• 한국결정성장학회지
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• 제3권1호
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• pp.59-65
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• 1993

저항가열식 고진공증착기를 이용하여 압력센서로 사용될 수 있는 boron이 첨가된 다결정 silicon 박막이 제조되었다. 다결정 silicon 박막은 여러온도에서 quartz 기판위에 증착되었으며, boron은 BN 웨이퍼를 사용하여 확산로에서 doping하였다. $500^{\circ}C$의 기판온도에서 증착된 silicon 박막은 비정질이었으며, $600^{\circ}C$에서 결정을 보이기 시작하였고, $700^{\circ}C$에서 다결정이 되었다. $900^{\circ}C$에서 10분동안 boron을 dopion한 후, 박막의 비저항은 $0.1{\Omega}cm~1.5{\Omega}cm$의 범위에 있었으며, boron 밀도(농도)는 $9.4$\times$10^{15}~2.1$\times${10}^{17}cm^{-3}$이었고, 입자의 크기는 $107{\AA}~191{\AA}$이었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.24-24
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• 2010

대형구조물의 구조안정성 진단, 로봇과 같은 지능기계의 제어, 환경오염을 감지하기 위한 센서의 중요성은 날로 증대되고 있다. 이러한 센서의 감도와 성능을 높이기 위해서 소형화, 다기능화, 집적화가 요구되고 있는데, 고성능 센서소자들의 집적화를 위해서 기존에 적용된 벌크형태의 재료들을 박막화하여 다층적층 및 소형화할 필요가 있다. 집적화 센서의 구현에 있어서 전극박막은 센서의 특성을 좌우하는 중요한 역할을 한다. 일반적으로 금속박막이 전극으로 사용되고 있으나 열적 불안정성 및 박리현상의 문제점을 지니고 있다. 따라서 이를 해결하기 위해 전도성산화막을 전극으로 적용하고자하는 연구가 요구되고 있다. 전도성산화막을 전극으로 적용하면 센서소자의 성능이 개선되는 경향이 있다. $Sr_2FeMoO_6$(SFMO) 산화물은 자기장을 인가했을 때 저항이 감소하는 CMR(colossal magnetoresistance) 물질이며 상온비저항이 낮은 것으로 알려져 있다. 이중 페롭스카이트 (double perovskite) 구조를 갖는 $Sr_2FeMoO_6$ 박막은 센서소자의 전극으로 적용 가능할 것으로 생각되어 박막을 제조하고자 하였으며 미세구조와 전기전도 특성을 조사하였다. 박막제조를 위해서는 RF 스퍼터법을 사용하였다. 스퍼터를 위한 타겟은 고상반응법으로 분말타겟을 제조하였다. Ar/$O_2$ 가스 유랑변화, 압력변화, 기판 온도변화가 박막의 상형성 등 박막특성에 미치는 영향을 조사하였다. 기판으로는 $SiO_2$(100nm)/Si 기판을 사용하였다. 증착직후에는 비정질막이 얻어졌으며 SFMO 상을 만들기 위해서는 후열처리가 필요하였는데, 환원성 가스 분위기 [$H_2$(5%)/Ar] 에서 열처리 조건을 최적화하여 이중 페롭스카이트 구조의 단일상 박막을 제조할 수 있었다. SFMO 단일상 박막은 증착시에나 후열처리 시 산소의 억제가 중요함을 알 수 있었다.

