CN111945128A - 一种提高铂与衬底黏附性的方法及其产品 - Google Patents

一种提高铂与衬底黏附性的方法及其产品 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种提高铂与衬底黏附性的方法，包括在衬底上沉积黏附材料并形成黏附层，在所述的黏附层上通过剥离或者蚀刻方式形成铂层（Pt）。通过在所述的衬底和铂层（Pt）之间增加黏附层可以改善铂层（Pt）脱落问题，但铂层（Pt）退火后薄膜方阻极易受到黏附层材料的影响，造成方阻增大。一种产品，由所述的提高铂与衬底黏附性的方法制备的产品。通过本发明的方法制备后，产品在金属化后和放置一段时间均没有金属脱落问题，大大提高了金属黏附性；方阻小、粗糙度低，光滑。

Description

一种提高铂与衬底黏附性的方法及其产品
技术领域
本发明属于半导体功率器件领域，具体涉及一种提高铂与衬底黏附性的方法及其产品。
背景技术
铂（Pt）是温度传感器常见的敏感材料，Pt电阻温度传感器由于精度高、稳定性好、可靠性强、寿命长，所以广泛应用于气象、农林、化纤、食品、汽车、家用电器、工业自动化测量和各种实验仪器仪表等领域。
在制备半导体功率器件时，通常会在衬底上生长Pt层，生长的方式通常采用蒸发或者溅射，使得Pt直接黏附在衬底上，如图1所示。但是在使用时发现，Pt直接黏附的方式黏附里很差，Pt很容易就出现脱落的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高铂与衬底黏附性的方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种提高铂与衬底黏附性的方法，包括在衬底上沉积黏附材料并形成黏附层，在所述的黏附层上通过剥离或者蚀刻方式形成铂层（Pt）。
通过在所述的衬底和铂层（Pt）之间增加黏附层可以改善铂层（Pt）脱落问题，但铂层（Pt）退火后薄膜方阻极易受到黏附层材料的影响，造成方阻增大。
优选地，采用ALD工艺、或者MOCVD工艺、或者Sputter工艺、或者E-Beam蒸镀工艺在所述的衬底上沉积所述的黏附材料。通过试验对比，采用ALD工艺、或者MOCVD、或者Sputter工艺或者E-Beam蒸镀工艺方式沉积的黏附层（AlN）可以有效改善厚铂层（Pt）蒸发或者溅射后的金属黏附性，金属化后和放置一段时间均没有金属脱落问题。
Sputter（溅镀）是物体以离子撞击时，被溅飞散出。
ALD（原子层沉积Atomic layer deposition）是一种可以将物质以单原子膜形式一层一层的镀在基底表面的方法。
MOCVD是在气相外延生长（VPE）的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术。
E-Beam蒸镀是利用高压电使钨丝线圈产生电子后，利用加速电极将电子引出，再透过偏向磁铁(Bending magnet)将电子束弯曲270°引导打到坩埚内的金属源上，使其熔融，因在高真空下金属源的熔融与沸点接近，容易使其蒸发，而产生金属的蒸气流，遇到晶片时即沉积在上面。
优选地，所述的黏附材料采用氮化铝并形成氮化铝层（AlN）或者采用氧化铝（Al2O3）形成氧化铝层、或者采用金属钽（Ta）、钛（Ti）、镍（Ni）、铬（Cr）所形成的氧化层。
优选地，采用剥离方式时包括：在所述的黏附层的指定位置涂覆负性光刻胶，在所述的黏附层、负性光刻胶上生长所述的铂层，剥离所述的负性光刻胶及所述的负性光刻胶上的铂层，保留所述的黏附层上所述的铂层。对于剥离方式来说，ALD工艺沉积黏附层（AlN）容易受到显影液腐蚀，在使用MOCVD工艺沉积黏附层（AlN）后可以直接改善此类问题，剥离后的金属黏附性也有极大改善，通过跟踪退火后的数据可以看到，黏附层（AlN）对于铂层（Pt）退火后的方阻没有任何影响。
