一种温度敏感材料电子元器件及其制备方法技术

温度敏感材料电子元器件及其制备方法，属于电子材料与元器件技术领域。本发明专利技术的温度敏感材料电子元器件，包括带有凹槽的衬底、阻挡层、底电极、热释电材料和上电极，在上电极和底电极之间，设置有隔离层，上电极跨越隔离层和隔离层下方的底电极，连接到热释电材料。本发明专利技术具有如下的优点和积极效果：基于微机电光刻工艺成熟，能获得各种所需的阻挡层图形；图形的精度很高，加工精度可达数微米，能满足高密度、高精细的制备要求；工艺简单，重复性好，本发明专利技术可以有效防止电极间的短路，使热释电厚膜探测器获得良好的性能，且提高了探测器的成品率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子材料与元器件
，涉及一种温度敏感材料电子元器件的制造工艺，尤其涉及填充在凹槽结构中的温度敏感材料的一种独特的上电极引出方法。
技术介绍
目前，随着电子设备应用的空前普及和生产技术的自动化程度日趋完备，大功率化、小型化、轻量化、多功能化、绿色化以及低成本化不可避免地成为新型电子元器件的发展方向。温度敏感材料电子元器件多应用于的厚膜电路和厚膜混合电路，一般是指通过丝网印刷、烧成等工序在基片上制作互连导线、电阻、电容、电感等，满足一定功能要求的电路单元。温度敏感材料电子元器件所制作的混合电路在高温、高压、大功率电路方面有其不可替代性。温度敏感材料电子元器件是随着电子材料和厚膜技术的产生而产生，随着其发展而发展。温度敏感材料电子元器件所运用的厚膜技术是集电子材料、多层布线技术、表面微组装及平面集成技术于一体的微电子技术。在满足大部分电子封装和互连要求方面，厚膜技术已历史悠久。特别是在高可靠小批量的军用、航空航天产品以及大批量工业用便携式无线产品中，该技术都发挥出了显著的优势。温度敏感材料应用广泛，其制备的电子元器件中的电容多采用平板结构。平板结构的主要构成是:衬底/电极层/中间绝缘介质层/电极层。如制作一种研究电致发光特性的厚膜电致发光器件，整个器件结构为ITO透明电极/内电极/厚膜绝缘层/发光层/ITO透明电极；又如一种硅微超声换能器，其结构为Si衬底/SiO2层/粘接层(环氧胶)/下电极/压电层/上电极。上述例子中有上、下电极层和中间厚膜材料层。其基本原理是通过电极引入某种触发如光触发或电触发，使中间温度敏感材料层发生变化而获得一定的性能。由此可见，上述温度敏感材料电子元器件中温度敏感材料和电极的质量对性能的影响至关重要。因此，制备性能良好的温度敏感材料电子元器件必须获得高性能的温度敏感材料和高质量的电极。传统的温度敏感材料电子元器件制作方法是在衬底表面制备热释电厚膜后，再通过液压获得平整的厚膜材料，然后引出电极，对材料进行极化，获得有一定性能的厚膜材料。但是上述方法有两个主要的缺陷:缺陷一由于厚膜材料在衬底表面，在经过液压时，容易使厚膜材料开裂；缺陷二电极难以引出。由于厚膜材料的厚度达数十微米，即材料表面与衬底表面存在数十微米的高度差，用传统的剥离法制备电极，首先是难以找到如此厚度的光刻胶，而且工艺精度难以保证；其次是制备的电极相对较薄，厚膜材料坡面高且陡，制备上电极时在坡面可能只有极其稀薄的电极甚至没有电极，使厚膜材料表面的电极与衬底表面的电极难以连接起来，造成电极断裂，严重影响电极的质量。传统制备电极也可以采用焊接引线的方法，但是为了和微机械集成工艺的兼容，电极的制备一般用剥离法制备，而不采用焊接引线。因此为了解决以上两个的问题，可采取以下方法(如附图1所示):先用Si作衬底，在Si衬底OOl上制备阻挡层002，接着在正面制备凹槽，凹槽具有一定的坡度，然后利用光刻技术和溅射工艺，形成底电极图形并溅射底电极003。接着在硅杯里沉积热释电材料004，在热释电探测单元上面溅射薄膜作为上电极005，再使用双面光刻技术，与正面探测单元相对应，在基片的背面套刻彼此互不相连的面单元图案，使用湿法腐蚀探测单元背面的Si衬底，使得每个探测单元悬空，形成热绝缘结构。上述方法制成的红外探测器用正面腐蚀凹槽解决了在液压情况下厚膜材料开裂的问题，但是没能很好的解决电极引出问题。由于厚膜材料004直接与Si衬底001接触，在高温烧结时存在相互扩散，严重损害厚膜材料的性能，因此在Si中沉积厚膜材料004之前制备的底电极003必须覆盖整个硅杯凹槽将其二者隔离。然而覆盖整个硅杯凹槽底部的底电极003与硅杯凹槽边缘的上电极005非常接近(图1所示)，而相互靠近的上下电极会在极化实验时容易短路击穿，严重影响厚膜材料和金属电极的质量，损害热释电厚膜探测器的性能，造成探测器成品率过低。因此，如何在制备热释电厚膜探测器过程中防止上下电极短路击穿，从而保证厚膜材料和金属电极的质量，提高探测器的质量和性能，提高成品率，解决电极引出问题显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于:针对上述存在的问题，提供一种有效的防止上下电极的导通的温度敏感材料电子元器件及制备方法。本专利技术所提供的温度敏感材料电子元器件，包括带有凹槽的衬底、阻挡层、底电极、热释电材料和上电极，在上电极和底电极之间，设置有隔离层，上电极跨越隔离层和隔离层下方的底电极，连接到热释电材料。所述隔离层环状设置于衬底的凹槽边缘。所述隔离层的材料不同于阻挡层的材料。