CN112645275A - 应用于高温压力传感器的金属微电极及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种应用于高温压力传感器的金属微电极及其制备方法，该金属微电极包括：衬底；粘附层；形成在所述衬底上；至少一层金属层，位于所述粘附层上方；所述金属层的材料为铂族金属中的至少一种；金属焊接层，位于所述金属层的上方。该金属微电极为采用衬底、粘附层、金属层和金属焊接层形成的增强黏附性的低应力复合膜层，并且金属层采用耐高温难熔金属作为基础材料，提高了高温压力传感器的稳定性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件微细加工技术领域，具体涉及一种应用于高温压力传感器的金属微电极及其制备方法。
背景技术
高温压力传感器是指在高于125℃环境下能正常工作的压力传感器，其研制主要目的就是在高温环境下对各种气液的压力进行测量，随着应用与研究范围的扩展，具备高温工作能力的压力传感器一直是传感器研究的重要领域之一，也是各国政府努力掌握的高科技技术之一。
高温压力传感器在军事方面，可用于喷气发动机、坦克发动机、舰船发动机、风洞、航天器、核反应堆等的压力测量，在民用方面，可用于测量锅炉、管道、高温反应容器内的压力、油井压力和各种发动机腔体内的压力。
高温压力的测量由于受材料温度限制，因而，高温压力传感器的工作稳定性和可靠性一直是压力检测领域需要攻克的难题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种应用于高温压力传感器的金属微电极及其制备方法，该金属微电极为采用衬底、粘附层、金属层和金属焊接层形成的增强黏附性的低应力复合膜层，并且金属层采用耐高温难熔金属作为基础材料，提高了高温压力传感器的稳定性和可靠性，以解决现有技术中高温压力传感器的工作稳定性和可靠性不足的技术问题。
根据本发明的一个或多个实施例，一种应用于高温压力传感器的金属微电极，其特征在于，包括：
衬底；
粘附层；形成在所述衬底上；
至少一层金属层，位于所述粘附层上方；所述金属层的材料为铂族金属中的至少一种；
金属焊接层，位于所述金属层的上方。
根据本发明的一个或多个实施例，一种应用于高温压力传感器的金属微电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供衬底；
在所述衬底上涂覆剥离层，并在所述剥离层上形成微电极开口槽；
在所述开口槽内形成粘附层；
在所述粘附层上方形成金属层，所述金属层的材料为铂族金属中的至少一种；
覆盖所述金属层形成金属焊接层；
进行剥离工艺，以去除所述剥离层。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1a～图1f为本发明实施例中应用于高温压力传感器的金属微电极的制备方法的工艺流程剖面示意图。
图中：
10、开口槽；
100、衬底；200、光刻胶层；300、粘附层；400、缓冲层；500、金属层；600、金属焊接层。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
图1f示出了本发明构思中的应用于高温压力传感器的金属微电极的截面图。
参考图1f，在衬底100上淀积一层粘附层300，衬底100可以为硅基表面氧化硅衬底、高阻硅衬底、玻璃衬底、氮化镓衬底或砷化镓衬底。
在本发明的实施例中，可以在上述的任一种衬底100上完成金属微电极的制备。
粘附层300位于衬底100上方，粘附层300可使得位于其上方的金属层500不易脱落。
粘附层300的材料可以为铬(Cr)、钛(Ti)或铝(Al)。
缓冲层400位于粘附层300上方，也即缓冲层400位于粘附层300和金属层500之间，起到缓解热应力以及内应力的作用。
缓冲层400的材料可以为铜(Cu)、金(Au)或铁(Fe)。
作为本发明构思的一种实施方式，金属层500可以设有一层，金属层500位于缓冲层400上方，金属层500的材料为铂族金属中的至少一种。铂族金属具有熔点高，化学惰性强，电热性稳定、抗电火花蚀耗性高、抗腐蚀性优良、高温抗氧化性能强、催化活性良好等特点，因此采用铂族高温难熔金属作为微电极材料可以提高器件稳定性及可靠性。
金属层500的材料可以为铂(Pt)、钯(Pd)、铱(Ir)、钌(Ru)、铑(Rh)和锇(Os)中的至少一种。
作为本发明构思的另一种实施方式，金属层500可以设有多层，多层金属层500形成叠层设置在缓冲层400上方，并且多层金属层500的形成金属材料可以相同或不同。
金属焊接层600位于金属层500的上方，焊接金属层600的材料可以为金(Au)。
图1a～图1f示出了应用于高温压力传感器的金属微电极的制备方法的一种实施例的各个阶段。
