[논문]볼로미터 센서를 위한 비정질 실리콘 박막

강태영; 양대준; 김상모; 임성수; 이홍기; 김경환

[국내논문] 볼로미터 센서를 위한 비정질 실리콘 박막
A study on amorphous silicon thin film for bolometer sensor 원문보기

강태영 (경원대학교 대학원 전자전기공학과) , 양대준 ((주)오카스 기업부설연구소) , 김상모 (경원대학교 대학원 전자전기공학과) , 임성수 ((주)오카스 기업부설연구소) , 이홍기 ((주)오카스 기업부설연구소) , 김경환 (경원대학교 대학원 전자전기공학과)

The amorphous silicon microbolometer array has been developed by the MEMS design and fabrication technology. Before the bolometer array for the image sensor being designed, the structure of unit cell and $16\times16$ array of it was simulated, designed and fabricated. The properties of bolometer have been measured as such that the TCR -3%/K.

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 논문은 비냉각형 적외선 센서의 흡수층 성능향상을 위한 연구로서, boron을 dooing한 p-type 비정질 실리콘을 PECVD방법으로 증착하여 박막의 두께, 저항 그리고 TCR 특성을 분석하였고 최종적으로 비정질 실리콘을 이용한 마이크로 볼로미터를 제작하여 TOR 특성을 평가하였다 .

제안 방법

999%의 초고순도 He과 100% SiH₄을 사용하였고 90%의 Ar으로 희석된 B2He gas를 사용하였다. B2H₆ gas의 농도에 따른 비정질 실리콘의 특성을 분석하기 위하여 7W와 10W의 두 파워룰 선택하였고 B₂H₆ 기체를 0.6sccm에서 30sccm까지 농도멸로 변화를 주어 증착하였다.
그 워에 위의 싪험결과를 바탕으로 PECVD를 이용하여 약 200 nm 의 비정질 Si을 증착하였다. 다음으로 전극 및 앵커로서 Ti/Au을 형성하였으며, 마이크로 플라즈마 (Microwave 이asma)를 이용하여 SOP 학생층을 제거하여 단위 픽셅 (이xel)읋 완성하였다.
나타내었다. 또한 혀생층의 전처리 공정을 통하여 캔탈레버 횡 현상을 제거 하였다.아래의 그래프는 비정질 실리콘을 이용한 마이크로 볼로미터의 TCR 특성을 나타낸 것이다.
우선 SiNx 기판 위에 스퍼터 (Sputter) 장비를 이용하여 약 200 nm 의 AI믈 증착시키고, 이틀 식각하여 mirror 및하부 전극을 제작하였다. 제작된 하부전극 위에 S0P(Spin on Polymer) 희생층읊 도포하고.

대상 데이터

a-Si 증착을 위한 gas로는 99.999%의 초고순도 He과 100% SiH₄을 사용하였고 90%의 Ar으로 희석된 B2He gas를 사용하였다. B2H₆ gas의 농도에 따른 비정질 실리콘의 특성을 분석하기 위하여 7W와 10W의 두 파워룰 선택하였고 B₂H₆ 기체를 0.
제작된 하부전극 위에 S0P(Spin on Polymer) 희생층읊 도포하고. 그 워에 위의 싪험결과를 바탕으로 PECVD를 이용하여 약 200 nm 의 비정질 Si을 증착하였다. 다음으로 전극 및 앵커로서 Ti/Au을 형성하였으며, 마이크로 플라즈마 (Microwave 이asma)를 이용하여 SOP 학생층을 제거하여 단위 픽셅 (이xel)읋 완성하였다.

성능/효과

몬 연구에서 비정질 실리콘의 증착 gas 농도에 따른 면저항 특성은 4S8R1에서 가장 낮은 값을 보였고 unifomrity 역시 2% 내외의 아주 양호한 특성을 보였다. 위의 결31를 바탕으로 제작된 비정질 실리콘의 볼로미터의 저항 온도 계수 값인 TCRe 앾 -3 %/K로 볼로미터 제작에 적합한 특성을 나타내었다.
보였다. 위의 결31를 바탕으로 제작된 비정질 실리콘의 볼로미터의 저항 온도 계수 값인 TCRe 앾 -3 %/K로 볼로미터 제작에 적합한 특성을 나타내었다.

후속연구

향후, 고해상도 및 저노이즈 특성을 위해서 ROIC (Readout Integrated Circuit) 기판위에서 모놀리식 (Monolithic) 공정으로 제작된다면 고성능의 뵬로미터 센서 제작이 가능 할 것이다.

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