專利名稱：一種鎳熱敏薄膜電阻加工方法
技術領域：
本發明涉及的是ー種微機電系統技術領域的方法，具體涉及ー種鎳熱敏薄膜電阻加工方法。
背景技術：
MEMS加工制造的熱敏薄膜電阻可以廣泛用于制造溫度傳感器、流速傳感器、剪應カ傳感器、氣體傳感器的敏感探頭。熱敏薄膜電阻制作在以SiO2膜或Si3N4膜為隔熱層上，相對于制作在以聚酰亞胺為隔熱層上，具有熱處理溫度高的特點，可以應用于各種流場溫度、流速、剪應カ等測量任務。尤其在氣體流場動態測量時，必須考慮熱敏元件的反應速率以及耐抗性等，而現階段熱敏傳感器具有反應速度慢、耐抗性差等特點。
針對氣體流場動態測量的要求，現階段熱敏薄膜電阻大多不能滿足要求，如公開號為CN101082523A的國家發明專利“一種柔性溫度傳感器的制作方法”介紹了ー種在聚酰亞胺襯底上制作溫度傳感器的方法。首先，以普通硅片為加工載體，在其上旋涂聚ニ甲基硅氧烷作為中間層，并將聚ニ甲基硅氧烷中間夾層表面進行活化處理；然后，在這一中間夾層表面上重疊涂覆液態聚酰亞胺，固化形成聚酰亞胺薄膜；之后旋涂光刻膠，光刻圖形化后，連續濺射金屬熱敏薄膜層和金屬電連接層，采用剝離エ藝形成熱敏薄膜層，之后再用光刻圖形化的辦法濕法刻蝕去除非電連接出的電連接層金屬；最后在頂層涂覆一層聚酰亞胺保護層，光刻圖形化，濕法刻蝕出壓焊塊區，在熱板上與聚ニ甲基硅氧烷中間夾層分離，并完成聚酰亞胺的最終固化。此發明專利具有缺點是1.由于聚酰亞胺有較好的隔熱性，采用聚酰亞胺作為保護層完全覆蓋在熱敏電阻上，會降低熱敏電阻對外界流場或溫度變化得敏感性，2.采用手工剝離，容易對柔性器件造成損害，且不易于大批量生產。
發明內容
本發明針對現有技術中，熱敏薄膜電阻制作在以聚酰亞胺為隔熱層上引起的不足，提供一種基于MEMSエ藝的鎳熱敏電阻加工方法。本發明的技術方案是，ー種鎳熱敏薄膜電阻加工方法，包括以下步驟步驟I :清洗普通硅片，去除表面原生氧化層、有機物污染，然后干燥；步驟2 以普通硅片作為基片，在硅片的拋光面生長底層SiO2膜或Si3N4膜，用于鎳絲與普通硅片襯底的熱隔離；步驟3 :在SiO2膜或Si3N4膜表面上濺射鎳膜；步驟4 :在鎳膜表面上濺射銅膜；步驟5 :在銅膜表面上濺射金屬膜；所述金屬膜電阻率P1與鎳膜電阻率Pji足Aう'步驟6 :旋涂光刻膠，對金屬膜進行光刻、顯影，濕法腐蝕金屬膜，形成金屬錨點；所述金屬錨點用于電連接微電極與外界電路。
步驟7 :繼續腐蝕銅膜，形成銅連接層，去除光刻膠；步驟8 :旋涂光刻膠，對鎳膜進行光刻、顯影，對鎳膜進行腐蝕，去除光刻膠，形成鎳絲熱敏電阻；為了改善結晶結構，進行熱處理；劃片，得到以SiO2膜或Si3N4膜為隔熱層的鎳熱敏電阻。針對上述缺點，本發明專利采用標準MEMS加工エ藝，以SiO2膜或Si3N4膜為隔熱層的鎳熱敏薄膜電阻制作方法，其優點為1.相比于聚酰亞胺做熱敏電阻隔熱層，SiO2膜或Si3N4膜做隔熱層在熱處理時可以加溫至1000度以上，更加有效的改善鎳的結晶結構；2.基于標準MEMSエ藝加工鎳熱敏電阻，易于實現大批量生產；3.在鎳膜與金屬膜中間濺射ー層銅膜，刻蝕順序為金屬膜、銅膜、鎳膜，可以防止刻蝕金屬膜時對鎳膜進行刻蝕；4.銅膜上濺射金屬膜，増加電連接。
