[发明专利]适于氧化钒或掺杂氧化钒薄膜的电极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电极材料技术领域，具体涉及一种与氧化钒或者掺杂氧化钒薄膜接触的引出电极材料及其复合膜系结构制备方法。

背景技术

氧化钒薄膜作为热敏薄膜被广泛用于制备微测辐射热计型非制冷焦平面阵列。基于氧化钒敏感薄膜的焦平面阵列一般由一组二维像素单元阵列构成，每个像素单元包括一个敏感区和敏感区的支撑结构。支撑结构不但提供对敏感区的机械支撑，也是重要的热传导途径。此外，支撑结构上也附属有电子传导路径即像素电极。非制冷焦平面阵列的像素电极材料一般要求具有高电导率、低热导率、与敏感材料形成良好的欧姆接触、以及容易获得与MEMS工艺和IC工艺良好兼容性的制备方法等特点。同时，氧化钒薄膜制备工艺一般涉及富氧气氛，这对金属电极的抗氧化能力也提出了要求。

目前，氧化钒焦平面阵列常用的电极材料为NiCr薄膜、Ti薄膜等。其中，由于NiCr薄膜良好的抗氧化性能而成为目前氧化钒焦平面阵列最常用的电极材料之一。但NiCr薄膜的残余应力大，易于引起阵列单元的翘曲等形变。在基于氧化钒的阵列化器件制造工艺中，电极材料的工艺兼容性也非常重要。传统IC工艺和MEMS工艺中常用的干法刻蚀设备和刻蚀工艺往往难以实现对NiCr薄膜图形化，使NiCr薄膜电极工艺兼容性差。而Ti薄膜与氧化钒薄膜易于形成非欧姆接触，这将增加器件噪声。因此，开发一种适于氧化钒薄膜的新型电极材料及其复合膜系结构制备方法，将有助于批量制造高灵敏度的氧化钒焦平面阵列器件。

发明内容

本发明所要解决的问题是：如何提供一种电极材料及其与氧化钒或掺杂氧化钒薄膜接触的制备方法，使基于氧化钒或者掺杂氧化钒薄膜的器件具有工艺兼容性好、工艺稳定性高、性能优良等特点。 

本发明的技术方案为：以金属钒纳米层修饰的金属钛薄膜为氧化钒或掺杂氧化钒薄膜的引出电极及其制备方法，其特征在于，以下电极方式接触的制备方法包括以下步骤：

采用直流溅射法、真空蒸发法或离子束沉积法在衬底上沉积30-100 纳米的金属钛薄膜，然后在同腔室下沉积10-50纳米金属钒层，以形成复合电极膜层；

对步骤①制备的复合电极膜层采用剥离法或干法刻蚀法形成图形化电极，并开出电极接触孔；

对电极接触孔进行原位真空预处理，然后沉积氧化钒薄膜或掺杂氧化钒薄膜；

在氧化钒或掺杂氧化钒薄膜上沉积30-200 纳米的氮氧硅钝化层薄膜。

步骤中原位真空预处理工艺为：在本底真空优于1.0×10-2Pa的真空室内，采用加速电压为200V～400V的Ar离子束流轰击电极接触孔30秒～150秒，轰击后将样品在真空环境下转入氧化钒或者掺杂氧化钒薄膜制备工艺真空室。

以金属钒纳米层修饰的金属钛薄膜为氧化钒或掺杂氧化钒薄膜引出电极的制备方法，其特征在于，以上电极方式接触的制备方法包括以下步骤：

在衬底上沉积氧化钒或掺杂氧化钒薄膜；

在步骤①沉积的氧化钒或掺杂氧化钒薄膜上沉积30-200 纳米的氮氧硅钝化层薄膜；

对氧化钒或掺杂氧化钒/钝化层进行图形化，并在钝化层薄膜上开出电极接触孔；

对电极接触孔进行原位真空预处理，然后采用直流溅射法、真空蒸发法或离子束沉积法先沉积10-30纳米金属钒层，再在同腔室下沉积20-100 纳米的金属钛薄膜；

在金属钛薄膜上以化学气相沉积法沉积20-100 纳米的氮化硅薄膜钝化层。

步骤④对电极接触孔进行原位真空预处理工艺为：本底真空优于1.0×10-2Pa的真空室内，采用加速电压为100V～300V的Ar离子束流轰击电极接触孔30秒～100秒，轰击后将样品在真空环境下转入电极薄膜制备工艺真空室。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

本发明针对氧化钒热敏薄膜对电极材料的要求，以金属钒纳米层修饰的金属钛薄膜为与氧化钒或掺杂氧化钒薄膜接触的电极材料。以金属钒或钛为源材料（靶、蒸发源）的金属薄膜制备工艺比以NiCr合金为源的NiCr薄膜制备工艺更容易控制。其次，以金属钒纳米层修饰后的金属钛薄膜与氧化钒或掺杂氧化钒薄膜形成金半接触，很容易获得良好的欧姆接触特性。此外，以金属钒纳米层修饰的金属钛薄膜易于采用干法刻蚀等工艺进行图形化，与IC制造工艺和MEMS制造工艺兼容。

附图说明

图1是描述依据本发明所述采用金属钒纳米层修饰的金属钛薄膜为引出电极、以下电极方式与以氧化钒或掺杂氧化钒热敏薄膜接触的非制冷红外焦平面阵列的制造流程示意图。