適于氧化釩或摻雜氧化釩薄膜的電極材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種與氧化釩或摻雜氧化釩熱敏薄膜接觸的電極材料及其復(fù)合膜系結(jié)構(gòu)制備方法，采用金屬釩納米層修飾的金屬鈦薄膜作為與氧化釩或者摻雜氧化釩熱敏薄膜的引出電極，該電極可以采用上電極或下電極方式與氧化釩或摻雜氧化釩薄膜形成接觸。復(fù)合金屬電極制備工藝簡(jiǎn)單，且與IC制造工藝及MEMS制造工藝兼容，易于與氧化釩或摻雜氧化釩薄膜接觸形成歐姆接觸特性。
【專利說(shuō)明】適于氧化釩或摻雜氧化釩薄膜的電極材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電極材料【技術(shù)領(lǐng)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(fù)合膜系結(jié)構(gòu)制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 氧化釩薄膜作為熱敏薄膜被廣泛用于制備微測(cè)輻射熱計(jì)型非制冷焦平面陣列?；?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(gòu)成，每個(gè)像素單元包括一 個(gè)敏感區(qū)和敏感區(qū)的支撐結(jié)構(gòu)。支撐結(jié)構(gòu)不但提供對(duì)敏感區(qū)的機(jī)械支撐，也是重要的熱傳 導(dǎo)途徑。此外，支撐結(jié)構(gòu)上也附屬有電子傳導(dǎo)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(dǎo)率、低熱導(dǎo)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1C工藝良好兼容性的制備方法等特點(diǎn)。同時(shí)，氧化釩薄膜制備工藝一般 涉及富氧氣氛，這對(duì)金屬電極的抗氧化能力也提出了要求。
[0003] 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(yīng)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(tǒng)1C工藝和MEMS工藝中常用的干法刻蝕設(shè)備 和刻蝕工藝往往難以實(shí)現(xiàn)對(duì)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(kāi)發(fā)一種適于氧化釩薄膜的 新型電極材料及其復(fù)合膜系結(jié)構(gòu)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(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的問(wèn)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(wěn) 定性高、性能優(yōu)良等特點(diǎn)。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)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： X'采用直流濺射法、真空蒸發(fā)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(fù)合電極膜層； 怎對(duì)步驟①制備的復(fù)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(kāi)出電 極接觸孔； S對(duì)電極接觸孔進(jìn)行原位真空預(yù)處理，然后沉積氧化釩薄膜或摻雜氧化釩薄膜； S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。
[0006] 步驟:!：:中原位真空預(yù)處理工藝為：在本底真空優(yōu)于1. 0X10_2Pa的真空室內(nèi)，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(huán)境下轉(zhuǎn)入氧化釩或者摻雜氧化釩薄膜制備工藝真空室。
[0007] 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； f: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； S;對(duì)氧化釩或摻雜氧化釩/鈍化層進(jìn)行圖形化，并在鈍化層薄膜上開(kāi)出電極接觸孔； $.對(duì)電極接觸孔進(jìn)行原位真空預(yù)處理，然后采用直流濺射法、真空蒸發(fā)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； S在金屬鈦薄膜上以化學(xué)氣相沉積法沉積20-100納米的氮化硅薄膜鈍化層。
[0008] 步驟④對(duì)電極接觸孔進(jìn)行原位真空預(yù)處理工藝為：本底真空優(yōu)于1. OX 10_2Pa的 真空室內(nèi)，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(huán)境下轉(zhuǎn)入電極薄膜制備工藝真空室。
[0009] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果： 本發(fā)明針對(duì)氧化釩熱敏薄膜對(duì)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(fā)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(jìn)行圖形化， 與1C制造工藝和MEMS制造工藝兼容。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1是描述依據(jù)本發(fā)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。
