선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 고정밀급 박막저항을 제조하기 위하여 Ni,Cr의 합금에 미량의 Si성분을 첨가하여 스퍼터링 증착공정 및 열처리공정에 따른 면저항 및 저항온도계수등의 전기적특성을 연구하였다.
제안 방법
- 그림 2와 3은 3원계 타겟의 공정조건을 위해 Power변화와 증착시간에 따른 두께와 면저항을 본 결과이다. Power에 따른 특성을 보고자 진공도는 8 [mtorr]로 선정하였는데, 이는 사용된 Multi sputtering M/C에서 플라즈마가 안정하게 형성되는 가장 낮은 진공도를 본 결과 DC Power의 경우 8[mtorr]이었고, RF Power의 경우 5 [mtorr]이기 때문에 진공도는 8 [mtorr]로 선정하였다. 그림 2에서 볼 수 있듯이 같은 진공도내에서의 두께변화를 본 결과 RF Power에 비하여 DC Power을 이용한 경우, 더 두껍게 증착되고 있음을 알 수 있었고, RF나 DC 모두 전형적인 스퍼터링의 선형성을 볼 수 있었다.
- 그중 가장 많이 사용되는 불순물로는 Si, Mo, Al등을 이용하는데, 이는 소량의 불순물에 의한 metastable phase형성이 용이한 결과로 알려지고 있다. 그중 낮은 온도저항계수 측면을 고려하여 본 연구에서는 Negative한 저항온도계수 특성을 가진 Si에 대한 첨가를 고려하여, Ni-Cr-Si에 대한 특성을 보았다. 이때의 3원계 조성함량은 기존의 실험을 통해 얻어진 결과를 바탕으로 하여 Ni/Cr비가 0.
- 즉, 원하는 저항값을 얻기 위한 설계시 면저항과 일정의 셀의 개수가 중요한 것을 알 수 있다. 상기의 식을 이용하여 총저항이 0.5, 1, 1.5 ㏀이 되도록 3종류의 일자형 저항막으로 설계를 하였으며, 개별시편의 크기는 저항온도계수 측정이 쉽도록 2㎜×4㎜로 정하였고, 저항박막은 각각 선폭 114㎛, 55㎛, 37㎛로 설계하였다. 제조된 저항박막의 저항온도계수(TCR : Temperature Coefficient of Resistance)를 측정하기 위해 TCR chamber(S&A, 4220A)를 사용하였다.
- 알루미나 기판은 70×70[㎜] 크기이고, 각 Cell의 절단을 위해 레이져 스크라이빙(laser scribing)을 하여 제조하였다. 스퍼터에 의해 증착된 박막의 면저항 측정은 면저항 측정기(4-Point Probe, ChangMin Tech)를 사용하였고, 박막의 두께는 α-step(Dektak3)을 사용하여 측정하였다. 증착된 저항막을 패터닝(patterning)을 하기 위해 spin coater(WS-400, Laurell)를 이용하여 positive PR(AZ1512)을 도포 하였고, mask aligner(MA-6, Karl-suss)를 이용하여 노광한 후 전용 developer로 현상하였다.
- 그중 낮은 온도저항계수 측면을 고려하여 본 연구에서는 Negative한 저항온도계수 특성을 가진 Si에 대한 첨가를 고려하여, Ni-Cr-Si에 대한 특성을 보았다. 이때의 3원계 조성함량은 기존의 실험을 통해 얻어진 결과를 바탕으로 하여 Ni/Cr비가 0.8에서 1.5정도가 되는 것중 51wt%Ni41wt%Cr-8wt%Si의 특정 조성으로 선택하였다.
- 스퍼터에 의해 증착된 박막의 면저항 측정은 면저항 측정기(4-Point Probe, ChangMin Tech)를 사용하였고, 박막의 두께는 α-step(Dektak3)을 사용하여 측정하였다. 증착된 저항막을 패터닝(patterning)을 하기 위해 spin coater(WS-400, Laurell)를 이용하여 positive PR(AZ1512)을 도포 하였고, mask aligner(MA-6, Karl-suss)를 이용하여 노광한 후 전용 developer로 현상하였다. etching의 경우는 상용화되고 있는 Cr-7K를 이용하여 박막의 두께에 따라 에칭시간의 차이를 두었다.
대상 데이터
- 본 실험에서는 안정되고 신속한 박막형성을 위해 3타겟 시스템인 RF/DC 마그네트론 스퍼터장치(A-tech)는 그림1에 나타내었고, 이때의 제조조건은 표1에 나타내었다. 실험에 사용된 Target의 경우 51wt% Ni-41wt%Cr-8wt%Si 합금을 이용하였고 기판의 경우는 일반적으로 박막용 알루미나(Al2O3) 기판을 사용하였으며, 박막의 두께, 면저항, 결정상 및 재료성분 특성 등을 분석하기 위해 glass기판과 Si 웨이퍼를 사용하였다.
- 본 실험에서는 안정되고 신속한 박막형성을 위해 3타겟 시스템인 RF/DC 마그네트론 스퍼터장치(A-tech)는 그림1에 나타내었고, 이때의 제조조건은 표1에 나타내었다. 실험에 사용된 Target의 경우 51wt% Ni-41wt%Cr-8wt%Si 합금을 이용하였고 기판의 경우는 일반적으로 박막용 알루미나(Al2O3) 기판을 사용하였으며, 박막의 두께, 면저항, 결정상 및 재료성분 특성 등을 분석하기 위해 glass기판과 Si 웨이퍼를 사용하였다. 알루미나 기판은 70×70[㎜] 크기이고, 각 Cell의 절단을 위해 레이져 스크라이빙(laser scribing)을 하여 제조하였다.
