• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2011년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.175-176
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• 2011

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.223-223
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• 2011

적외선 감지기로 사용되는 microbolometer 소자재료로 VOx 또는 비정질 Si이 가장 많이 사용된다. 그 중에서 VOx 물질은 온도저항계수 즉, TCR이 높고 감지도가 우수하기 때문에 비냉각 적외선 검출기에 많이 응용된다. Microbolometer 검출기는 그 응답도는 micromachining 공정에 의해 좌우되는 열 고립구조에 의해 좌우된다. 특히 TCR 값이 크고, 열시상수 값이 작을수록 양질의 감지도를 얻을 수 있으므로 재료의 선택 및 공정이 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 비냉각 적외선 감지소자로 사용되는 VOx 박막을 DC Sputtering을 사용하여 증착하였으며, 그 특성을 조사하였다. MEMS 공정에 의한 센서의 제작은 적외선을 흡수하여 저항변화를 읽어내어 판독하는 Readout IC(ROIC) 위에 행해진다. Monolithic 공정에 의해 이러한 ROIC 위에서 공정이 동시에 행해지므로 공정온도는 매우 중요한 요소로 작용한다. 따라서 증착된 VOx 박막의 열처리 효과를 연구하였다. 열처리 온도는 $250^{\circ}{\sim}420^{\circ}C$, 열처리 시간은 20~80 min 까지 변화시켰다. 갓 증착된 VOx 박막의 저항은 약 200 $k{\Omega}$이였으며, TCR은 -1.5%/$^{\circ}C$로 나타났다. 열처리 온도가 증가함에 따라 TCR 값은 증가하였으며, 열처리 시간이 증가할수록 역시 TCR 값이 증가하는 경향을 보였다. 열처리 온도 320$^{\circ}C$, 열처리 시간 40 min에서 TCR 값은 약 -2%/$^{\circ}C$의 값을 얻을 수 있었다. 이러한 성능의 VOx 박막을 이용하여 비냉각형 microbolometer 검출소자를 열변형없이 공정을 수행할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.207-207
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• 2003

Uncooled infrared(IR) detectors that use a microbolometer with a large focal-plane array(FPA) have been developed with surface micromachining technology. There are many materials for microbolometers, such as metals, vanadium oxide, semiconductors and superconductors. Among theses, vanadium oxide is a promising material for uncooled microbolometers due to it high temperature coefficient of resistance(TCR) at room temperature. It is, however, is very difficult to deposit vanadium oxide thin films having a high TCR and low resistance because of the process limits in microbolometer fabrication. In general, vanadium oxides have been applied to microbolometer in mixed phases formed by ion beam deposition methods at low temperature with TCR in the range from -1.5 to -2.0%K.

• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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• 제4권4호
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• pp.251-257
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• 2015

This work presents modelling and simulation of a readout integrated circuit (ROIC) design considering pair-wise serial configuration along with thermal modeling of an uncooled microbolometer array. A fully differential approach is used at the input stage in order to reduce fixed pattern noise due to the process variation and self-heating-related issues. Each pair of microbolometers is pulse-biased such that they both fall under the same self-heating point along the self-heating trend line. A ${\pm}10%$ process variation is considered. The proposed design is simulated with a reference input image consisting of an array of $127{\times}92$ pixels. This configuration uses only one unity gain differential amplifier along with a single 14-bit analog-to-digital converter in order to minimize the dynamic range requirement of the ROIC.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.373-374
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• 2007

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 cel I and 16x16 array of it was simulated, designed and fabricated. The properties of bolometer have been measured as such that the TCR and thermal time constant can be achieved -2 %/K and 1.4 msec respectively.

