KR20000055442A - A manufacturing method of thin film thermistor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 박막 써미스터의 제조방법에 관한 것으로, 특히 박막 부온도 계수(negative temperature coefficient; NTC) 써미스터의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a thin film thermistor, and more particularly, to a method for manufacturing a thin film negative temperature coefficient (NTC) thermistor.
NTC 써미스터는 온도상승에 따라 저항이 지수적으로 감소하는 성질을 갖는 부품으로 일반적으로 금속 산화물 반도체 재료를 사용하여 제조한다. 이러한 NTC 써미스터는 실용적인 저항율, 큰 온도계수, 안정성 및 생산성이 양호하므로 현재 온도센서 및 전자회로의 온도보상용 등으로 전자·정보통신을 포함한 각종 산업분야에 다양하게 응용되고 있다. 현재 범용 NTC 써미스터 재료로는 망간(Mn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 크롬(Cr), 철(Fe), 아연(Zn) 등의 산화물의 2 내지 4 성분계가 사용되고 있으며, 이중에서 Mn-Ni계, Mn-Co-Ni계, Mn-Fe-Ni계, Mn-Co-Cu계, Mn-Ni-Cu계, Mn-Fe-Co-Ni계 산화물 등이 가장 많이 사용되고 있다.NTC thermistors are components that have an exponential decrease in resistance with increasing temperature, and are typically manufactured using metal oxide semiconductor materials. Since NTC thermistors have good practical resistivity, large temperature coefficient, stability, and productivity, they are widely used in various industrial fields including electronic and information communication for temperature compensation of temperature sensors and electronic circuits. Currently, general purpose NTC thermistor materials include two to four component systems of oxides such as manganese (Mn), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu), chromium (Cr), iron (Fe), and zinc (Zn). Among them, Mn-Ni-based, Mn-Co-Ni-based, Mn-Fe-Ni-based, Mn-Co-Cu-based, Mn-Ni-Cu-based and Mn-Fe-Co-Ni-based oxides are most It is used a lot.
일반적으로 벌크(bulk) 형태의 NTC 써미스터 소자는 상기의 금속 혼합 산화물을 1100℃-1300℃부근에서 열처리하여 반도체의 전기적 성질을 나타내는 화합물을 형성함으로써 제조한다. 그러나, 이러한 벌크 형태의 써미스터는 경박 소형화를 요구하는 전자·통신 부품에 적용하는 데 어려움이 있으며, 또한 써미스터의 특성 및 품질 향상이 상당히 어려운 단점을 가지고 있다.In general, a bulk NTC thermistor device is manufactured by heat-treating the metal mixed oxide in the vicinity of 1100 ° C.-1300 ° C. to form a compound that exhibits electrical properties of a semiconductor. However, such bulk type thermistors have difficulty in applying to electronic and communication components requiring light and small size, and also have disadvantages in that it is difficult to improve the characteristics and quality of the thermistor.
따라서, 근래에는 이러한 벌크형 NTC 써미스터의 단점을 보완하여, 경박 단소화가 가능하고 응답성이 좋으며 고정도 및 신뢰성이 높은 고성능 박막 NTC 써미스터의 제조기술 및 제품개발이 시도되고 있다.Therefore, in recent years, the shortcomings of the bulk NTC thermistor have been supplemented, and the manufacturing technology and product development of a high performance thin film NTC thermistor capable of light and small size, good response and high accuracy and reliability have been attempted.
박막 써미스터는 일반적으로 고주파 스퍼터링(sputtering)을 이용하여 벌크형 써미스터 재료 타겟을 알루미나 등의 기판 위에 증착함으로써 형성한다.Thin film thermistors are generally formed by depositing a bulk thermistor material target on a substrate such as alumina using high frequency sputtering.
