RU2426193C1 - Method of depositing platinum layers onto substrate - Google Patents

Method of depositing platinum layers onto substrate Download PDF

Info

Publication number
RU2426193C1
RU2426193C1 RU2010117598/28A RU2010117598A RU2426193C1 RU 2426193 C1 RU2426193 C1 RU 2426193C1 RU 2010117598/28 A RU2010117598/28 A RU 2010117598/28A RU 2010117598 A RU2010117598 A RU 2010117598A RU 2426193 C1 RU2426193 C1 RU 2426193C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
platinum
silicon dioxide
layer
adhesive layer
silicon
Prior art date
Application number
RU2010117598/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Андреевич Васильев (RU)
Алексей Андреевич Васильев
Андрей Владимирович Соколов (RU)
Андрей Владимирович Соколов
Александр Михайлович Баранов (RU)
Александр Михайлович Баранов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Priority to RU2010117598/28A priority Critical patent/RU2426193C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2426193C1 publication Critical patent/RU2426193C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry. ^ SUBSTANCE: method of depositing platinum layers onto a substrate involves pre-formation of an intermediate adhesion layer from a mixture of platinum and silicon dioxide nanocrystals on a silicon oxide and/or nitride surface. The intermediate adhesion layer with thickness 1-30 nm can be formed via simultaneous magnetron sputtering using magnetrons with platinum and silicon dioxide targets, respectively. ^ EFFECT: high quality of elements, processes, reliability during prolonged use, adhesion of the deposited layers to the substrate. ^ 8 cl, 3 dwg

Description

Изобретение может использоваться в областях электронной техники, например в процессах формирования пленочных элементов микроэлектронных устройств, в частности для изготовления полупроводниковых газовых сенсоров.The invention can be used in the fields of electronic technology, for example, in the processes of forming film elements of microelectronic devices, in particular for the manufacture of semiconductor gas sensors.

Принцип действия полупроводниковых газовых сенсоров основан на изменении проводимости полупроводникового чувствительного слоя под действием хемосорбированного газа на межзеренных границах или на поверхности наночастиц металлооксидного полупроводника. С помощью полупроводниковых газовых сенсоров можно определять концентрации донорных газов (различных горючих газов, включая метан, пропан, органические растворители, СО, аммиак и др.) или акцепторных газов (озона, оксидов азота, хлора, фтора и др.). Порог обнаружения различных газов различен и составляет примерно 0.1 ppm для СО, озона, оксидов азота; несколько ppm для аммиака; порядка 10 ppm для метана и т.д. Верхним пределом, при котором разумно использовать полупроводниковые сенсоры, является концентрация около 0,5 НКПР (нижний концентрационный предел распространения пламени). Для того чтобы обеспечить время отклика сенсора порядка нескольких секунд, сенсор должен быть нагрет до высокой температуры, лежащей в интервале от примерно 250 (при детектировании водорода и этанола) до 500°С (метан).The principle of operation of semiconductor gas sensors is based on a change in the conductivity of the semiconductor sensitive layer under the action of chemisorbed gas at grain boundaries or on the surface of metal oxide semiconductor nanoparticles. Using semiconductor gas sensors, it is possible to determine the concentration of donor gases (various combustible gases, including methane, propane, organic solvents, CO, ammonia, etc.) or acceptor gases (ozone, nitrogen oxides, chlorine, fluorine, etc.). The detection threshold for various gases is different and is approximately 0.1 ppm for CO, ozone, nitrogen oxides; a few ppm for ammonia; about 10 ppm for methane, etc. The upper limit at which it is reasonable to use semiconductor sensors is a concentration of about 0.5 LEL (lower concentration limit of flame propagation). In order to provide a sensor response time of the order of several seconds, the sensor must be heated to a high temperature lying in the range from about 250 (when detecting hydrogen and ethanol) to 500 ° C (methane).

Обычно чувствительный слой изготавливают из нанокристаллических оксидов металлов (SnO2, ZnO, In2O3 и т.д.) с удельной поверхностью ~50-200 м2/г (что соответствует размеру частиц ~5-20 нм). Эти материалы имеют достаточно высокую стабильность при рабочей температуре сенсора. Поверхность наночастиц может быть легирована кластерами каталитических металлов, которые обеспечивают определенную селективность процесса окисления и улучшают избирательность сенсора.Typically, the sensitive layer is made of nanocrystalline metal oxides (SnO 2 , ZnO, In 2 O 3 , etc.) with a specific surface area of ~ 50-200 m 2 / g (which corresponds to a particle size of ~ 5-20 nm). These materials have a fairly high stability at the operating temperature of the sensor. The surface of the nanoparticles can be doped with clusters of catalytic metals, which provide a certain selectivity of the oxidation process and improve the selectivity of the sensor.

Другой тип микроэлектронных сенсоров - термокаталитические датчики - измеряют тепло, возникающее при окислении горючих газов на катализаторе, нанесенном на платиновый нагреватель. В качестве катализатора в этом случае используются наночастицы оксидов алюминия, циркония, гафния и некоторых других металлов с нанесенными на их поверхность наночастицами палладия и платины. Тепло, возникающее в результате химической реакции, измеряется как изменение температуры платинового нагревателя. Термокаталитические сенсоры используются для детектирования относительно высоких концентраций горючих газов, близких к НКПР.Another type of microelectronic sensors - thermocatalytic sensors - measure the heat generated by the oxidation of combustible gases on a catalyst deposited on a platinum heater. In this case, nanoparticles of oxides of aluminum, zirconium, hafnium, and some other metals with palladium and platinum nanoparticles deposited on their surface are used as a catalyst. Heat generated by a chemical reaction is measured as the temperature change of a platinum heater. Thermocatalytic sensors are used to detect relatively high concentrations of combustible gases close to LEL.

Газовые сенсоры кажутся простыми приборами, но технология их производства сконцентрировала в себе все современные достижения науки о материалах и микроэлектроники, так как конкурентоспособный сенсор должен характеризоваться высокой стабильностью и селективностью, должен работать несколько лет при температуре до 500°С, при этом потреблять не более чем несколько десятков милливатт мощности для нагрева. Кроме этого, дрейф параметров сенсора должен быть небольшим, желательно, чтобы он мог работать без перекалибровки в течение нескольких лет.Gas sensors seem to be simple devices, but the technology of their production has concentrated all the modern achievements of the science of materials and microelectronics, since a competitive sensor should be characterized by high stability and selectivity, should work for several years at temperatures up to 500 ° C, while consuming no more than several tens of milliwatts of power for heating. In addition, the drift of the sensor parameters should be small, it is desirable that it could work without recalibration for several years.

Важнейшим элементом газового сенсора, предназначенного для автономных и беспроводных устройств, являются микронагреватели, изготовленные по микромашиной технологии (технологии МЭМС - микроэлектромеханических систем).The most important element of the gas sensor, designed for stand-alone and wireless devices, are microheaters made using micromachine technology (MEMS technology - microelectromechanical systems).

В отношении использования «кремниевой» технологии.Regarding the use of silicon technology.