优选地，采用蚀刻方式时包括：在所述的黏附层上形成所述的铂层，在所述的铂层的指定位置涂覆正性光刻胶，至少蚀刻掉未覆盖所述的正性光刻胶位置所述的铂层，去除所述的正性光刻胶保留所述的正性光刻胶下方所述的铂层，蚀刻方式时则采用MOCVD工艺最优。
进一步优选地，蚀刻掉未覆盖所述的正性光刻胶位置的铂层及所述的铂层下方所述的黏附层。
优选地，形成所述的铂层的厚度大于1um。
优选地，沉积所述的黏附层的厚度为2-50nm。进一步优选地，沉积所述的黏附层的厚度为4-10nm。
优选地，所述的衬底采用蓝宝石衬底。
本发明的另目的是提供一种由提高铂与衬底黏附性的方法制备的产品。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种产品，产品由所述的提高铂与衬底黏附性的方法制备而成。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、通过本发明的方法制备后，产品在金属化后和放置一段时间均没有金属脱落问题，大大提高了金属黏附性；
2、方阻小、粗糙度低，光滑。
附图说明
附图1为现有技术中在衬底上生长铂层的结构；
附图2-4为实施例一的方法步骤图；
附图5-7为实施例二的方法步骤图；
附图8为Pt膜方阻变化趋势图；
附图9为现有技术产品示意图；
附图10为本实施例中产品示意图。
以上附图中：
1、衬底；2、铂层；3、黏附层；4、负性光刻胶；5、正性光刻胶。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种提高铂与衬底黏附性的方法，包括以下两种方式：
剥离方式：
在衬底上沉积黏附材料并形成黏附层，衬底采用蓝宝石、Si、SiC、GaN、GaAs衬底等，以蓝宝石为优，黏附层的厚度为2-50nm，黏附材料采用AlN并形成AlN层、或者采用Al2O3形成的Al2O3层、或者采用金属Ta、Ti、Ni、Cr并形成其金属氧化层，具体可以采用ALD工艺、或者MOCVD工艺、或者Sputter工艺、或者E-Beam蒸镀工艺沉积黏附层，如图2所示，
在黏附层的指定位置涂覆负性光刻胶，在黏附层、负性光刻胶上以蒸发、溅射的方式生长铂层（Pt），形成铂层（Pt）的厚度为1um，如图3所示，剥离负性光刻胶及负性光刻胶上的铂层（Pt），仅保留黏附层上铂层（Pt），如图4所示。
如图4所示：由该方法制备的结构为：衬底、形成在衬底上的黏附层、形成在黏附层上指定位置的铂层（Pt）。
蚀刻方式：
在衬底上沉积黏附材料并形成黏附层，衬底采用蓝宝石、Si、SiC、GaN、GaAs衬底等，以蓝宝石为优，黏附层的厚度为2-50nm，黏附材料采用AlN并形成AlN层、或者采用Al2O3形成的Al2O3层、或者采用金属Ti、Ni、Cr并形成其金属氧化层，具体可以采用ALD工艺、或者MOCVD工艺、或者Sputter工艺、或者E-Beam蒸镀工艺沉积黏附层，
在黏附层上以蒸发、溅射的方式形成铂层（Pt），形成铂层（Pt）的厚度为1um，如图5所示，在铂层（Pt）的指定位置涂覆正性光刻胶，如图6所示，蚀刻掉未覆盖正性光刻胶位置的铂层（Pt）及铂层（Pt）下方黏附层，去除正性光刻胶保留正性光刻胶下方铂层（Pt），如图7所示。
由该方法制备的结构为：衬底、形成在衬底指定位置的黏附层、形成在黏附层上的铂层（Pt）。
实施例一：
在蓝宝石衬底上沉积AlN并形成AlN层，AlN层的厚度为4nm，具体采用ALD工艺沉积AlN层，采用剥离或者蚀刻方式在AlN层上形成1um的铂层。
实施例二：
在蓝宝石衬底上沉积AlN并形成AlN层，AlN层的厚度为10nm，具体采用ALD工艺沉积AlN层，采用剥离或者蚀刻方式在AlN层上形成1um的铂层。