参考图1a，提供衬底100，衬底100可以为硅基表面氧化硅衬底、高阻硅衬底、玻璃衬底、氮化镓衬底或砷化镓衬底。
剥离层200形成在衬底100上，具体可以覆盖衬底100涂覆光刻胶以形成剥离层200。
采用光刻工艺在剥离层200上形成暴露衬底100的微电极开口槽10。
开口槽10形成金属电极图形区域，剥离层200上除开口槽10之外的区域形成金属剥离区。
剥离层200的厚度可以为3μm，当然也可以根据实际需要进行选择设置。
参考图1b，粘附层300形成在开口槽10内，可以采用溅射或蒸发工艺，在开口槽10内覆盖衬底100的上表面形成粘附层300。
粘附层300的材料可以为铬(Cr)、钛(Ti)或铝(Al)。
粘附层300的厚度可以为20nm。
参考图1c，缓冲层400形成在粘附层300上方，具体设置在粘附层300和金属层500之间。
可以采用溅射或蒸发工艺，覆盖粘附层300形成缓冲层400。
缓冲层400的材料可以为铜(Cu)、金(Au)或铁(Fe)。
参考图1d，金属层500设置一层，金属层500形成在缓冲层400上方。
可以采用溅射或蒸发工艺，覆盖缓冲层400形成金属层500。
金属层500的厚度可以为300nm，当然也可以根据实际需要进行选择设置。
金属层500的材料可以为铂(Pt)、钯(Pd)、铱(Ir)、钌(Ru)、铑(Rh)和锇(Os)中的至少一种。
铂族金属普遍为耐高温难熔金属，其中金属铂(Pt)的熔点为1772℃，金属钯(Pd)的熔点为1552℃，金属铑(Rh)的熔点为1966℃，金属钌(Ru)的熔点2250℃，金属铱(Ir)的熔点2443℃，金属锇(Os)的熔点为3027℃，而且这些耐高温金属具有很强的化学惰性，电热性稳定、抗电火花蚀耗性高、抗腐蚀性优良、高温抗氧化性能强、催化活性良好等特点，有利于金属电极表面的稳定，进而提高器件的可靠性。
参考图1e，金属焊接层600形成在金属层500上方。
可以采用溅射或蒸发工艺，覆盖金属层500形成金属焊接层600。
金属焊接层600的材料可以为金(Au)。
金属焊接层600的厚度可以为300nm，当然也可以根据实际需要进行选择设置。
参考图1f，作为本发明的另一种构思，可以采用光刻胶剥离方式对耐高温金属电极进行增强黏附性的低应力复合膜层制备，即可以采用剥离工艺将剥离层200去除。
具体可以采用有机溶剂去除剥离层200以及位于剥离层200上的焊接金属层600、金属层500、缓冲层400以及粘附层300。
有机溶剂可以为丙酮，但不局限于丙酮，可以针对光刻胶采用相适应的其它有机溶剂。
作为本发明的另一种构思，本发明中的金属微电极可以应用于高温压力传感器以及其他高温应用半导体MEMS器件中，能够应用的温度可以在300～500℃范围内。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种应用于高温压力传感器的金属微电极，其特征在于，包括：
衬底；
粘附层；形成在所述衬底上；
至少一层金属层，位于所述粘附层上方；所述金属层的材料为铂族金属中的至少一种；
金属焊接层，位于所述金属层的上方。
2.根据权利要求1所述的应用于高温压力传感器的金属微电极，其特征在于，所述铂族金属包括铂(Pt)、钯(Pd)、铱(Ir)、钌(Ru)、铑(Rh)和锇(Os)。
3.根据权利要求1所述的应用于高温压力传感器的金属微电极，其特征在于，还包括缓冲层，所述缓冲层位于所述粘附层和所述金属层之间。
4.根据权利要求3所述的应用于高温压力传感器的金属微电极，其特征在于，所述缓冲层的材料为铜、金或铁。
5.根据权利要求1所述的应用于高温压力传感器的金属微电极，其特征在于，所述粘附层的材料为铬(Cr)、钛(Ti)或铝(Al)。
6.根据权利要求1所述的应用于高温压力传感器的金属微电极，其特征在于，所述金属焊接层的材料为金(Au)。
7.一种应用于高温压力传感器的金属微电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供衬底；
在所述衬底上涂覆剥离层，并在所述剥离层上形成微电极开口槽；
在所述开口槽内形成粘附层；
在所述粘附层上方形成金属层，所述金属层的材料为铂族金属中的至少一种；
覆盖所述金属层形成金属焊接层；
进行剥离工艺，以去除所述剥离层。
8.根据权利要求7所述的应用于高温压力传感器的金属微电极的制备方法，其特征在于，在形成金属层之前还包括：
采用溅射或蒸发工艺，覆盖所述粘附层形成缓冲层。
9.根据权利要求7或8所述的应用于高温压力传感器的金属微电极的制备方法，其特征在于，所述粘附层、金属层和金属焊接层均采用溅射或蒸发工艺形成。
10.根据权利要求7所述的应用于高温压力传感器的金属微电极的制备方法，其特征在于，采用有机溶剂去除所述剥离层；所述有机溶剂为丙酮。
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