В этом устройстве мембрана натянута на жесткой рамке, выполненной из кремния. Она выполняет две роли: служит несущим элементом для функциональных элементов сенсора (нагревателя, термометра, чувствительного слоя и т.д.) и, с другой стороны, тонкая мембрана, имеющая низкую теплопроводность в плоскости, является теплоизолирующим элементом для нагретого до высокой температуры чувствительного слоя. Такая теплоизоляция необходима для минимизации мощности, потребляемой сенсором при рабочей температуре.In this device, the membrane is stretched on a rigid frame made of silicon. It has two roles: it serves as a supporting element for the functional elements of the sensor (heater, thermometer, sensitive layer, etc.) and, on the other hand, a thin membrane having low thermal conductivity in the plane is an insulating element for a sensitive layer heated to a high temperature . Such thermal insulation is necessary to minimize the power consumed by the sensor at operating temperature.

Исторически микронагреватели связаны с толстопленочными газовыми сенсорами. В настоящее время наиболее известные сенсоры изготавливаются по этой технологии японскими компаниями Figaro Inc. и FIS. Сенсоры Figaro TGS 2610ТМ (www.Figaro.co.jp) имеют нагреватель на основе диоксида рутения. Размеры чипа составляют 1.5×1.5×0.5 мм.Historically, microheaters have been associated with thick-film gas sensors. Currently, the most famous sensors are manufactured by this technology by Japanese companies Figaro Inc. and FIS. The Figaro TGS 2610TM sensors (www.Figaro.co.jp) have a ruthenium dioxide heater. The dimensions of the chip are 1.5 × 1.5 × 0.5 mm.

Чип смонтирован в корпусе ТО-5, он подвешен на 40-микронных проводах из сплава Pt/W. Размеры чипа не оптимальны, поэтому он потребляет достаточно высокую мощность при детектировании метана - около 280 мВт. Мощность, потребляемая сенсором метана компании FIS типа SP-11TM (2×2×0.3 мм), еще выше, около 400 мВт. Выбор топологии сенсора обусловлен технологией корпусирования, так как почти половина стоимости сенсора связана с этой операцией. Высокая потребляемая мощность и связанные с ней трудности при изготовлении взрывозащищенного оборудования, в котором используются эти сенсоры, толкают исследователей к поиску путей улучшения технологии сенсоров.The chip is mounted in a TO-5 package; it is suspended on 40 micron Pt / W alloy wires. The size of the chip is not optimal, so it consumes a fairly high power when detecting methane - about 280 mW. The power consumed by the FIS SP-11TM type methane sensor (2 × 2 × 0.3 mm) is even higher, about 400 mW. The choice of sensor topology is determined by the packaging technology, since almost half of the sensor cost is associated with this operation. The high power consumption and the associated difficulties in the manufacture of explosion-proof equipment that use these sensors are pushing researchers to look for ways to improve sensor technology.

Оптимизация толстопленочных сенсоров была предпринята в работе [1]. Сенсор был изготовлен по оригинальной технологии без применения подложки. Все толстопленочные слои были получены трафаретной печатью на жертвенном слое (слой, удаляемый из-под рабочего слоя после изготовления последнего), который был после изготовления вытравлен. Особое внимание было уделено долговременной стабильности материала нагревателя. Хорошо известно, что коммерческие резистивные пасты на основе диоксида рутения или платины не могут быть использованы для изготовления сенсоров. Первые содержат свинцовые стекла, которые взаимодействуют с RuO2, что ведет к дрейфу сопротивления нагревателя при высокой температуре. Пасты на основе платины имеют слишком низкое удельное сопротивление, это требует применения нагревателя в форме меандра и увеличивает таким образом размеры и мощность сенсора. Материалы на основе композитов RuO2 и Pt [1] свободны от этих недостатков. Материал на основе RuO2 имеет сопротивление 6-20 Ом/квадрат и может быть использован до температуры 450°С; материал на основе Pt имеет сопротивление 2-6 Ом/квадрат и используется до 600°С. Дрейф сопротивления нагревателя с обоими материалами не превышает 3% в год. Достаточно высокий ТКС (температурный коэффициент сопротивления) позволяет использовать нагреватели в качестве температурных датчиков для стабилизации температуры сенсора. Мощность сенсора при температуре 450°С равна примерно 220 мВт. Время теплового отклика - около 1 с, сенсор выдерживает без повреждений более 10 млн. циклов включения-выключения.Optimization of thick-film sensors was undertaken in [1]. The sensor was manufactured using the original technology without the use of a substrate. All thick film layers were obtained by screen printing on the sacrificial layer (the layer removed from under the working layer after manufacturing the latter), which was etched after production. Particular attention was paid to the long-term stability of the heater material. It is well known that commercial resistive pastes based on ruthenium dioxide or platinum cannot be used for the manufacture of sensors. The first ones contain lead glasses that interact with RuO 2 , which leads to a drift of the heater resistance at high temperature. Platinum-based pastes have too low resistivity, this requires the use of a meander-shaped heater and thus increases the size and power of the sensor. Materials based on RuO 2 and Pt [1] composites are free from these disadvantages. The material based on RuO 2 has a resistance of 6-20 Ohms / square and can be used up to a temperature of 450 ° C; Pt-based material has a resistance of 2-6 ohms / square and is used up to 600 ° C. The resistance drift of the heater with both materials does not exceed 3% per year. A sufficiently high TCS (temperature coefficient of resistance) allows the use of heaters as temperature sensors to stabilize the temperature of the sensor. The power of the sensor at a temperature of 450 ° C is approximately 220 mW. The thermal response time is about 1 s, the sensor can withstand more than 10 million on-off cycles without damage.

Дальнейшее уменьшение потребляемой полупроводниковыми и термокаталитическими сенсорами мощности невозможно в рамках толстопленочной технологии. Для толстопленочных сенсоров ограничение связано с необходимостью приваривать проволочные контакты к чипу - в работе [1] размеры контактных площадок и чипа были сравнимыми.A further decrease in the power consumed by semiconductor and thermocatalytic power sensors is not possible within the framework of thick-film technology. For thick-film sensors, the limitation is related to the need to weld wire contacts to the chip — in [1], the sizes of the contact pads and the chip were comparable.

Это означает, что любое дальнейшее уменьшение потребляемой полупроводниковыми и термокаталитическими сенсорами мощности невозможно без использования микромашинных подходов при конструировании приборов.This means that any further reduction in the power consumed by semiconductor and thermocatalytic power sensors is impossible without the use of micromachined approaches in the design of devices.

Такой сенсор содержит тонкую диэлектрическую пленку, выполненную из нескольких слоев оксида и нитрида кремния. Эта пленка несет чувствительный слой и теплоизолирует его от кремниевой рамки, находящейся при комнатной температуре. Применение этой схемы позволяет решить проблему, неразрешимую в толстопленочной технологии: можно разделить микронагреватель и контактные площадки и минимизировать за счет этого нагретую площадь и мощность, потребляемую сенсором. Имеется несколько проблем, которые не решены до конца до настоящего времени в технологии кремниевого микромашининга, то есть технологии изготовления микроэлектромеханических устройств с использованием кремниевой технологии.Such a sensor contains a thin dielectric film made of several layers of silicon oxide and nitride. This film carries a sensitive layer and insulates it from a silicon frame at room temperature. The application of this scheme allows us to solve the problem that cannot be solved in thick-film technology: you can separate the micro-heater and contact pads and minimize the heated area and power consumed by the sensor. There are several problems that have not been completely resolved to date in silicon micromachining technology, that is, the technology for manufacturing microelectromechanical devices using silicon technology.

