專利名稱：一種低阻高tcr非晶硅薄膜電阻及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子元器件技術(shù)領(lǐng)域，涉及熱敏薄膜電阻，具體涉及一種低阻高TCR 非晶硅薄膜電阻及其制備方法。
背景技術(shù)：
自從紅外輻射被發(fā)現(xiàn)以來，人類對紅外技術(shù)的探索就沒有中斷過。紅外輻射占據(jù) 著電磁波段的0. 8 1000 μ m的范圍，反映了具有一定溫度物體的熱特性，包含有相當(dāng)多的 信息量，因此紅外輻射提供了周邊事物的豐富信息，充分利用這些信息有助于人們了解客 觀世界。紅外探測技術(shù)作為對人類感官的補(bǔ)充和擴(kuò)展，在民用和軍用方面得到了廣泛的應(yīng) 用。而所有物體都能向外進(jìn)行紅外輻射，利用這一特性，可以讓目標(biāo)物體的紅外輻射被某種 熱敏感薄膜所吸收，引起熱敏感薄膜溫度的改變。由于熱敏感薄膜具有溫度_電阻(TCR) 特性，所以其電阻將發(fā)生一定的變化，并通過其中的電學(xué)通道將這種變化傳遞給敏感薄膜 附帶的讀出電路，從而檢測出該電阻值的變化，最終實(shí)現(xiàn)對紅外輻射的探測。這種利用薄膜電阻的熱電特性來測量紅外輻射是目前研究紅外探測技術(shù)的主要 方法之一。因此，溫度靈敏度高、制備方法與常規(guī)IC工藝兼容的熱敏感薄膜電阻材料，已成 為人們研究的熱點(diǎn)之一。近年來，人們對敏感材料和敏感元器件進(jìn)行了大量研究，其中包括 非晶硅薄膜、氧化釩薄膜、摻P薄膜、摻N薄膜、Pt金屬薄膜和BaSrTi03鐵電薄膜等。非晶硅作為一種常用的半導(dǎo)體材料，具有光吸收系數(shù)大、電阻溫度系數(shù)(TCR)高 以及與半導(dǎo)體工藝兼容等優(yōu)點(diǎn)，有著良好的應(yīng)用前景，是當(dāng)前非晶半導(dǎo)體材料和器件的研 究重點(diǎn)和核心。非晶硅薄膜具有十分獨(dú)特的物理性能和工藝性能，廣泛應(yīng)用于太陽能電池、 薄膜晶體管、紅外探測、氫敏二極管等元器件，可用作大面積、高效率太陽能電池材料、大屏 幕液晶顯示、制作非晶硅傳感器和非晶電致發(fā)光器件等，受到科技界和工業(yè)界的高度重視。而非晶硅薄膜具有工藝簡單、制備溫度低等優(yōu)點(diǎn)，不但具有高的電阻溫度系數(shù) (TCR)，而且能與傳統(tǒng)IC工藝兼容，對于制備優(yōu)良性能的熱敏感薄膜具有極大的潛力。目前常用的非晶硅薄膜電阻，如圖1所示，是在非晶硅薄膜的兩端平行蒸鍍兩塊 金屬電極，利用測試樣品兩端電勢差的方法，測量薄膜電阻率，進(jìn)而通過計(jì)算得到薄膜的電 阻值。這種采用平行電極的非晶硅薄膜電阻，其電阻值很大(兆歐級(jí))，難以使用于紅外輻 射探測領(lǐng)域(用于紅外輻射探測的非晶硅薄膜電阻，要求“低阻、高TCR”)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種低阻高TCR非晶硅薄膜電阻及其制備方法，在不改變薄膜制備條 件的前提下，通過改變電極形狀和結(jié)構(gòu)，將常規(guī)非晶硅薄膜電阻“高阻、高TCR”的特性改變 成“低阻、高TCR”的特性。本發(fā)明技術(shù)方案如下一種低阻高TCR非晶硅薄膜電阻，如圖2所示，包括玻璃襯底1、非晶硅薄膜2、金 屬電極3。所述非晶硅薄膜2由薄膜沉積工藝沉積于玻璃襯底1上；所述金屬電極3由薄
