Influences of Structural Features on Electrical Properties and Heating Characteristics of Al-Ta Alloy Thin Films

Al-Ta 합금박막의 구조적 인자가 전기적 특성 및 발열 특성에 미치는 영향

The $Al_xTa_{1-x} (x=0.0{\~}1.0)$ alloy thin films were deposited by RF-magnetron sputtering system, and the crystal quality, surface morphology, and electrical properties were examined using XRD, AFM, 4-point probe techniques in this study. The thin films were grown according to the alloy compositions first, and the effects of film thickness and mask patterns were investigated afterwards. Also, the heating characteristics were examined by heat controller. The obtained results showed that the high electrical resistivity was obtained for Al content $x=6.63at\%$, and the even higher resistivity was accomplished for the samples with smaller thickness and narrower width. The heating temperature demonstrated the identical trend to the electrical properties, and the highest heating temperature ($400^{\circ}C$) and output power ($12.6W/cm^2$) were obtained for the sample with Al content $x=6.63\%$, film thickness d=500 nm, film width w=1.5 mm.

본 연구에서는 RF-Magnetron Sputtering 장치를 이용하여 $Al_xTa_{1-x} (x=0.0{\~}1.0)$ 합금박막을 성장하였고, XRD, AFM, 4탐침법 등을 사용하여 시료의 결정질과 표면형상, 그리고 전기적 특성을 분석하였다. Al 조성을 변화시켜서 Al-Ta 합금박막을 증착하고, 그에 따라 얻어진 결과를 토대로 하여 박막 두께별 ,박막의 폭 별로 합금박막을 성장하였다. 또한 heat controller를 사용하여 시료의 발열특성을 분석하였다. 본 연구의 결과 Al-Ta 합금박막은 Al 조성 $x=6.63at\%$에서 가장 높은 전기저항이 나타났고, 박막두께가 얇아지거나 패터닝된 박막의 폭이 좁을수록 더욱 높은 전기저항이 나타났다. 발열온도는 전기저항의 변화추이와 동일한 양상을 보였고, Al 조성 $x=6.63\%$, 박막두께 d=500 nm, 박막폭 w=1.5 mm에서 가장 높은 발열온도 ($400^{\circ}C$)와 출력 ($12.6W/cm^2$)을 나타냈다.