ПроблемыProblems

1. Стабильность мембраны при высокой температуре.1. Stability of the membrane at high temperature.

Эта проблема связана с очень высокими механическими напряжениями в оксиде и нитриде кремния, которые используются для изготовления мембраны. Эти напряжения имеют противоположные знаки, и применение многослойной структуры позволяет уменьшить среднее напряжение. Тем не менее, термическая усталость мембраны ведет в конечном итоге к ее разрушению даже при постоянной температуре.This problem is associated with very high mechanical stresses in silicon oxide and nitride, which are used to make the membrane. These stresses have opposite signs, and the use of a multilayer structure can reduce the average voltage. Nevertheless, thermal fatigue of the membrane ultimately leads to its destruction even at a constant temperature.

2. Стабильность материала нагревателя и его адгезия к материалу мембраны при высокой температуре.2. The stability of the material of the heater and its adhesion to the membrane material at high temperature.

3. Стабильность нитрида кремния при высокой температуре во влажной атмосфере.3. Stability of silicon nitride at high temperature in a humid atmosphere.

4. Адгезия чувствительного слоя к материалу мембраны.4. Adhesion of the sensitive layer to the membrane material.

В течение последних десятилетий различные исследовательские группы пытались решить эти проблемы, тем не менее полностью удовлетворительное решение, которое позволяет производить сенсоры, пока так и не было найдено.Over the past decades, various research groups have tried to solve these problems, however, a completely satisfactory solution, which allows the production of sensors, has not yet been found.

Авторы работы [2] изготовили микромашинную систему, содержащую не только газовый сенсор на тонкой диэлектрической мембране, но и микроэлектронную схему, изготовленную с помощью технологии КМОП (комплементарный металл-оксид-полупроводник) приборов / КМОП (CMOS): Complementary-metal-oxide semiconductor - технология построения электронных схем/, предназначенную для считывания данных, обработки сигнала и связи с прибором. Нагреватель изготовлен из поликристаллического кремния, диаметр мембраны равен примерно 500 мкм, размер нагревателя 300 мкм. Эти размеры позволяют изготовить сенсор с энергетической эффективностью около 7°С на милливатт (увеличение мощности нагревателя на 1 мВт приводит к росту температуры на 7 градусов. То есть - это наклон кривой зависимости температуры нагревателя как функции его мощности), то есть мощность, потребляемая сенсором, равна примерно 60 мВт при 450°С. Авторы не дают информации о долговременной стабильности системы и о различии в надежности сенсора и электронной схемы. Другим вопросом, не проясненным в работе, является возможность технологического отжига интегральной схемы вместе с нанесенным чувствительным слоем. Обычно бывает необходим отжиг при 700-800°С, который КМОП-схема едва ли сможет выдержать. Также неясен вопрос о стоимости такого изделия.The authors of [2] fabricated a micromachine system containing not only a gas sensor on a thin dielectric membrane, but also a microelectronic circuit made using CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) technology / CMOS: Complementary-metal-oxide semiconductor - technology for constructing electronic circuits /, intended for reading data, signal processing and communication with the device. The heater is made of polycrystalline silicon, the diameter of the membrane is approximately 500 microns, the size of the heater is 300 microns. These dimensions make it possible to manufacture a sensor with an energy efficiency of about 7 ° C per milliwatt (an increase in the heater power by 1 mW leads to a temperature increase of 7 degrees. That is, this is the slope of the curve of the temperature of the heater as a function of its power), that is, the power consumed by the sensor equal to about 60 mW at 450 ° C. The authors do not provide information on the long-term stability of the system and on the differences in the reliability of the sensor and the electronic circuit. Another issue that is not clarified in the work is the possibility of technological annealing of the integrated circuit together with the applied sensitive layer. Usually, annealing at 700-800 ° C is necessary, which the CMOS circuit can hardly withstand. Also unclear about the cost of such a product.

Платиновые нагреватели для термокаталитических сенсоров были предложены в работе [3].Platinum heaters for thermocatalytic sensors were proposed in [3].

В этой работе авторы исследовали отношения размеров мембраны и нагревателя на тепловые характеристики сенсора. Размеры нагревателя изменялись от 200×200 мкм до 570×570 мкм при фиксированном размере мембраны 1×1 и 2×2 мм. Мощность микронагревателя размером (200×200 мкм) равна 120 мВт при 450°С. Авторы [3] сообщают о стабильности нагревателя в течение 1000 часов при постоянном и пульсирующем нагреве, но не указывают ни величины дрейфа, ни технологии нанесения платинового нагревателя.In this work, the authors investigated the ratio of the size of the membrane and the heater to the thermal characteristics of the sensor. The dimensions of the heater varied from 200 × 200 μm to 570 × 570 μm with a fixed membrane size of 1 × 1 and 2 × 2 mm. The power of a microheater of size (200 × 200 μm) is 120 mW at 450 ° C. The authors of [3] report the stability of the heater for 1000 hours under constant and pulsating heating, but do not indicate either the drift value or the technology for applying a platinum heater.

В настоящее время наиболее интересные результаты по минимизации мощности нагревателя были получены в работах [4, 5]. Микронагреватель в виде мостика был оптимизирован с точки зрения потребляемой мощности [4]. Микромостик получен травлением кремния с лицевой стороны в отличии от приборов, которые обсуждались ранее. При 450°С микронагреватель потребляет около 18 мВт, что в настоящий момент является мировым рекордом. Тем не менее, принимая во внимание очень малые размеры нагревателя (100×100 мкм), удельная мощность не так уж мала, это может влиять на стабильность сенсора. Указанная технология имеет ряд недостатков: мембрана находится слишком близко к дну полости (200 мкм) и соединена иглой с этим дном. К сожалению, авторы не приводят данных о стабильности, выходе годных и надежности представленных сенсоров. Тепловая инерция представленных сенсоров очень мала: время теплового отклика равно всего лишь 3 мс.Currently, the most interesting results on minimizing heater power were obtained in [4, 5]. The micro-heater in the form of a bridge was optimized in terms of power consumption [4]. The microbridge was obtained by etching silicon on the front side, in contrast to the devices that were discussed earlier. At 450 ° C, the microheater consumes about 18 mW, which is currently a world record. Nevertheless, taking into account the very small dimensions of the heater (100 × 100 μm), the specific power is not so small, this can affect the stability of the sensor. This technology has several disadvantages: the membrane is too close to the bottom of the cavity (200 μm) and is connected by a needle to this bottom. Unfortunately, the authors do not provide data on the stability, yield, and reliability of the sensors presented. The thermal inertia of the presented sensors is very small: the thermal response time is only 3 ms.

Систематические исследования топологии микромашинных нагревателей были выполнены в работах [6-8]. Топология была оптимизирована с использованием программы ISE SOLIDIS (ISE AG, Zurich (Switzerland)) с учетом результатов работы [1]. Для получения минимальной мощности мембрана должна быть больше нагревателя в 8-10 раз.Systematic studies of the topology of micromachined heaters were performed in [6–8]. The topology was optimized using the ISE SOLIDIS program (ISE AG, Zurich (Switzerland)) taking into account the results of [1]. To obtain the minimum power, the membrane should be 8-10 times larger than the heater.

