Abstract
Twenty four types of thermopile for micro spectrometer infrared sensors were fabricated on low-stress Si3N4 membranes with $l.2{\mu}m-thickness$ using MEMS technology. Thermopile were designed and fabricated for optimum conditions by five parameters of thermocouple numbers $(16\sim48)$, thermocouple line widths $(10{\mu}m-25{\mu}m)$, thermocouple lengths $(100{\mu}m-500{\mu}m)$, membrane areas $(12mm2\sim2.52mm2)$ and junction areas $(150{\mu}m2\sim750{\mu}m2)$, respectively. It was thought that measurement results could be used for thermopile infrared sensors optimum structure for micro spectrometers.
본 연구는 마이크로 스펙트로미터 적외선 센서용으로 thermopile 소자 구조를 이용하여 설계, 제작되어 특성을 평가하였다. MEMS 공정기술을 이용하여 열적 고립 구조를 갖는 Low-stress SiNx 멤브레인상에서 마이크로 thermopile 적외선 센서를 제작하고 특성을 평가하였다. 마이크로 thermopile 적외선 센서를 측정한 결과 열전대 길이, 개수, 멤브레인 넓이에 기전력이 비례하여 출력되고 열전대 물질의 선폭에는 반비례하는 것으로 나타났다. 5가지 요소를 독립적으로 변화시켜 측정한 결과 마이크로 thermopile 적외선 센서는 멤브레인 넓이가 다른 요소에 비해 더 큰 영향을 미쳤다. 이러한 결과로 미루어 본 연구에서 제작된 마이크로 thermopile 적외선 센서는 마이크로 스펙트로미터용 적외선 센서로서 활용이 가능할 것으로 생각되었다.
