[发明专利]一种低阻高TCR非晶硅薄膜电阻及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子元器件技术领域，涉及热敏薄膜电阻，具体涉及一种低阻高TCR非晶硅薄膜电阻及其制备方法。

背景技术

自从红外辐射被发现以来，人类对红外技术的探索就没有中断过。红外辐射占据着电磁波段的0.8～1000μm的范围，反映了具有一定温度物体的热特性，包含有相当多的信息量，因此红外辐射提供了周边事物的丰富信息，充分利用这些信息有助于人们了解客观世界。红外探测技术作为对人类感官的补充和扩展，在民用和军用方面得到了广泛的应用。而所有物体都能向外进行红外辐射，利用这一特性，可以让目标物体的红外辐射被某种热敏感薄膜所吸收，引起热敏感薄膜温度的改变。由于热敏感薄膜具有温度-电阻(TCR)特性，所以其电阻将发生一定的变化，并通过其中的电学通道将这种变化传递给敏感薄膜附带的读出电路，从而检测出该电阻值的变化，最终实现对红外辐射的探测。

这种利用薄膜电阻的热电特性来测量红外辐射是目前研究红外探测技术的主要方法之一。因此，温度灵敏度高、制备方法与常规IC工艺兼容的热敏感薄膜电阻材料，已成为人们研究的热点之一。近年来，人们对敏感材料和敏感元器件进行了大量研究，其中包括非晶硅薄膜、氧化钒薄膜、掺P薄膜、掺N薄膜、Pt金属薄膜和BaSrTiO3铁电薄膜等。

非晶硅作为一种常用的半导体材料，具有光吸收系数大、电阻温度系数(TCR)高以及与半导体工艺兼容等优点，有着良好的应用前景，是当前非晶半导体材料和器件的研究重点和核心。非晶硅薄膜具有十分独特的物理性能和工艺性能，广泛应用于太阳能电池、薄膜晶体管、红外探测、氢敏二极管等元器件，可用作大面积、高效率太阳能电池材料、大屏幕液晶显示、制作非晶硅传感器和非晶电致发光器件等，受到科技界和工业界的高度重视。

而非晶硅薄膜具有工艺简单、制备温度低等优点，不但具有高的电阻温度系数(TCR)，而且能与传统IC工艺兼容，对于制备优良性能的热敏感薄膜具有极大的潜力。

目前常用的非晶硅薄膜电阻，如图1所示，是在非晶硅薄膜的两端平行蒸镀两块金属电极，利用测试样品两端电势差的方法，测量薄膜电阻率，进而通过计算得到薄膜的电阻值。这种采用平行电极的非晶硅薄膜电阻，其电阻值很大(兆欧级)，难以使用于红外辐射探测领域(用于红外辐射探测的非晶硅薄膜电阻，要求“低阻、高TCR”)。

发明内容

本发明提供一种低阻高TCR非晶硅薄膜电阻及其制备方法，在不改变薄膜制备条件的前提下，通过改变电极形状和结构，将常规非晶硅薄膜电阻“高阻、高TCR”的特性改变成“低阻、高TCR”的特性。

本发明技术方案如下：

一种低阻高TCR非晶硅薄膜电阻，如图2所示，包括玻璃衬底1、非晶硅薄膜2、金属电极3。所述非晶硅薄膜2由薄膜沉积工艺沉积于玻璃衬底1上；所述金属电极3由薄膜沉积工艺沉积于非晶硅薄膜2上；所述金属电极3为一对叉指电极。所述叉指电极可包含一个或多个叉指周期。

一种低阻高TCR非晶硅薄膜电阻的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：在玻璃衬底1表面沉积非晶硅薄膜。

步骤2：利用磁控溅射设备或真空镀膜机，在非晶硅薄膜2上沉积一层金属。

步骤3：采用光刻工艺，将非晶硅薄膜表面的金属层刻蚀成叉指电极形状。

上述电极材料可用铜、铝、钨、钛、铂、镍铬合金或者任何一种它们的合金。

本发明有益效果在于：在具有高电阻温度系数(TCR)和较高室温方块电阻的非晶硅薄膜上，利用这种叉指电极结构，可以方便地控制非晶硅薄膜电阻的大小，使其等效输出电阻值明显降低，进而使具有叉指状电极的非晶硅薄膜的总体输出电阻值变小，但TCR保持不变，具有较高值。该叉指结构可以含有一个或多个叉指周期，但经过理论计算，一个或多个周期对电阻值的影响情况基本相同，没有太大的区别。此外，薄膜的输出电阻值较之前相比，下降程度明显，在工艺条件允许的情况下，最少可降阻17倍，最大可降阻40倍。即可将兆欧(MΩ)级别的薄膜电阻降至千欧(KΩ)级别，所降幅度达到1～2个数量级，降阻效果显著，适于制备性能优良的低阻高TCR非晶硅薄膜电阻。

附图说明

图1是常规非晶硅薄膜电阻结构示意图。其中1是玻璃衬底，2是非晶硅薄膜，3是金属电极。

图2是本发明提供的非晶硅薄膜电阻结构示意图。其中叉指电极包括一个叉指周期。

图3是本发明提供的非晶硅薄膜电阻结构示意图。其中叉指电极包括两个叉指周期。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。