Исходным материалом для изготовления микронагревателей была 4-дюймовая пластина кремния р-типа ориентации (100), отполированная с двух сторон. На пластине было выращено 500 нм термического оксида кремния, затем с помощью LPCVD нанесен слой стехиометрического Si3N4 толщиной 150 нм, после этого - 500 нм оксида из TEOS (тетраэтоксисилана). С обратной стороны было вытравлено окно для освобождения мембраны. Платиновый нагреватель был нанесен с помощью напыления с испарением платины электронным лучом, в качестве адгезионного слоя использовался слой Cr, Ti или Та толщиной 5 нм.The starting material for the manufacture of microheaters was a 4-inch silicon plate of p-type orientation (100), polished on both sides. 500 nm thermal silicon oxide was grown on a wafer, then a layer of stoichiometric Si 3 N 4 150 nm thick was deposited using LPCVD, followed by 500 nm oxide of TEOS (tetraethoxysilane). On the reverse side, a window was removed to release the membrane. A platinum heater was deposited by electron beam evaporation of platinum; a 5 nm thick Cr, Ti, or Ta layer was used as an adhesive layer.

Применение адгезионных слоев из перечисленных металлов пока не дало желаемого результата. Дело в том, что для формирования чувствительного слоя чип должен быть нагрет до 700-800°С в течение 15-60 мин, а его рабочая температура может достигать 500°С. При этой температуре металл адгезионного слоя окисляется, что приводит к отслаиванию платины.The use of adhesive layers of these metals has not yet yielded the desired result. The fact is that for the formation of a sensitive layer, the chip must be heated to 700-800 ° C for 15-60 minutes, and its operating temperature can reach 500 ° C. At this temperature, the metal of the adhesive layer is oxidized, which leads to peeling of platinum.

При изготовлении полупроводниковых и термокаталитических газовых сенсоров в качестве нагревателей используются слои платины толщиной 100-200 нм, полученные методом магнетронного распыления. Применение платины для этих целей вызвано тем, что ни один другой материал (например, нихром, силициды металлов, поликристаллический кремний и т.д.) не обладает при использовании в виде тонкой пленки достаточной устойчивостью к окислению при долговременной, в течение нескольких лет, работе при рабочей температуре сенсора, равной 400-500°С.In the manufacture of semiconductor and thermocatalytic gas sensors, platinum layers 100-200 nm thick obtained by magnetron sputtering are used as heaters. The use of platinum for these purposes is due to the fact that no other material (for example, nichrome, metal silicides, polycrystalline silicon, etc.) has sufficient oxidation stability when used in the form of a thin film during long-term operation over several years at a sensor operating temperature of 400-500 ° C.

Недостатком платины является ее плохая адгезия к поверхности диоксида кремния, который используется для изготовления микромашинных мембран низкопотребляющих сенсоров беспроводных систем газосигнализаторов.The disadvantage of platinum is its poor adhesion to the surface of silicon dioxide, which is used for the manufacture of micromachined membranes of low-power sensors of wireless gas alarm systems.

Применение обычных для микроэлектроники адгезионных подслоев толщиной 10-20 нм, которые наносятся под слой платины, выполняются из титана, тантала, хрома и тому подобных металлов, не дает положительного эффекта, так как рабочая температура сенсора равна 400-500°С. При этой температуре адгезионный слой постепенно окисляется, что приводит к потере адгезии платины.The use of adhesive sublayers 10-20 nm thick, which are usual for microelectronics, which are applied under a platinum layer, are made of titanium, tantalum, chromium and the like metals, does not give a positive effect, since the sensor’s operating temperature is 400-500 ° С. At this temperature, the adhesive layer is gradually oxidized, which leads to a loss of adhesion of platinum.

Предложенное решение включает создание адгезионных слоев, выполненных из смеси наноструктурированных диоксида кремния и платины, и обеспечивает, в частности, стабильность нагревателей в диапазоне рабочих температур 400-500°С.The proposed solution includes the creation of adhesive layers made of a mixture of nanostructured silicon dioxide and platinum, and provides, in particular, the stability of the heaters in the operating temperature range of 400-500 ° C.

Известно техническое решение: RU 2365403, МПК B01D 67/00; B01D 71/02; В82В 1/00. Заявка 2008130031/15, 21.07.2008. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГАЗОПРОНИЦАЕМОЙ МЕМБРАНЫ.Known technical solution: RU 2365403, IPC B01D 67/00; B01D 71/02; B82B 1/00. Application 2008130031/15, 07/21/2008. METHOD FOR PRODUCING A GAS-PERMEABLE MEMBRANE.

Указанное решение включает фрагментарное нанесение на обе поверхности монокристаллической кремниевой пластины металлических покрытий, химически инертных в растворах фтористоводородной кислоты с окислителем. Пластину отжигают в условиях, обеспечивающих формирование омического контакта между нанесенным металлом и кремнием, а затем проводят процесс порообразования в кремнии путем обработки пластины в растворе, содержащем фтористоводородную кислоту, окислитель, вещество, способствующее восстановлению окислителя на поверхности металла, и поверхностно-активное вещество.The specified solution includes fragmentary deposition on both surfaces of a single-crystal silicon wafer of metal coatings chemically inert in solutions of hydrofluoric acid with an oxidizing agent. The plate is annealed under conditions that ensure the formation of an ohmic contact between the deposited metal and silicon, and then the pore formation process in silicon is carried out by treating the plate in a solution containing hydrofluoric acid, an oxidizing agent, a substance that helps to restore the oxidizing agent on the metal surface, and a surfactant.

Однако присутствуют такие недостатки, как сложность процессов, недостаточная точность и надежность изготовления, недостаточная адгезия наносимых слоев к поверхности подложки, надежность при длительных сроках эксплуатации.However, there are such disadvantages as the complexity of the processes, insufficient accuracy and reliability of manufacture, insufficient adhesion of the applied layers to the surface of the substrate, reliability during long service life.

Также известно техническое решение: SU 1195849, МПК 5 H01L 21/28. Заявка 3737793/25, 07.05.1984. СПОСОБ СОЗДАНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ КОНТАКТНЫХ СИСТЕМ.The technical solution is also known: SU 1195849, IPC 5 H01L 21/28. Application 3737793/25, 05/07/1984. METHOD FOR CREATING MULTILAYERED CONTACT SYSTEMS.

Сущность способа заключается в том, что при создании многослойных контактных систем, состоящих из базового слоя, из окисляемого металла и основного слоя, содержащего по крайней мере один неокисляемый металл, включающем ионное травление основного слоя в смеси кислорода и инертного газа через защитный слой из окисляемого металла и химическое травление базового и защитного слоев, перед химическим травлением с поверхности базового и защитного слоев удаляют окисленный слой ионным травлением в среде инертного газа.The essence of the method lies in the fact that when creating multilayer contact systems consisting of a base layer of an oxidizable metal and a base layer containing at least one non-oxidizable metal, including ion etching of the base layer in a mixture of oxygen and an inert gas through a protective layer of oxidizable metal and chemical etching of the base and protective layers, before chemical etching, the oxidized layer is removed from the surface of the base and protective layers by ion etching in an inert gas environment.

