• Title/Summary/Keyword: 박막 압력센서

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Fabrication and Characteristics of a-SiNx:H Thin Films (a-SiNx:H 박막의 제조 및 특성)

  • Park, Wug-Dong;Kim, Young-Jin;Kim, Ki-Wan
    • Journal of Sensor Science and Technology
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    • v.4 no.2
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    • pp.58-63
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    • 1995
  • The effects of substrate temperature, RF power, and $NH_{3}/SiH_{4}$ gas flow ratio on the dielectric constant and optical bandgap of amorphous silicon nitride (a-SiNx:H) thin films prepared by PECVD method using RF glow discharge decomposition of $SiH_{4}$ and $NH_{3}$ gas mixtures have been studied. The dielectric constant and optical bandgap of a-SiNx:H thin films were greatly exchanged as by increasing substrate temperature, RF power, and $NH_{3}/SiH_{4}$ gas flow ratio. The dielectric constant of a-SiNx:H films was increased and optical bandgap of a-SiNx:H films was decreased as the substrate temperature was increased. When the substrate temperature, RF power, gas pressure, $NH_{3}/SiH_{4}$ gas flow ratio, and thickness were $250^{\circ}C$, 20 W, 500 mTorr, 10 and $1500\;{\AA}$, respectively, the dielectric constant, breakdown field and optical bandgap of a-SiNx:H film were 4.3, 1 MV/cm, and 2.9 eV, respectively.

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Study on the Electro-Optic Characteristics of $CdS_{1-x}Se_{x}$ Photoconductive Thin Films ($CdS_{1-x}Se_{x}$ 광도전 박막의 전기-광학적 특성연구)

  • Yang, D.I.;Shin, Y.J.;Lim, S.Y.;Park, S.M.;Choi, Y.D.
    • Journal of Sensor Science and Technology
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    • v.1 no.1
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    • pp.53-57
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    • 1992
  • We report the crystal growth and the electro-optic characteristics of $CdS_{1-x}Se_{x}$ thin films. $CdS_{1-x}Se_{x}$ thin films wire deposited on the alumina plate by electron beam evaporation technique in pressure of $1.5{\times}10^{-7}$ torr, voltage of 4kV, current of 2.5mA and substrate temperature of $300^{\circ}C$. The deposited $CdS_{1-x}Se_{x}$ thin films were proved to be a polycrystal with hexagonal structure through X-ray diffraction patterns. $CdS_{1-x}Se_{x}$ photoconductive films showed high photoconductivity after annealing at $550^{\circ}C$ for 30 minutes. And the films have been investigated the Hall effect, photocurrent spectra, sensitivity, maximum allowable power dissipation and response time.

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Stress characteristics of multilayer polysilicon for the fabrication of micro resonators (마이크로 공진 구조체 제작을 위한 다층 폴리실리콘의 스트레스 특성)

  • Choi, C.A.;Lee, C.S.;Jang, W.I.;Hong, Y.S.;Lee, J.H.;Sohn, B.K.
    • Journal of Sensor Science and Technology
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    • v.8 no.1
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    • pp.53-62
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    • 1999
  • Micro polysilicon actuators, which are widely used in the field of MEMS (Microelectromechanical System) technology, were fabricated using polysilicon thin layers. Polysilicon deposition were carried out to have symmetrical layer structures with a LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) system, and we have measured physical characteristics by micro test patterns, such as bridges and cantilevers to verify minimal mechanical stress and stress gradient in the polysilicon layers according to the methods of mutilayer deposition, doping, and thermal treatment, also, analyzed the properties of each specimen, which have a different process condition, by XRD, and SIMS etc.. Finally, the fabricated planar polysilicon resonator, symmetrically stacked to $6.5{\mu}m$ thickness, showed Q of 1270 and oscillation ampitude of $5{\mu}m$ under DC 15V, AC 0.05V, and 1000 mtorr pressure. The developed micro polysilicon resonator can be utilized to micro gyroscope and accelerometer sensor.

