KR20030017674A

KR20030017674A - 적외선 흡수 볼로메터 제조 방법

Info

Publication number: KR20030017674A
Application number: KR1020010050299A
Authority: KR
Inventors: 박명현
Original assignee: 대우전자주식회사
Priority date: 2001-08-21
Filing date: 2001-08-21
Publication date: 2003-03-04

Abstract

본 발명은 검출 레벨에 형성되는 상부 전도선의 구조 신뢰화 및 적외선 흡수 효율을 증진시킬 수 있도록 한다는 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 적외선을 흡수하는 흡수층 부분과 포스트 형성 부분에 동일한 두께의 상부 전도선을 형성하여 포스트의 상부 일부를 오픈된 상태로 유지하는 종래의 볼로메터와는 달리, 포스트의 내부를 Ti, W 등과 같은 전도성 물질로 매립함으로써 포스트 부분에 형성된 상부 전도선의 구조 신뢰화를 실현할 수 있으며, 전도성 물질의 매립을 통해 포스트의 상부를 적외선 흡수층의 높이로 평탄하게 함으로써, 적외선 흡수 효율이 저하되는 것을 확실하게 차단할 수 있는 것이다.

Description

적외선 흡수 볼로메터 제조 방법{INFRARED BOLOMETER MANUFACTURE METHOD}

본 발명은 볼로메터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각 물체가 방사하는 각종 적외선(온도)을 흡수하여 검출하는데 적합한 적외선 흡수 볼로메터의 제조 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 개략적인 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)를 통해 고정 지지되는 형상을 갖는다.

도 3은 도 1에 도시된 볼로메 터의 I-I선을 따라 절단한 종래 적외선 흡수 볼로메터의 단면도이다.

도 3을 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 교각(322), 하부 전도선(324) 및 보호막(326)이 순차 적층된 구조를 가지며, 지지 레벨(320)의 자유단 측 종단에는 하부 전도선(324)에 전기적으로 연결되는 포스트(330)가 형성되어 있다.

여기에서, 구동 기판 레벨(310)은 접속단자(312a) 부분을 제외한 나머지 영역들이 실리콘 질화막 등과 같은 보호막(312)으로 피복되어 있으며, 도면에서의 상세한 도시는 생략하였으나, 구동 기판 레벨(310)의 내부에는 볼로메터를 구동하기 위한 집적회로가 내장되어 있다.

이때, 지지 레벨(320)을 형성하는 하부 지지 교각(322) 및 보호막(326)의 재질로는, 예를 들면 SiO₂가 사용되고, 하부 전도선(324)의 재질로는 Ti가 사용될 수 있다.

또한, 포스트(330)와 일체로 형성되는 검출 레벨(340)은 상부 지지 교각(342), 상부 전도선(344) 및 적외선 흡수층(346)이 순차 적층되는 구조를 가지며, 상부 지지 교각(342)의 재질로는 SiO₂가 사용되고, 상부 전도선(344)의 재질로는 Ti가 사용되며, 적외선 흡수층(346)의 재질로는 SiO₂가 사용될 수 있다.

상술한 바와 같은 구조를 형성하기 위해서는 먼저 보호막(326)의 상부에 소정 두께의 희생층(도시 생략)을 형성하고, 희생층과 보호막(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 교각(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.

그러나, 상술한 바와 같은 종래 볼로메터의 경우 지지 레벨(320)의 상부에 형성되는 희생층의 두께에 비해 상부 지지 교각(342)의 두께가 매우 얇기 때문에, 일 예로서 도 4에 도시된 바와 같이, 희생층의 식각 시에 언더 컷 현상이 유발되고, 이로 인해 후속하는 공정을 통해 상부 지지 교각(342)의 상부에 형성되는 상부 전도선(344)이 포스트(330) 부분에서 그 구조가 취약(도 4에서 점선으로 표시한 참조부호 B 부분)해지는 문제가 있으며, 이러한 문제들은 적외선 흡수 볼로메터의 제품 신뢰도를 저하시키는 주요한 요인 중의 하나가 되고 있는 실정이다.