Удаление окисленного слоя исключает большой растрав элементов рисунка при химическом травлении базового и защитного слоев, что обеспечивает высокую точность воспроизведения элементов при создании многослойных контактных систем. Удаление окисленного слоя именно ионным травлением в среде инертного газа разрешает проводить данную операцию в едином технологическом процессе создания многослойной контактной системы, включающем ионное травление основного слоя, что позволяет исключить нежелательные загрязнения посторонними примесями обрабатываемых пластин.Removing the oxidized layer eliminates the large raster of the elements of the pattern during chemical etching of the base and protective layers, which ensures high fidelity of reproduction of elements when creating multilayer contact systems. Removing the oxidized layer by ion etching in an inert gas environment allows this operation to be carried out in a single technological process for creating a multilayer contact system, including ion etching of the main layer, which eliminates undesirable contamination with extraneous impurities of the processed plates.

Недостатком данного способа является относительно высокая трудоемкость и сложность процессов, недостаточная точность и надежность изготовления, недостаточная адгезия наносимых слоев к подложке (основному слою), надежность при длительных сроках эксплуатации.The disadvantage of this method is the relatively high complexity and complexity of the processes, insufficient accuracy and reliability of manufacture, insufficient adhesion of the applied layers to the substrate (main layer), reliability for long periods of operation.

Известно также техническое решение: RU 2110112, МПК 6 H01L 21/033. Заявка 96112802/25, 18.06.1996. СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПЛЕНОЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ОСНОВЕ ПЛАТИНЫ.A technical solution is also known: RU 2110112, IPC 6 H01L 21/033. Application 96112802/25, 06/18/1996. METHOD FOR FORMING FILM ELEMENTS BASED ON PLATINUM.

Сущность указанного решения: при формировании пленочных элементов на основе платины производят нанесение на подложку с бескислородным диэлектрическим покрытием металлооксидного адгезионного слоя и слоя платины, фотолитографическое выполнение конфигурации элементов. Адгезионный слой наносят распылением титана в кислородсодержащей плазме, начиная при соотношении давлений PO2 / р=0,3-0,4 и заканчивая при PO2 / р<0,2, где PO2 - давление кислорода, р - общее давление смеси. После нанесения слоя платины производят отжиг в вакууме до восстановления диоксида платины до платины и низших окислов, а после формирования конфигурации элементов подложку подвергают отжигу в кислородсодержащей среде.The essence of this solution: when forming film elements based on platinum, a metal oxide adhesive layer and a platinum layer are applied onto a substrate with an oxygen-free dielectric coating, photolithographic configuration of the elements is performed. The adhesive layer is applied by spraying titanium in an oxygen-containing plasma, starting at a pressure ratio P O2 / p = 0.3-0.4 and ending at P O2 / p <0.2, where P O2 is the oxygen pressure, p is the total pressure of the mixture. After the platinum layer is deposited, annealing is performed in vacuum until platinum dioxide is reduced to platinum and lower oxides, and after the formation of the configuration of the elements, the substrate is annealed in an oxygen-containing medium.

Недостатком данного способа является относительно большое количество используемых материалов, в т.ч. тугоплавких, что вызывает необходимость использования многофункциональных и многопозиционных устройств для их нанесения, недостаточны адгезия наносимых слоев к подложке, надежность при длительных сроках эксплуатации. Указанное решение может рассматриваться в качестве прототипа к заявленному.The disadvantage of this method is the relatively large number of materials used, including refractory, which necessitates the use of multifunctional and multi-position devices for their application, insufficient adhesion of the applied layers to the substrate, reliability during long service life. The specified solution can be considered as a prototype to the declared.

Технической задачей является повышение качества элементов, технологичности процессов, надежности при длительных сроках эксплуатации, адгезии наносимых слоев к подложке, что и обеспечивает в совокупности и взаимозависимости достигаемый технический результат.The technical task is to improve the quality of the elements, the manufacturability of the processes, reliability for long periods of operation, the adhesion of the applied layers to the substrate, which ensures the achieved technical result in combination and interdependence.

Указанное обеспечивает предложенная совокупность существенных признаков.The specified provides the proposed combination of essential features.

Способ нанесения платиновых слоев на подложку, включающий предварительное формирование на поверхности из оксида и/или нитрида кремния промежуточного адгезионного слоя, причем адгезионный слой формируют из смеси нанокристаллов диоксида кремния и платины,A method of applying platinum layers on a substrate, comprising pre-forming on the surface of silicon oxide and / or silicon nitride an intermediate adhesive layer, wherein the adhesive layer is formed from a mixture of silicon dioxide and platinum nanocrystals,

при этомwherein

- адгезионный слой формируют толщиной 1-30 нанометров;- the adhesive layer is formed with a thickness of 1-30 nanometers;

- адгезионный слой формируют одновременным магнетронным распылением из двух магнетронов с мишенями из платины и диоксида кремния, соответственно;- the adhesive layer is formed by simultaneous magnetron sputtering from two magnetrons with targets of platinum and silicon dioxide, respectively;

- адгезионный слой формируют магнетронным распылением с использованием платиновой мишени, часть поверхности которой закрывают пластиной из диоксида кремния;- the adhesive layer is formed by magnetron sputtering using a platinum target, part of the surface of which is covered with a silicon dioxide plate;

- после формирования адгезионного слоя с поверхности мишени удаляют пластину из диоксида кремния, затем наносят основную часть платинового слоя магнетронным распылением платины;- after the formation of the adhesive layer from the surface of the target remove the plate of silicon dioxide, then apply the bulk of the platinum layer by magnetron sputtering of platinum;

- после формирования адгезионного слоя с мишенями из платины и диоксида кремния, соответственно, выключают магнетрон с мишенью из диоксида кремния и далее проводят нанесение основной части платинового слоя;- after the formation of the adhesive layer with targets of platinum and silicon dioxide, respectively, turn off the magnetron with the target of silicon dioxide and then apply the main part of the platinum layer;

- нанесение платинового слоя проводят в смеси кислорода и инертного газа, содержащей 5-50 объемных % кислорода;- the platinum layer is applied in a mixture of oxygen and an inert gas containing 5-50 volume% oxygen;

- после нанесения основной части платинового слоя производят стабилизирующий отжиг, для чего подложку помещают в печь, повышают температуру со скоростью не более 200°С в час до 650°С, затем выдерживают ее при 650°С в течение не менее 2 часов до полного разложения оксидов платины, затем температуру повышают со скоростью не более 200°С в час до 850°С, после чего выдерживают при 850°С в течение 2 часов и понижают температуру до комнатной со скоростью не более 200°С в час.- after applying the main part of the platinum layer, stabilizing annealing is performed, for which the substrate is placed in an oven, the temperature is increased at a speed of no more than 200 ° C per hour to 650 ° C, then it is kept at 650 ° C for at least 2 hours until complete decomposition platinum oxides, then the temperature is increased at a speed of no more than 200 ° C per hour to 850 ° C, then it is kept at 850 ° C for 2 hours and the temperature is lowered to room temperature at a speed of no more than 200 ° C per hour.

Предложенное решение поясняется иллюстрациями.The proposed solution is illustrated by illustrations.

На фиг.1 показано поперечное сечение изделия, состоящего из нанесенных на подложку из кремния 1, покрытого слоем диоксида кремния 2, адгезионного слоя 3, состоящего из смеси нанокристаллов диоксида кремния и платины и слоя платины 4.Figure 1 shows a cross section of an article consisting of a silicon dioxide supported on a silicon substrate 1 coated with a silicon dioxide layer 2, an adhesive layer 3 composed of a mixture of silicon dioxide and platinum nanocrystals and a platinum layer 4.