이때, 박막 써미스터의 비저항 특성을 향상시키기 위해 종래에는 스퍼터링시에 일반적으로 기판을 200 - 600℃정도로 가열하면서 박막을 증착하고, 또한 증착후 500 - 1000℃의 온도에서 열처리하는 방법이 사용되고 있었다.At this time, in order to improve the resistivity of the thin film thermistor, a thin film is generally deposited while sputtering while heating the substrate to about 200 to 600 ° C., and further, a heat treatment is performed at a temperature of 500 to 1000 ° C. after deposition.
또한, 스퍼터링시에 사용되는 방전 가스로서 아르곤(Ar)에 산소를 혼합한 기체를 사용하고, 이 산소의 혼합 비율을 조정함으로써 비저항 특성을 조정하는 기술이 일본국 특허 공개 공보 평9-95208호에 기재되어 있다.In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-95208 discloses a technique in which a gas in which oxygen is mixed with argon (Ar) is used as a discharge gas used during sputtering, and the specific resistance characteristics are adjusted by adjusting the mixing ratio of oxygen. It is described.
상기 공보에 따르면, 산소와 아르곤 가스를 혼합한 기체를 스퍼터링의 반응 가스로 사용하는 경우에 써미스터 박막의 비저항 특성의 변화는 산소함량 증가에 따라 지수적으로 계속 감소하는 경향을 보였으며, 구체적으로 산소 함량비가 3%이상에서부터 박막 써미스터 소자로 적합한 특성을 나타내었다.According to the above publication, when a gas mixed with oxygen and argon gas is used as a reaction gas for sputtering, the change in the resistivity characteristic of the thermistor thin film tends to decrease exponentially with increasing oxygen content. The content ratio of more than 3% showed suitable characteristics as a thin film thermistor element.
그러나, 종래와 같이 산소 함량비가 수% 이상으로 증가할 경우에는 써미스터의 증착 속도가 크게 감소하기 때문에 써미스터 박막을 형성하는 시간이 현저히 증가하여 결국 생산성이 크게 떨어지게 된다.However, when the oxygen content ratio is increased by more than several percent as in the prior art, since the deposition rate of the thermistor is greatly reduced, the time for forming the thermistor thin film is significantly increased, resulting in a significant drop in productivity.
또한, 산소 함량비가 증가할 경우 형성된 써미스터 박막에 미세기공이 많이 존재하여 박막의 밀도가 떨어지게 되며, 이에 따라 증착 및 열처리 후에 박막의 전기적 특성, 특히 비저항 특성의 균일성 및 재현성이 저하되는 단점이 있다,In addition, when the oxygen content ratio is increased, there are many micropores in the formed thermistor thin film, so that the density of the thin film is decreased. Accordingly, the uniformity and reproducibility of the electrical properties, particularly the resistivity characteristics, of the thin film are reduced after deposition and heat treatment. ,
또한, 수%의 산소농도 분위기에서 기판을 가열하여 스퍼터링할 경우에는 형성된 써미스터 박막과 전극간의 접착력이 약화되어 써미스터 박막이 전극과 분리되어 떨어지는 현상이 나타나며, 이에 따라 제조된 박막 써미스터 소자의 안정된 전기적, 기계적 특성을 얻을 수 없는 단점이 있다.In addition, when the substrate is heated and sputtered in an oxygen concentration atmosphere of several percent, the adhesive strength between the formed thermistor thin film and the electrode is weakened, so that the thermistor thin film is separated from the electrode. Thus, the stable electric, There is a disadvantage that mechanical properties cannot be obtained.
게다가, 이와 같이 증착시 기판온도를 가열하여 박막 써미스터를 제조하는 경우에는 고온에서 제조할 수 있는 기판이 사용되어야 하므로, 폴리이미드 등과 같은 유기재료 및 저온용 글래스 등의 기판을 사용할 수 없는 단점이 있다.In addition, when manufacturing a thin film thermistor by heating the substrate temperature during deposition as described above, a substrate that can be manufactured at a high temperature must be used, and thus there is a disadvantage in that an organic material such as polyimide and a substrate such as low temperature glass cannot be used. .
