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1、(10)申请公布号 CN 102831998 A (43)申请公布日 2012.12.19 C N 1 0 2 8 3 1 9 9 8 A *CN102831998A* (21)申请号 201210315756.6 (22)申请日 2012.08.30 201110436422.X 2011.12.17 CN H01C 7/02(2006.01) H01C 7/04(2006.01) (71)申请人西北工业大学 地址 710072 陕西省西安市友谊西路 号 (72)发明人常洪龙 杨勇 谢中建 孙冀川 谢建兵 袁广民 (74)专利代理机构西北工业大学专利中心 61204 代理人吕湘连 (54) 。
2、发明名称 一种镍热敏薄膜电阻加工方法 (57) 摘要 本发明公开了一种镍热敏薄膜电阻加工方 法，属于微机电系统技术领域。该方法以普通硅 片作为基片，在硅片的抛光面生长底层SiO 2 膜或 Si 3 N 4 膜，而后依次溅射镍膜、铜膜和金属膜，腐蚀 后形成金属锚点、铜连接层、镍丝热敏电阻；热处 理和划片后得到以SiO 2 膜或Si 3 N 4 膜为隔热层的 镍热敏电阻。本发明有益效果为：1.相比于聚酰 亚胺做热敏电阻隔热层，SiO 2 膜或Si 3 N 4 膜做隔热 层在热处理时可以加温至1000度以上，更加有效 的改善镍的结晶结构；2.基于标准MEMS工艺加 工镍热敏电阻，易于实现大批量生产；。
3、3.在镍膜 与金属膜中间溅射一层铜膜，刻蚀顺序为金属膜、 铜膜、镍膜，可以防止刻蚀金属膜时对镍膜进行刻 蚀；4.铜膜上溅射金属膜，增加电连接。 (66)本国优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 1/1页 2 1.一种镍热敏薄膜电阻加工方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1：清洗普通硅片，去除表面原生氧化层、有机物污染，然后干燥； 步骤2：以普通硅片作为基片，在硅片的抛光面生长底层SiO 2 膜或Si 3 N 4 膜； 步骤3：在SiO 2 膜或Si。
4、 3 N 4 膜表面上溅射镍膜； 步骤4：在镍膜表面上溅射铜膜； 步骤5：在铜膜表面上溅射金属膜，所述金属膜电阻率 1 与镍膜电阻率 2 满足： 步骤6：旋涂光刻胶，对金属膜进行光刻、显影，湿法腐蚀金属膜，形成金属锚点； 步骤7：继续腐蚀铜膜，形成铜连接层，去除光刻胶； 步骤8：旋涂光刻胶，对镍膜进行光刻、显影，对镍膜进行腐蚀，去除光刻胶，形成镍丝 热敏电阻；划片，得到以SiO 2 膜或Si 3 N 4 膜为隔热层的镍热敏电阻。 2.一种如权利要求1所述的镍热敏薄膜电阻加工方法，其特征在于，所述步骤8划片前 对镍丝热敏电阻进行热处理。 权 利 要 求 书CN 102831998 A 1/3页 。
5、3 一种镍热敏薄膜电阻加工方法 技术领域 0001 本发明涉及的是一种微机电系统技术领域的方法，具体涉及一种镍热敏薄膜电阻 加工方法。 背景技术 0002 MEMS加工制造的热敏薄膜电阻可以广泛用于制造温度传感器、流速传感器、剪应 力传感器、气体传感器的敏感探头。热敏薄膜电阻制作在以SiO 2 膜或Si 3 N 4 膜为隔热层上， 相对于制作在以聚酰亚胺为隔热层上，具有热处理温度高的特点，可以应用于各种流场温 度、流速、剪应力等测量任务。尤其在气体流场动态测量时，必须考虑热敏元件的反应速率 以及耐抗性等，而现阶段热敏传感器具有反应速度慢、耐抗性差等特点。 0003 针对气体流场动态测量的要求，。
6、现阶段热敏薄膜电阻大多不能满足要求，如公开 号为CN101082523A的国家发明专利“一种柔性温度传感器的制作方法”介绍了一种在聚酰 亚胺衬底上制作温度传感器的方法。首先，以普通硅片为加工载体，在其上旋涂聚二甲基硅 氧烷作为中间层，并将聚二甲基硅氧烷中间夹层表面进行活化处理；然后，在这一中间夹层 表面上重叠涂覆液态聚酰亚胺，固化形成聚酰亚胺薄膜；之后旋涂光刻胶，光刻图形化后， 连续溅射金属热敏薄膜层和金属电连接层，采用剥离工艺形成热敏薄膜层，之后再用光刻 图形化的办法湿法刻蚀去除非电连接出的电连接层金属；最后在顶层涂覆一层聚酰亚胺保 护层，光刻图形化，湿法刻蚀出压焊块区，在热板上与聚二甲基硅。
