CN103401052A - 一种TiO2/TiO2Au/Au结构Au电极的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种TiO2/TiO2Au/Au结构Au电极的制备方法，先将显影后的基片放入多靶共溅磁控溅射腔体中，装上Ti和Au靶材；然后对Ti靶材进行溅射，制备TiO2层；再同时对Ti和Au靶材进行溅射，制备TiO2Au混合层；再对Au靶材进行溅射，Au层的沉积厚度为50nm-1000nm；最后取出基片对其进行剥离，即制得所需Au电极。本发明的电极具有较厚的Au层，在高温退火后，仍具有优异的电传导性，而且制备工艺简单、电极性能优良，具有良好的应用前景。

Description

一种TiO2/TiO2Au/Au结构Au电极的制备方法
技术领域
本发明属于电子信息材料与电子器件领域，特别涉及一种用于电子元器件的金电极的制备方法。
背景技术
随着微电子科技与技术的快速发展，人们对电子器件，尤其是微波调谐器件提出了更高的要求。具有快的响应速度，小的尺寸，宽频带及高灵敏度，低的工作电压的微波器件是目前和下一代通信***必不可少的的组成部分。这些要求给目前的电子材料与元器件带来了巨大的挑战。
微波介电可调材料在微波可调元器件上有着广阔的应用前景，如相控阵天线上的移相器、谐振器、滤波器等。就调谐器件而言所用的电极材料主要是铂金，但是由于铂金的电阻相对较高，在一定程度上会增加器件的介电损耗。目前一些研究者在研究相关器件时也使用过Au做电极，由于Au的吸附性较差，在使用Au做电极时主要有Ti/Al/Ti/Au结构和Ti/Au结构。但是这两种结构在进行后退火后，Ti会被氧化成TiO2，从而导致电极表面粗糙度增大，严重影响器件的性能，这对器件的可靠性是有害的。基于此，一些研究者制备了TiO2/Au结构电极，但是由于Au在TiO2上的吸附性较差，Au层太薄且容易脱落，这严重影响了电极的电导性，因而影响器件的可靠性。
因此，为了克服以上传统结构电极的缺点，制备新结构Au电极已成为当前电子元器件特别是微波调谐器件领域的迫切需求。
发明内容
本发明的目的，是克服现有技术Au层太薄且容易脱落、严重影响电极的电导性和器件可靠性的缺点，提供一种具有TiO2/TiO2Au/Au结构Au电极的制备方法。
本发明通过如下技术方案予以实现。
一种TiO2/TiO2Au/Au结构Au电极的制备方法，电极结构为TiO2/TiO2Au/Au，制备步骤如下：
（1）清洗基片及光刻显影
a.将基片放入丙酮中超声清洗20分钟，用去离子水冲洗后烘干；
b.将烘干后的基片放入酒精中清洗20分钟，用去离子水冲洗后用氮气吹干；
c.将光刻胶旋涂在基片上，厚度1um-4um，烘干后使用光刻掩膜版做曝光处理；
d.使用显影液将电极图形显影出来；
（2）将显影后的基片放入多靶共溅磁控溅射腔体中，在一个溅射靶上装上Ti靶材，在另一个溅射靶上装上Au靶材；
（3）当磁控溅射的真空度<1.0×10-5Torr时，通入氧气和氩气后，开始对Ti靶材进行溅射，制备TiO2层，TiO2层的沉积厚度为3nm-200nm；
（4）步骤（3）停止后，同时通入氧气和氩气，打开Ti靶和Au靶的溅射电源，同时对Ti靶材和Au靶材进行溅射，TiO2Au混合层的沉积厚度为3nm-200nm；
（5）步骤（4）停止后，打开Au靶的溅射电源，对Au靶材进行溅射，Au层的沉积厚度为50nm-1000nm。
（6）步骤（5）停止后，取出基片，对其进行剥离，剥离后即得到所需要的电极。
所述步骤（1）基片为普通玻璃基片、Si基片、Si/SiO2或者单晶基片。
所述步骤（2）Au靶材和Ti靶材均为纯度为99.99%的金属靶材。
本发明的有益效果是：
（1）TiO2/TiO2Au/Au电极具有较厚的Au层，厚度为50nm-1000nm，且有较高的热稳定性，电学性能优于目前实用最广泛的各种电极材料。
（2）本发明的制备工艺简单、电极性能优良，具有良好的应用前景。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明，实施例中所用的丙酮及酒精料均为市售分析纯原料，Au靶材和Ti靶材均为纯度为99.99%的金属靶材。具体制备方法如下：
本发明电极结构为TiO2/TiO2Au/Au；
（1）清洗基片及光刻显影
a.将基片放入丙酮中超声清洗20分钟，用去离子水冲洗后烘干；
b.将烘干后的基片放入酒精中清洗20分钟，用去离子水冲洗后用氮气吹干；
c.将光刻胶旋涂在吹干的基片上，烘干后使用特制的光刻掩膜版做曝光处理；
d.使用显影液将电极图形显影出来；
（2）将显影后的基片放入多靶共溅磁控溅射中，在一个溅射靶上装上Ti靶材，在另一个溅射靶上装上Au靶材。
（3）当磁控溅射的本底真空度<1.0×10-5Torr，通入氧气（20sccm）和氩气（40sccm）,打开Ti靶的溅射电源对Ti靶材溅射，制备TiO2层，TiO2层的沉积厚度为3nm-200nm。
（4）步骤（3）停止后，通入氧气（20sccm）和氩气（40sccm），同时打开Ti靶和Au靶的溅射电源，同时对Ti靶材和Au靶材进行溅射，TiO2Au混合层的沉积厚度为3nm-200nm。
（5）步骤（4）停止后，打开Au靶的溅射电源，对Au靶材进行单独溅射，Au层的沉积厚度为50nm-1000nm。
（6）步骤（5）停止后，取出基片，对其进行剥离，剥离后即得到所需要的电极。
采用台阶仪对如下各个实施例的电极层厚度进行测量，各个实施例各层金属的组成关系详见表1。
表1
TiO2层厚度（nm） TiO2Au混合层厚度(nm) Au层厚度(nm)
实施例1 3 3 50
实施例2 5 5 80
实施例3 10 10 100
实施例4 20 10 150
实施例5 30 20 200
实施例6 50 40 300
实施例7 60 60 400
实施例8 100 60 500
实施例9 150 70 600
实施例10 200 80 800
本发明上述实施例的电传导性及其电学性能完全符合使用标准。
本发明并不局限于上述实施例，很多细节的变化时可能的，但这并不因此违背本发明的范围和精神。