- 실험에 사용된 Target의 경우 51wt% Ni-41wt%Cr-8wt%Si 합금을 이용하였고 기판의 경우는 일반적으로 박막용 알루미나(Al2O3) 기판을 사용하였으며, 박막의 두께, 면저항, 결정상 및 재료성분 특성 등을 분석하기 위해 glass기판과 Si 웨이퍼를 사용하였다. 알루미나 기판은 70×70[㎜] 크기이고, 각 Cell의 절단을 위해 레이져 스크라이빙(laser scribing)을 하여 제조하였다. 스퍼터에 의해 증착된 박막의 면저항 측정은 면저항 측정기(4-Point Probe, ChangMin Tech)를 사용하였고, 박막의 두께는 α-step(Dektak3)을 사용하여 측정하였다.
이론/모형
- 5 ㏀이 되도록 3종류의 일자형 저항막으로 설계를 하였으며, 개별시편의 크기는 저항온도계수 측정이 쉽도록 2㎜×4㎜로 정하였고, 저항박막은 각각 선폭 114㎛, 55㎛, 37㎛로 설계하였다. 제조된 저항박막의 저항온도계수(TCR : Temperature Coefficient of Resistance)를 측정하기 위해 TCR chamber(S&A, 4220A)를 사용하였다.
- etching의 경우는 상용화되고 있는 Cr-7K를 이용하여 박막의 두께에 따라 에칭시간의 차이를 두었다. 패터닝한 후의 패턴형상을 관찰하기 위해서는 광학현미경(Optical Stereoscope, Leica Wild M3Z)을 사용하였다.
성능/효과
- 1) Power의 변화에 대한 결과, DC를 이용하는 것이 RF를 이용하는 것 보다 증착률이 크고, 또한 면저항값이 큰 값을 얻을 수 있었다. 이는 RF을 이용하는 경우 치밀한 박막의 형성으로 인한 증착율의 감소 및 면저항값의 감소라고 생각된다.
- 2) 비저항 값을 계산한 결과 두께가 약 1000Å정도를 기준하면, RF의 경우 비저항은 172[μΩ㎝]이며, DC 의 경우 비저항 209 [μΩ㎝]의 값을 얻었다.
- 3) 기판온도 증가에 따른 저항온도계수 값은 감소하다가 다시 증가하는데, 이는 기판온도가 증가함에 따라 박막의 제조시 치밀한 구조의 형성으로 저항온도계수가 감소되었으나, 산화현상의 진행으로 다시 저항온도 계수값은 증가하는 것으로 생각된다.
- 4) RF와 DC을 사용한 경우의 초기 저항온도계수값은 각각 -52 [ppm/℃]와 -25 [ppm/℃]값을 얻었다. 이는 상기의 결과들과 동일하게 RF Power로 인한 박막의 치밀성의 결과로 인해 얻어진 결과라 말할수 있다.
- 일반적으로 AFM(atomic force microscope)은 물질의 표면 연구에 있어 표면의 입체적인 정보뿐만 아니라, Angstrom 단위까지의 표면의 원자배치를 아주 간단하게 파악할 수 있고 표면의 처리없이 자연상태 그대로 관찰이 가능하다. AFM을 통하여 박막의 미세구조분석을 한 결과를 통하여 볼때, 기판온도증가에 따른 증착된 막의 표면조도(roughness)는 100 [㎛]×100 [㎛]의 크기를 기준일때, 기판 온도가 25℃, 100℃, 200℃, 300℃로 증가함에 따라, 각각 4.56[㎚], 3.25[㎚], 2.54[㎚], 2.44[㎚]로 감소됨을 알 수 있었다. 이러한 결과는 기판온도의 증가로 인해 박막의 미세구조는 치밀해 지고 grain의 증가로 인하여 박막표면이 안정화되는 현상으로 생각할 수 있다.
- Power에 따른 특성을 보고자 진공도는 8 [mtorr]로 선정하였는데, 이는 사용된 Multi sputtering M/C에서 플라즈마가 안정하게 형성되는 가장 낮은 진공도를 본 결과 DC Power의 경우 8[mtorr]이었고, RF Power의 경우 5 [mtorr]이기 때문에 진공도는 8 [mtorr]로 선정하였다. 그림 2에서 볼 수 있듯이 같은 진공도내에서의 두께변화를 본 결과 RF Power에 비하여 DC Power을 이용한 경우, 더 두껍게 증착되고 있음을 알 수 있었고, RF나 DC 모두 전형적인 스퍼터링의 선형성을 볼 수 있었다. 또한 그림 3에서의 면저항 특성을 보면 증착시간에 따른 면저항은 두께의 증가로 인한 감소현상을 볼 수 있으며, 같은 Power의 크기에서 RF Power에 비하여 DC Power의 경우가 면저항이 큰 것을 알 수 있다.
- 또한 그림 3에서의 면저항 특성을 보면 증착시간에 따른 면저항은 두께의 증가로 인한 감소현상을 볼 수 있으며, 같은 Power의 크기에서 RF Power에 비하여 DC Power의 경우가 면저항이 큰 것을 알 수 있다. 즉 두 그림으로부터 알수 있는 결론은 DC Power는 RF Power에 비하여 증착율이 커서 두꺼운 막의 증착을 이룰 수 있지만, 치밀한 막의 성장이 어려워 면저항 증가된 것으로 생각된다. 이때의 비저항 값을 계산한 결과 두께가 약 1000Å정도를 기준하면, RF Power의 경우 비저항은 172 [μΩ㎝]이며, DC Power의 경우 비저항 209 [μΩ㎝]의 값을 얻을 수 있었다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.