| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2021년 가을 (11/24 ~ 11/26, 경주 라한호텔) |
| 권호 | 27권 2호 |
| 발표분야 | A. 전자/반도체 재료 분과 |
| 제목 | 마이크로볼로미터 적외선 센서용 VOx 박막 제조 및 특성 분석 |
| 초록 | COVID-19가 창궐하면서 적외선 온도 센서 시장의 규모가 급증하였고 볼로미터의 수요 또한 증가하고 있다. 적외선 센서인 볼로미터는 온도에 따른 재료의 특성 변화를 활용하는 디바이스로, 우리나라는 대부분 수입에 의존하고 있어 독자적인 소재 원천 기술의 확보 및 국산화가 필요하다. 마이크로볼로미터의 저항체로 사용되는 Vanadium계 산화물은 온도 저항 계수(Temperature Coefficient of Resistance, TCR)값이 높다는 장점을 가지고 있다. 그러나 물질 특성 상 많은 중간상을 가지고 있어 TCR 및 저항 Uniformity의 제어에 어려움이 따르며 볼로미터의 성능을 저하시키는 원인으로 작용한다. 본 연구에서는 VOx의 조성을 조절하여 TCR과 저항 Uniformity를 높이고, 재현성과 안정성을 확보하기 위해 Vanadium계 산화물 박막 필름의 저온 ALD 공정 및 박막 특성을 연구하였다. SiN 기판에 ALD 공정을 이용하여 80℃에서 Vanadium Oxide 박막을 증착하였으며 350~450℃ 온도 범위에서 O2, N2 분위기로 열처리 공정을 진행하였다. 제작한 VOx 박막의 저항을 25~55℃ 온도 범위에서 측정한 결과 ‘40nm, 450℃ O2 분위기 열처리’에서 125kΩ~65kΩ에 걸쳐 온도 센서에 가장 적합한 저항 범위와 TCR : -2.0%/K를 보였고, 우수한 저항 Uniformity를 가지는 것을 확인하였다. 또 XRD로 상 분석, XPS로 조성과 SiN/VOx 계면에서의 Oxygen vacancy 거동을 분석한 결과, VO2를 비롯한 Magnéli 상의 비율이 저항과 TCR값에 직접적인 영향을 주는 것을 확인하였고 계면에서의 Oxygen vacancy가 Magnéli 상의 형성 과정에 개입하는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 SiN 기판에서의 VOx 기반 볼로미터 센서 개발에 기여할 것으로 판단된다. |
| 저자 | 김운정, 한승익, 신희철, 임석원, 서형탁 |
| 소속 | 아주대 |
| 키워드 | 마이크로볼로미터; Vanadium Oxide; Atomic Layer Deposition; Temperature Coefficient of Resistance(TCR) |
