 열처리 전('MOhm') 및 후(‘KOhm’)의 XRD 분석결과 및 XPS 분석결과를 각각 나타내는 그래프들이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, V 타겟 및 V2O5 타겟을 이용한 코스퍼터링 공정을 통해 형성된 바나듐 산화물 박막은 대한 열처리를 진행한 결과, 열처리 전의 박막에 대해서는 발견되지 않은 V4+에 대응되는 VO2 피크가 발생함을 알 수 있고, 또한, 산소 공공(‘VO’)에 대한 피크가 증가하였음을 확인할 수 있다. 이를 통해, 열처리에 의한 VO2의 형성 및 산소 공공의 증가 때문에 바나듐 산화물 박막의 저항값이 감소되는 것으로 판단된다.
도 6a는 실시예에 따라 제조된 볼로미터 장치에 대해 1달간의 에이징(공기에 노출)을 진행한 후 측정된 온도별 저항 변화를 측정한 그래프이고, 도 6b는 비교예에 따라 제조된 볼로미터 장치에 대해 1달간의 에이징(공기에 노출)을 진행한 후 측정된 온도별 저항 변화를 측정한 그래프이다. 도 6a 및 도 6b의 그래프는 25 내지 55℃의 온도 구간에서 10℃ 간격으로 측정한 결과들이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 실시예에 따라 제조된 볼로미터 장치는 1달간의 에이징에도 불구하고 저항값이 KΩ 수준에서 유지되는 반면, 비교예에 따라 제조된 볼로미터 장치는 1달간의 에이징 동안 바나듐 산화물 박막이 재산화되어 저항값이 MΩ 수준으로 증가되었음을 확인할 수 있다.
또한, 실시예에 따라 제조된 볼로미터 장치는 약 2.460 내지 2.969 %/K의 TCR을 가짐을 확인할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 볼로미터 장치
110: 기판
120: 감지층 130a: 제1 전극
130b: 제2 전극 140: 보호층
120: 감지층 130a: 제1 전극
130b: 제2 전극 140: 보호층
Claims (11)
- 기판;
상기 기판 상에 배치되고, +4가의 바나듐 이온을 함유하는 VO2 및 +5가의 바나듐 이온을 함유하는 V2O5를 포함하는 동질이상의 바나듐 산화물로 형성된 감지층; 및
상기 기판 상에서 서로 이격되게 배치되어 상기 감지층의 서로 다른 부분에 각각 접촉하는 제1 전극과 제2 전극을 포함하는, 볼로미터 장치. - 제1항에 있어서,
상기 감지층은 +3가의 바나듐 이온을 함유하는 V2O3를 더 포함하는 동질이상의 바나듐 산화물로 형성된 것을 특징으로 하는, 볼로미터 장치. - 제1항에 있어서,
상기 바나듐 산화물 감지층은 2.0 내지 3.5 %/K의 온도에 따른 저항 변화율 및 50 내지 300Ω의 저항값을 가지는 것을 특징으로 하는, 볼로미터 장치. - 제3항에 있어서,
상기 감지층은 0% 이상 15% 이하의 저항 편차를 갖는 것을 특징으로 하는, 볼로미터 장치. - 제1항에 있어서,
상기 감지층은 15 내지 100nm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는, 볼로미터 장치. - 제1항에 있어서,
상기 감지층의 표면을 피복하고, 알루미늄 산화물(Al2O3)로 형성된 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 볼로미터 장치. - 제5항에 있어서,
상기 보호층은 5 내지 20nm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는, 볼로미터 장치. - 기판 상에 바나듐 금속(V) 타겟 및 오산화바나듐(Vanadium(V) oxide, V2O5) 타겟을 이용한 코스퍼터링 공정을 통해 바나듐 산화물 박막을 형성하는 제1 단계;
상기 바나듐 산화물 박막을 열처리하는 제2 단계;
상기 열처된 바나듐 산화물 박막 표면 상에 알루미늄 산화물 보호층을 형성하는 제3 단계; 및
상기 기판 상에 서로 이격되게 배치되고, 상기 바나듐 산화물 박막의 서로 이격된 부분에 각각 접촉하는 제1 및 제2 전극을 형성하는 제4 단계를 포함하는, 볼로미터 장치의 제조방법. - 제8항에 있어서,
상기 코스퍼터링 공정은 RF 마그네트론 스퍼터링 장치를 이용하여 수행되고,
상기 V2O5 타겟에 인가되는 RF 전력은 상기 바나듐 금속(V) 타겟에 인가되는 RF 전력의 3.5 내지 4.0배인 것을 특징으로 하는, 볼로미터 장치의 제조방법. - 제8항에 있어서,
상기 제2 단계에서 상기 바나듐 산화물 박막은 350 내지 450℃의 온도에서 30분 내지 1시간 동안 열처리되는 것을 특징으로 하는, 볼로미터 장치의 제조방법. - 제8항에 있어서,
상기 알루미늄 산화물 보호층은 원자층 증착(ALD) 공정을 통해 5 내지 20nm의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는, 볼로미터 장치의 제조방법.
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