[發明專利]一種調控Pt膜層晶體生長取向的制備方法

在審

• 申請號: 202210695225.8
• 申請日: 2022-06-17
• 公開（公告）號: CN115058686A
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 楊曌;丁燕;陸忠成;羅俊堯;李保昌;沓世我
• 申請（專利權）人: 廣東風華高新科技股份有限公司
• 主分類號: C23C14/04
• 分類號: C23C14/04;C23C14/18;C23C14/34;C23C14/58
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 王姣

本發明屬于溫度傳感材料技術領域，涉及一種調控Pt膜層晶體生長取向的制備方法。本發明所述的制備方法包括如下工藝步驟：圖案化掩膜、濺射鍍膜、去除掩膜、退火處理。其中，通過濺射鍍膜與退火處理工藝的結合，先后沉積緩沖層Ta層、功能層Pt層，通過調控濺射過程中氧氣含量、退火處理的溫度及保溫時間，從而實現對Pt膜層晶體取向的調控。該方法得到的Pt膜層具有晶體取向多樣、致密性高、TCR高及線性度好的優勢，且該方法具有成本低、易操作、易實現批量或規模化生產、成品率高、穩定性高、所得的膜性能優越等特點，為推動Pt溫度傳感器的發展具有積極作用。

技術領域

本發明屬于溫度傳感材料技術領域，具體涉及一種調控Pt膜層晶體生長取向的制備方法。

背景技術

現如今的溫度敏感元件都朝著高精度、小型化、高可靠性的方向發展。Pt因其穩定的化學性質和熱敏特性，常被用作高精度溫度傳感材料。根據晶體生長動力學可知，Pt(111)面的原子面密度最大，表面能則相應最小，薄膜沉積技術制備的Pt膜層(≤1μm)沿(111)晶面擇優生長，而其他面逐漸消失，造成膜層晶體取向單一，膜層電阻溫度系數(TCR)性能降低；并且在濺射過程中沉積速率高，膜層內部來不及形成完整的晶格，膜層結構中不可避免的存在大量的空位、位錯等缺陷，導致膜層致密性差。基于此，為了獲得晶體取向多樣、致密性好的膜層，有必要尋找一種能夠調控Pt膜層生長過程的方法，推動Pt溫度傳感器朝著高精度、小型化、高可靠性方向發展。

發明內容

針對上述薄膜沉積技術造成Pt膜層晶體取向單一及膜層不致密的問題，本發明的目的是提供一種調控Pt膜層晶體生長取向的制備方法，通過濺射鍍膜結合后處理工藝，有效解決了薄膜沉積技術在Pt膜層制備過程中產生的晶體取向單一及膜層不致密的問題。

為實現上述目的，具體包括以下技術方案：

本發明旨在通過濺射鍍膜及退火處理工藝的創新來調控Pt膜層晶體生長取向，獲得缺陷少、膜層致密、性能優異的Pt膜層。本發明中的Pt膜層制備方法的工藝流程包括如下步驟：圖案化掩膜、濺射鍍膜、去除掩膜、退火處理。

一種調控Pt膜層晶體生長取向的制備方法，包括如下工藝步驟：

(1)圖案化掩膜：將干凈的基板依次進行光刻膠的旋涂、前烘、曝光、后烘、顯影處理；

(2)濺射鍍膜：將步驟(1)圖案化掩膜后的基板通過濺射鍍膜的方式依次沉積Ta層、Pt層；沉積所述的Pt層的濺射鍍膜工藝參數如下：濺射氣氛為含0～10％的氧氣和90％～100％的氬氣氣氛，濺射氣壓為0.3～0.4Pa，濺射功率為50～100W，濺射時間為65～130min；沉積所述的Ta層的濺射鍍膜工藝參數如下：濺射氣氛為氬氣，濺射氣壓為0.3～0.4Pa，濺射功率為50～100W，濺射時間為1～5min；

(3)去除掩膜：將步驟(2)濺射鍍膜后的基板置于去膠溶液中去除掩膜；

(4)退火處理：將步驟(3)去除掩膜后的基板進行退火處理，最終得到含Pt膜層的基板。

本發明的調控Pt膜層晶體生長取向的制備方法，成功調控了Pt的晶體取向，Pt膜層晶體從單一取向變成多種取向并存，其TCR及線性度獲得改善，與此同時，膜層內部缺陷減少，膜層擁有更好的致密性。

圖案化掩膜是為了使膠體覆蓋基板上特定的區域，為在基板及其膜層上形成特定的測試圖形單元提供必要的前提條件，便于后續測試及表征。

優選地，步驟(1)所述的基板為陶瓷基板。

進一步優選地，所述的陶瓷基板包括氧化鋁、氮化鋁中的任一種。

所述的基板還需經過拋光、超聲清洗、烘干預處理，以便去除基板表面雜質。