본 연구에서는 박막용 스트레인 게이지에 응용되는 중간 절연 박막을 다양한 조건에 따라 증착한 후 특성을 고찰하였다. 절연 박막은 Si 기판과 스테인레스 스틸 (SUS304)의 기판에 SiO₂ 단일막 및 SiO₂/Si₃N₄ 적층막등의 형태로 증착 하였으며, 플라즈마 화학 기상 증착 (PECVD) 방법과 ...
본 연구에서는 박막용 스트레인 게이지에 응용되는 중간 절연 박막을 다양한 조건에 따라 증착한 후 특성을 고찰하였다. 절연 박막은 Si 기판과 스테인레스 스틸 (SUS304)의 기판에 SiO₂ 단일막 및 SiO₂/Si₃N₄ 적층막등의 형태로 증착 하였으며, 플라즈마 화학 기상 증착 (PECVD) 방법과 sputtering 방법을 이용하였다. 증착된 절연 박막에 대하여, 가스 주입 유량 기판의 온도, 열처리 온도, 및 sputtering 가스등을 조절을 통해 최적의 박막 증착 조건을 찾고자 하였다. 증착되어진 박막을 FE-SEM, AFM, XRD 및 FT-IR 방법을 통해 박막의 구조적 물성분석을 수행하였으며, 절연 저항을 측정하여 절연박막의 전기적 특성을 고찰하였다. 일반적으로,Ar gas만으로 sputtering된 절연 박막의 경우는 내부 응력, 기공(다공질)의 생성과 산소결핍의 특성을 지니는 바, 본 연구에서는 박막 증착시 O₂를 첨가한 reactive sputtering을 이용하여 표면 거칠기 등의 micro-structure와 절연 저항특성이 향상됨을 확인하였다. PECVD법과 sputtering법으로 증착된 박막에 대하여 절연저항특성을 비교한 결과 PECVD법에 의해 형성된 절연박막이 sputtering으로 형성된 박막에 비해 큰 절연 저항값을 가짐을 확인할 수 있었다. 또한, Ar만을 사용한 sputtering법으로 형성된 박막보다 O₂를 첨가한 절연박막의 절연특성이 우수함을 확인할 수 있었고 annealing한 후의 절연저항의 향상과 결정화가 형성됨을 볼 수 있었다. 따라서, 스트레인 게이지용 중간 절연층으로는 O₂를 첨가한 reactive sputtering을(Ar:O₂=7:2) 이용함으로서 1μm이하의 박막의 두께에서도 사용 가능함을 고찰할 수 있었다. 또한, PECVD법으로 SiO₂/Si₃N₄의 다층구조로 절연박막을 형성한 경우, SiO₂ 박막에 비해 전기적 절연 특성이 더욱 향상됨을 확인할 수 있었다. 결론적으로, PECVD법에 의해 증착된 절연박막이 sputtering을 이용하여 증착된 절연박막에 비해 치밀한 micro-structure구조와 전기적 특성을 가지고 있음을 알 수 있었으며, Ar만을 첨가한 sputtering보다는 O₂를 첨가한 reactive sputtering에 의한 절연박막이 스트레인 게이지에 응용 될 수 있는 절연박막 특성이 나타남을 볼 수 있었다.
본 연구에서는 박막용 스트레인 게이지에 응용되는 중간 절연 박막을 다양한 조건에 따라 증착한 후 특성을 고찰하였다. 절연 박막은 Si 기판과 스테인레스 스틸 (SUS304)의 기판에 SiO₂ 단일막 및 SiO₂/Si₃N₄ 적층막등의 형태로 증착 하였으며, 플라즈마 화학 기상 증착 (PECVD) 방법과 sputtering 방법을 이용하였다. 증착된 절연 박막에 대하여, 가스 주입 유량 기판의 온도, 열처리 온도, 및 sputtering 가스등을 조절을 통해 최적의 박막 증착 조건을 찾고자 하였다. 증착되어진 박막을 FE-SEM, AFM, XRD 및 FT-IR 방법을 통해 박막의 구조적 물성분석을 수행하였으며, 절연 저항을 측정하여 절연박막의 전기적 특성을 고찰하였다. 일반적으로,Ar gas만으로 sputtering된 절연 박막의 경우는 내부 응력, 기공(다공질)의 생성과 산소결핍의 특성을 지니는 바, 본 연구에서는 박막 증착시 O₂를 첨가한 reactive sputtering을 이용하여 표면 거칠기 등의 micro-structure와 절연 저항특성이 향상됨을 확인하였다. PECVD법과 sputtering법으로 증착된 박막에 대하여 절연저항특성을 비교한 결과 PECVD법에 의해 형성된 절연박막이 sputtering으로 형성된 박막에 비해 큰 절연 저항값을 가짐을 확인할 수 있었다. 또한, Ar만을 사용한 sputtering법으로 형성된 박막보다 O₂를 첨가한 절연박막의 절연특성이 우수함을 확인할 수 있었고 annealing한 후의 절연저항의 향상과 결정화가 형성됨을 볼 수 있었다. 따라서, 스트레인 게이지용 중간 절연층으로는 O₂를 첨가한 reactive sputtering을(Ar:O₂=7:2) 이용함으로서 1μm이하의 박막의 두께에서도 사용 가능함을 고찰할 수 있었다. 또한, PECVD법으로 SiO₂/Si₃N₄의 다층구조로 절연박막을 형성한 경우, SiO₂ 박막에 비해 전기적 절연 특성이 더욱 향상됨을 확인할 수 있었다. 결론적으로, PECVD법에 의해 증착된 절연박막이 sputtering을 이용하여 증착된 절연박막에 비해 치밀한 micro-structure구조와 전기적 특성을 가지고 있음을 알 수 있었으며, Ar만을 첨가한 sputtering보다는 O₂를 첨가한 reactive sputtering에 의한 절연박막이 스트레인 게이지에 응용 될 수 있는 절연박막 특성이 나타남을 볼 수 있었다.