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 스퍼터링 방법에 의한 박막 NTC 써미스터 제조시 기판의 온도를 가열하지 않고, 스퍼터 내부의 가스 분위기 중 아르곤과 산소의 혼합비율을 비교적 낮은 일정범위로 제어하여 써미스터 박막을 형성하기 위한 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to solve such a problem, a relatively low constant mixing ratio of argon and oxygen in the gas atmosphere inside the sputter without heating the temperature of the substrate when manufacturing the thin film NTC thermistor by the sputtering method The range is controlled to form a thermistor thin film.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 박막 써미스터의 평면도이다.1 is a plan view of a thin film thermistor according to an embodiment of the present invention.
도2는 도1의 A-A'선의 수직 단면도이다.FIG. 2 is a vertical sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 1.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 박막 써미스터의 제조 방법을 설명한다.3 illustrates a method of manufacturing a thin film thermistor according to an embodiment of the present invention.
도4는 본 발명의 제1 실시예에 따라 제조되는 박막 써미스터의 특성을 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing the characteristics of the thin film thermistor manufactured according to the first embodiment of the present invention.
도5는 본 발명의 제2 실시예에 따라 제조되는 박막 써미스터의 특성을 나타내는 그래프이다.5 is a graph showing the characteristics of the thin film thermistor manufactured according to the second embodiment of the present invention.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징에 따른 박막 써미스터 제조 방법은The thin film thermistor manufacturing method according to one feature of the present invention for achieving the above object is
기판 위에 전극 패턴을 형성하는 단계; 망간(Mn)과 니켈(Ni)의 몰 비를 2:1 내지 5:1로 하여 형성한 MnNi을 타겟으로 한 후, 스퍼터링 방법에 의해 상기 기판 및 전극 패턴 상에 써미스터 박막을 형성하는 단계와; 상기 써미스터 박막 위에 보호막을 형성하는 단계를 포함한다.Forming an electrode pattern on the substrate; Forming a thermistor thin film on the substrate and the electrode pattern by a sputtering method after targeting MnNi formed with a molar ratio of manganese (Mn) and nickel (Ni) of 2: 1 to 5: 1; Forming a protective film on the thermistor thin film.
여기서, 상기 써미스터 박막은 아르곤과 산소의 혼합 가스 분위기 중 산소를 일정한 비율로 유지하면서 스퍼터링함으로써 형성하는 것이 바람직하며, 상기 아르곤과 산소의 혼합 가스 분위기 중 산소의 함량비는 0.5% 내지 0.9%의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.Here, the thermistor thin film is preferably formed by sputtering while maintaining a constant ratio of oxygen in the mixed gas atmosphere of argon and oxygen, the content ratio of oxygen in the mixed gas atmosphere of argon and oxygen is in the range of 0.5% to 0.9% It is desirable to stay within.
또한, 상기 써미스터 박막은 상온에서 스퍼터링을 행함으로써 형성하는 것이 바람직하다.The thermistor thin film is preferably formed by sputtering at room temperature.
한편, 본 발명의 다른 특징에 따른 박막 써미스터의 제조 방법은On the other hand, the manufacturing method of a thin film thermistor according to another feature of the present invention
기판 위에 전극 패턴을 형성하는 단계; 망간(Mn), 코발트(Co)와 니켈(Ni)의 몰 비를 54:43:3 내지 60:30:10로 하여 형성한 MnCoNi을 타겟으로 한 후, 스퍼터링 방법에 의해 상기 기판 및 전극 패턴 상에 써미스터 박막을 형성하는 단계와; 상기 써미스터 박막 위에 보호막을 형성하는 단계를 포함한다.Forming an electrode pattern on the substrate; After targeting MnCoNi formed by setting the molar ratio of manganese (Mn), cobalt (Co) and nickel (Ni) to 54: 43: 3 to 60:30:10, the substrate and electrode patterns were formed by sputtering. Forming a thermistor thin film on; Forming a protective film on the thermistor thin film.
