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博碩士論文 etd-0716116-221632 詳細資訊
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論文名稱
Title
以NiCrSi及NiCr材料製備低溫度係數之薄膜電阻
Fabrication of NiCrSi and NiCr thin film resistors with low TCR values
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
107
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2016-07-14
繳交日期
Date of Submission
2016-08-26
關鍵字
Keywords
電阻溫度係數、氧化鋁基板、薄膜電阻、鎳鉻、鎳鉻矽
NiCr, NiCrSi, thin film resistors, Al2O3 substrate, temperature coefficient of resistance
統計
Statistics
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中文摘要
本研究之主軸為製備出低電阻溫度係數之薄膜電阻;於氧化鋁基板上利用射頻磁控濺鍍法沉積NiCr(80 wt% Ni , 20 wt% Cr)、NiCrSi(55 wt% Ni , 40 wt% Cr , 5 wt% Si)及NiCrSi(5 wt% Ni , 20 wt% Cr , 75 wt% Si)薄膜,並改變濺鍍功率、工作壓力及退火溫度,探討製程參數對薄膜電阻物性及電性之影響。使用膜厚量測儀來量測膜厚並計算出鍍率,再藉由掃描式電子顯微鏡及能量散佈分析儀進行物性分析,觀察得知NiCrSi及NiCr薄膜均為非晶結構,最後再進行電性量測並計算出薄膜的片電阻、電阻率及電阻溫度係數。
本研究結果顯示,NiCrSi(55 wt%-40 wt%-5 wt%)經由退火後可提升電阻率及降低電阻溫度係數,且為最佳組成比例之薄膜電阻;片電阻為52.270 Ω/sq.,電阻率為508.062 μΩ-cm,電阻溫度係數為 -2.312 PPM/℃。
Abstract
In this study, thin film resistors with low temperature coefficient of resistance (TCR) were fabricated. NiCr (80 wt% Ni , 20 wt% Cr), NiCrSi (55 wt% Ni , 40 wt% Cr , 5 wt% Si) and NiCrSi (5 wt% Ni , 20 wt% Cr , 75 wt% Si) were used as targets and the RF magnetron sputtering method was used to deposit thin films on Al2O3 substrates. Thin films were fabricated by different sputtering parameters, including sputtering power, working pressure, annealing temperature and the influences on the physical and electrical properties of thin film resistors were investigated. The field-effect scanning electronic microscope observations showed that amorphous structure were revealed on the surfaces of the NiCr and NiCrSi thin films. Energy dispersive spectrometer was used to analysis elements of thin films. Finally, resistance of thin films were measured and sheet resistance, resistivity and TCR could be calculated.
The results in this study showed that NiCrSi(55 wt% Ni , 40 wt% Cr , 5 wt% Si) was the best composition for thin film resistors, in which the resistivity was raised and the TCR value was reduced through the process of annealing. The sheet resistance was 52.270 Ω/sq., resistivity was 508.062 μΩ-cm and the TCR value was -2.312 PPM/℃.
目次 Table of Contents
中文審定書 i
英文審定書 ii
誌謝 iii
摘要 iv
目錄 vi
圖目錄 ix
表目錄 xiii
第一章 前言 1
1-1 研究背景與動機 1
1-2 研究目的 3
1-3 研究內容 4
第二章 理論分析 5
2-1 薄膜電阻 5
2-2 濺鍍系統 7
2-2-1 電漿 7
2-2-2 射頻濺鍍 8
2-2-3 磁控濺鍍 9
2-3 薄膜成長機制 10
2-4 薄膜電性 13
2-4-1 片電阻 13
2-4-2 電阻率 14
2-4-3 電阻溫度係數 14
2-5 製程參數對薄膜的影響 16
2-5-1 濺鍍功率 16
2-5-2 工作壓力 18
2-5-3 濺鍍時間 20
2-5-4 退火 23
第三章 實驗 25
3-1 實驗流程 25
3-2 基板 26
3-3 薄膜製程 27
3-4 退火 29
3-5 薄膜特性分析 31
3-5-1 場發射掃描式電子顯微鏡 31
3-5-2 Alpha-Step膜厚分析 32
3-5-3 電性量測 33
3-5-4 能量散布分析儀(EDS) 35
第四章 結果與討論 36
4-1 NiCr(80-20)薄膜之特性分析 36
4-1-1 調變濺鍍功率 36
4-1-2 調變工作壓力 41
4-1-3 調變退火溫度 46
4-2 NiCrSi(55-40-5)薄膜之特性分析 53
4-2-1 調變濺鍍功率 53
4-2-2 調變工作壓力 58
4-2-3 調變退火溫度 64
4-3 NiCrSi(5-20-75)薄膜之特性分析 71
4-3-1 調變濺鍍功率 71
4-3-2 調變工作壓力 76
4-3-3 調變退火溫度 81
第五章 結論 88
第六章 參考文獻 90
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