마이크로 열 센서용 측온저항체 온도센서의 제작 및 특성

The Fabrication and Characteristics of RTD(Resistance Thermometer Device) for Micro Thermal Sensors

반응성 스퍼터링과 고주파 마그네트론 스퍼터링으로 각각 증착된 MgO 박막과 그 위에 증착된 백금박막의 열처리 온도 및 시간에 따른 물리적, 전기적 특성을 4침 탐침기, 주사전자현미경 및 X선 회절법을 이용하여 분석하였다. $1000^{\circ}C$, 2시간의 열처리 조건하에서 MgO 박막은 백금박막과 화학적 반응없이 백금박막의 열산화막에 대한 부착특성을 개선시켰으며, 그 위에 증착된 백금박막의 면저항 및 비저항은 각각 $0.1288\;{\Omega}/{\square}$, $12.88\;{\mu}{\Omega}{\cdot}cm$이었다. Lift-off 방법을 이용하여 $SiO_2$/Si기판상에 백금 저항체를 만들었으며, 백금 와이어, 백금 페이스트 그리고 SOG를 이용하여 마이크로 열 센서용 박막형 Pt-RTD를 제작하였다. $25{\sim}400^{\circ}C$의 온도범위에서 $1.0{\mu}m$의 두께를 갖는 제작된 Pt-RTD의 저항온도계수는 벌크 백금에 가까운 $3927ppm/^{\circ}C$로 측정되었다. 측정온도범위내에서 저항값은 선형적인 변화를 보였다.

The physical and electrical characteristics of MgO and Pt thin-films on it, deposited by reactive sputtering and rf magnetron sputtering, respectively, were analyzed with annealing temperature and time by four-point probe, SEM and XRD. Under annealing conditions of $1000^{\circ}C$ and 2 hr, MgO thin-film had the properties of improving Pt adhesion to $SiO_2$ and insulation without chemical reaction to Pt thin-film, and the sheet resistivity and the resistivity of Pt thin-film deposited on it were $0.1288\;{\Omega}/{\square}$ and $12.88\;{\mu}{\Omega}{\cdot}cm$, respectively. We made Pt resistance pattern on $SiO_2$/Si substrate by lift-off method and fabricated thin-film type Pt-RTD(resistance thermometer device) for micro thermal sensors by Pt-wire, Pt-paste and SOG(spin-on-glass). In the temperature range of $25{\sim}400^{\circ}C$, the TCR value of fabricated Pt-RTD with thickness of $1.0{\mu}m$ was $3927\;ppm/^{\circ}C$ close to the Pt bulk value. Resistance values were varied linearly within the range of measurement temperature.