여기서, 상기 써미스터 박막은 아르곤과 산소의 혼합 가스 분위기 중 산소의 함량비를 0.5% 내지 0.9%의 범위 내로 유지하여 스퍼터링함으로써 형성하는 것이 바람직하며, 또한 상기 써미스터 박막은 상온에서 스퍼터링을 행함으로써 형성하는 것이 바람직하다.Here, the thermistor thin film is preferably formed by sputtering while maintaining the content ratio of oxygen in the mixed gas atmosphere of argon and oxygen in the range of 0.5% to 0.9%, and the thermistor thin film is formed by sputtering at room temperature It is preferable.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described an embodiment of the present invention;
도1은 본 발명의 실시예에 따른 박막 써미스터의 평면도이며, 도2는 도1에 도시한 박막 써미스터를 A-A' 선으로 자른 수직 단면도이다.1 is a plan view of a thin film thermistor according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the thin film thermistor shown in FIG.
도1 및 도2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 박막 써미스터의 구조는 유리나 알루미나 등으로 이루어지는 기판(10), 상기 기판 상의 양옆에 형성되어 외부로부터의 신호를 인가받는 전극(20), 상기 전극 사이의 기판 및 전극 위에 형성되는 NTC 써미스터 박막(30) 및 상기 써미스터 박막 위에 형성되어 써미스터 박막을 보호하기 위한 보호막(40)으로 이루어진다.1 and 2, the structure of a thin film thermistor according to an embodiment of the present invention is a substrate 10 made of glass, alumina, or the like, and electrodes 20 formed on both sides of the substrate to receive a signal from the outside. ), A substrate between the electrodes and an NTC thermistor thin film 30 formed on the electrode, and a protective film 40 formed on the thermistor thin film to protect the thermistor thin film.
도1 및 도2에 도시한 써미스터 박막의 제조 방법을 도3을 참조하여 상세하게 설명한다.A method of manufacturing the thermistor thin film shown in FIGS. 1 and 2 will be described in detail with reference to FIG.
먼저, 유리나 알루미늄으로 이루어진 기판(10)을 세정한 후(S10), 상기 기판(10) 위에 백금(Pt), 은(Ag), 금(Au) 등의 금속막을 스퍼터링(sputtering) 방법 등으로 적층한다. (S20) 그리고 나서, 상기 금속막을 사진 식각하여 도1 및 도2에 도시한 바와 같은 전극 패턴을 형성한다. (S30)First, after cleaning the substrate 10 made of glass or aluminum (S10), a metal film such as platinum (Pt), silver (Ag), gold (Au), or the like is laminated on the substrate 10 by a sputtering method or the like. do. (S20) Then, the metal film is etched to form an electrode pattern as shown in FIGS. 1 and 2. (S30)
그런 후, 상기 전극 패턴 위에 후술하는 방법으로 만든 MnNi 및 MnNiCo 산화물의 소결체를 써미스터 타겟으로 사용하여, Ar에 산소를 혼합한 가스 분위기 중에서 스퍼터링함으로써 써미스터 박막을 형성한다. (S40)Thereafter, a sintered body of MnNi and MnNiCo oxides made by the method described below is used on the electrode pattern as a thermistor target, and thermistor thin film is formed by sputtering in a gas atmosphere in which oxygen is mixed with Ar. (S40)
그리고 나서, 상기 써미스터 박막 위에 이산화 규소(SiO2) 등으로 이루어진 보호막을 형성한다. (S50)Then, a protective film made of silicon dioxide (SiO 2) or the like is formed on the thermistor thin film. (S50)
다음에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 써미스터의 제조 방법을 보다 상세하게 설명한다.Next, a method of manufacturing the thin film thermistor according to the first embodiment of the present invention will be described in more detail.