На фиг.2 показаны схематично операции согласно п.3 формулы - нанесение смеси нанокристаллов диоксида кремния и платины на поверхность подложки из кремния, покрытой диоксидом кремния 2 и закрепленной в подложкодержателе 5 посредством двух магнетронов 7, один из которых питается постоянным напряжением (-U) и снабжен мишенью из платины 8, а второй питается переменным высокочастотным напряжением (~U) и снабжен мишенью из диоксида кремния 9. Нанесение адгезионного слоя 3, состоящего из смеси нанокристаллов платины и диоксида кремния, происходит при одновременном распылении из обоих магнетронов 7, после нанесения адгезионного слоя один из магнетронов выключают и проводят нанесение слоя платины распылением мишени вторым магнетроном. Распыление платины и диоксида кремния происходит под действием бомбардировки ионами аргона (Ar+) при подаче газообразного аргона (Ar) в вакуумную камеру, содержащую все указанные выше элементы.Figure 2 shows schematically the operations according to claim 3 of the formula - applying a mixture of silicon dioxide and platinum nanocrystals on the surface of a silicon substrate coated with silicon dioxide 2 and fixed in the substrate holder 5 by means of two magnetrons 7, one of which is supplied with a constant voltage (-U) and is equipped with a target of platinum 8, and the second is powered by an alternating high-frequency voltage (~ U) and is equipped with a target of silicon dioxide 9. The application of the adhesive layer 3, consisting of a mixture of platinum nanocrystals and silicon dioxide, occurs when simultaneously spraying from both magnetrons 7, after applying the adhesive layer, one of the magnetrons is turned off and the platinum layer is deposited by sputtering the target with a second magnetron. The spraying of platinum and silicon dioxide occurs under the action of bombardment by argon ions (Ar + ) when gaseous argon (Ar) is fed into a vacuum chamber containing all of the above elements.

На фиг.3 показаны схематично операции, согласно п.4 формулы - нанесение смеси нанокристаллов диоксида кремния и платины на поверхность подложки из кремния, покрытой диоксидом кремния 2 и закрепленной в подложкодержателе 5 посредством магнетрона 7 с использованием мишени из платины 8, часть которой закрыта пластиной 10 из диоксида кремния. Распыление платины и диоксида кремния происходит под действием бомбардировки ионами аргона (Ar+) при подаче газообразного аргона (Ar) в вакуумную камеру, содержащую все указанные выше элементы.Figure 3 shows schematically the operation according to claim 4 of the formula — depositing a mixture of silicon dioxide and platinum nanocrystals on the surface of a silicon substrate coated with silicon dioxide 2 and fixed in the substrate holder 5 by means of a magnetron 7 using a target made of platinum 8, part of which is covered by a plate 10 made of silicon dioxide. The spraying of platinum and silicon dioxide occurs under the action of bombardment by argon ions (Ar + ) when gaseous argon (Ar) is fed into a vacuum chamber containing all of the above elements.

Предложение поясняется графически.The proposal is illustrated graphically.

На фиг.1 - поперечное сечение изделия.Figure 1 is a cross section of the product.

На фиг.2 - схематическое изображение процесса в соответствии с п.3 формулы.Figure 2 - schematic representation of the process in accordance with paragraph 3 of the formula.

На фиг.3 - схематическое изображение процесса в соответствии с п.4 формулы.Figure 3 is a schematic representation of a process in accordance with claim 4 of the formula.

Позициями на фиг.1-3 обозначены:The positions in figure 1-3 are indicated:

1 - кремниевая пластина;1 - silicon wafer;

2 - слой диоксида кремния;2 - a layer of silicon dioxide;

3 - адгезионный слой из смеси нанокристаллов диоксида кремния и платины;3 - adhesive layer of a mixture of nanocrystals of silicon dioxide and platinum;

4 - слой платины;4 - a layer of platinum;

5 - подложкодержатель;5 - substrate holder;

6 - подложка*, включающая кремниевую пластину 1 и слой диоксида кремния 2;6 - substrate *, including a silicon wafer 1 and a layer of silicon dioxide 2;

7 - магнетрон;7 - magnetron;

8 - платиновая мишень, размещаемая на одном из магнетронов 7;8 - a platinum target placed on one of the magnetrons 7;

9 - мишень из диоксида кремния размещаемая на втором магнетроне 7;9 - a target of silicon dioxide placed on the second magnetron 7;

10 - пластина из диоксида кремния (например, кольцевая), закрывающая часть платиновой мишени 8;10 - a plate of silicon dioxide (for example, an annular), covering the part of the platinum target 8;

11 - кольцевая зона распыления платиновой мишени 8;11 - annular zone of sputtering of a platinum target 8;

Ar+ - ионы аргона, бомбардирующие платиновую мишень 8.Ar + - argon ions bombarding a platinum target 8.

* Пояснения:* Explanations:

Представленная на фиг.2 и 3 подложка 6 включает указанные на фиг.1 кремниевую пластину 1 и слой диоксида кремния 2.Substrate 6 shown in FIGS. 2 and 3 includes the silicon wafer 1 indicated in FIG. 1 and a silicon dioxide layer 2.

В соответствии с поясняющими графическими материалами предложенная совокупность существенных признаков может быть конкретизирована соответствующими позициями на фигурах следующим образом.In accordance with the explanatory graphic materials, the proposed set of essential features can be specified by the corresponding positions in the figures as follows.

Способ нанесения платиновых слоев 4 на кремниевую пластину 1, покрытую слоем диоксида кремния 2, включающий предварительное формирование промежуточного адгезионного слоя 3, причем адгезионный слой формируют из смеси нанокристаллов диоксида кремния и платины,A method of depositing platinum layers 4 on a silicon wafer 1 coated with a layer of silicon dioxide 2, comprising pre-forming an intermediate adhesive layer 3, wherein the adhesive layer is formed from a mixture of silicon dioxide and platinum nanocrystals,

при этомwherein

- адгезионный слой 3 формируют одновременным магнетронным распылением из двух магнетронов 7 с мишенями из платины 8 и диоксида кремния 9, соответственно;- the adhesive layer 3 is formed by simultaneous magnetron sputtering from two magnetrons 7 with targets of platinum 8 and silicon dioxide 9, respectively;

- адгезионный слой 3 формируют магнетронным распылением с использованием платиновой мишени 8, часть поверхности которой закрывают кольцевой пластиной из диоксида кремния 10;- the adhesive layer 3 is formed by magnetron sputtering using a platinum target 8, part of the surface of which is covered by a silicon dioxide ring plate 10;

- после формирования адгезионного слоя 3 с поверхности мишени 8 удаляют кольцевую пластину из диоксида кремния 10, затем наносят основную часть платинового слоя 4 магнетронным распылением платины;- after the formation of the adhesive layer 3 from the surface of the target 8 remove the annular plate of silicon dioxide 10, then apply the main part of the platinum layer 4 by magnetron sputtering of platinum;

- после формирования адгезионного слоя 3 одновременным магнетронным распылением мишеней из платины и диоксида кремния из двух магнетронов 7 выключают магнетрон 7 с мишенью из диоксида кремния 9, далее проводят нанесение основной части 4 платинового слоя;- after the formation of the adhesive layer 3 by simultaneous magnetron sputtering of targets from platinum and silicon dioxide from two magnetrons 7, turn off the magnetron 7 with the target from silicon dioxide 9, then the main part 4 of the platinum layer is applied;

- формирование платинового слоя 4 проводят в смеси кислорода и инертного газа, например (Ar), содержащей 5-50 объемных % кислорода,- the formation of the platinum layer 4 is carried out in a mixture of oxygen and an inert gas, for example (Ar) containing 5-50 volume% oxygen,

Осуществление предложенного способа происходит следующим образом.The implementation of the proposed method is as follows.