7、氧烷中间夹层分离，并完 成聚酰亚胺的最终固化。此发明专利具有缺点是：1.由于聚酰亚胺有较好的隔热性，采用 聚酰亚胺作为保护层完全覆盖在热敏电阻上，会降低热敏电阻对外界流场或温度变化得敏 感性，2.采用手工剥离，容易对柔性器件造成损害，且不易于大批量生产。 发明内容 0004 本发明针对现有技术中，热敏薄膜电阻制作在以聚酰亚胺为隔热层上引起的不 足，提供一种基于MEMS工艺的镍热敏电阻加工方法。 0005 本发明的技术方案是，一种镍热敏薄膜电阻加工方法，包括以下步骤： 0006 步骤1：清洗普通硅片，去除表面原生氧化层、有机物污染，然后干燥； 0007 步骤2：以普通硅片作为基片，在硅片的抛光面。
8、生长底层SiO 2 膜或Si 3 N 4 膜，用于镍 丝与普通硅片衬底的热隔离； 0008 步骤3：在SiO 2 膜或Si 3 N 4 膜表面上溅射镍膜； 0009 步骤4：在镍膜表面上溅射铜膜； 0010 步骤5：在铜膜表面上溅射金属膜； 0011 所述金属膜电阻率 1 与镍膜电阻率 2 满足： 0012 步骤6：旋涂光刻胶，对金属膜进行光刻、显影，湿法腐蚀金属膜，形成金属锚点； 0013 所述金属锚点用于电连接微电极与外界电路。 说 明 书CN 102831998 A 2/3页 4 0014 步骤7：继续腐蚀铜膜，形成铜连接层，去除光刻胶； 0015 步骤8：旋涂光刻胶，对镍膜进行光刻、显。
9、影，对镍膜进行腐蚀，去除光刻胶，形成 镍丝热敏电阻；为了改善结晶结构，进行热处理；划片，得到以SiO 2 膜或Si 3 N 4 膜为隔热层的 镍热敏电阻。 0016 针对上述缺点，本发明专利采用标准MEMS加工工艺，以SiO 2 膜或Si 3 N 4 膜为隔热 层的镍热敏薄膜电阻制作方法，其优点为：1.相比于聚酰亚胺做热敏电阻隔热层，SiO 2 膜或 Si 3 N 4 膜做隔热层在热处理时可以加温至1000度以上，更加有效的改善镍的结晶结构；2.基 于标准MEMS工艺加工镍热敏电阻，易于实现大批量生产；3.在镍膜与金属膜中间溅射一层 铜膜，刻蚀顺序为金属膜、铜膜、镍膜，可以防止刻蚀金属膜时对镍。
10、膜进行刻蚀；4.铜膜上 溅射金属膜，增加电连接。 附图说明 0017 图1为本发明的镍热敏薄膜电阻加工方法流程图 0018 图2为实施例中的铝膜光刻掩膜版图形示意图 0019 图3为实施例中的镍膜光刻掩膜版图形示意图 0020 图4为实施例中的镍热敏电阻示意图 0021 图中，1-Si，2-SiO 2 膜，3-Ni膜，4-CU膜，5-AL膜 0022 实施实例 0023 实例 0024 本实例提出基于MEMS技术的镍热敏电阻加工方法，具体步骤包括如下： 0025 步骤1：清洗普通硅片1，普通硅片1厚度为100um，去除表面原生氧化层、有机物 污染，然后干燥，如图1(a)； 0026 步骤2：以。
11、普通硅片1作为基片，采用化学气相淀积方法在硅片的抛光面生长厚度 为1um的SiO 2 膜2，如图1(b)，用于Ni丝与普通硅片1衬底的热隔离； 0027 所述的化学气相淀积方法包括：等离子化学气相淀积方法和低压化学气相淀积方 法，本实施例中采用的是等离子化学气相淀积方法。 0028 步骤3：在SiO 2 膜2表面上溅射厚度为1um的Ni膜3，如图1(c)。所述的溅射是 指磁控溅射方法。 0029 步骤4：在Ni膜3表面上溅射厚度为1um CU膜4，如图1(d)； 0030 步骤5：在CU膜4表面上溅射厚度为1um的AL膜5，如图1(e)； 0031 所述的溅射是指磁控溅射方法。 0032 步骤。
12、6：旋涂正性光刻胶BPEPG533，对AL膜5进行光刻、显影，所用光刻版图像如 图2，用磷酸湿法腐蚀AL膜5，如图1(f)； 0033 所述磷酸湿法腐蚀液为体积比为50:2:10:9的52%H 3 PO 4 、68%HNO 3 、75%CH 3 COOH、H 2 O 形成的混合溶液； 0034 所述光刻是指紫外光刻，所述的锚点用于电连接微电极与外界电路。 0035 步骤7：用铜湿法腐蚀液腐蚀CU膜4，形成铜连接层，去除光刻胶； 0036 所述铜酸湿法腐蚀液是体积比为1:5的20%(NH 4 ) 2 S 2 O 8 、H 2 O形成的混合溶液。 0037 步骤8：旋涂正性光刻胶BPEPG533，。
13、对Ni膜3进行光刻、显影，所用光刻版如图4， 说 明 书CN 102831998 A 3/3页 5 用王水并在温度保持为30下对Ni膜3进行腐蚀，用丙酮去除光刻胶形成镍丝热敏薄膜电 阻，其长宽为：800um400um，如图1(g)。在温度为600度存氮气中进行热处理，改善结 晶结构，保温时间为7小时。划片，得到以SiO 2 为隔热层的镍热敏电阻参阅图4。 0038 所述光刻是指紫外光刻。 0039 划片后得到的以SiO2为隔热层的镍热敏电阻尺寸为：长宽高为 800um400um104um。 说 明 书CN 102831998 A 1/2页 6 图1 说 明 书 附 图CN 102831998 A 2/2页 7 图2 图3 图4 说 明 书 附 图CN 102831998 A 。