먼저, Mn과 Ni을 이용하여 써미스터 타겟을 만드는 방법에 대하여 설명한다. Mn:Ni의 몰(mol)비가 4:1이 되도록 Mn과 Ni 산화물의 원료를 플래너터리 볼 밀(planetary ball mill)을 사용하여 혼합한다. 그리고 나서, 상기 혼합된 원료를 건조시킨 후 분쇄 및 약 800℃의 온도 하의 하소(calcination) 공정을 거친 후 결합제를 첨가한 다음 다시 플래너터리 볼 밀로 혼합한다.First, the method of making a thermistor target using Mn and Ni is demonstrated. The raw materials of Mn and Ni oxide are mixed using a planetary ball mill so that the molar ratio of Mn: Ni is 4: 1. Then, the mixed raw material is dried and then subjected to grinding and calcination at a temperature of about 800 ° C., followed by addition of a binder and then mixing again with a planetary ball mill.
그 후, 혼합된 원료를 건조시키고, 분쇄 및 체질(sieving)을 한 다음 핸드 프레스(hand press)로 1차 성형을 마친 뒤 CIP(Cold Isostatic Press)을 이용하여 성형을 한다. 그리고 나서, 이 성형체를 약 1250℃에서 4시간 동안 소결(sintering)을 하여 써미스터 타겟을 제작한다.Thereafter, the mixed raw materials are dried, pulverized and sieved, and then first molded by hand press, and then molded using CIP (Cold Isostatic Press). The molded body is then sintered at about 1250 ° C. for 4 hours to produce a thermistor target.
다음에는 스퍼터링 장치를 이용하여 아르곤 가스 분위기에서 기판을 세정한 후, 전극막을 증착한다. 이때, 전극의 기판 접착력을 증가시키기 위해 먼저 탄탈륨(Ta) 박막을 약 500Å의 두께로 증착하고, 그 위에 금(Au) 박막을 약 6000Å의 두께로 증착한다.Next, after cleaning the substrate in an argon gas atmosphere using a sputtering apparatus, an electrode film is deposited. At this time, in order to increase the substrate adhesion of the electrode, first, a thin film of tantalum (Ta) is deposited to a thickness of about 500 GPa, and a thin film of gold (Au) is deposited to a thickness of about 6000 GPa.
그리고 나서, 써미스터 박막을 도포할 전극의 패턴을 형성하기 위하여 먼저 Au 막이 증착된 기판 위에 감광액을 약 1.2㎛의 두께로 도포한 후, 소프트 베이크(softbake)를 실시한다. 다음에 자외선(ultra violet; UV) 노광 장비를 이용하여 노광한 후 현상액으로 현상하고, 다시 하드 베이크(hardbake)를 실시한다. 그리고 나서, Au 막과 Ta 막을 전용 식각 용액으로 식각하여 전극을 완성하였다.Then, in order to form a pattern of an electrode on which the thermistor thin film is to be applied, a photoresist is first applied to a thickness of about 1.2 mu m on a substrate on which the Au film is deposited, and then softbaked. Next, after exposure using an ultraviolet (UV) exposure equipment, the developer is developed with a developer and then hard baked again. Then, the Au film and the Ta film were etched with a dedicated etching solution to complete the electrode.
그리고 나서, 스퍼터링 장치에서, 상기에서 형성한 MnNi 산화물의 소결체를 써미스터 박막 타겟으로 사용하여 상기 Au 박막 패턴 위에 써미스터 박막을 증착한다. 이때, 상기 스퍼터링의 가스 분위기로 아르곤 가스와 산소를 혼합하며, 전체 가스에 대한 산소의 농도를 일정하게 유지하면서 상온에서 약 0.5에서 1.0㎛ 두께의 Mn-Ni 계 써미스터 박막을 증착한다.Then, in the sputtering apparatus, a thermistor thin film is deposited on the Au thin film pattern using the sintered body of MnNi oxide formed above as a thermistor thin film target. At this time, argon gas and oxygen are mixed in the gas atmosphere of the sputtering, and the Mn-Ni-based thermistor thin film having a thickness of about 0.5 to 1.0 μm is deposited at room temperature while maintaining a constant concentration of oxygen for the entire gas.
