The Characteristics of Pt Micro Heater Using Aluminum Oxide as Medium Layer

알루미늄산화막을 매개층으로 이용한 백금 미세발열체의 특성

The electrical and physical characteristics of aluminum oxide and Pt thin films on it, deposited by reactive sputtering and DC magnetron sputtering, respectively, were analyzed with increasing annealing temperature($400{\sim}800^{\circ}C$) by four point probe, SEM and XRD. Under $600^{\circ}C$ of annealing temperature, aluminum oxide had the properties of improving Pt adhesion to $SiO_{2}$ and insulation without chemical reaction to Pt thin films and the resistivity of Pt thin films was improved. But these properties of aluminum oxide and Pt thin films on it were degraded over $700^{\circ}C$ of annealing temperature because aluminum oxide was changed into metal aluminum and then reacted to Pt thin films deposited on it. The thermal characteristics of Pt micro heater were analyzed with Pt-RTD integrated on the same substrate. In the analysis of properties of Pt micro heater, active area was smaller size, Pt micro heater had better thermal characteristics. The temperature of Pt micro heater with active area, $200{\mu}m{\times}200{\mu}m$ was up to $400^{\circ}C$ with 1.5watts of the heating power.

DC 마그네트론 스퍼터링 반응성 스퍼터링으로 각각 증착된 알루미늄산화막과 그 위에 증착된 Pt 박막의 열처리 온도에 따른 전기적, 물리적 특성을 4침 탐침기, 주사전자현미경 및 X선 회절법을 이용하여 분석하였다. $600^{\circ}C$ 이하의 열처리 조건에서는 알루미늄산화막은 Pt 박막과 화학적 반응 없이 Pt 박막의 $SiO_{2}$에 대한 부착특성을 개선시켰으며 그 위에 증착된 Pt 박막의 전기적 특성도 열처리 온도가 증가함에 따라 개선되었다. 그러나 $700^{\circ}C$ 이상의 열처리 온도에서는 알루미늄산화막이 절연특성이 저하되고 그 위에 증착된 Pt 박막과 반응하여 Pt 박막의 전 기적 특성도 저하되었다. Pt-RTD 온도센서를 이용한 Pt 미세발열체의 발열특성 분석에서 활성영역이 작을 수록 발열체의 발인특성이 개선되었으며 활성영역 면적이 $200{\mu}m{\times}200{\mu}m$의 구조를 갖는 Pt 미세발열체는 소비전력 1.5watts에 $400^{\circ}C$ 정도의 양호한 발열특성을 나타냈다.