[发明专利]用于控制物理气相沉积金属膜与衬底和表面的粘附的方法

说明书

一种以受控粘附力在衬底上沉积膜的方法。所述方法包括沉积包含金属的所述膜，其中在达到所述膜对所述衬底的预定粘附力的压力下使用物理气相沉积在所述衬底上沉积所述金属。所述预定粘附力允许在将所述膜粘附到所述衬底上时将所述膜加工成装置，但也允许从所述衬底上移除所述装置。

相关申请的交叉引用

本申请根据第120节要求于2018年2月8日提交的美国专利申请序列号15/892,172的优先权，所述美国专利申请的内容通过引用并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种用于控制沉积在衬底上的膜的粘附力的方法以及使用所述方法制造的装置。

背景技术

电化学传感器通常用于检测或测量如葡萄糖等体内分析物的浓度。通常，在此类分析物感测系统中，分析物(或衍生自其的物质)是电活性的并且在传感器中的电极处产生可检测信号。然后，此信号与生物样品内分析物的存在或浓度相关。在一些常规传感器中，提供了与待测量分析物反应的酶，所述反应的副产物在电极上进行定性或定量。在一种常规葡萄糖传感器中，固定化葡萄糖氧化酶催化葡萄糖的氧化以形成过氧化氢，然后通过一个或多个电极通过安培测量法(例如电流变化)来进行定量。

各种电化学葡萄糖传感器是多层的，包括处于各种材料的层之上和/或被所述层覆盖的电极。多层传感器具有许多期望特性，包含以下事实：可以通过改变某些设计参数(例如内部层数、层厚度、电极面积和架构等)来定制此类传感器的功能特性。然而，本发明的发明人已经发现，常规传感器中阳极与阴极之间的不期望的相互作用使传感器性能降级。因此，需要降低或防止不希望的阴极-阳极相互作用的传感器制造方法和电极结构，从而改善传感器性能。本公开满足了此需要。

发明内容

本公开报道了开发用于通过物理气相沉积(PVD)工艺控制金属膜的粘附力的技术。通过多个实验设计(DOE)评估各种PVD参数。意想不到地且令人惊讶发现压力对粘附力具有最大且最显著的影响，并且在PVD期间控制和改变压力时，所述工艺达到了不同水平的粘附力。

在一个说明性实施例中，一种在衬底上沉积膜的方法，所述方法包括：将衬底置于PVD腔室中；设置所述腔室中的气体压力；在所述压力下使用PVD在所述衬底上沉积金属；以及在所述金属上沉积膜。所述压力与所述膜对所述衬底的预定粘附力相关联，所述预定粘附力允许在所述膜粘附到所述衬底上以及从所述衬底上移除所述装置时将所述膜加工(例如，切割)成一个或多个装置。在一个或多个实例中，所述压力处于2-250毫托(mTorr)的范围内，所述PVD功率处于10W千瓦到100千瓦的范围内，并且所述金属包括厚度为至少(例如，处于的范围内)的层。在一个或多个实施例中，所述金属包括包括多个层，所述多个层各自在不同压力下沉积(例如，包括第一层和第二层，所述第一层在范围为50-250mTorr的压力下沉积在所述衬底上，所述第二层在范围为2-50mTorr的压力下沉积在所述第一层上)。

本公开进一步报道了在金属膜中的粗糙或柱状结构的沉积如何以高度可控的方式降低与衬底/表面的表面积接触，如何在调制沉积压力时有助于控制粘附力。因此，在一个或多个实例中，所述金属是选自以下的至少一个结构化层：图案化层、粗糙化层、非均匀层、包含空隙的层和包括柱的层。

在一个实例中，用压力调制进行的PVD沉积用于制造用于葡萄糖传感器的背侧对电极(BCE)，其中金属对玻璃衬底的粘附力强到足以加工和激光切割中幸存下来，但又弱到足以允许从用于组合件工艺的玻璃衬底上容易地物理移除。