비정질 실리콘 카바이드 박막을 이용한 비냉각 적외선 볼로미터에 관한 연구

Abstract

본 논문에서는 상온 적외선 감지 소자 중 적외선 입사 시 온도가 변함에 따라 물질의 저항이 바뀌는 성질을 이용한 적외선 볼로미터에 대해 연구하였다. 볼로미터의 감지도를 높이기 위해서는 입사되는 적외선을 잘 흡수할 수 있어야 하며 ,흡수한 열의 손실을 최소화 할 수 있도록 열적 고립 구조를 구현해야 한다. 그리고 저항체로 사용되는 물질은 높은 TCR을 가지면서 잡음 특성이 우수해야 한다. 이를 위해 광화학기상증착장치(photo-CVD system)을 이용하여 비정질 실리콘 카바이드 박막을 증착하여 TCR이 높으면서도 잡음 특성이 좋은 박막을 얻기 위한 실험을 진행하였다. 본 연구에서 증착한 비정질 실리콘 카바이드 박막은 5~6%/K의 높은 TCR을 가지지만 비저항이 크기 때문에 수평 전극을 형성하여 잡음 특성을 측정 평가하는 것이 불가능하다. 그러므로 수직 전극 구조의 볼로미터 단위 소자를 벌크 마이크로머시닝(Bulk micromachining)을 이용하여 50$\mu$m×50$\mu$m 크기로 제작하였다. 그러나 제작된 볼로미터는 높은 스트레스의 영향으로 시간이 지남에 따라서, 그리고 소자가 가열되는 측정과정을 거치면서 전기적인 특성이 변하였기 때문에 구조적인 성능을 평가하기는 힘들었다. 앞으로 이런 문제점을 개선하기 위해서 증착된 막들의 스트레스를 상쇄시킴으로써 왜곡이 없는 구조체를 구현하여 재현성 있는 소자를 구현하여야 한다.