• 센서학회지
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• 제3권1호
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• pp.5-11
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• 1994

본 논문은 실리콘기판 직접접합기술과 에피택샬 성장법으로 각각 형성한 SOI구조, 즉 Si/$SiO_{2}$/Si 및 Si/$Al_{2}O_{3}$/Si 상에 제작한 압저항형 압력센서의 특성을 기술한다. SOI구조의 절연층을 압저항의 유전체 분리막으로 이용한 압력센서는 $300^{\circ}C$ 까지 사용 가능했다. SOI구조의 절연층을 박막 실리콘 다아어프램 형성시 에칭 중지막으로 이용한 경우, 제작된 압력센서의 200개 소자들에 대한 압력감도의 변화는 ${\pm}2.3%$ 이내로 제어 가능했다. 더구나 실리콘 기판 직접접합기술과 에피택샬 성장법의 결합으로 형성한 더불 SOI구조($Si/Al_{2}O_{3}/Si/SiO_{2}/Si$)상에 제작된 압력센서는 고온분위기에서 사용 가능할 뿐만 아니라 고분해 능력을 갖는 특성을 보였다.

• 센서학회지
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• 제5권3호
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• pp.17-24
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• 1996

이 논문은 압력센서의 압저항 소자 값에 영향을 미치는 실리론 박막의 잔류응력과 4개 저항의 특성 차에 의해 발생하는 오프셋과 온도 드리프트 특성을 보상하기 위하여 2중 브리지구조의 압력센서에 대하여 연구한 것이다. 압력 변화에 무관한 브리지회로의 각 저항 소자를 압력 변화를 감지하는 브리지회로의 각 저항 소자 가까이 배치하여 각 브리지회로의 출력을 감산하므로 오프셋과 온도 드리프트를 소자내부에서 제거하는 것이다. 이 방법에 의해 오프셋과 온도 드리프트 성분의 약 95%가 제거되었다. 제작된 압력센서의 감도는 $0.9\;kgfcm^{-2}$ full-range에 대해서 $11.7\;mV/Vkg/cm^{-2}$ 이었다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제11권2호
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• pp.225-229
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• 2011

본 연구에서는 환경 모니터링을 위한 정전용량형 압력센서를 저온동시소성세라믹 (LTCC) 기술을 이용하여 제작하였다. LTCC 기술은 실리콘 기반의 기술에 비하여 낮은 생산 단가, 높은 수율, 3차원 구조물의 용이한 제작성 등으로 인하여 센서 응용분야에서 중요한 역할을 담당하고 있으며, 특히 열악한 외부환경에 적합한 물질이다. 400 ${\mu}m$ 두께 삼차원 구조의 LTCC 다이어프램은 NEG사의 MLS 22C 상용 파우더를 이용하여 100 ${\mu}m$ 두께의 그린쉬트를 적층하고 동시소결하여 제작하였다. 제작한 다이어프램은 공동의 면적에 따른 센싱특성을 평가하기 위하여 각각 25, 49 $mm^2$의 두 종류를 제작하였다. 정전용량형 압력센서를 구현하기 위하여 상부에는 열증착기를 이용하여 Au 금속박막을 증착하였고 하부에는 상용 알루미늄막을 압착하였다. 압력에 따른 센싱특성을 평가하기 위하여 제작된 측정시스템을 이용하여 0~30 psi의 압력을 가변하여 압력센서의 정전용량 변화를 측정한 결과 두 센서 모두에서 선형적인 센싱 특성을 나타냄을 확인하였다.

• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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• 한국마린엔지니어링학회 2002년도 춘계학술대회논문집
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• pp.13-22
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• 2002

This paper presents characteristics of CrOx thin-film Strain gauge pressure sensors, which were deposited on SUS630 diaphragm by DC reactive magnetron sputtering in an argon-Oxide atmosphere(Ar-(10%)$O_2$). The optimized condition of CrOx thin-film strain gauges were thicknessrange of 2500$\AA$ and annealing condition ($350^{\circ}C$, 3 hr) in Ar-10 %$O_2$deposition atmosphere. Under optimum conditions, the CrOx thin-films for strain gauge is obtained a high resistivity, $\rho$=156.7$\mu$$\Omega$cm, a low temperature coefficiect of resistance, TCR=-86 ppm/$^{\circ}C$ and a high temporal stability with a good longitudinal, 15. The output sensitivity of pressure sensor obtained is 2.46㎷/V and the maximum non-linearity is 0.3%FS and hysteresis is less than 0.2%FS. The output characteristics of pressure transmitter obtained is 4~20㎃ and total accuracy is less than $\pm$0.5%FS. In those conclusions, CrOx thin film pressure sensors is quite satisfactory for many applications in industrial electronics.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.89-89
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• 2000

