[發明專利]適于氧化釩或摻雜氧化釩薄膜的電極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201410484775.0
• 申請日: 2014-09-22
• 公開（公告）號: CN104269389A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 顧德恩;郭瑞;王濤;蔣亞東;袁凱
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L23/48
• 分類號: H01L23/48;H01L21/60
• 代理公司: 成都華典專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 徐豐

技術領域

本發明涉及電極材料技術領域，具體涉及一種與氧化釩或者摻雜氧化釩薄膜接觸的引出電極材料及其復合膜系結構制備方法。

背景技術

氧化釩薄膜作為熱敏薄膜被廣泛用于制備微測輻射熱計型非制冷焦平面陣列。基于氧化釩敏感薄膜的焦平面陣列一般由一組二維像素單元陣列構成，每個像素單元包括一個敏感區和敏感區的支撐結構。支撐結構不但提供對敏感區的機械支撐，也是重要的熱傳導途徑。此外，支撐結構上也附屬有電子傳導路徑即像素電極。非制冷焦平面陣列的像素電極材料一般要求具有高電導率、低熱導率、與敏感材料形成良好的歐姆接觸、以及容易獲得與MEMS工藝和IC工藝良好兼容性的制備方法等特點。同時，氧化釩薄膜制備工藝一般涉及富氧氣氛，這對金屬電極的抗氧化能力也提出了要求。

目前，氧化釩焦平面陣列常用的電極材料為NiCr薄膜、Ti薄膜等。其中，由于NiCr薄膜良好的抗氧化性能而成為目前氧化釩焦平面陣列最常用的電極材料之一。但NiCr薄膜的殘余應力大，易于引起陣列單元的翹曲等形變。在基于氧化釩的陣列化器件制造工藝中，電極材料的工藝兼容性也非常重要。傳統IC工藝和MEMS工藝中常用的干法刻蝕設備和刻蝕工藝往往難以實現對NiCr薄膜圖形化，使NiCr薄膜電極工藝兼容性差。而Ti薄膜與氧化釩薄膜易于形成非歐姆接觸，這將增加器件噪聲。因此，開發一種適于氧化釩薄膜的新型電極材料及其復合膜系結構制備方法，將有助于批量制造高靈敏度的氧化釩焦平面陣列器件。

發明內容

本發明所要解決的問題是：如何提供一種電極材料及其與氧化釩或摻雜氧化釩薄膜接觸的制備方法，使基于氧化釩或者摻雜氧化釩薄膜的器件具有工藝兼容性好、工藝穩定性高、性能優良等特點。?

本發明的技術方案為：以金屬釩納米層修飾的金屬鈦薄膜為氧化釩或摻雜氧化釩薄膜的引出電極及其制備方法，其特征在于，以下電極方式接觸的制備方法包括以下步驟：

采用直流濺射法、真空蒸發法或離子束沉積法在襯底上沉積30-100?納米的金屬鈦薄膜，然后在同腔室下沉積10-50納米金屬釩層，以形成復合電極膜層；

對步驟①制備的復合電極膜層采用剝離法或干法刻蝕法形成圖形化電極，并開出電極接觸孔；

對電極接觸孔進行原位真空預處理，然后沉積氧化釩薄膜或摻雜氧化釩薄膜；

在氧化釩或摻雜氧化釩薄膜上沉積30-200?納米的氮氧硅鈍化層薄膜。

步驟中原位真空預處理工藝為：在本底真空優于1.0×10-2Pa的真空室內，采用加速電壓為200V～400V的Ar離子束流轟擊電極接觸孔30秒～150秒，轟擊后將樣品在真空環境下轉入氧化釩或者摻雜氧化釩薄膜制備工藝真空室。

以金屬釩納米層修飾的金屬鈦薄膜為氧化釩或摻雜氧化釩薄膜引出電極的制備方法，其特征在于，以上電極方式接觸的制備方法包括以下步驟：

在襯底上沉積氧化釩或摻雜氧化釩薄膜；

在步驟①沉積的氧化釩或摻雜氧化釩薄膜上沉積30-200?納米的氮氧硅鈍化層薄膜；

對氧化釩或摻雜氧化釩/鈍化層進行圖形化，并在鈍化層薄膜上開出電極接觸孔；

對電極接觸孔進行原位真空預處理，然后采用直流濺射法、真空蒸發法或離子束沉積法先沉積10-30納米金屬釩層，再在同腔室下沉積20-100?納米的金屬鈦薄膜；

在金屬鈦薄膜上以化學氣相沉積法沉積20-100?納米的氮化硅薄膜鈍化層。

步驟④對電極接觸孔進行原位真空預處理工藝為：本底真空優于1.0×10-2Pa的真空室內，采用加速電壓為100V～300V的Ar離子束流轟擊電極接觸孔30秒～100秒，轟擊后將樣品在真空環境下轉入電極薄膜制備工藝真空室。

本發明與現有技術相比具有如下有益效果：

本發明針對氧化釩熱敏薄膜對電極材料的要求，以金屬釩納米層修飾的金屬鈦薄膜為與氧化釩或摻雜氧化釩薄膜接觸的電極材料。以金屬釩或鈦為源材料（靶、蒸發源）的金屬薄膜制備工藝比以NiCr合金為源的NiCr薄膜制備工藝更容易控制。其次，以金屬釩納米層修飾后的金屬鈦薄膜與氧化釩或摻雜氧化釩薄膜形成金半接觸，很容易獲得良好的歐姆接觸特性。此外，以金屬釩納米層修飾的金屬鈦薄膜易于采用干法刻蝕等工藝進行圖形化，與IC制造工藝和MEMS制造工藝兼容。

附圖說明

圖1是描述依據本發明所述采用金屬釩納米層修飾的金屬鈦薄膜為引出電極、以下電極方式與以氧化釩或摻雜氧化釩熱敏薄膜接觸的非制冷紅外焦平面陣列的制造流程示意圖。