[发明专利]铂金属化

说明书

本申请涉及铂金属化。使用金属材料以用于保护铂免受氧气溶解；传感器包括衬底、铂组件，该铂组件具有面向衬底的第一表面和背向衬底的第二表面，铂组件上的保护性覆盖物，该保护性覆盖物包括一个或多个层，至少在该一个或多个层上是吸氧材料，与铂组件的第二表面物理接触的下表面，和上表面；以及用于形成此类传感器的方法。

技术领域

本发明涉及铂金属化领域，更具体地涉及其对抗氧溶解的保护及其在传感器中的使用。

发明背景

铂通常被用在传感器结构中作为活跃组分或作为保护层。当用作保护层时，它通常起到保护下面的半导体层免受环境(例如，废气)的腐蚀效应的作用，和/或起到保护传感器免受可能影响其性能的电磁场和静电场的作用。

铂用作活跃组件的传感器的示例是温度传感器和流量传感器，其中铂用于形成具有受控电阻温度系数的电阻器。已经观察到这种传感器经历传感器漂移，即它们对相同刺激的响应随着时间推移的漂移。

铂用作保护组件的传感器的示例是压力传感器。例如，包括保护性铂层的硅压力传感器是一种通常用于恶劣介质条件的传感器。压力传感器通常包括柔性隔膜或膜，当在其上施加压力时，隔膜或膜展现出可预测的弯曲。压力传感器对隔膜或膜的弯曲是电响应的。

US2007013014公开了这样的压力传感器，其包括具有第一表面和第二表面的衬底，其中第二表面与环境进行通信。压力传感器包括位于衬底上的器件层传感器装置，用于测量与环境相关的参数。压力传感器进一步包括位于衬底上并与传感器装置电连通的输出触点。US2007013014公开了阻挡非期望元素(诸如氧、氮和二氧化碳)向内扩散的金属化层。该金属化层包括位于衬底上的钽层，其充当粘附层，并且硅化钽层位于在钽层上，而铂层位于钽硅化物层上。

本发明人注意到，包括这种含铂金属化层的传感器经历传感器漂移，即隔膜或膜响应于相同压力而弯曲的方式随时间推移而变化，并且压力读数的可靠性丢失。

如果在传感器的寿命期间发生传感器漂移，则难以或在某些情况下不可能对其进行补偿。

在本发明之前，尚不清楚为什么会发生这种漂移以及如何有效地补救它。

因此，本领域需要限制或消除包含铂组件的传感器中的传感器漂移。

发明内容

本发明的目的是用于提供对包括铂组件的传感器中的传感器漂移的至少部分解决方案，以及用于共享相同原因的其他现象。

本发明实施例的优点在于可以减小传感器的铂组件的应力水平的变化。例如，在一些实施例中，应力变化可以减少超过10倍。

本发明的实施例的优点在于可以减少传感器漂移。

本发明的实施例的优点在于所公开的解决方案易于实现。

本发明的实施例的优点在于所公开的解决方案是便宜的。

在第一方面，本发明涉及一种传感器。该传感器包括衬底、铂组件和铂组件上的保护性覆盖物。该铂组件具有面向所述衬底的第一表面和背向所述衬底的第二表面。本发明人已经认识到，尽管铂具有众所周知的惰性，但包含铂组件的传感器倾向于经历随时间推移的传感器漂移。特别地，在具有保护性铂层的压力传感器和在具有铂电阻器的温度传感器中观察到这种现象。这个令人惊讶的事实导致对压力传感器的研究，其中发明人认识到该传感器漂移的可能原因是由上覆的铂保护层中的应力变化引起的传感器膜或膜片中的应力变化。在进一步的研究中，已经表明铂层中的氧溶解导致其变形，这反过来改变了铂层和铂下面的层之间的应力。氧气可能是铂组件中稳定性问题的根源，这是令人惊讶的，因为铂通常在设备中被选择，这在很大程度上归因于其抗氧化性。然后意识到，当铂电阻器用于铂温度传感器、铂加热器、和铂流量传感器时，氧溶解也是电阻器漂移的原因。