그 후, 써미스터 박막을 보호하기 위하여 스퍼터링 방법을 이용하여 SiO2막을 두께 약 3000Å의 두께로 증착한다.Thereafter, in order to protect the thermistor thin film, a SiO 2 film is deposited to a thickness of about 3000 mW using a sputtering method.
도4는 본 발명의 제1 실시예에 따라, Mn:Ni의 몰비를 4;1로 한 MnNi 화합물의 소결체를 써미스터 타겟으로 사용한 경우에 아르곤 및 산소의 혼합 가스 분위기 중 산소 농도비를 0.04, 0.16, 1.0까지 변화시키면서 얻은 박막의 비저항 대 산소농도비를 나타내는 그래프이다.FIG. 4 shows the oxygen concentration ratio in the mixed gas atmosphere of argon and oxygen of 0.04, 0.16, when a sintered body of MnNi compound having a molar ratio of Mn: Ni of 4: 1 is used as a thermistor target according to the first embodiment of the present invention. It is a graph showing the specific resistance to oxygen concentration ratio of the thin film obtained while changing to 1.0.
도4에서, 가로축은 아르곤 및 산소의 혼합 가스 분위기 중 산소가 차지하는 % 농도비를 나타내며, 세로축은 박막 써미스터의 비저항 값(Ωcm)을 나타낸다.In Fig. 4, the horizontal axis represents the percentage concentration of oxygen in the mixed gas atmosphere of argon and oxygen, and the vertical axis represents the specific resistance value (Ωcm) of the thin film thermistor.
도4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따르면 박막의 비저항 값은 산소 농도가 0.7% 부근에서 최저 값을 나타낸다. 또한, 가스 분위기 중 산소 함량 비를 0.5 내지 0.9의 범위 내에서 조절하면 비저항 값이 낮은 써미스터 박막을 형성할 수 있다.As shown in Fig. 4, according to the first embodiment of the present invention, the specific resistance value of the thin film shows the lowest value when the oxygen concentration is around 0.7%. In addition, by adjusting the oxygen content ratio in the gas atmosphere within the range of 0.5 to 0.9 it is possible to form a thermistor thin film having a low specific resistance value.
따라서, 수% 내지 10 %정도의 산소 함량비가 요구되는 종래의 써미스터 박막 제조 방법에 비해 박막 형성 속도가 빠르고 또한 박막 내부에 미세 기공이 거의 없는 고밀도의 박막을 제조할 수 있다. 이에 따라 비저항 특성의 균일성과 재현성이 우수하며, 기판 가열시 생기는 기판과 써미스터 박막간의 분리현상이 없어서 박막 써미스터 소자의 기계적 안정성이 우수하게 된다.Therefore, compared to the conventional thermistor thin film production method that requires an oxygen content ratio of about 10% to 10%, a thin film having a high speed of forming a thin film and almost no micropores in the thin film can be manufactured. Accordingly, the uniformity and reproducibility of the resistivity characteristics are excellent, and there is no separation between the substrate and thermistor thin film generated when the substrate is heated, thereby improving mechanical stability of the thin film thermistor element.
또한, 기판을 가열하지 않고 우수한 특성이 얻어질 수 있으므로 기판재료로 폴리이미드와 같은 유기재료나 저융점 글래스 등을 사용할 수다.In addition, since excellent characteristics can be obtained without heating the substrate, an organic material such as polyimide, low melting glass or the like can be used as the substrate material.
이상에서 설명한 본 발명의 제1 실시에에서는 Mn과 Ni의 몰 비가 4:1인 써미스터 타겟을 사용하였으나, 이 외에 Mn과 Ni의 몰비를 2:1 ∼ 5:1 의 범위 내에 있는 써미스터 타겟을 사용하는 경우에도 마찬가지로 낮은 산소 함량 비에서 비저항 특성이 좋은 써미스터 박막을 형성할 수 있다.In the first embodiment of the present invention described above, a thermistor target having a molar ratio of Mn and Ni of 4: 1 was used. In addition, a thermistor target having a molar ratio of Mn and Ni in the range of 2: 1 to 5: 1 was used. In the same manner, thermistor thin film having good resistivity at low oxygen content ratio can be formed.