3膜沉積工藝沉積于非晶硅薄膜2上；所述金屬電極3為一對叉指電極。所述叉指電極可包 含一個(gè)或多個(gè)叉指周期。一種低阻高TCR非晶硅薄膜電阻的制備方法，包括以下步驟步驟1 在玻璃襯底1表面沉積非晶硅薄膜。步驟2 利用磁控濺射設(shè)備或真空鍍膜機(jī)，在非晶硅薄膜2上沉積一層金屬。步驟3 采用光刻工藝，將非晶硅薄膜表面的金屬層刻蝕成叉指電極形狀。上述電極材料可用銅、鋁、鎢、鈦、鉬、鎳鉻合金或者任何一種它們的合金。本發(fā)明有益效果在于在具有高電阻溫度系數(shù)(TCR)和較高室溫方塊電阻的非晶 硅薄膜上，利用這種叉指電極結(jié)構(gòu)，可以方便地控制非晶硅薄膜電阻的大小，使其等效輸出 電阻值明顯降低，進(jìn)而使具有叉指狀電極的非晶硅薄膜的總體輸出電阻值變小，但TCR保 持不變，具有較高值。該叉指結(jié)構(gòu)可以含有一個(gè)或多個(gè)叉指周期，但經(jīng)過理論計(jì)算，一個(gè)或 多個(gè)周期對電阻值的影響情況基本相同，沒有太大的區(qū)別。此外，薄膜的輸出電阻值較之前 相比，下降程度明顯，在工藝條件允許的情況下，最少可降阻17倍，最大可降阻40倍。即可 將兆歐(ΜΩ)級(jí)別的薄膜電阻降至千歐(ΚΩ)級(jí)別，所降幅度達(dá)到1 2個(gè)數(shù)量級(jí)，降阻效 果顯著，適于制備性能優(yōu)良的低阻高TCR非晶硅薄膜電阻。


圖1是常規(guī)非晶硅薄膜電阻結(jié)構(gòu)示意圖。其中1是玻璃襯底，2是非晶硅薄膜，3 是金屬電極。圖2是本發(fā)明提供的非晶硅薄膜電阻結(jié)構(gòu)示意圖。其中叉指電極包括一個(gè)叉指周 期。圖3是本發(fā)明提供的非晶硅薄膜電阻結(jié)構(gòu)示意圖。其中叉指電極包括兩個(gè)叉指周 期。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。一種低阻高TCR非晶硅薄膜電阻，如圖2所示，包括玻璃襯底1、非晶硅薄膜2、金 屬電極3。所述非晶硅薄膜2由薄膜沉積工藝沉積于玻璃襯底1上；所述金屬電極3由薄 膜沉積工藝沉積于非晶硅薄膜2上；所述金屬電極3為一對叉指電極。所述叉指電極可包 含一個(gè)或多個(gè)叉指周期。一種低阻高TCR非晶硅薄膜電阻的制備方法，包括以下步驟步驟1 利用PECVD工藝在玻璃襯底1表面沉積非晶硅薄膜。步驟2 利用磁控濺射設(shè)備或真空鍍膜機(jī)，在非晶硅薄膜2上沉積一層金屬。步驟3 采用光刻工藝，將非晶硅薄膜表面的金屬層刻蝕成叉指電極形狀。具體過 程為首先清潔非晶硅薄膜表面的金屬層，烘烤除去水汽后，在金屬層表面涂覆光刻膠；然 后采用具有叉指結(jié)構(gòu)的光刻掩膜板，利用光刻機(jī)對涂覆的光刻膠進(jìn)行曝光，顯影后剝離不 需要的光刻膠；最后利用干法刻蝕氣體進(jìn)行刻蝕，去除剩于的光刻膠，在非晶硅薄膜2表面 得到具有叉指結(jié)構(gòu)的金屬電極3。上述步驟2中所述金屬層材料可用銅、鋁、鎢、鈦、鉬、鎳鉻合金或者任何一種它們的合金。
權(quán)利要求