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EMF (electromagnetic field strength)가 스퍼터된 ITO 박막의 초기 성장에 미치는 영향

  • Park, So-Yun;Song, Pung-Geun
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2015.08a
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    • pp.183-183
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    • 2015
  • Indium tin oxide (ITO)는 넓은 밴드갭을 가지는 n-type의 축퇴 반도체로 태양전지, 스마트윈도우, 터치 센서, organic light emitting displays (OLEDs) 등에 널리 적용된다. 최근 touch screen panels (TSPs)의 높은 전기적 특성 및 고해상도 요구에 따라 고품질 ITO 박막개발의 수요도 증가하는 추세이다. 지금까지 ITO 박막의 물성 및 기계적 특성에 관한 많은 연구가 진행되어 왔지만 ITO 초박막 에서의 근본적인 물성 변화에 대한 연구는 미흡한 실정이므로, 이러한 연구는 필수적이라 할 수 있다. ITO 초박막은 광학적 특성은 우수하나, 낮은 결정성으로 인해 전기적 특성이 나쁘다는 단점을 가지며, 이러한 ITO 박막의 결정성은 초기 박막 성장과정에 많은 영향을 받는다. ITO 박막의 초기성장과정은 핵이 생성된 후(nucleation), 각각의 위치에서 성장하게 되고(growth), 합쳐지면서(coalescence) 연속적인 막을 형성 하는데(continuous), 이러한 초기 박막 성장 과정 중에 핵 생성 밀도를 증가시키고 박막이 연속적으로 되는 두께를 감소시킨다면, 더욱 더 고품질의 ITO 초박막을 얻을 수 있을 것이다. 따라서, 본 연구에서는 박막 초기 형성 과정 중 섬들이 합체되는 두께를 최소화시키기 위하여 EMF(electromagnetic field strength) 시스템을 이용하였다. EMF 시스템은 DC 캐소드에 전자석 코일을 장착하여 전자기장을 추가로 부가한 것으로, 이를 이용할 경우 스퍼터 원자가 중성상태로 기판에 도달하는 것이 아니라, 이온화되어 Vp-Vf의 차이로 가속되어 추가적인 에너지를 공급받음으로써 기판표면상에서 확산을 촉진시키므로 박막이 연속적으로 되는 임계 두께를 감소시킬 수 있는 것으로 기대된다. 실험은 실온에서 DC 마그네트론 스퍼터링법을 이용하였으며, 유리기판위에 4, 6, 8, 10, 12, 20 nm의 두께로 ITO 박막을 제작하였다. 스퍼터링 파워는 150 W (3.29 W/cm3), 작업 압력은 0.13 Pa, 기판과 타깃 사이의 거리는 70 mm였다. 각각의 두께에서 EMF 파워 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30 W로 인가하여 박막을 제작한 후, EMF 파워에 따른 ITO 박막의 초기 성장 과정중 표면상태를 AFM (atomic force microscope) 이미지를 통하여 관찰하였다. 또한, 두께 약 8 nm에서와 20 nm일 때의 전기적 특성 및 광학적 특성을 관찰하였으며, 두 박막 모두 EMF 파워 15 W를 인가하였을 때 그 특성이 가장 향상되는 것을 확인하였다. 이러한 결과를 통하여 박막은 초기 성장이 중요하므로, 매우 얇은 두께에서 좋은 특성을 가진 박막을 제작하여야 박막의 두께를 증가시켰을 때도 좋은 특성의 막을 얻을 수 있음을 알 수 있었다. 또한, EMF 파워를 증가시킴에 따라 자장강도를 증가시키는 것과 같은 효과 즉, 플라즈마 임피던스가 감소하는 효과를 내어 증착 중 고 에너지 입자 (Ar0, O-)에 의한 박막손상이 감소한 것으로 판단된다. 따라서 적정 EMF 파워 15 W를 인가하였을때 가장 물성이 좋은 ITO 박막을 얻을 수 있었다. 즉, EMF 시스템을 이용하여 저온 공정에서 결함농도가 적은 고품질의 ITO 초박막을 제작할 수 있었다.

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RF-PECVD로 성장시킨 $a-Si_{1-x}C_x:H$ 박막의 증착조건에 따른 광학적 특성 분석

