[發明專利]一種雙層高輻射電熱膜結構及制備方法

在審

• 申請號: 201410313179.6
• 申請日: 2014-07-03
• 公開（公告）號: CN104091882A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 陳國棟;甄永泰;蔡明
• 申請（專利權）人: 陳國棟
• 主分類號: H01L35/34
• 分類號: H01L35/34;H01L35/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及利用透明薄膜氧化物材料半導體特性及特點進行設計，制備高輻射電加熱膜的方法。屬于不同薄膜電阻應用的透明薄膜領域。

背景技術

近年來，隨著節能環保進程的不斷推進，高效電熱方式也進入人們視野，如建筑取暖、工業加熱、生活電熱等等。半導體二氧化錫薄膜具有很高的電導率和透光性，能與玻璃或陶瓷牢固地結合，可制成既透明又導電的導電玻璃和各種加熱元件，以及電子設備和電子儀器中應用的電阻器。將二氧化錫薄膜沉積在玻璃或陶瓷基底表面上，利用它的導電性質作為加熱器,?熱能利用率可達96%，又因為它的透光性好,?可應用于汽車、飛機、輪船等交通運輸工具的外窗玻璃上，形成一層導電薄膜作為加熱器,?防止霧、霜、水汽冷凝和冰凍而模糊。二氧化錫薄膜具有高硬度、高透光率、高導電率、耐高溫熱穩定性等優異的物理化學特性，廣泛應用于家用電器、建筑采暖、光伏電池、大規模集成電路基板、薄膜電阻加熱元件、光學儀器、傳感器等航空、國防、醫學、電子工業領域。

純二氧化錫半導體薄膜的電氣性能較為不穩定,?很難將電阻溫度系數控制在很窄的范圍內。加入少量的雜質如銻、銦、硼等氧化物,?可以提高它的電氣穩定性和耐熱性，獲得一定的電阻率和很小的電阻溫度系數,?以用于制造各種規格薄膜電阻器和電熱器。近幾年來,?電熱二氧化錫薄膜應用愈來愈廣，而其電熱輻射不甚理想以及安全穩定性問題的解決顯得尤為迫切。

發明內容

本發明針對二氧化錫摻雜電熱薄膜電熱輻射偏低以及安全穩定性問題，特別設計一種電熱薄膜結構和薄膜表面結構，復合另一種半導體薄膜。該發明所設計結構及產品，顯著提高二氧化錫電熱膜電熱輻射，同時改善了電熱膜的安全、紅外輻射穩定性以及安全性問題。

本發明解決上述技術問題所采取的技術方案如下：

一種雙層高輻射電熱膜結構的制備方法，包括：

1）采用陶瓷片或石英玻璃作為基底材料；

2）對基底材料表面進行刻蝕處理，使基底材料表面呈現凸臺狀或者凹坑狀的絨化表面；

3）在基底材料的絨化表面之上沉積二氧化錫摻雜電熱膜；

4）在二氧化錫摻雜電熱膜之上沉積碳化硅薄膜；

5）去除所需焊接電極部分的碳化硅薄膜層，形成電極焊接窗口，在該窗口焊接電熱膜電極。

優選的是，步驟1）中，基于常壓化學氣相沉積(APCVD)方式制備二氧化錫摻雜薄膜，其厚度在1.5mm~7mm。

優選的是，步驟4）中，采用CVD方法在在二氧化錫摻雜電熱膜之上沉積碳化硅薄膜以制備碳化硅薄膜。

優選的是，步驟4）中，沉積碳化硅薄膜之前，對二氧化錫摻雜電熱膜的表面進行氧氣等離子體處理。

優選的是，步驟2）中，使用氫氟酸對基底材料表面進行刻蝕處理，使基底表面呈現出凸臺狀或者凹坑狀的絨化表面；

其中，氫氟酸濃度1.5%~10%，工藝處理時間35s~500s，所制備的基底的粗糙度控制在500nm~50μm，刻蝕凸起或凹陷縱橫比1.5~8。

優選的是，步驟3）中，基底材料經過清洗之后進行摻雜二氧化錫電熱膜的沉積制備；

基底材料清洗流程采用超聲潔凈清洗，在去離子水超聲清洗后，進行基底加熱至300℃~900℃，隨后進行表面的氧等離子體清理；

等離子體清理后進行二氧化錫摻雜薄膜的制備，薄膜厚度300nm~2000nm，摻雜重量比1.8%~9%。

優選的是，包括：常壓化學氣相沉積法制備二氧化錫摻雜電熱膜以及碳化硅薄膜層。

優選的是，具體包括：

?SnCl₂和SbCl₃源均用N₂做載氣，分別在90℃~130℃和70℃~100℃進行氣化，0₂作為氧化劑，N₂作為稀釋氣體，用來稀釋反應混合氣，制備厚度300nm~2000nm，摻雜重量比1.8%~9%二氧化錫摻雜電熱膜。

優選的是，采用SiH₄-C3H₈-H₂氣體反應體系，在二氧化錫薄膜之上制備碳化硅薄膜，厚度控制在50nm~300nm間。

一種基于以上方法制備而成的雙層高輻射電熱膜。

本發明對不同基底進行表面處理后，制備不同摻雜濃度電熱膜具有不同加熱輻射范圍，對不同紅外輻射波段具備強度選擇能力。二氧化錫電熱膜表面沉積所設計性能的碳化硅起到穩定電熱膜性能同時，增強了中紅外波段的輻射以及使用安全，拓展了產品的進一步應用。