In this study, there has been studied inter-insulation thin film layer for strain gauge applications. we have experimentally investigated two different deposition methods. Namely, insulating thin films for strain gauge application, such as Si₂O single layers and SiO₂/Si₃N₄ multi-layers, have been de...
In this study, there has been studied inter-insulation thin film layer for strain gauge applications. we have experimentally investigated two different deposition methods. Namely, insulating thin films for strain gauge application, such as Si₂O single layers and SiO₂/Si₃N₄ multi-layers, have been deposited by both plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) and RF magnetron sputtering techniques in various manufacturing conditions. We have tried to find the most condition to get the better insulating thin film characteristics on stainless steel and Si substrate by changing deposition condition, which includes gas flow, substrate temperature, annealing, and the change of sputtering gas. The micro-structural analysis of deposited thin films have been carried out by FE-SEM, FT-IR, XRD and AFM. Also, we have investigated the electrical characteristics (Insulation resistance) on those films. Generally, in case of sputtering, the insulating thin film (SiO₂) showed internal stress, porous film structure, and oxygen deficient composition fabricated by only Ar sputtering. Therefore, as we appended to Oxygen reactive gas, that elevated the insulating resistance(SiO₂) and surface roughness. The result of insulation resistance, we found that PECVD was superior to sputter method. As the comparison between appending to oxygen gas reactive sputtering and only Ar gas, we can be observed that the insulation thin film improved insulation resistance by oxygen gas reactive sputtering. therefore, we knew that we present the possibility of inter-layer(insulation thin film) for strain gauge application less than 1㎛ thin film thickness by oxygen reactive sputtering. It should be also found out that the electrical insulation properties of SiO₂ films can be significantly improved by adding the Si₃N₄ layer by PECVD and so we obtained insulating thin films properties as its strain gauge and pressure sensor applications by annexing oxygen reactive sputtering and annealing. As a result, It has been observed that PECVD films have a denser micro-structure and insulation resistance than sputtered thin films.
In this study, there has been studied inter-insulation thin film layer for strain gauge applications. we have experimentally investigated two different deposition methods. Namely, insulating thin films for strain gauge application, such as Si₂O single layers and SiO₂/Si₃N₄ multi-layers, have been deposited by both plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) and RF magnetron sputtering techniques in various manufacturing conditions. We have tried to find the most condition to get the better insulating thin film characteristics on stainless steel and Si substrate by changing deposition condition, which includes gas flow, substrate temperature, annealing, and the change of sputtering gas. The micro-structural analysis of deposited thin films have been carried out by FE-SEM, FT-IR, XRD and AFM. Also, we have investigated the electrical characteristics (Insulation resistance) on those films. Generally, in case of sputtering, the insulating thin film (SiO₂) showed internal stress, porous film structure, and oxygen deficient composition fabricated by only Ar sputtering. Therefore, as we appended to Oxygen reactive gas, that elevated the insulating resistance(SiO₂) and surface roughness. The result of insulation resistance, we found that PECVD was superior to sputter method. As the comparison between appending to oxygen gas reactive sputtering and only Ar gas, we can be observed that the insulation thin film improved insulation resistance by oxygen gas reactive sputtering. therefore, we knew that we present the possibility of inter-layer(insulation thin film) for strain gauge application less than 1㎛ thin film thickness by oxygen reactive sputtering. It should be also found out that the electrical insulation properties of SiO₂ films can be significantly improved by adding the Si₃N₄ layer by PECVD and so we obtained insulating thin films properties as its strain gauge and pressure sensor applications by annexing oxygen reactive sputtering and annealing. As a result, It has been observed that PECVD films have a denser micro-structure and insulation resistance than sputtered thin films.
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