一種低阻高TCR非晶硅薄膜電阻，包括玻璃襯底(1)、非晶硅薄膜(2)、金屬電極(3)；所述非晶硅薄膜(2)由薄膜沉積工藝沉積于玻璃襯底(1)上；所述金屬電極(3)由薄膜沉積工藝沉積于非晶硅薄膜(2)上；其特征在于，所述金屬電極(3)為一對叉指電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低阻高TCR非晶硅薄膜電阻，其特征在于，所述叉指電極包含 一個(gè)或多個(gè)叉指周期。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低阻高TCR非晶硅薄膜電阻，其特征在于，所述金屬電極(3) 材料為銅、鋁、鎢、鈦、鉬、鎳鉻合金或者任何一種它們的合金。
4.一種低阻高TCR非晶硅薄膜電阻的制備方法，包括以下步驟步驟1 在玻璃襯底(1)表面沉積非晶硅薄膜；步驟2 利用磁控濺射設(shè)備或真空鍍膜機(jī)，在非晶硅薄膜(2)上沉積一層金屬；步驟3 采用光刻工藝，將非晶硅薄膜表面的金屬層刻蝕成叉指電極形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求5所述的低阻高TCR非晶硅薄膜電阻的制備方法，其特征在于，步驟1 在在玻璃襯底(1)表面沉積非晶硅薄膜時(shí)，采用的是PECVD工藝。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的低阻高TCR非晶硅薄膜電阻的制備方法，其特征在于，步驟3 將非晶硅薄膜表面的金屬層刻蝕成叉指電極形狀的具體光刻工藝過程為首先清潔非晶硅 薄膜(2)表面的金屬層，烘烤除去水汽后，在金屬層表面涂覆光刻膠；然后采用具有叉指結(jié) 構(gòu)的光刻掩膜板，利用光刻機(jī)對涂覆的光刻膠進(jìn)行曝光，顯影后剝離不需要的光刻膠；最后 利用干法刻蝕氣體進(jìn)行刻蝕，去除剩于的光刻膠，在非晶硅薄膜(2)表面得到具有叉指結(jié) 構(gòu)的金屬電極(3)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的低阻高TCR非晶硅薄膜電阻的制備方法，其特征在于，步驟2 中所述金屬層材料為銅、鋁、鎢、鈦、鉬、鎳鉻合金或者任何一種它們的合金。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低阻高TCR非晶硅薄膜電阻結(jié)構(gòu)及其制備方法，包括玻璃襯底1、非晶硅薄膜2、矩形電極3，先在玻璃襯底1上沉積非晶硅薄膜2，隨后在非晶硅薄膜2上制備矩形電極3，電極結(jié)構(gòu)分布如同形成形狀像兩只手的手指交叉狀，即叉指狀，形成一個(gè)叉指電極。本發(fā)明有益效果在于在具有高電阻溫度系數(shù)(TCR)和較高室溫方塊電阻的非晶硅薄膜上，利用這種叉指電極結(jié)構(gòu)，可以方便地控制電極自身電阻的大小，使其等效輸出電阻值明顯降低，進(jìn)而使具有叉指狀電極的非晶硅薄膜的總體輸出電阻值變小，但TCR保持不變，具有較高值，從而有效地達(dá)到低阻高TCR非晶硅薄膜電阻結(jié)構(gòu)及其制備方法的實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)H01C7/02GK101950643SQ20101024689
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月6日
發(fā)明者傅俊威, 吳茂陽, 李偉, 祁康成, 蔣亞東 申請人:電子科技大學(xué)