[0011] 圖2是描述依據(jù)本發(fā)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 上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。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例作進(jìn)一步描述： 實(shí)施例1 : 如圖1所示，在帶讀出電路的硅片上形成像素尺寸為45 X 45 μ m2的128 X 128焦平面陣 列橋結(jié)構(gòu)，橋面以CVD工藝沉積400納米氮化硅薄膜；再采用直流磁控濺射工藝沉積60納 米金屬鈦薄膜，然后在同腔室中另一靶位沉積30納米金屬釩；再圖形化形成線寬為1. 2 μ m 的引出電極，并開(kāi)接觸孔；然后以能量為350eV的Ar離子束流處理電極接觸區(qū)lmin，再以 反應(yīng)濺射工藝制備膜厚為120納米、薄膜方阻為60kQ/ □的氧化釩薄膜；采用CVD工藝在 氧化釩薄膜上沉積80納米氮氧硅鈍化層；對(duì)氧化釩/氮氧硅鈍化層圖形化，最后得到以金 屬釩納米層修飾的金屬鈦薄膜為像素下電極、以氧化釩薄膜為敏感薄膜的焦平面陣列。將 該陣列進(jìn)行真空封裝后，以5 μ s、200 μ A的偏置脈沖，在工作溫度為25°C的環(huán)境下進(jìn)行性 能測(cè)試，該焦平面陣列器件的NETD為43mK。
[0013] 實(shí)施例2: 如圖2所示，在帶讀出電路的硅片上形成像素尺寸為45X45 μ m2的128X 128焦平面 陣列橋結(jié)構(gòu)，橋面以CVD工藝沉積400納米氮化硅薄膜；以反應(yīng)濺射工藝沉積膜厚為100納 米、方阻為125kQ/ □的氧化釩薄膜；再采用CVD工藝沉積100納米的氮氧硅鈍化層薄膜； 然后對(duì)氧化釩/鈍化層圖形化，并開(kāi)出電極接觸孔；以能量為200eV的Ar離子束流轟擊電 極接觸孔1. 5min，然后以直流磁控濺射工藝沉積20納米金屬釩修飾層，再立即在同腔室中 另一靶位沉積60納米金屬鈦薄膜；再采用CVD工藝沉積為50納米的氮化硅鈍化層薄膜；然 后對(duì)電極圖形化，以形成以金屬釩納米層修飾的金屬鈦薄膜為像素上電極、以氧化釩薄膜 為敏感薄膜的焦平面陣列。將該陣列進(jìn)行真空封裝后，以5 μ s、200 μ A的偏置脈沖，在工作 溫度為25°C的環(huán)境下進(jìn)行性能測(cè)試，該焦平面陣列器件的NETD為36mK。
[0014] 上述實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，而不是限制本發(fā)明的范圍。不脫離本發(fā)明 的整個(gè)技術(shù)范圍，可進(jìn)行各種修改和改變。
【權(quán)利要求】
1. 一種適于氧化釩或者摻雜氧化釩薄膜的電極材料，其特征在于，以金屬釩納米層修 飾的金屬鈦薄膜作為與氧化釩或者摻雜氧化釩薄膜接觸的引出電極。
2. -種采用下電極接觸方式的金屬釩納米層修飾的金屬鈦薄膜/氧化釩或摻雜氧化 釩薄膜復(fù)合膜系結(jié)構(gòu)制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 采用直流濺射法、真空蒸發(fā)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(fù)合電極膜層； 對(duì)步驟①制備的復(fù)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(kāi)出電 極接觸孔； S對(duì)電極接觸孔進(jìn)行原位真空預(yù)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。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用下電極接觸方式的金屬釩納米層修飾的金屬鈦薄膜/氧 化釩或摻雜氧化釩薄膜復(fù)合膜系結(jié)構(gòu)制備方法，其特征在于，步驟S中原位真空預(yù)處理工 藝為：在本底真空優(yōu)于I. 0XKT2Pa的真空室內(nèi)，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(huán)境下轉(zhuǎn)入氧化釩或者摻雜氧化釩 薄膜制備工藝真空室。
4. 一種采用上電極接觸方式的金屬釩納米層修飾的金屬鈦薄膜/氧化釩或摻雜氧化 釩薄膜復(fù)合膜系結(jié)構(gòu)制備方法，其特征在于，包括以下步驟： X: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； S對(duì)氧化釩或摻雜氧化釩/鈍化層進(jìn)行圖形化，并在鈍化層薄膜上開(kāi)出電極接觸孔； :?:對(duì)電極接觸孔進(jìn)行原位真空預(yù)處理，然后采用直流濺射法、真空蒸發(fā)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； S:在金屬鈦薄膜上以化學(xué)氣相沉積法沉積20-100納米的氮化硅薄膜鈍化層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的采用上電極接觸方式的金屬釩納米層修飾的金屬鈦薄膜/ 氧化釩或摻雜氧化釩薄膜復(fù)合膜系結(jié)構(gòu)制備方法，其特征在于，步驟④對(duì)電極接觸孔進(jìn)行 原位真空預(yù)處理工藝為：本底真空優(yōu)于1.0XKT2Pa的真空室內(nèi)，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(huán)境下轉(zhuǎn)入電極 薄膜制備工藝真空室。
【文檔編號(hào)】H01L21/60GK104269389SQ201410484775
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日
【發(fā)明者】顧德恩, 郭瑞, 王濤, 蔣亞?wèn)|, 袁凱 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)