SE523918C2 - Förfarande för framställning av integrerade sensorgrupper på ett gemensamt substrat samt en mask för användning vid förfarandet - Google Patents

Description

20 25 30 523 918 2 procedur innefattar i typfallet de följande stegen: Deponering av resisten, maskering, exponering och framkallning av resisten för att skapa öppningar i resisten, deponering av sensoms toppskiktsmaterial, rening och sköljning av ytan för att avlägsna resisten. Hela denna procedur måste genomföras en gång för varje slag av toppskiktsmaterial i gruppen, innebärande att sensorytan kommer att bli underkastade ett antal lift-off-procedurer. Varje lift- off-procedur är, emellertid förbunden med en risk för att man förorenar toppskiktselektroden eller dess underlag med små mängder av kvarvarande resist. Resultatet är försämrad vidhäftning mellan det deponerade toppskiktet och substratet likaväl som förorenade toppskikt.

Eftersom toppskiktet styr de specifika känsligheterna för sensorn försämrar detta allvarligt sensorns igenkännande förmåga. Ett sätt att komma runt detta är att använda mycket kraftiga resistborttagare, men detta ökar i stället risken för att toppskiktselektroden tlagnar av.

Genom att i stället använda skuggmaskteknik, undviks problemen som hör samman med lift-off eftersom inga resistskikt behöver processas och avlägsnas. I stället används en precisionsbearbetad mask av något lämpligt material för att definiera toppskiktet eller elektrodytorna i stället för den mönstrade resistmasken. Emellertid är skuggmasktekniken mycket mindre noggrann än lift-off-procedurer och kräver således en onödigt stor elektrodarea och separation mellan de individuella sensorerna. Vidare kräver skuggmasktekniken ett komp- licerat manuellt positioneringssteg för varje slag av toppskikt, vilket gör det mer tidskrävande och dyrare än lift-off-procedurerna. Likaså kommer kanterna för de pålagda ytorna att vara mindre exakt formade resulterande av variationer mellan de olika sensorerna.

Uppflnningen Syftet med uppfinningen är att eliminera de ovanstående problemen för att åstadkomma en fabrikationsmetod som ger den önskade kvalitén, kontrollen och repeterbarheten. Syftet med uppfinningen åstadkommes med ett förfarande i enlighet med huvudkravet. Ytterligare fördelaktiga förbättringar i det uppfunna förfarandet definieras i underkraven och beskrivs i den följande beskrivning av ett föredraget utföringsexempel, beskrivet med hänvisning till de bifogade ritningarna.

Beskrivning av utföringsexempel på uppfinningen Steg 1. Hela substratskivan underkastas den första delen av en enda lift-off-procedur 10 15 20 25 30 523 918 3 resulterande i ett resistskikt med öppningar för alla toppskiktssenorytor där det avkännande skiktmaterialet skall deponeras.

Steg 2. Skivan täcks dessutom av en skuggmask med endast ett maskfönster för varje typ av sensor i gruppen. Fönstren är större än resistöppningama och fönstren är belägna så att masken kan placeras med ett fönster över varje öppning i resisten där deponerandet av ett lager av det första slaget avses (notera att det kan vara mer än en sensor av samma slag i varje grupp). Det första materialet deponeras t ex genom förångning eller sputtring i en vakuumkammare.

Steg 3. Skuggmasken förflyttas sedan till nästa sensortyp i gruppen (se figurerna 1 och 2) och nästa elektrodmaterial deponeras i och tätt intill öppningama i resisten.

Stegen 2 och 3 repeteras tills dess alla sensortyper är täckta med toppskiktselektroder.

Steg 4. I ett slutligt steg avlägsnas skuggmasken och lift-off-masken (resisten) avlägsnas med standardmetoder över hela skivan.

Med användning av den ovan beskrivna proceduren är toppskiktselektrodema ytor aldrig utsatta för resist och de underkastas endast en enda resistavlägsnande procedur. Sido- precisionen och likformigheten för elektroderna, är emellertid lika god som för en nonnal lift- off-procedur men med fördelen för skuggmaskförfarandet, nämligen att de deponerade materialen förblir rena och opåverkade och med förbättrad vidhäftning.

Det ovan beskrivna utförandet förskjuts skuggmasken ett steg motsvarande sensor- delningen mellan varje beläggningssteg. I stället kan olika skuggmasker användas försedda med styrningar lokaliserande dem relativt skivan.