В герметичный, вакуумированный объем помещают два магнетрона 7 с платиновой мишенью 8 и с мишенью диоксида кремния 9 (фиг.2) либо магнетрон 7 (фиг.3) с мишенью из платины 8, часть которой закрыта кольцевой пластиной из диоксида кремния 10.Two magnetrons 7 with a platinum target 8 and a target of silicon dioxide 9 (Fig. 2) or a magnetron 7 (Fig. 3) with a target of platinum 8, part of which is closed by an annular plate of silicon dioxide 10, are placed in a sealed, evacuated volume.

Подают в указанный объем смесь кислорода и инертного газа, например (Ar), на магнетрон подают переменное и/или постоянное напряжение U.A mixture of oxygen and an inert gas, for example (Ar), is supplied into the indicated volume, an alternating and / or constant voltage U is supplied to the magnetron.

Одновременным распылением платины и диоксида кремния формируют адгезионный слой 3, состоящий из смеси нанокристаллов платины и диоксида кремния.Simultaneous spraying of platinum and silicon dioxide forms an adhesive layer 3, consisting of a mixture of platinum nanocrystals and silicon dioxide.

После формирования адгезионного слоя выключают магнетрон 7 с мишенью из диоксида кремния 9 и проводят формирование основной части платинового слоя (4).After the formation of the adhesive layer, the magnetron 7 with the target of silicon dioxide 9 is turned off and the main part of the platinum layer is formed (4).

В случае использования одного магнетрона (фиг.3) после формирования адгезионного слоя 3 выключают магнетрон, разгерметизируют вакуумную камеру, наполняют ее воздухом, удаляют с поверхности платиновой мишени кольцевую пластину из диоксида кремния 10. Затем герметизируют и вакуумируют камеру, включают магнетрон 7 и проводят формирование основной части платинового слоя 4.In the case of using one magnetron (Fig. 3), after the formation of the adhesive layer 3, the magnetron is turned off, the vacuum chamber is depressurized, it is filled with air, the silicon dioxide ring plate is removed from the surface of the platinum target 10. Then the chamber is sealed and vacuum, the magnetron 7 is turned on and formation is carried out the main part of the platinum layer 4.

После формирования платинового слоя разгерметизируют вакуумную камеру, наполняют ее воздухом, снимают с подложкодержателя 5 подложку 6 со сформированным платиновым слоем 4 и проводят стабилизирующий отжиг полученного платинового слоя.After the formation of the platinum layer, the vacuum chamber is depressurized, filled with air, the substrate 6 with the formed platinum layer 4 is removed from the substrate holder 5, and the obtained platinum layer is stabilized annealed.

Стабилизирующий отжиг проводят на воздухе с использованием следующего режима. Подложку со слоем платины помещают в печь, повышают температуру со скоростью не более 200°С в час до 650°С, затем выдерживают ее при 650°С в течение не менее 2 часов до полного разложения оксидов платины, потом температуру повышают со скоростью не более 200°С в час до 850°С, после чего выдерживают при 850°С в течение 2 часов и понижают температуру до комнатной со скоростью не более 200°С в час.Stabilizing annealing is carried out in air using the following mode. The substrate with a layer of platinum is placed in an oven, the temperature is increased at a speed of not more than 200 ° C per hour to 650 ° C, then it is kept at 650 ° C for at least 2 hours until the platinum oxides are completely decomposed, then the temperature is increased at a speed of no more 200 ° C per hour to 850 ° C, after which it is kept at 850 ° C for 2 hours and the temperature is lowered to room temperature at a rate of not more than 200 ° C per hour.

Источники информацииInformation sources

1. J.H.Kim, J.S.Sung, A.A.Vasiliev, et al. Propane/butane semiconductor gas sensor with low power consumption. Sensors and Actuators, В 44, 1997, p.452.1. J. H. Kim, J. S. Sung, A. A. Vasiliev, et al. Propane / butane semiconductor gas sensor with low power consumption. Sensors and Actuators, B 44, 1997, p. 452.

2. M.Graf, A.Gurlo, N.Barsan, U.Weimar, A.Hierlemann. Microfabricated gas sensor systems with sensitive nanocrystalline metal-oxide films. Journal of Nanoparticle Research, 2006, 8, p.823.2. M.Graf, A.Gurlo, N. Barsan, U. Weimar, A. Hierlemann. Microfabricated gas sensor systems with sensitive nanocrystalline metal-oxide films. Journal of Nanoparticle Research, 2006, 8, p. 823.

3. S.M.Lee, D.C.Dyer, J.W.Gardner. Design and optimisation of a high-temperature silicon micro-hotplate for nanoporous palladium pellistors. Microelectronics Journal, v.34, 2003, p.115.3. S. M. Lee, D. C. Dyer, J. W. Gardner. Design and optimization of a high temperature silicon micro-hotplate for nanoporous palladium pellistors. Microelectronics Journal, v. 34, 2003, p. 115.

4. C.Ducsa, M.Adam, P.Furjes, et al. Explosion-proof monitoring of hydrocarbons by mechanically stabilized, integrable calorimetric microsensors. Sensors and Actuators В 95, 2003, p.189.4. C. Ducsa, M. Adam, P. Furjes, et al. Explosion-proof monitoring of hydrocarbons by mechanically stabilized, integrable calorimetric microsensors. Sensors and Actuators B 95, 2003, p. 189.

5. P.Furjes, Cs.Ducso, I.Barsony et al. Thermal characterization of a direction dependent flow sensor. Sensors and Actuators, A, 115, 2004, p.417.5. P. Furjes, Cs. Ducso, I. Barsony et al. Thermal characterization of a direction dependent flow sensor. Sensors and Actuators, A, 115, 2004, p. 417.

6. Vasiliev A.A., Pisliakov A.V., Zen M., et al. Membrane - type Gas Sensor with Thick Film Sensing Layer: Optimization of Heat Losses. Eurosensors XIV, Denmark, 2000, p.379.6. Vasiliev A.A., Pisliakov A.V., Zen M., et al. Membrane - type Gas Sensor with Thick Film Sensing Layer: Optimization of Heat Losses. Eurosensors XIV, Denmark, 2000, p. 379.

7. D.Vincenzi, M.A.Butturi, V.Guidi, M.C. et al. Development of a low-power thick-film gas sensor deposited by screen-printing technique onto a micromachined hotplate. Sensors and Actuators, В 77, 2001, p.95.7. D.Vincenzi, M.A. Butturi, V. Guidi, M.C. et al. Development of a low-power thick-film gas sensor deposited by screen-printing technique onto a micromachined hotplate. Sensors and Actuators, B 77, 2001, p. 95.

