질화 티타늄 저항체를 이용한 적외선 영상 투사용 에미터 단위 소자에 관한 연구

Abstract

최근 적외선 센서는 군수용 뿐만 아니라 민수용으로도 사용되고 있기에 적외선 센서 성능의 평가에 대한 중요성이 증대되어 왔다. 적외선 센서의 성능을 평가하기 위해 적외선 방사체로부터 적외선 센서로 적외선 이미지를 투영하는 적외선 영상 투사 장치의 개발이 필요시 되고 있다. 적외선 영상 투사용 적외선 방사체 개발 기술은 각 나라의 군사적 힘의 상징이므로 극비 기술이다. 그러므로 우리 나라에서 독자적으로 적외선 방사체를 만드는 것이 중요하다. 이 논문에서 열 저항 방식의 적외선 방사체를 한국 처음으로 개발하였다. 이 개발은 저항체 최적화, 소자 설계 그리고 제작 프로세스와 같이 세 가지 단계를 거쳐 만들어졌다. 질화 티타늄은 방사체의 저항체로 사용되어졌고 낮은 열저항변화율과 $15k \Omega$ 이라는 목표 저항을 얻기 위해 공정 압력, 온도, 파워에 대한 스퍼터링 조건을 조절하여 최적화되었다. 에미터 소자는 유효 온도의 높은 성능을 위해 소자 다리의 길이, 폭, 두께의 적절한 값으로 설계되었다. 에미터 소자의 제작 프로세스는 멤스 기술의 표면 미세가공을 통해 만들어졌다. 그리고나서, 제작된 에미터 소자의 성능을 측정하기 위해 측정 시스템을 구축하였다. $100 \mu A$ 를 인가하였을 때 0.6mTorr 진공도와 중적외선 대역에서 실제 적외선 에미터에 사용되어질 수 있는 140도 정도의 유효 온도를 얻었고 20msec 정도의 온도 응답 시간을 얻었다. 그래서 응답 속도는 약 50Hz이다. 결론적으로 본 에미터 소자의 개발은 적외선 센서의 높은 성능 평가에 사용될 수 있을 정도의 결과를 가진다.