| 고온 안정성 Ni-Cr 전극 표준 공정 플랫폼

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문서번호 PLA06201707 작성일 2018. 03. 26.
소속 나노융합기술원 담당자 최경근
연락처 054-279-0212 이메일 choikk@postech.ac.kr

[ 공 정 규 격 서 ]
공정명 고온 안정성 Ni-Cr 전극 표준 공정 플랫폼 공정분류 공정
1. 공정 목적 및 용도

○ 공정 목적 : MEMS 기반의 압력센서 제작하기 위해 열적으로 안정한 전극이 필요. 센서 주변 온도 증가에 따라, 센서 전극의 저항 증가는 센서의 감도 저하를 가져올 수 있고, 센서의 신뢰성을 높이기 해서는 가능한 거의 0에 가까운 temperature coefficient of resistance (TCR) 값을 갖는 박막과 신뢰성 있는 오믹 콘택을 갖는 박막 개발이 필요. 이때 TCR값은 아래와 같이 정의됨.

TCR = 1/R(dR/dT)


○ 공정 용도 : 센서의 TCR 값 개선을 위해 RF 스퍼터링된 Ni-Cr (80 / 20at. %) 저항체로 300 ℃ 이상 고온에서 신뢰성을 갖고, 고온 동작 가능한 압저항형 압력센서를 제작을 위해 Ni-Cr 전극이 요구됨. 극한 환경에 압력센서를 적용하기 위해, 600℃ 까지 TCR값을 측정하였고, 이 박막 전극을 이용해 고온에서 적용 가능한 압저항형 압력센서 제작에 사용하고자 하였음.
2. 공정 구조 및 특성
○ 공정 구조(사진 및 모식도/구조도 등) : Ni-Cr 박막을 압저항형 압력센서의 전극으로 사용하여, 물리적·전기적 특성을 평가함.







○ 공정 특성 : Ni-Cr 박막 저항 감소와 오믹 콘택 형성을 위해 수행된 RTA는 처리 온도가 높을수록 Ni-Cr 박막의 결정립 크기가 커지고, Cr과 Ni 원자의 확산이 촉진됨.



○ 단일 Ni-Cr 박막 보다 시드층 위에 증착된 Ni-Cr 박막이 낮은 TCR값을 보임. 25°C ~ 125°C의 측정 온도 범위에서 RTA 550 °C 처리 전·후, 10nm Cr / 100nm Ni-Cr (상부) 필름의 TCR값은 각각 35.8 (ppm/K, RTA 처리 후) 및 55.6 (ppm/K, RTA 처리 전)을 보임.







※ 최적화된 적층 10nm Cr/100nm Ni-Cr박막의 600℃ 고온에서의 온도 증가에 따른 저항 거동 및 TCR 특성



※ Power=600W, 압력=2mTorr, Ar=20sccm, 타겟: Ni (80% at.)- Cr(20% at.)
3. 공정순서

4. 공정 조건