[發明專利]一種鎳熱敏薄膜電阻加工方法

有效

• 申請號: 201210315756.6
• 申請日: 2012-08-30
• 公開（公告）號: CN102831998A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 常洪龍;楊勇;謝中建;孫冀川;謝建兵;袁廣民
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H01C7/02
• 分類號: H01C7/02;H01C7/04
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 呂湘連

技術領域

本發明涉及的是一種微機電系統技術領域的方法，具體涉及一種鎳熱敏薄膜電阻加工方法。

背景技術

MEMS加工制造的熱敏薄膜電阻可以廣泛用于制造溫度傳感器、流速傳感器、剪應力傳感器、氣體傳感器的敏感探頭。熱敏薄膜電阻制作在以SiO₂膜或Si₃N₄膜為隔熱層上，相對于制作在以聚酰亞胺為隔熱層上，具有熱處理溫度高的特點，可以應用于各種流場溫度、流速、剪應力等測量任務。尤其在氣體流場動態測量時，必須考慮熱敏元件的反應速率以及耐抗性等，而現階段熱敏傳感器具有反應速度慢、耐抗性差等特點。

針對氣體流場動態測量的要求，現階段熱敏薄膜電阻大多不能滿足要求，如公開號為CN101082523A的國家發明專利“一種柔性溫度傳感器的制作方法”介紹了一種在聚酰亞胺襯底上制作溫度傳感器的方法。首先，以普通硅片為加工載體，在其上旋涂聚二甲基硅氧烷作為中間層，并將聚二甲基硅氧烷中間夾層表面進行活化處理；然后，在這一中間夾層表面上重疊涂覆液態聚酰亞胺，固化形成聚酰亞胺薄膜；之后旋涂光刻膠，光刻圖形化后，連續濺射金屬熱敏薄膜層和金屬電連接層，采用剝離工藝形成熱敏薄膜層，之后再用光刻圖形化的辦法濕法刻蝕去除非電連接出的電連接層金屬；最后在頂層涂覆一層聚酰亞胺保護層，光刻圖形化，濕法刻蝕出壓焊塊區，在熱板上與聚二甲基硅氧烷中間夾層分離，并完成聚酰亞胺的最終固化。此發明專利具有缺點是：1.由于聚酰亞胺有較好的隔熱性，采用聚酰亞胺作為保護層完全覆蓋在熱敏電阻上，會降低熱敏電阻對外界流場或溫度變化得敏感性，2.采用手工剝離，容易對柔性器件造成損害，且不易于大批量生產。

發明內容

本發明針對現有技術中，熱敏薄膜電阻制作在以聚酰亞胺為隔熱層上引起的不足，提供一種基于MEMS工藝的鎳熱敏電阻加工方法。

本發明的技術方案是，一種鎳熱敏薄膜電阻加工方法，包括以下步驟：

步驟1：清洗普通硅片，去除表面原生氧化層、有機物污染，然后干燥；

步驟2：以普通硅片作為基片，在硅片的拋光面生長底層SiO₂膜或Si₃N₄膜，用于鎳絲與普通硅片襯底的熱隔離；

步驟3：在SiO₂膜或Si₃N₄膜表面上濺射鎳膜；

步驟4：在鎳膜表面上濺射銅膜；

步驟5：在銅膜表面上濺射金屬膜；

所述金屬膜電阻率ρ₁與鎳膜電阻率ρ₂滿足：

步驟6：旋涂光刻膠，對金屬膜進行光刻、顯影，濕法腐蝕金屬膜，形成金屬錨點；

所述金屬錨點用于電連接微電極與外界電路。

步驟7：繼續腐蝕銅膜，形成銅連接層，去除光刻膠；

步驟8：旋涂光刻膠，對鎳膜進行光刻、顯影，對鎳膜進行腐蝕，去除光刻膠，形成鎳絲熱敏電阻；為了改善結晶結構，進行熱處理；劃片，得到以SiO₂膜或Si₃N₄膜為隔熱層的鎳熱敏電阻。

針對上述缺點，本發明專利采用標準MEMS加工工藝，以SiO₂膜或Si₃N₄膜為隔熱層的鎳熱敏薄膜電阻制作方法，其優點為：1.相比于聚酰亞胺做熱敏電阻隔熱層，SiO₂膜或Si₃N₄膜做隔熱層在熱處理時可以加溫至1000度以上，更加有效的改善鎳的結晶結構；2.基于標準MEMS工藝加工鎳熱敏電阻，易于實現大批量生產；3.在鎳膜與金屬膜中間濺射一層銅膜，刻蝕順序為金屬膜、銅膜、鎳膜，可以防止刻蝕金屬膜時對鎳膜進行刻蝕；4.銅膜上濺射金屬膜，增加電連接。

附圖說明

圖1為本發明的鎳熱敏薄膜電阻加工方法流程圖

圖2為實施例中的鋁膜光刻掩膜版圖形示意圖

圖3為實施例中的鎳膜光刻掩膜版圖形示意圖

圖4為實施例中的鎳熱敏電阻示意圖

圖中，1-Si，2-SiO₂膜，3-Ni膜，4-CU膜，5-AL膜

實施實例

實例

本實例提出基于MEMS技術的鎳熱敏電阻加工方法，具體步驟包括如下：