[發明專利]一種低阻高TCR非晶硅薄膜電阻及其制備方法

無效

• 申請號: 201010246891.0
• 申請日: 2010-08-06
• 公開（公告）號: CN101950643A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 李偉;傅俊威;吳茂陽;蔣亞東;祁康成
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01C7/02
• 分類號: H01C7/02;H01C7/04;H01C1/14
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 葛啟函

技術領域

本發明屬于電子元器件技術領域，涉及熱敏薄膜電阻，具體涉及一種低阻高TCR非晶硅薄膜電阻及其制備方法。

背景技術

自從紅外輻射被發現以來，人類對紅外技術的探索就沒有中斷過。紅外輻射占據著電磁波段的0.8～1000μm的范圍，反映了具有一定溫度物體的熱特性，包含有相當多的信息量，因此紅外輻射提供了周邊事物的豐富信息，充分利用這些信息有助于人們了解客觀世界。紅外探測技術作為對人類感官的補充和擴展，在民用和軍用方面得到了廣泛的應用。而所有物體都能向外進行紅外輻射，利用這一特性，可以讓目標物體的紅外輻射被某種熱敏感薄膜所吸收，引起熱敏感薄膜溫度的改變。由于熱敏感薄膜具有溫度-電阻(TCR)特性，所以其電阻將發生一定的變化，并通過其中的電學通道將這種變化傳遞給敏感薄膜附帶的讀出電路，從而檢測出該電阻值的變化，最終實現對紅外輻射的探測。

這種利用薄膜電阻的熱電特性來測量紅外輻射是目前研究紅外探測技術的主要方法之一。因此，溫度靈敏度高、制備方法與常規IC工藝兼容的熱敏感薄膜電阻材料，已成為人們研究的熱點之一。近年來，人們對敏感材料和敏感元器件進行了大量研究，其中包括非晶硅薄膜、氧化釩薄膜、摻P薄膜、摻N薄膜、Pt金屬薄膜和BaSrTiO3鐵電薄膜等。

非晶硅作為一種常用的半導體材料，具有光吸收系數大、電阻溫度系數(TCR)高以及與半導體工藝兼容等優點，有著良好的應用前景，是當前非晶半導體材料和器件的研究重點和核心。非晶硅薄膜具有十分獨特的物理性能和工藝性能，廣泛應用于太陽能電池、薄膜晶體管、紅外探測、氫敏二極管等元器件，可用作大面積、高效率太陽能電池材料、大屏幕液晶顯示、制作非晶硅傳感器和非晶電致發光器件等，受到科技界和工業界的高度重視。

而非晶硅薄膜具有工藝簡單、制備溫度低等優點，不但具有高的電阻溫度系數(TCR)，而且能與傳統IC工藝兼容，對于制備優良性能的熱敏感薄膜具有極大的潛力。

目前常用的非晶硅薄膜電阻，如圖1所示，是在非晶硅薄膜的兩端平行蒸鍍兩塊金屬電極，利用測試樣品兩端電勢差的方法，測量薄膜電阻率，進而通過計算得到薄膜的電阻值。這種采用平行電極的非晶硅薄膜電阻，其電阻值很大(兆歐級)，難以使用于紅外輻射探測領域(用于紅外輻射探測的非晶硅薄膜電阻，要求“低阻、高TCR”)。

發明內容

本發明提供一種低阻高TCR非晶硅薄膜電阻及其制備方法，在不改變薄膜制備條件的前提下，通過改變電極形狀和結構，將常規非晶硅薄膜電阻“高阻、高TCR”的特性改變成“低阻、高TCR”的特性。

本發明技術方案如下：

一種低阻高TCR非晶硅薄膜電阻，如圖2所示，包括玻璃襯底1、非晶硅薄膜2、金屬電極3。所述非晶硅薄膜2由薄膜沉積工藝沉積于玻璃襯底1上；所述金屬電極3由薄膜沉積工藝沉積于非晶硅薄膜2上；所述金屬電極3為一對叉指電極。所述叉指電極可包含一個或多個叉指周期。

一種低阻高TCR非晶硅薄膜電阻的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：在玻璃襯底1表面沉積非晶硅薄膜。

步驟2：利用磁控濺射設備或真空鍍膜機，在非晶硅薄膜2上沉積一層金屬。

步驟3：采用光刻工藝，將非晶硅薄膜表面的金屬層刻蝕成叉指電極形狀。

上述電極材料可用銅、鋁、鎢、鈦、鉑、鎳鉻合金或者任何一種它們的合金。

本發明有益效果在于：在具有高電阻溫度系數(TCR)和較高室溫方塊電阻的非晶硅薄膜上，利用這種叉指電極結構，可以方便地控制非晶硅薄膜電阻的大小，使其等效輸出電阻值明顯降低，進而使具有叉指狀電極的非晶硅薄膜的總體輸出電阻值變小，但TCR保持不變，具有較高值。該叉指結構可以含有一個或多個叉指周期，但經過理論計算，一個或多個周期對電阻值的影響情況基本相同，沒有太大的區別。此外，薄膜的輸出電阻值較之前相比，下降程度明顯，在工藝條件允許的情況下，最少可降阻17倍，最大可降阻40倍。即可將兆歐(MΩ)級別的薄膜電阻降至千歐(KΩ)級別，所降幅度達到1～2個數量級，降阻效果顯著，適于制備性能優良的低阻高TCR非晶硅薄膜電阻。

附圖說明

圖1是常規非晶硅薄膜電阻結構示意圖。其中1是玻璃襯底，2是非晶硅薄膜，3是金屬電極。

圖2是本發明提供的非晶硅薄膜電阻結構示意圖。其中叉指電極包括一個叉指周期。

圖3是本發明提供的非晶硅薄膜電阻結構示意圖。其中叉指電極包括兩個叉指周期。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步的說明。