8. A.A.Vasiliev, R.G.Pavelko, X.Vilanova, et al. Micromachined thermocatalytic gas sensor with improved selectivity based on Pd/Pt doped YSZ material. 11th International Meeting on Chemical Sensors, Brescia, Italy, 2006, p.127.8. AAVasiliev, RGPavelko, X. Vilanova, et al. Micromachined thermocatalytic gas sensor with improved selectivity based on Pd / Pt doped YSZ material. 11 th International Meeting on Chemical Sensors, Brescia, Italy, 2006, p. 127.

Claims (8)

1. Способ нанесения платиновых слоев на подложку, включающий предварительное формирование на поверхности из оксида и/или нитрида кремния промежуточного адгезионного слоя, отличающийся тем, что адгезионный слой формируют из смеси нанокристаллов диоксида кремния и платины.1. A method of applying platinum layers on a substrate, comprising pre-forming on the surface of silicon oxide and / or silicon nitride an intermediate adhesive layer, characterized in that the adhesive layer is formed from a mixture of silicon dioxide and platinum nanocrystals. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что адгезионный слой формируют толщиной 1-30 нм.2. The method according to claim 1, characterized in that the adhesive layer is formed with a thickness of 1-30 nm. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что адгезионный слой формируют одновременным магнетронным распылением из двух магнетронов с мишенями из платины и диоксида кремния, соответственно.3. The method according to claim 1, characterized in that the adhesive layer is formed by simultaneous magnetron sputtering from two magnetrons with targets of platinum and silicon dioxide, respectively. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что адгезионный слой формируют магнетронным распылением с использованием платиновой мишени, часть поверхности которой закрывают пластиной из диоксида кремния.4. The method according to claim 1, characterized in that the adhesive layer is formed by magnetron sputtering using a platinum target, part of the surface of which is covered with a silicon dioxide plate. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что после формирования адгезионного слоя с поверхности мишени удаляют пластину из диоксида кремния и после этого наносят основную часть платинового слоя магнетронным распылением платины.5. The method according to claim 4, characterized in that after the formation of the adhesive layer from the surface of the target remove the plate of silicon dioxide and then apply the bulk of the platinum layer by magnetron sputtering of platinum. 6. Способ по п.3, отличающийся тем, что после формирования адгезионного слоя с мишенями из платины и диоксида кремния, соответственно, выключают магнетрон с мишенью из диоксида кремния и после этого проводят нанесение основной части платинового слоя.6. The method according to claim 3, characterized in that after the formation of the adhesive layer with targets of platinum and silicon dioxide, respectively, turn off the magnetron with the target of silicon dioxide and then carry out the application of the main part of the platinum layer. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что нанесение платинового слоя проводят в смеси кислорода и инертного газа, содержащей 5-50 об.% кислорода.7. The method according to claim 1, characterized in that the platinum layer is applied in a mixture of oxygen and an inert gas containing 5-50 vol.% Oxygen. 8. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что после нанесения основной части платинового слоя производят стабилизирующий отжиг, для чего подложку помещают в печь, повышают температуру со скоростью не более 200°С в час до 650°С, затем выдерживают ее при 650°С в течение не менее 2 ч до полного разложения оксидов платины, затем температуру повышают со скоростью не более 200°С в час до 850°С, после чего выдерживают при 850°С в течение 2 ч и понижают температуру до комнатной со скоростью не более 200°С в час. 8. The method according to claim 5 or 6, characterized in that after applying the main part of the platinum layer, stabilizing annealing is performed, for which the substrate is placed in an oven, the temperature is increased at a speed of not more than 200 ° C per hour to 650 ° C, then it is held at 650 ° C for at least 2 hours until the platinum oxides are completely decomposed, then the temperature is increased at a rate of no more than 200 ° C per hour to 850 ° C, then it is kept at 850 ° C for 2 hours and the temperature is lowered to room temperature at a rate of not more than 200 ° C per hour.
RU2010117598/28A 2010-05-05 2010-05-05 Method of depositing platinum layers onto substrate RU2426193C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010117598/28A RU2426193C1 (en) 2010-05-05 2010-05-05 Method of depositing platinum layers onto substrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010117598/28A RU2426193C1 (en) 2010-05-05 2010-05-05 Method of depositing platinum layers onto substrate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2426193C1 true RU2426193C1 (en) 2011-08-10

Family

ID=44754759

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010117598/28A RU2426193C1 (en) 2010-05-05 2010-05-05 Method of depositing platinum layers onto substrate

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2426193C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018136802A1 (en) * 2017-01-19 2018-07-26 Texas Instruments Incorporated Sacrificial layer for platinum patterning
US10234394B2 (en) 2010-05-21 2019-03-19 The Trustees Of Princeton University Method for highly sensitive detection of biomarkers for diagnostics
RU2791082C1 (en) * 2022-03-29 2023-03-02 Открытое акционерное общество "Авангард" Method for producing thin-film platinum thermistors on a dielectric substrate and a thermistor device (options)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10234394B2 (en) 2010-05-21 2019-03-19 The Trustees Of Princeton University Method for highly sensitive detection of biomarkers for diagnostics
WO2018136802A1 (en) * 2017-01-19 2018-07-26 Texas Instruments Incorporated Sacrificial layer for platinum patterning
US10297497B2 (en) 2017-01-19 2019-05-21 Texas Instruments Incorporated Sacrificial layer for platinum patterning
RU2791082C1 (en) * 2022-03-29 2023-03-02 Открытое акционерное общество "Авангард" Method for producing thin-film platinum thermistors on a dielectric substrate and a thermistor device (options)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Vasiliev et al. Non-silicon MEMS platforms for gas sensors
CN106841314B (en) One kind being based on nano-TiO2Low-power consumption micro-nano gas sensor and preparation method
US20070212263A1 (en) Micro Thermoelectric Type Gas Sensor
KR100438190B1 (en) Gas sensor and fabrication method thereof
JP2002328109A (en) Element for detecting hydrogen gas, and method of manufacturing the same
JP5041837B2 (en) Thin film gas sensor and manufacturing method thereof
JP2017223557A (en) Gas sensor
RU2426193C1 (en) Method of depositing platinum layers onto substrate
JP3988999B2 (en) Thin film gas sensor and manufacturing method thereof
CN117571792A (en) Methane gas sensor based on MEMS technology and preparation method thereof
JP4639344B2 (en) Hydrogen detection material and manufacturing method thereof
KR101113315B1 (en) Gas sensor having catalyst layer and method for operating the same
Vasiliev et al. Sensors based on technology “nano-on-micro” for wireless instruments preventing ecological and industrial catastrophes
JP2007024509A (en) Thin film gas sensor
JP4103027B2 (en) Thin film gas sensor
KR20080052249A (en) Metal-oxide-semiconductor chemical sensor and its fabrication method
JP2002328108A (en) Hydrogen gas detecting element and method of manufacturing the same
Wang et al. Wafer‐level fabrication of low power consumption integrated alcohol microsensor
KR100325631B1 (en) A planner type micro gas sensor and a method for manufacturing the same
JP4320588B2 (en) Thin film gas sensor and manufacturing method thereof
KR101305556B1 (en) Gas sensor comprising transparent oxide electrode and method for manufacturing the same
JP2005226992A (en) Thin film gas sensor manufacturing method
RU2797145C1 (en) Microheater for semiconductor chemical gas sensor
JP3931473B2 (en) Thin film gas sensor
JP4953253B2 (en) Method for initial stabilization of thin film gas sensor