또한, 종래 볼로메터는 포스트(330)의 상부 부분이 평탄하지 않고 일부가 오픈된 상태를 갖기 때문에 그 부분에서 빛의 산란 등이 일어나게 됨으로써 적외선 흡수 효율이 저하되는 등의 문제를 갖는다. 즉, 도 1에서의 상세한 도시는 생략하였으나, 종래 볼로메터의 경우 검출 레벨(140)의 표면 중 포스트(130)가 형성된 상부 표면 부분에는 오픈된 개구 부분이 존재하게 되며, 이로 인해 적외선 흡수 효율이 저하된다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 검출 레벨에 형성되는 상부 전도선의 구조 신뢰도를 증진시킬 수 있는 적외선 흡수볼로메터 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 포스트의 상부 구조를 평탄화 시킴으로써 볼로메터의 적외선 흡수 효율을 증진시킬 수 있는 적외선 흡수 볼로메터 제조 방법을 제공하는데 있다.

상기 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 게재하며, 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 상부 지지 교각 물질을 형성하는 과정; 상기 포스트 형성홀의 내부를 상기 상부 지지 교각 물질의 높이까지 전도성 물질로 매립하여 상기 하부 전도선에 연결되는 전도 보강층을 형성하는 과정; 상기 상부 지지 교각 물질 및 전도 보강층의 상부에 상부 전도선을 형성하는 과정; 상부 전면에 걸쳐 적외선 흡수층 물질을 형성하고, 적외선 흡수층 물질과 상부 지지 교각 물질의 일부를 선택적으로 제거하여 상기 제 2 희생층의 상부 일부를 노출시킴으로써, 각 셀 단위의 포스트 및 검출 레벨 구조를 형성하는 과정; 및 상기 제 1 및 제 2 희생층을 제거함으로써, 상기 각 셀 단위의 볼로메터 구조를 완성하는 과정으로 이루어진 적외선 흡수 볼로메터 제조 방법을 제공한다.

도 1은 전형적인 적외선 흡수 볼로메터의 개략적인 사시도,

도 2a 내지 2i는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 적외선 흡수 볼로메터를 제조하는 주요 공정을 도시한 공정 단면도,

도 3은 종래 적외선 흡수 볼로메터의 단면도,

도 4는 도 3에 도시된 참조부호 A 부분에서 흡수층을 형성하기 전 상태의 확대 단면도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

110 : 구동 기판 레벨 112, 126 : 보호층

112a : 접속단자 120 : 지지 레벨

122 : 하부 지지 교각 124 : 하부 전도선

130 : 포스트 140 : 검출 레벨

142 : 상부 지지 교각 144 : 상부 전도선

146 : 전도 보강층 148 : 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 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명의 핵심 기술요지는, 적외선을 흡수하는 흡수층 부분과 포스트 형성 부분에 동일한 두께의 상부 전도선을 형성하여 포스트의 상부 일부를 오픈된 상태로 유지하는 종래 볼로메터와는 달리, 포스트의 내부를 Ti, W 등과 같은 전도성 물질로 매립함으로써 포스트 부분에 형성된 상부 전도선의 구조 신뢰화를 실현함과 동시에 포스트의 상부 부분을 평탄화 시킨다는 것으로, 이러한 기술적 수단을 통해 본 발명에서 목적으로 하는 바를 쉽게 달성할 수 있다.

도 2a 내지 2i는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 적외선 흡수 볼로메터를 제조하는 주요 공정을 도시한 공정 단면도이다. 즉, 도 2a 내지 2i는 볼로메터를 제조할 때 도 1에 도시된 적외선 흡수 볼로메터의 I-I선에 따라 보여지는 단면에서의 공정도이다.

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.

이어서, 상부 표면에 하부 지지 교각 물질을 형성하고 패터닝을 통해 그 일부를 제거하여 접속단자(112a)의 상부를 노출시켜 하부 지지 교각(122)을 형성하며, 하부 지지 교각(122)의 상부에 하부 전도선(124)과 보호막(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.

여기에서, 하부 지지 교각(122) 및 보호막(126)으로는, 예를 들면 SiO₂가 사용되고, 하부 전도선(124)으로는, 예를 들면 Ti가 사용될 수 있으며, 제 1 희생층(114)으로는, 예를 들면 폴리머 등이 사용될 수 있다.

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 보호막(126)의 일부를 제거함으로써, 일 예로도 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.

이어서, 상부 전면에 걸쳐 소정 두께의 상부 지지 교각 물질을 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 교각(142)을 형성한다. 여기에서, 상부 지지 교각(142)은 검출 레벨의 지지는 물론 적외선 흡수층으로서도 기능한다.

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, 상부 지지 교각(142)의 상부에 하부 전도선(124)과 전기적으로 연결되는 상부 전도선(144)을 형성한다.