圖I為本發明的鎳熱敏薄膜電阻加工方法流程2為實施例中的鋁膜光刻掩膜版圖形示意3為實施例中的鎳膜光刻掩膜版圖形示意4為實施例中的鎳熱敏電阻示意中，1-Si，2-Si02膜，3-Ni 膜，4-CU 膜，5-AL 膜實施實例實例本實例提出基于MEMS技術的鎳熱敏電阻加工方法，具體步驟包括如下步驟I :清洗普通硅片1，普通硅片I厚度為lOOum，去除表面原生氧化層、有機物污染，然后干燥，如圖1(a)；步驟2 :以普通硅片I作為基片，采用化學氣相淀積方法在硅片的拋光面生長厚度為Ium的SiO2膜2，如圖1(b)，用于Ni絲與普通硅片I襯底的熱隔離；所述的化學氣相淀積方法包括等離子化學氣相淀積方法和低壓化學氣相淀積方法，本實施例中采用的是等離子化學氣相淀積方法。步驟3 :在SiO2膜2表面上濺射厚度為Ium的Ni膜3，如圖I (C)。所述的濺射是指磁控濺射方法。步驟4 :在Ni膜3表面上濺射厚度為Ium CU膜4，如圖I⑷；步驟5 :在⑶膜4表面上濺射厚度為Ium的AL膜5，如圖I (e)；所述的濺射是指磁控濺射方法。步驟6 :旋涂正性光刻膠BPEPG533，對AL膜5進行光刻、顯影，所用光刻版圖像如圖2，用磷酸濕法腐蝕AL膜5，如圖1(f)；所述磷酸濕法腐蝕液為體積比為50: 2:10:9 的 52%H3P04、68%HN03、75%CH3C00H、H20形成的混合溶液；所述光刻是指紫外光刻，所述的錨點用于電連接微電極與外界電路。步驟7 :用銅濕法腐蝕液腐蝕⑶膜4，形成銅連接層，去除光刻膠；所述銅酸濕法腐蝕液是體積比為1:5的20%(NH4)2S208、H20形成的混合溶液。步驟8 :旋涂正性光刻膠BPEPG533，對Ni膜3進行光刻、顯影，所用光刻版如圖4，用王水并在溫度保持為30°C下對Ni膜3進行腐蝕，用丙酮去除光刻膠形成鎳絲熱敏薄膜電阻，其長X寬為800umX400um，如圖1(g)。在溫度為600度存氮氣中進行熱處理，改善結晶結構，保溫時間為7小吋。劃片，得到以SiO2為隔熱層的鎳熱敏電阻參閱圖4。
所述光刻是指紫外光刻。
劃片后得到的以Si02為隔熱層的鎳熱敏電阻尺寸為長X寬X高為800umX400umX104um。
權利要求
1.ー種鎳熱敏薄膜電阻加工方法，其特征在于，包括以下步驟步驟I:清洗普通硅片，去除表面原生氧化層、有機物污染，然后干燥；步驟2 :以普通硅片作為基片，在硅片的拋光面生長底層SiO2膜或Si3N4膜；步驟3 :在SiO2膜或Si3N4膜表面上濺射鎳膜；步驟4 :在鎳膜表面上濺射銅膜；步驟5 :在銅膜表面上濺射金屬膜，所述金屬膜電阻率P !與鎳膜電阻率P 2滿足P'今'步驟6 :旋涂光刻膠，對金屬膜進行光刻、顯影，濕法腐蝕金屬膜，形成金屬錨點； 步驟7 :繼續腐蝕銅膜，形成銅連接層，去除光刻膠；步驟8 :旋涂光刻膠，對鎳膜進行光刻、顯影，對鎳膜進行腐蝕，去除光刻膠，形成鎳絲熱敏電阻；劃片，得到以SiO2膜或Si3N4膜為隔熱層的鎳熱敏電阻。
2.一種如權利要求I所述的鎳熱敏薄膜電阻加工方法，其特征在于，所述步驟8劃片前對鎳絲熱敏電阻進行熱處理。
全文摘要
本發明公開了一種鎳熱敏薄膜電阻加工方法，屬于微機電系統技術領域。該方法以普通硅片作為基片，在硅片的拋光面生長底層SiO2膜或Si3N4膜，而后依次濺射鎳膜、銅膜和金屬膜，腐蝕后形成金屬錨點、銅連接層、鎳絲熱敏電阻；熱處理和劃片后得到以SiO2膜或Si3N4膜為隔熱層的鎳熱敏電阻。本發明有益效果為1.相比于聚酰亞胺做熱敏電阻隔熱層，SiO2膜或Si3N4膜做隔熱層在熱處理時可以加溫至1000度以上，更加有效的改善鎳的結晶結構；2.基于標準MEMS工藝加工鎳熱敏電阻，易于實現大批量生產；3.在鎳膜與金屬膜中間濺射一層銅膜，刻蝕順序為金屬膜、銅膜、鎳膜，可以防止刻蝕金屬膜時對鎳膜進行刻蝕；4.銅膜上濺射金屬膜，增加電連接。
文檔編號H01C7/02GK102831998SQ20121031575
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月30日 優先權日2011年12月17日
發明者常洪龍, 楊勇, 謝中建, 孫冀川, 謝建兵, 袁廣民 申請人:西北工業大學