  • 박문기;김용탁;홍병유
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2000.02a
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    • pp.76-76
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    • 2000
  • 최근 비정질 SiC 박막은 열과 광안정도면에서 비정질 Si 박막에 비해 우수하며 공정변수들을조절함으로써 비교적 쉽고 다양하게 광학적.전기적 특성을 얻을 수 있고, 낮은 광흡수계수 및 105($\Omega$cm)1 이상의 높은 전도도를 가지고 있어 Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition(PECVD)을 통해 가전자제어 (Valency electron control)가 가능한 비정질 SiC 박막이 제작된 이래 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 결정성이 없는 비정질 물질은 상대적으로 낮은 온도에서 성장이 가능하며, 특히 glow-sidcharge 방식으로 저온에서 성장시킬 수 있음에 따라 유리등과 같은 다른 저렴한 물질을 기판으로 이용, 넓은 면적의 비정질 SiC 박막을 성장시켜 여러 분야의 소자에 응용되고 있다. 비정질 SiC 박막이 넓은 에너지띠 간격을 갖는 물질이라는 점과 화학적 안정성 및 높은 경도, 비정질성에 기인한 대면적 성장의 용이성 등의 장점이외에, 원자의 성분비 변화에 의해 에너지띠 간격(1.7~3.1eV)을 조절할 수 있다는 점은 광전소자의 응용에 큰 잠재성이 있음을 나타낸다. PECVD 방식으로 성장된 비정질 SiC 박막은 태양전지의 Window층이나 발광다이오드, 광센서, 광트랜지스터 등에 응용되어 오고 있다. 본 연구에서는, RF-PECVD(ULVAC CPD-6018) 방법에 의하여 비정질 Si1-xCx 박막을 2.73Torr의 고정된 압력에서 RF 전력(50~300W), 증착온도(150~30$0^{\circ}C$), 주입 가스량 (SiH4:CH4)등의 조건을 다양하게 변화시켜가며 증착된 막의 특성을 평가하였다. 성장된 박막을 X-ray Photoelectron Spectroscopy(XPS), UV-VIS spectrophotometer, Ellipsometry, Atomic Force Microscopy(AFM)등을 이용하여 광학적 밴드갭, 광흡수 계수, Tauc Plot, 그리고 파장대별 빛의 투과도의 변화를 분석하였으며 각 변수가 변화함에 따라 광학적 밴드갭의 변화를 정량적으로 조사함으로써 분자결합상태와 밴드갭과 광 흡수 계수간의상관관계를 규명하였고, 각 변수에 따른 표면의 조도를 확인하였다. 비정질 Si1-xCx 박막을 증착하여 특성을 분석한 결과 성장된 박막의 성장률은 Carbonfid의 증가에 따라 다른 성장특성을 보였고, Silcne(SiH4) 가스량의 감소와 함께 박막의 성장률이 둔화됨을 볼 수 있다. 또한 Silane 가스량이 적어지는 영역에서는 가스량의 감소에 의해 성장속도가 둔화됨을 볼 수 있다. 또한 Silane 가스량이 적어지는 영역에서는 가스량의 감소에 의해 성장속도가 줄어들어 성장률이 Silane가스량에 의해 지배됨을 볼 수 있다. UV-VIS spectrophotometer에 의한 비정질 SiC 박막의 투과도와 파장과의 관계에 있어 유리를 기판으로 사용했으므로 유리의투과도를 감안했으며, 유리에 대한 상대적인 비율 관계로 투과도를 나타냈었다. 또한 비저질 SiC 박막의 흡수계수는 Ellipsometry에 의해 측정된 Δ과 Ψ값을 이용하여 시뮬레이션한 결과로 비정질 SiC 박막의 두께를 이용하여 구하였다. 또한 Tauc Plot을 통해 박막의 optical band gap을 2.6~3.7eV로 조절할 수 있었다.

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The Fabrication of Chromium Nitride Thin-Film Type Pressure Sensors for High Pressure Application and Its Characteristics (고압용 코롬질화박막형 압력센서의 제작과 그 특성)

  • 정귀상;최성규;서정환;류지구
    • Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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    • v.14 no.6
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    • pp.470-474
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    • 2001
  • This paper describes the fabrication and characteristics of CrN thin-film type pressure sensors, in which the sensing elements were deposited on SuS. 630 diaphragm by DC reactive magnetron sputtering in an argon-nitride atmosphere(Ar-(10%)N$_2$). The optimized condition of CrN thin-film sensing elements was thickness range of 3500$\AA$ and annealing condition(300$\^{C}$, 3 hr) in Ar-10%N$_2$ deposition atmosphere. Under optimum conditions, the CrN thin-films for strain gauges is obtained a high resistivity, ρ=1147.65 $\mu$Ωcm, a low temperature coefficient of resistance, TCR=186ppm/$\^{C}$ and a high temporal stability with a good longitudinal, 11.17. The output sensitivity of fabricated CrN thin-film type pressure sensors is 2.36 mV/V, 4∼20nA and the maximum non-linearity is 0.4%FS and hysteresis is less than 0.2%FS.