AlN 박막은 Al과 N원자의 부분적 이온결합 특성을 가진 공유결합을 한 육방정계의 wurtzite 경정구조의 화합물 반도체로서, III-V족 반도체 중 가장 큰 에너지 갭(6.2 eV), 결정 구조적 이방성, 화학 양론적 결합구조, 높은 탄성종과 전달속도(약 10$\times$106 m/s)와 높은 열전도도, 고온 안정성, 가시광성.적외선 영역에서의 좋은 투과성과 높은 굴절률, 상온 대기압에서의 유일하게 안정적인 특성을 가지고 있어, 절연재료, 내열재료, 저주파 영역 센서의 압전 트랜스듀서, 광전소자, 탄성파 소자 및 내환경 소자, MIS소자 등으로 주목받고 있다. 본 연구에서는 BAW 공진기의 활용을 목적으로 반응성 마그네트론 스퍼터링 방법으로 AIN 압전박막을 제작하여, 증착 조건-질소 농도, 고주파 출력, 전체 스퍼터링 압력, 기판 온도-에 대한 박막의 특성을 조사하였다. AlN 박막의 c축 우선 방위 결정성 및 낮은 투과성, 적당한 굴절률의 특성이 BAW 공진기의 활용을 위한 요건이므로, 각각의 증착 조건하에 제작된 박막은 XRD의 $\theta$/2$\theta$ 스캔 회절상에 의한 결정성의 분석과 우선 성장 결정면의 rocking curve 및 XRD로 측정한 FWHM과 표준 편차로 결정성의 배열성과 소자 응용가능성을 조사하였다. 박막의 표면.단면 미세 구조 및 평활도는 SEM으로 관찰하였으며, Al-N 결합 상태는 XPS와 FT-IR로 분석 조사하였다. 제작된 AlN 박막의 결정성 분석 결과, c축 우선 방위 성장을 위한 스퍼터링 압력에 대한 임계 질소 농도와 임계 스퍼터링 압력이 관찰되었다. 전체 스퍼터링 압력이 6~8 mTorr의 범위에서 나타난 최소 임계질소 농도는 10%, 최대 임계 질소 농도는 60%이며, 4 m Torr 이하 10 m Torr 이상의 전체 스퍼터링 압력에서 박막의 우선 방위성장이 제재된다. 이는 AlN 박막이 형성에 관여하는 질소 이온 양의 충분한 형성에 필요로 하는 질소 가스의 유입량에 따른 것으로 판단된다. AlN 박막의 c축 결정면인 (002) 결정면의 성장을 유도하며 다른 방향으로의 성장을 제어하여 소자 활용에 유용한 박막을 제작하기 위한 고주파 출력은 300W 정도가 적당하며, 기판을 가열하지 않았을 때 낮은 투과도를 나타낸다. 본 연구에 의한 BAW 공진기 활용을 위한 AlN 압전박막의 제작을 위한 최적 증착 조건은 기판의 가열 없이 6~8 mTorr의 전체 스퍼터링 압력에 20~25%의 질소종도, 300W의 고주파 출력이다. 최적 조건에서의 AlN 박막은 약 0.19$^{\circ}$의 FWHM과 약 0.08$^{\circ}$의 표준편차를 가지며, 균일하고 조밀한 표면 미세구조와 주상정 구조의 측면구조, 파장에 대한 약 2.0의 굴절률, 낮은 투과도와 화학 양론적 구조를 가지는 우수한 박막이 형성되었다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2003년도 추계학술대회 논문요약집
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• pp.215-215
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• 2003

• 센서학회지
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• 제7권3호
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• pp.147-153
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• 1998