I syfte att medge snabbt arbete, bör skuggmasken lämpligtvis vara försedd med distanselement hållande den ett litet avstånd ovanför resisten. Utan distanselement kommer skuggmasken tillsammans med öppningarna i resisten som täcks av masken att utgöra inneslutningar från vilka det kan ta någon tid innan luften har evakuerats. Antingen försämrar luften deponerandet eller bromsar den upp deponerandet. Dessutom kan inneslutningama bibehålla vakuumet när trycket ökas så att skuggmasken hålls tryckt mot resisten och skivan så att den kan skadas även vid liten rörelse. Här kan det ta samma avsevärda tid innan skuggmasken är fri för att förflyttas.

Förbättringar genom uppfinningen Uppfinningen reducerar antalet nödvändiga lift-off-steg till endast ett vilket betyder att 10 15 20 523 918 4 alla bara sensorytor (d v s ytorna före deponerandet av toppskiktselektroden) endast är underkastade en deponering av resist. I den kända tekniken underkastades de bara sensor- ytorna ett antal lift-off procedurer, varierande från en procedur upp till samma antal som det finns sensortyper i gruppen. Detta resulterar i en stor föroreningsrisk för de bara sensorytoma före den slutliga deponeringen av toppskiktselektroden.

Med användning av uppfinningen täcks toppskiktselektroderna aldrig av resist och är endast underkastade ett resistavlägsnande steg. Detta reducerar risken för avflagning eller förorening av toppskiktselektroden jämfört med kända lift-off-förfaranden.

I jämförelse med kända skuggmasktekniker medger uppfinningen en tätare packning av sensorerna vilket resulterar i en lägre produktionskostnad för varje sensorgrupp. Vidare ger uppfinningen även med en skuggmask med låg kvalité en hög precision i sidled och likformighet för toppskiktselektroderna än vad som kan åstadkommas med användning av den kända tekniken med högkvalitativa skuggmasker.

Sammanfattningsvis kombinerar denna uppfinning de bästa egenskaperna för förfarandet med lift-off-maskering och skuggmaskförfarandet och minimerar de negativa effekterna för var och en av dessa metoder.

Den ovan beskrivna tekniken kan användas för beläggning av sensorer med olika material och/eller olika tjocklek och även flerskiktsbeläggningar av olika material som varierar mellan de individuella sensorerna. Uppñnningen är vidare är applicerbar för små serier lika väl som industrialiserade processer.

Claims (10)

523 918.1 5 PATENTKRAV

1. Förfarande för framställning av integrerade sensorgrupper på ett gemensamt substrat, kännetecknat av att i ett första steg åstadkommes en resistmask på substratets yta, vilken mask är försedd med öppningar för alla områden på substratet där deponering skall ske i efterföljande steg, i ett andra steg placeras en skuggmask över resistmasken från det första steget och en första deponering sker, varvid skuggmasken avskärmar eller skyddar alla öppningar i resistmasken som ej skall underkastas deponering, kvarlärnnande endast de där deponering skall ske, därefter placeras en andra skuggmask över resistmasken på substratet och en andra deponering sker i öppningarna i resistrnasken som ej skärmas av denna andra skuggmask, i efterföljande steg används ytterligare skuggmasker för att exponera de önskade öppningarna i resistmasken för behandling och när sedan alla behandlingar eller deponeringar skett i de olika öppningarna i resistmasken avlägsnas den sista skuggmasken liksom också resistmasken.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att fönstren i skuggmasken är tillräckligt stora för att ge en deponering som sträcker sig över en yta som är större än öppningarna i resisten.

3. Förfarande enligt krav l eller 2, kännetecknat av att användningen av olika masker för olika deponeringar.

4. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av en förskjutning av masken mellan deponeringarna.

5. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av anordnandet av ett distanselement mellan skuggmasken och resisten.

6. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att sensom är en kemisk sensor t ex en kemisk fälteffektsensor.

7. Mask för användning med förfarandet i enlighet med krav 1, kännetecknad av att den är försedd med distanselement mellan masken och resisten. _

8. Mask enligt krav 7, kännetecknad av att distanselementen är utsprång på undersidan av masken.

9. Mask enligt krav 7, kännetecknad av att distanselementen är ett mycket poröst skikt anordnat under masken.

10. Mask enligt krav 9, kännetecknat av att det porösa skiktet är häflat vid bottensidan av masken. P9902