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Characteristics of thin-film type pressure sensors for high pressure (고압용 박막형 압력센서의 특성)

  • 서정환;최성규;정찬익;류지구;남효덕;정귀상
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • 2001.07a
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    • pp.737-740
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    • 2001
  • This paper describes the fabrication and characteristics of CrN thin-film type pessure sensors, which the sensing elements were deposited on SUS. 630 diaphragm by DC reactive magnetron sputtering in an argon-nitride atmosphere(Ar-(10%)N$_2$). The optimized condition of CrN thin-film sensing elements was thickness range of 3500${\AA}$ and annealing condition(300$^{\circ}C$, 3 hr) in Ar-10 %N$_2$deposition atmosphere. Under optimum conditions, the CrN thin-films for strain gauges is obtained a high resistivity, $\rho$=1147.65 ${\mu}$$\Omega$cm, a low temperature coefficient of resistance, TCR=-186 ppm/$^{\circ}C$ and a high temporal stability with a good longitudinal, 11.17. The output sensitivity of fabricated CrN thin-film type pressure sensors is 2.36 mV/V, 4∼20 mA and the maximum non-linearity is 0.4 %FS and hysteresis is less than 0.2 %FS.

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The Fabrication of a Micromachined Ceramic Thin-Film Pressure Sensor with High Overpressure Tolerance (과부하 방지용 마이크로머시닝 세라믹 박막형 압력센서의 제작)

  • Lim, Byoung-Kwon;Choi, Sung-Kyu;Lee, Jong-Chun;Chung, Gwiy-Sang
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • 2002.07b
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    • pp.731-734
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    • 2002
  • This paper describes on the fabrication and characteristics of a ceramic thin-film pressure sensor based on Ta-N strain gauges for harsh environment applications. The Ta-N thin-film strain gauges are sputter deposited onto a micromachined Si diaphragms with buried cavity for overpressure protectors. The proposed device takes advantages of the good mechanical properties of single crystalline Si as diaphragms fabricated by SDB and electrochemical etch-stop technology, and in order to extend the operating temperature range, it incorporates relatively the high resistance, stability and gauge factor of Ta-N thin-films. The fabricated pressure sensor presents a low temperature coefficient of resistance, high sensitivity, low non-linearity and excellent temperature stability. The sensitivity is $1.097{\sim}1.21mV/V{\cdot}kgf/cm^2$ in the temperature range of $25{\sim}200^{\circ}C$ and the maximum non-linearity is 0.43 %FS.

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Fabrication of Micro Ceramic Thin-Film Type Pressure Sensors for High-Temperature Applications and Its Characteristics (고온용 마이크로 세라믹 박막형 압력센서의 제작과 그 특성)

  • Kim, Jae-Min;Lee, Jong-Choon;Chung, Gwiy-Sang
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • 2003.07b
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    • pp.888-891
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    • 2003
  • This paper describes on the fabrication and characteristics of micro ceramic thin-film type pressure sensors based on Ta-N strain-gauges for high-temperature applications. The Ta-N thin-film strain-gauges are deposited onto thermally oxidized Si diaphragms by RF sputtering in an argon-nitrogen atmosphere($N_2$ gas ratio: 8 %, annealing condition: $900^{\circ}C$, 1 hr.), Patterned on a wheatstone bridge configuration, and use as pressure sensing elements with a high stability and a high gauge factor. The sensitivity is $1.097{\sim}1.21mV/V.kgf/cm^2$ in the temperature range of $25{\sim}200^{\circ}C$ and the maximum non-linearity is 0.43 %FS. The fabricated pressure sensor presents a lower TCR, non-linearity than existing Si piezoresistive pressure sensors. The fabricated micro ceramic thin-film type pressure sensor is expected to be usefully applied as pressure and load sensors that is operable under high-temperature environments.

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Ceramic Pressure Sensors Based on CrN Thin-films (CrN박막 세라믹 압력센서)

  • Chung, Gwiy-Sang;Seo, Jeong-Hwan;Ryu, Gl-kyu
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • 2000.07a
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    • pp.573-576
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    • 2000
  • The physical, electrical and piezoresitive characteristics of CrN(chromium nitride) thin-films on silicon substrates have been investigated for use as strain gauges. The thin-film depositions have been carried out by DC reactive magnetron sputtering in an argon-nitrogen atmosphere(Ar-(5∼25 %)Na$_2$). The deposited CrN thin-films with thickness of 3577${\AA}$ and annealing conditions(300$^{\circ}C$, 48 hr) in Ar-10 % N$_2$deposition atmosphere have been selected as the ideal piezoresistive material for the strain gauges. Under optimum conditions, the CrN thin-films for the strain gauges is obtained a high electrical resistivity, $\rho$=1147.65 ${\mu}$$\Omega$cm, a low temperature coefficient of resistance, TCR=-186 ppm/$^{\circ}C$ and a high temporal stability with a good longitudinal gauge factor, GF=11.17.

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