• 전자공학회논문지
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• 제51권10호
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• pp.80-86
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• 2014

본 연구를 통해서 정전용량 방식의 이차원 마이크로볼로미터를 위한 저잡음 신호취득 회로를 연구하였다. 잡음 대역폭이 매우 낮고 픽셀 면적이 작기 때문에 비 적분형 방식의 간단하고 효과적인 픽셀 단위의 회로를 사용했다. 또한, 가장 문제가 되는 kT/C 잡음을 줄이고 전력소모를 낮추기 위해 새로운 CDS 방식을 열 단위의 회로에 사용했다. 제안하는 회로는 $0.35-{\mu}m$ 2-poly 4-metal CMOS 공정을 이용하여 설계했고, 마이크로볼로미터의 픽셀 크기는 $50{\mu}m{\times}50{\mu}m$이다. 제안하는 신호취득회로는 볼로미터의 kT/C 잡음 등을 포함한 저주파 잡음을 효과적으로 제거하며, 제작된 칩에 대한 잡음 측정을 통하여 이를 검증하였다. 제안하는 회로는 간단한 신호취득 회로에 비해 그 잡음을 30 %에서 55 % 이하까지 개선할 수 있으며, 전체 감지시스템의 잡음등가온도차(NETD)를 21.5 mK 정도로 낮출 수 있다.

• 전자공학회논문지
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• 제52권11호
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• pp.36-43
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• 2015

본 연구를 통해서 초점면 배열 이차원 마이크로볼로미터를 위한 픽셀 단위의 신호취득 회로를 연구하였다. 높은 응답도와 긴 적분시간을 갖는 픽셀 단위의 구조를 위해 이 단계 바이어스 전류 억제 방식을 갖는 전류 미러 입력회로를 제안하였다. 제안하는 회로는 $0.35-{\mu}m$ 2-poly 4-metal CMOS 공정을 이용하여 설계했고, 마이크로볼로미터의 배열 크기는 $320{\times}240$이며 픽셀 크기는 $50{\mu}m{\times}50{\mu}m$이다. 제안하는 이 단계 바이어스 전류 억제 방식은 넓은 보정 범위에서 충분히 작은 보정 오차를 보이며, 설계 파라미터를 조정하여 보정 범위와 보정 오차를 간단히 최적화할 수 있다. 제안하는 회로는 높은 응답도와 1 ms 이상의 긴 적분시간을 갖기 때문에 회로의 잡음등가온도차(NETD)를 26 mK까지 개선할 수 있고, 이는 기존회로의 잡음등가 온도차인 67 mK에 비해 매우 개선된 수치이다.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제8권3호
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• pp.13-17
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• 2009

we have studied characterization of microbolometer based on the co-sputtered silicon-antimony ($Si_{1-x}Sb_x$) thin film for infrared microbolometer. We have investigated the resistivity and the temperature coefficient of resistance (TCR) with annealing. We deposited the films using co-sputtering method at $200^{\circ}C$ in the Ar environment. The Sb concentration has been adjusted by applying variable DC power from Sb targets. TCR of deposited $Si_{1-x}Sb_x$ films have been measured the range of -2.3~-2.8%/K. The resistivity of the film is low but TCR is higher than the other bolometer materials. Resistivity of the films has not been affected hugely according to the low annealing temperature however the resistivity has been dramatically decreased over $250^{\circ}C$. It is caused of a phase change due to the rearrangement of Si and Sb atoms during crystallization process of the films.

• Applied Science and Convergence Technology
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• 제24권5호
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• pp.178-183
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• 2015

Optical, electrical and structural properties of VOx/ZnO/VOx thin film are studied. The VOx/ZnO/VOx multilayer is deposited by using a radio frequency (RF) sputtering system. The VOx/ZnO/VOx thin film shows the high temperature coefficient of resistance (TCR) of $-3.12%/^{\circ}C$ and the low sheet resistance of about 80 $k{\Omega}/sq$ at room temperature. The responsivity and detectivity of the bolometer are measured as a function of modulation frequency.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제54권5호
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• pp.232-237
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• 2005

In this paper, we fabricated $CO_2$ gas sensor based on the MEMS infrared sensor and characterized its electrical and $CO_2$-sensing properties. The fabricated $CO_2$ gas sensor by MEMS technique has many advanges over NDIR(nondispersive) $CO_2$ sensor such as monolithic fabrication, very high selectivity on $CO_2$, low power consumption and compact system. Microbolometer by surface micromachining was fabricated for gas detector and $CO_2$ filter chip by bulk micromachining was fabricated for signal referencing. By using the proposed and fabricated gas sensor, we are expected to measure $CO_2$ concentration more accurately with high reliability.