The Study on Characteristics of Platinum Thin Film RTD Temperature Sensors with Annealing Conditions

열처리 조건에 따른 백금박막 측온저항체 온도센서의 특성에 관한 연구

Platinum thin films were deposited on $SiO_{2}/Si$ and $Al_{2}O_{3}$ substrates by DC magnetron sputtering for RTD (resistance thermometer devices) temperature sensors. The resistivity and sheet resistivity of these films were decreased with increasing the annealing temperature and time. We made Pt resistance pattern on $Al_{2}O_{3}$ substrate by lift-off method and fabricated Pt-RTD temperature sensors by using W-wire, silver epoxy and SOG(spin-on-glass). In the temperature range of $25{\sim}400^{\circ}C$, we investigated TCR(temperature coefficient of resistance) and resistance ratio of Pt-RTD temperature sensors. TCR values were increased with increasing the annealing temperature, time and the thickness of Pt thin films. Resistance values were varied linearly within the range of measurement temperature. At annealing temperature of $1000^{\circ}C$, time of 240min and thin film thickness of $1{\mu}m$, we obtained TCR value of $3825ppm/^{\circ}C$ close to the Pt bulk value.

DC 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 측온저항체 온도센서용 백금박막을 $Al_{2}O_{3}$ 기판위에 증착시켰다. 열처리 온도, 시간이 증가할수록 박막의 비저항 및 면저항은 감소하였다. Lift-off 방법을 이용하여 $Al_{2}O_{3}$ 기판위에 백금 저항체를 만들었으며, 텅스텐 wire, 실버 에폭시 그리고 SOG를 이용하여 백금박막 측온저항체 온도센서를 제작하였다. $25{\sim}400^{\circ}C$의 온도범위에서 백금박막 측온저항체 온도센서의 저항온도계수와 저항 변화율을 조사한 결과, 열처리 온도, 시간 및 박막의 두께가 증가할수록 저항온도계수가 증가하였으며 측정 온도범위 내에서 저항값은 선형적인 변화를 보였다. 열처리 온도 $1000^{\circ}C$, 시간 240분 그리고 박막두께 $1{\mu}m$ 조건에서 백금의 벌크에 가까운 $3825ppm/^{\circ}C$의 저항온도계수값을 얻을 수 있었다.