实施例三：
在蓝宝石衬底上沉积Al2O3并形成Al2O3层，Al2O3层的厚度为4nm，具体采用ALD工艺沉积Al2O3层，采用剥离或者蚀刻方式在Al2O3层上形成1um的铂层。
实施例四：
在蓝宝石衬底上沉积Al2O3并形成Al2O3层，Al2O3层的厚度为10nm，具体采用ALD工艺沉积Al2O3层，采用剥离或者蚀刻方式在Al2O3层上形成1um的铂层。
实施例五：
在蓝宝石衬底上沉积Cr并形成其金属氧化层，Cr的金属氧化层的厚度为10nm，具体采用E-Beam蒸镀工艺沉积Cr的金属氧化层，采用剥离或者蚀刻方式在Cr的金属氧化层上形成1um的铂层。
实施例六：
在蓝宝石衬底上沉积Ta并形成其金属氧化层，Ta的金属氧化层的厚度为10nm，具体采用E-Beam蒸镀工艺沉积Ta的金属氧化层，采用剥离或者蚀刻方式在Ta的金属氧化层上形成1um的铂层。
实施例七：
在蓝宝石衬底上沉积AlN并形成AlN层，AlN层的厚度为10nm，具体采用MOCVD工艺沉积AlN层，采用剥离或者蚀刻方式在AlN层上形成1um的铂层。
对比例：
在蓝宝石衬底上以蒸发、溅射的方式直接生长铂层（Pt），形成铂层（Pt）的厚度为1um。
下表为实施例与对比例黏附力与方阻对比参数表：
黏附力(dyn/cm) 退火前方阻Ω/□ 2小时退火后方阻Ω/□
实施例一 72 0.149 0.1132
实施例二 72 0.147 0.1094
实施例三 44 0.153 0.1112
实施例四 42 0.168 0.1143
实施例五 28 0.158 0.1186
实施例六 28 0.155 0.1193
实施例七 72 0.152 0.114
对比例 40 0.145 0.114
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种提高铂与衬底黏附性的方法，其特征在于：包括在衬底上沉积黏附材料并形成黏附层，在所述的黏附层上通过剥离或者蚀刻方式形成铂层。
2.根据权利要求1所述的提高铂与衬底黏附性的方法，其特征在于：采用ALD工艺、或者MOCVD工艺、或者Sputter工艺、或者E-Beam蒸镀工艺在所述的衬底上沉积所述的黏附材料。
3.根据权利要求1或2所述的提高铂与衬底黏附性的方法，其特征在于：所述的黏附材料采用氮化铝并形成氮化铝层、或者采用氧化铝并形成氧化铝层、或者采用金属钽、钛、镍、铬所形成的氧化层。
4.根据权利要求1所述的提高铂与衬底黏附性的方法，其特征在于：采用剥离方式时包括：在所述的黏附层的指定位置涂覆负性光刻胶，在所述的黏附层、负性光刻胶上生长所述的铂层，剥离所述的负性光刻胶及所述的负性光刻胶上的铂层，保留所述的黏附层上所述的铂层。
5.根据权利要求1所述的提高铂与衬底黏附性的方法，其特征在于：采用蚀刻方式时包括：在所述的黏附层上形成所述的铂层，在所述的铂层的指定位置涂覆正性光刻胶，至少蚀刻掉未覆盖所述的正性光刻胶位置所述的铂层，去除所述的正性光刻胶保留所述的正性光刻胶下方所述的铂层。
6.根据权利要求5所述的提高铂与衬底黏附性的方法，其特征在于：蚀刻掉未覆盖所述的正性光刻胶位置的铂层及所述的铂层下方所述的黏附层。
7.根据权利要求1所述的提高铂与衬底黏附性的方法，其特征在于：形成所述的铂层的厚度为大于1um。
8.根据权利要求1所述的提高铂与衬底黏附性的方法，其特征在于：沉积所述的黏附层的厚度为2-50nm。
9.根据权利要求1所述的提高铂与衬底黏附性的方法，其特征在于：所述的衬底采用蓝宝石、Si、SiC、GaN、GaAs衬底。
10.一种由权利要求1至9中任意一项权利要求所述的提高铂与衬底黏附性的方法制备的产品。
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