CN103993287A - 一种金电极的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金电极的制备方法，首先清洗基片及光刻显影，再将显影后的基片放入多靶共溅磁控溅射腔体中，分别装上金属铬与金靶材；在真空度<1.0×10-3Pa条件下，首先溅射沉积铬层厚度为5nm～200nm，再溅射沉积铬、金合金层厚度为3nm～200nm，最后再溅射沉积金层厚度为50nm-1000nm；剥离后制得Cr/CrAu/Au结构的金电极。本发明具有较厚的Au层和优良的吸附性，制备工艺简单，电极性能优良，具有良好的应用前景。

Description

一种金电极的制备方法
技术领域
本发明是关于电子信息材料与元器件的，具体涉及一种金电极的制备方法。
背景技术
金由于具有优异的稳定性和导电性能被广泛用作一些精密电子器件的电极材料。随着电子科学及电子产品的发展，电子薄膜器件越来越多的被研究和应用，比如半导体薄膜材料、介电和铁电薄膜材料。但是由于金在非金属薄膜材料上的吸附性较差，导致不能制备较厚的金电极层，从而影响了电极的电传导性能。除此之外，金在非金属薄膜上较差的吸附性，也严重影响了对金电极的精细加工，不以利金作为电极器件的小型化发展。
目前一些研究者在研究相关器件时，在使用Au做电极时主要有Cr/Au结构和Ti/Au结构。但是这两种结构都不能制备较厚的Au电极层(100-1000nm)，所以在后退火时，Au层太薄以及Au与Cr(Ti)的互相扩散，导致退火后电极的导电性变差，这对器件的可靠性是及其有害的。
发明内容
本发明的目的，是为解决现有技术在金电极层的吸附性较差以及较厚金电极层所带来的缺陷，提供一种既具有较厚金电极层、又具有优异电传导性的电极材料的制备方法。
本发明通过如下技术方案予以实现。
一种金电极的制备方法，具有如下步骤：
(1)清洗基片及光刻显影
a.将基片放入丙酮中超声清洗20分钟，用去离子水冲洗后烘干；
b.将烘干后的基片放入酒精中清洗20分钟，用去离子水冲洗后用氮气吹干；
c.将光刻胶旋涂在基片上，厚度1um～5um，烘干后使用光刻掩膜版做曝光处理；
d.使用显影液将电极图形显影出来；
(2)将步骤(1)显影后的基片放入多靶共溅磁控溅射腔体中，在一个溅射靶上装上金属铬靶材，在另一个溅射靶上装上金靶材；
(3)当磁控溅射的真空度<1.0×10-3Pa时，开始对铬靶材进行溅射，铬层的沉积厚度为5nm～200nm。
(4)步骤(3)结束后，同时打开铬靶和金靶的溅射电源，同时对铬靶材和金靶材进行溅射，使铬、金合金的沉积厚度为3nm～200nm；
(5)步骤(4)结束后，打开金靶的溅射电源，对金靶材进行单独溅射，金层的沉积厚度为50nm-1000nm；
(6)步骤(5)结束后，取出基片，对其进行剥离，剥离后即制得Cr/CrAu/Au结构的金电极。
所述步骤(1)的基片为玻璃基片、Si基片、Si/SiO2基片、长有非金属薄膜材料的基片或者单晶基片。
所述步骤(2)的金靶材和金属铬靶材的纯度均为99.99％。
本发明的有益效果如下：
1.本发明公开的Cr/CrAu/Au电极具有较厚的Au层和优良的吸附性，厚度为50nm～1000nm，电学性能优于目前使用最广泛的各种电极材料。
2.本发明提供的电极制备工艺简单、电极性能优良，具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明Cr/CrAu/Au电极与现有技术Au电极附着力测试的比较图。
具体实施方式
下面通过实例对本发明进一步说明，实例中所用的丙酮及酒精料均为市售分析纯原料，金靶材和铬靶材均为纯度为99.99％的金属靶材。
实施步骤如下：
(1)清洗基片及光刻显影
a.将基片放入丙酮中超声清洗20分钟，用去离子水冲洗后烘干；所述的基片为玻璃基片、Si基片、Si/SiO2基片、长有非金属薄膜材料的基片或者单晶基片；
b.将烘干后的基片放入酒精中清洗20分钟，用去离子水冲洗后用氮气吹干；
c.将光刻胶旋涂在吹干的基片上，烘干后使用特制的光刻掩膜版做曝光处理；
d.使用显影液将电极图形显影出来；
(2)将步骤(1)显影后的基片放入多靶共溅磁控溅射腔体中，在一个溅射靶上装上金铬靶材，在另一个溅射靶上装上金靶材；所述金属铬靶材和金靶材的纯度均为99.99％；
(3)当磁控溅射的本底真空度<1.0×10-3Pa，打开铬靶的溅射电源对铬靶材溅射，铬层的沉积厚度为5nm～200nm；
(4)步骤(3)结束后，同时打开铬靶和金靶的溅射电源，同时对铬靶材和金靶材进行溅射，使铬、金合金的沉积厚度为3nm～200nm；
(5)步骤(4)结束后，打开金靶的溅射电源，对金靶材进行单独溅射，金层的沉积厚度为50nm-1000nm；
(6)步骤(5)结束后，取出基片，对其进行剥离，剥离后即制得Cr/CrAu/Au结构的金电极。
采用台阶仪对各个实施例的电极层厚度进行测量，各个实施例各层金属的组成关系详见表1。
表1
№ 铬层厚度(nm) 铬金合金层厚度(nm) 金层厚度(nm)
实施例1 5 3 50
实施例2 10 10 100
实施例3 20 20 200
实施例4 40 30 400
实施例5 50 40 500
实施例6 80 50 600
实施例7 100 60 700
实施例8 130 60 800
实施例9 160 70 900
实施例10 200 80 1000
图1为本发明Cr/CrAu/Au电极与现有技术Au电极附着力测试的比较图，从图中可见Cr/CrAu/Au电极较Au电极的附着强度或者结合强度具有显著高。

Claims (3)

1.一种金电极的制备方法，具有如下步骤：
(1)清洗基片及光刻显影
a.将基片放入丙酮中超声清洗20分钟，用去离子水冲洗后烘干；
b.将烘干后的基片放入酒精中清洗20分钟，用去离子水冲洗后用氮气吹干；
c.将光刻胶旋涂在基片上，厚度1um～5um，烘干后使用光刻掩膜版做曝光处理；
d.使用显影液将电极图形显影出来；
(2)将步骤(1)显影后的基片放入多靶共溅磁控溅射腔体中，在一个溅射靶上装上金属铬靶材，在另一个溅射靶上装上金靶材；
(3)当磁控溅射的真空度<1.0×10-3Pa时，开始对铬靶材进行溅射，铬层的沉积厚度为5nm～200nm；
(4)步骤(3)结束后，同时打开铬靶和金靶的溅射电源，同时对铬靶材和金靶材进行溅射，使铬、金合金的沉积厚度为3nm～200nm；
(5)步骤(4)结束后，打开金靶的溅射电源，对金靶材进行单独溅射，金层的沉积厚度为50nm-1000nm；
(6)步骤(5)结束后，取出基片，对其进行剥离，剥离后即制得Cr/CrAu/Au结构的金电极。
2.根据权利要求1所述的一种金电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的基片为玻璃基片、Si基片、Si/SiO2基片、长有非金属薄膜材料的基片或者单晶基片。
3.根据权利要求1所述的一种金电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)的金靶材和金属铬靶材的纯度均为99.99％。
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