다음에, 도 2f를 참조하면, 전해 도금, 증착 등의 방법을 이용하여 포스트 형성홀의 내부를 전도성 물질, 예를 들면 Ti, W 등과 같은 전도성 물질로 매립하여 전도 보강층(146)을 형성하는데, 이때 포스트(130) 형성용 홀의 내부에 매립되는 전도 보강층(146)의 높이는 상부 지지 교각(142)의 상부에 형성된 상부 전도선(144)의 높이와 동일하게 한다.

따라서, 본 발명에서는 포스트 형성홀의 내부를 전도성 물질로 완전히 매립하기 때문에 설혹 상부 지지 교각에서 언더컷 현상이 유발되더라도 이로 인해 포스트 형성홀의 내부 측면에 형성되는 상부 전도선의 구조가 취약해지는 것을 확실하게 방지할 수 있으며, 또한 전도성 물질로 된 전도 보강층을 통해 포스트 형성홀의 내부를 매립하여 그 상부 표면을 평탄하게 하기 때문에 빛의 산란 등에 기인하여 적외선 흡수 효율이 저하되는 종래 볼로메터에서의 단점을 확실하게 차단할 수 있다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시 예에서는 상부 지지 교각(142)의 상부에 상부 전도선(144)을 형성한 후에 비어 있는 포스트 형성홀의 내부를 전도성 물질로 채워 전도 보강층(146)을 형성하는 것으로 하여 설명하였으나, 본 발명이 반드시이에 한정되는 것은 아니며, 이와는 달리, 포스트 형성홀의 내부를 상부 지지 교각의 높이까지 전도성 물질로 먼저 채워 상부 표면을 평탄하게 한 후에 상부 전도선을 형성할 수도 있으며, 이와 같이 하더라도 실질적으로 동일한 결과를 얻을 수 있다.

이어서, 일 예로서 도 2g에 도시된 바와 같이, 상부 전면에 걸쳐 적외선 흡수층 물질(예를 들면, SiO₂등)을 형성(증착)한 후 포토리소그라피 공정, 식각 공정 등을 통해 적외선 흡수층 물질과 상부 지지 교각의 일부를 선택적으로 제거하여 제 2 희생층(128)의 상부 일부를 노출시킴으로써, 일 예로서 도 2h에 도시된 바와 같이, 상부 지지 교각(142), 상부 전도선(144) 및 전도 보강층(146), 적외선 흡수층(148)이 순차 적층된 형태를 갖는 검출 레벨(140)의 구조를 완성한다. 즉, 이러한 과정을 통해 볼로메터를 각 셀 단위로 분리한다.

마지막으로, 셀 단위로 분리된 볼로메터 구조에서 제 1 및 제 2 희생층(114, 128)을 제거함으로써, 일 예로서 도 2i에 도시된 바와 같이, 셀 단위의 볼로메터를 완성한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 적외선을 흡수하는 흡수층 부분과 포스트 형성 부분에 동일한 두께의 상부 전도선을 형성하여 포스트의 상부 일부를 오픈된 상태로 유지하는 전술한 종래의 볼로메터와는 달리, 포스트의 내부를 Ti, W 등과 같은 전도성 물질로 매립함으로써 포스트 부분에 형성된 상부 전도선의 구조신뢰화를 실현할 수 있으며, 전도성 물질의 매립을 통해 포스트의 상부를 적외선 흡수층의 높이로 평탄하게 함으로써, 적외선 흡수 효율이 저하되는 것을 확실하게 차단할 수 있다.

Claims

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 게재하며, 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 상부 지지 교각 물질을 형성하는 과정;

상기 포스트 형성홀의 내부를 상기 상부 지지 교각 물질의 높이까지 전도성 물질로 매립하여 상기 하부 전도선에 연결되는 전도 보강층을 형성하는 과정;

상기 상부 지지 교각 물질 및 전도 보강층의 상부에 상부 전도선을 형성하는 과정;

상부 전면에 걸쳐 적외선 흡수층 물질을 형성하고, 적외선 흡수층 물질과 상부 지지 교각 물질의 일부를 선택적으로 제거하여 상기 제 2 희생층의 상부 일부를 노출시킴으로써, 각 셀 단위의 포스트 및 검출 레벨 구조를 형성하는 과정; 및

상기 제 1 및 제 2 희생층을 제거함으로써, 상기 각 셀 단위의 볼로메터 구조를 완성하는 과정으로 이루어진 적외선 흡수 볼로메터 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 전도 보강층은, Ti 또는 W인 것을 특징으로 하는 적외선 흡수 볼로메터 제조 방법.