所述隔离层的材料为光敏感高分子聚合物材料、高灵敏度电子束胶、耐酸碱性保护胶或聚酰亚胺树脂PI ;所述阻挡层的材料为SiO2或Si3N4。针对本专利技术所提供的温度敏感材料电子元器件还提出其制备方法，包括下述步骤:步骤1:制备衬底和阻挡层材料；步骤2:在阻挡层材料上制备底电极；步骤3:在底电极上硅杯凹槽里制备热释电材料；步骤4:热释电材料高温烧结成瓷；步骤5:在硅杯凹槽边缘光刻形成隔离层图形，然后高温固化形成隔离层；步骤6:在热释电材料和隔离层上方引出上电极。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是:可以有效防止电极间的短路，使热释电厚膜探测器获得良好的的性能，且提高了探测器的成品率。因为微机电光刻工艺成熟，能获得各种所需的阻挡层图形；图形的精度很高，加工精度可达数微米，能满足高密度、高精细的制备要求；工艺简单，重复性好。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中:图1.现有技术的热释电红外探测器的结构示意2.本专利技术的实施例1的结构示意3.利用本专利技术所制备的热释电厚膜探测器的工艺流程3a是在Si衬底上制备Si3N4薄膜阻挡层的示意3b是在Si衬底上制备硅杯凹槽的示意3c是沉积Si3N4薄膜阻挡层的示意3d是在Si3N4薄膜阻挡层上制备Ni/Cr底电极的示意3e是在Ni/Cr底电极上沉积BST热释电厚膜的示意3f是在硅杯凹槽边缘制备AZ5214阻挡层的示意3g是在BST热释电厚膜和AZ5214阻挡层上制备Al上电极的示意4.利用本专利技术所制备的热释电厚膜探测器的热释电电压响应曲线中标记:approach-引出脚、001-Si衬底、002_Si3N4薄膜阻挡层、003-底电极、004-热敏感材料、005-上电极、IOl-Si衬底、102-Si3N4薄膜阻挡层、103-Ni/Cr底电极、104-热释电材料、105-AZ5214阻挡层、106-A1上电极、107-热释电电压模拟曲线、108-热释电电压测试曲线。具体实施例方式本专利技术立足于微机械工艺，利用光刻技术，采用一种隔离材料在硅杯凹槽边缘刻出所需的图形，然后高温固化形成阻挡层，最后通过光刻技术和溅射工艺引出上电极。上述该阻挡层处于底电极、厚膜材料和上电极之间，不仅能巧妙的引出上电极，并且有效的防止上下电极的导通，而且工艺简单、精度可控，制成的器件性能优良。本专利技术的温度敏感材料电子元器件的制备方法，包括以下顺序步骤:步骤1:获得衬底101和阻挡层材料102。衬底形成凹槽解决了热释电厚膜材料开裂的问题，但是对形成的凹槽必须有所要求。要求凹槽存在一定的坡度，因为如果凹槽的坡面近似垂直，在制备底电极时在凹槽坡面可能只有极其的稀薄电极甚至没有电极，使得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温度敏感材料电子元器件，包括带有凹槽的衬底(101)、阻挡层(102)、底电极(103)、热释电材料(104)和上电极(106)，其特征在于，在上电极(106)和底电极(103)之间，设置有隔离层(105)，上电极(106)跨越隔离层(105)和隔离层(105)下方的底电极，连接到热释电材料(104)。

【技术特征摘要】
1.一种温度敏感材料电子元器件，包括带有凹槽的衬底(101)、阻挡层(102)、底电极(103)、热释电材料(104)和上电极(106)，其特征在于，在上电极(106)和底电极(103)之间，设置有隔离层(105)，上电极(106)跨越隔离层(105)和隔离层(105)下方的底电极，连接到热释电材料(104)。2.如权利要求1所述的温度敏感材料电子元器件，其特征在于，所述隔离层(105)环状设置于衬底(101)的凹槽边缘。3.如权利要求1所述的温度敏感材料电子元器件，其特征在于，所述隔离层(105)的材料不同于阻挡层(102)的材料。4.如权利要求1所述的温度敏感材料电子元器件，其特征在于，所述隔离层(105)的材料为光敏感高分子聚合物材料、高灵敏度电子束胶、耐酸碱性保护胶或聚酰亚胺树脂PI ;所述阻挡层(102)的材料为SiO2或Si3N4。5.如权利要求1所述的温度敏感材料电子元器件的制备方法，其特征在于，包括下述步骤: 步骤1:制备衬底(101)和阻挡层(102)； 步骤2:在阻挡层(102)上制备底电极(103)； 步骤3:在底电极(103)上硅杯凹槽里制备热释电材料(104)； 步骤4:将所述热释电材料(104)高温烧结成瓷； 步骤5:在所述硅杯凹槽边缘光刻形成隔离层图形，然后高温固化形成所述隔离层(105)； 步骤6:在热释电材料(104)和隔离层(105)上方引出上电极(106)。6.如权利要求5所述的温度敏感材料电子元器件的制备方法，其特征在于，所述步骤I包括: (1.D厚度500 μ m (100)晶向的硅衬底(101)热氧化前预处理:先把硅片放入浓度为70%的浓硫酸加热煮30min，接着硅片放入浓度为70%的浓盐酸中继续加热煮30min，然后用氢氟酸清洗...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓川，张欣翼，许丽娜，
申请(专利权)人：四川汇源科技发展股份有限公司，
类型：发明
国别省市：