$Si_{3}N_{4}/SiO_{2}/Si_{3}N_{4}$(N/O/N) 다이아프램과 결합된 고감도의 광섬유 Fabry-Peort 압력센서를 개발하여 스트레인 및 그 응답특성을 조사하였다. 먼저, 44 wt% KOH 수용액을 이용한 실리콘 이방성식각기술로 600 nm 두께의 N/O/N 다이아프램을 제조하였으며, 제조된 다이아프램과 광섬유 Fabry-Perot 간섭계를 결합하여 광섬유 압력센서를 구성하였다. 단일모드 광섬유(SMF)내에 $TiO_{2}$ 유전체 박막을 용융접합하여 공극의 길이가 약 2 cm인 광섬유 Fabry-Perot 간섭계를 제작하였다. 광섬유 Fabry-Perot 간섭계의 한쪽 끝은 N/O/N 다이아프램과 결합하였으며, 나머지 한쪽을 3 dB 광결합기를 통해 광측정장치에 연결하였다. $2{\times}2\;mm^{2}$ 및 $8{\times}8\;mm^{2}$ 크기의 N/O/N 다이아프램에 대해 응답특성을 조사한 결과, 각각 약 0.11 rad/kPa과 1.57 rad/kPa의 압력감도를 나타내었으며, 선형오차는 0.2 %FS이내였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.182-182
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• 2013

빗각 증착은 입사 증기가 기판에 수직하게 입사하는 일반적인 공정과는 다르게 증기가 기판의 수직선과 $0^{\circ}$ 이상의 각을 갖는 증착 방법을 의미한다. 빗각 증착으로 코팅층의 구조를 제어하기 위해서는 기판에 입사되는 코팅 물질의 증기가 일정한 각도를 유지해야한다. 공정 압력이 높아서 증기의 자유행로가 짧아지면 기판에 도달하는 코팅 물질이 일정한 각도를 유지하지 못하기 때문에 코팅층의 구조제어가 어렵고 일반적인 코팅 공정과 유사한 구조의 코팅층을 얻게 된다. 빗각 증착을 공정 압력이 비교적 낮은 전자빔 증착이나 열 기상증착 등의 코팅 공정에서 실시하는 이유이다. 본 연구는 공정 압력이 ${\sim}10^{-3}$ torr로 비교적 높은 스퍼터링 공정에서 빗각 증착을 실시하여 코팅층의 구조제어가 가능한지를 확인하였다. 실험에 사용된 물질은 알루미늄이었으며 빗각은 $0{\sim}90^{\circ}$를 사용하였다. 실험 결과 빗각의 크기가 $60^{\circ}$ 이하에서는 알루미늄 박막의 구조 변화를 관찰하지 못했으며 $45^{\circ}$와 같은 특정한 빗각에서 밀도가 높은 코팅층을 확인할 수 있었다. 이러한 높은 밀도를 갖는 알루미늄 박막은 강판의 부식을 방지하기 위한 보호막으로 적용이 가능할 것으로 판단되며 염수분무시험 결과 200시간 이상의 높은 적청 발생 시간을 보였다. $60^{\circ}$ 이상의 빗각으로 코팅된 알루미늄 박막에서 독립적으로 형성된 주상정을 관찰할 수 있었다. 빗각의 크기가 $90^{\circ}$로 스퍼터링 타겟과 기판을 수직하게 위치시켜도 알루미늄 박막이 코팅되는 것을 확인할 수 있었으며 일정한 각도를 가지는 주상정을 관찰할 수 있었다. 이러한 주상정의 알루미늄은 비교적 큰 표면적을 가지고 있기 때문에 가스 센서 등 다양한 응용분야에 적용이 가능할 것으로 판단된다. 앞서 설명한 실험결과와 같이 스퍼터링과 같이 공정 압력이 비교적 높은 공정에서도 빗각 증착을 이용한 코팅층의 구조 제어가 가능하다는 것을 확인할 수 있었다.