Claims (3)

1.一种TiO2/TiO2Au/Au结构Au电极的制备方法，电极结构为TiO2/TiO2Au/Au，制备步骤如下：
（1）清洗基片及光刻显影
a.将基片放入丙酮中超声清洗20分钟，用去离子水冲洗后烘干；
b.将烘干后的基片放入酒精中清洗20分钟，用去离子水冲洗后用氮气吹干；
c.将光刻胶旋涂在基片上，厚度1um-4um，烘干后使用光刻掩膜版做曝光处理；
d.使用显影液将电极图形显影出来；
（2）将显影后的基片放入多靶共溅磁控溅射腔体中，在一个溅射靶上装上Ti靶材，在另一个溅射靶上装上Au靶材；
（3）当磁控溅射的真空度<1.0×10-5Torr时，通入氧气和氩气后，开始对Ti靶材进行溅射，制备TiO2层，TiO2层的沉积厚度为3nm-200nm；
（4）步骤（3）停止后，同时通入氧气和氩气，打开Ti靶和Au靶的溅射电源，同时对Ti靶材和Au靶材进行溅射，TiO2Au混合层的沉积厚度为3nm-200nm；
（5）步骤（4）停止后，打开Au靶的溅射电源，对Au靶材进行溅射，Au层的沉积厚度为50nm-1000nm。
（6）步骤（5）停止后，取出基片，对其进行剥离，剥离后即得到所需要的电极。
2.根据权利要求1的一种TiO2/TiO2Au/Au结构Au电极的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）基片为普通玻璃基片、Si基片、Si/SiO2或者单晶基片。
3.根据权利要求1的一种TiO2/TiO2Au/Au结构Au电极的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）Au靶材和Ti靶材均为纯度为99.99%的金属靶材。
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