다음은 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 써미스터의 제조 방법에 대하여 설명한다.Next, a method of manufacturing a thin film thermistor according to a second embodiment of the present invention will be described.
본 발명의 제2 실시예에 따르면 써미스터의 타겟으로서 Mn:Co:Ni의 몰비가 53.5:43:3.5인 타겟을 사용하였으며, 본 발명의 제1 실시예와 마찬가지로 아르곤 및 산소의 혼합 가스 분위기 중 산소 농도비를 일정하게 유지하면서 박막 써미스터를 제조하였다. 도5는 아르곤 및 산소의 혼합 가스 분위기 중 산소 농도비를 0, 0.04, 0.16, 1.0까지 변화시키면서 얻은 박막의 비저항 대 산소농도비를 나타내는 그래프이다.According to the second embodiment of the present invention, a target having a molar ratio of Mn: Co: Ni of 53.5: 43: 3.5 is used as a target of the thermistor. Similar to the first embodiment of the present invention, oxygen in a mixed gas atmosphere of argon and oxygen is used. A thin film thermistor was manufactured while keeping the concentration ratio constant. 5 is a graph showing the specific resistance to oxygen concentration ratio of the thin film obtained by changing the oxygen concentration ratio in the mixed gas atmosphere of argon and oxygen to 0, 0.04, 0.16, 1.0.
도5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에서도 가스 분위기 중 산소 함량 비를 0.5 내지 0.9의 범위 내에서 조절하면 비저항 값이 낮은 써미스터 박막을 형성할 수 있다. 따라서, 종래의 써미스터 박막 제조 방법에 비해 박막 형성 속도가 빠르고 또한 박막 내부에 미세 기공이 거의 없는 고밀도의 박막을 제조할 수 있다.As shown in FIG. 5, in the second embodiment of the present invention, thermistor thin film having a low specific resistance can be formed by adjusting the oxygen content ratio in the gas atmosphere within a range of 0.5 to 0.9. Therefore, compared with the conventional thermistor thin film manufacturing method, the thin film formation speed is high and there is little density of micropores in the thin film.
이상에서 설명한 본 발명의 제2 실시예에서는 Mn, Co, Ni의 몰 비가 53.5:43:3.5인 써미스터 타겟을 사용하였으나, 이 외에 Mn:Co:Ni 비가 54:43:3 ∼ 60:30:10의 범위 내에 있는 써미스터 타겟을 사용하는 경우에도 마찬가지로 낮은 산소 함량 비에서 비저항 특성이 좋은 써미스터 박막을 형성할 수 있다.In the second embodiment of the present invention described above, a thermistor target having a molar ratio of Mn, Co, and Ni is 53.5: 43: 3.5, but the Mn: Co: Ni ratio is 54: 43: 3 to 60:30:10. Similarly, in the case of using a thermistor target within the range of, thermistor thin film having good resistivity can be formed at a low oxygen content ratio.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 기판을 가열하지 않고 반응가스 중 산소 함량비를 비교적 낮은 일정한 범위내로 제어하여 써미스터 박막을 형성함으로써 폴리이미드 등 유기재료, 저융점 글래스 등 저온용 재료를 박막형성용 기판으로 광범위하게 이용할 수 있다. 또한, 비교적 낮은 산소 함량비의 가스를 사용함으로써 박막의 형성속도가 크고, 전기적, 기계적 특성의 신뢰성 및 재현성이 우수한 박막 써미스터 소자를 제조할 수 있다.As described above, according to the present invention, by forming a thermistor thin film by controlling the oxygen content ratio of the reaction gas within a relatively low range without heating the substrate, organic materials such as polyimide and low-temperature materials such as low melting glass are used for thin film formation. It can be widely used as a substrate. In addition, by using a gas having a relatively low oxygen content ratio, it is possible to manufacture a thin film thermistor element having a high formation rate of the thin film and excellent reliability and reproducibility of electrical and mechanical properties.
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