发明名称 微感测元件及表面声波元件之金属电极-氧化物电极-氧化物陶瓷材料结构及制作方法
摘要 本发明是在提供一种应用于微感测元件特别是指一种微动态压力感测器,及表面声波元件之金属-氧化物电极-氧化物陶瓷的材料结构及制作方法。主要是以一种薄膜制作方法,在金属电极层上先制作氧化物电极层再制作氧化物陶瓷层而形成金属电极-氧化物电极-氧化物陶瓷或金属电极-氧化物电极-氧化物陶瓷-氧化物电极-金属电极之多层结构。藉此,本发明可以使用金属电极-氧化物电极-氧化物陶瓷之多层复合结构取代传统金属电极-氧化物陶瓷之双层结构,而能比传统金属电极-氧化物陶瓷之双层结构拥有更佳的氧化物陶瓷成相性、电气特性、可靠度等性质之优点。
申请公布号 TW535240 申请公布日期 2003.06.01
申请号 TW091100002 申请日期 2002.01.02
申请人 周振嘉;江进富 台北县树林市福兴街六号 发明人 周振嘉;江进富
分类号 H01L21/316 主分类号 H01L21/316
代理机构 代理人
主权项 1.一种复层材料结构,特别是指一种微感测元件或表面声波元件结构中之金属电极-氧化物电极-氧化物电子陶瓷复层材料结构,其特征在于:该复层材料结构为,在金属电极层与氧化物陶瓷层间包含一氧化物或氧化物-金属混成电极层,而形成金属电极-氧化物电极-氧化物陶瓷之复层材料结构。2.一种复层材料结构之制作方法,特别是指一种微感测元件或表面声波元件结构中之金属电极-氧化物电极-氧化物电子陶瓷复层材料结构之制作方法包括下列步骤:I.以薄膜或厚膜制程制作金属电极层;II.以氧化物电极材料于金属电极层上制作氧化物电极层;III.以氧化物陶瓷材料于氧化物电极层上制作一层氧化物陶瓷层。3.一种微感测元件之制作方法,特别是指一种动态压力感测元件之制造方法,包括下列步骤:I.制作金属电极-氧化物电极-氧化物陶瓷之复层材料结构;II.于氧化物陶瓷层上依序制作氧化物电极层;III.以微影制程将金属电极-氧化物电极-氧化物陶瓷-氧化物电极之复层材料结构制作成所需之形状;IV.制作阻绝层;V.以微影掀除(Lift off)制程、电镀、表面覆层或印刷方法制作金属电极,形成金属电极-氧化物电极-氧化物陶瓷-氧化物电极-金属电极之复层材料结构的微感测元件,特别是指一种为动态压力感测元件。4.一种表面声波元件之制作方法,包括下列步骤:I.制作氧化物陶瓷层;II.于氧化物陶瓷层上制作氧化物电极层;III.以微影制程依所需之形状制作金属电极层;IV.以具所需形状之金属电极层作为氧化物电极层蚀刻之阻绝层,对氧化物电极层进行蚀刻,形成表面声波元件。5.依据申请专利范围第1项所述之复层材料结构,特别是指一种金属电极-氧化物电极-氧化物电子陶瓷复层材料结构,其中,该形成氧化物电极的材料可以是钙钛矿系统(ABO3)氧化物、超导体氧化物或金红石(rutile)氧化物之其中一种。6.依据申请专利范围第1项所述之复层材料结构,特别是指一种金属电极-氧化物电极-氧化物电子陶瓷复层材料结构,其中,该形成氧化物电极的材料可以是锰酸锶镧(LaxSr1-xMnO3)-锰酸钙镧(LaxCa1-xMnO3)、锰酸钙锶镧(LaxSryCazMnO3,x+y+z=1)或钴锰酸锶镧(LaxSryCazMnaCobO3,x+y+z=1.a+b=1)。7.依据申请专利范围第1项所述之复层材料结构,特别是指一种金属电极-氧化物电极-氧化物陶瓷复层材料结构,其中,该形成氧化物陶瓷的材料可以是具介电(dielectric)效应、压电piezoelectric)效应、焦电(pyroelectric)效应或铁电(ferroelectric)效应特性的氧化物之其中一种。8.依据申请专利范围第3项所述之微感测元件之制作方法,其中,形成阻绝层之材料可以是高分子聚合物特别是指一种感光高分子聚合物、玻璃或其他不具感测元件使用时主要应用效应的材料之其中一种。9.依据申请专利范围第4项所述之表面声波元件之制作方法,其中,形成阻绝层之材料可以是高分子聚合物特别是指一种感光高分子聚合物、玻璃或其他不具感测元件使用时主要应用效应的材料之其中一种。10.依据申请专利范围第3项所述之微感测元件之制作方法,其中,阻绝层之制作可以微影法或以网版印刷或浆料涂附之方式制作。11.依据申请专利范围第4项所述之表面声波元件之制作方法,其中,阻绝层之制作可以微影法或以网版印刷或浆料涂附之方式制作。12.依据申请专利范围第3项所述之微感测元件之制作方法,其中,以氧化物电极材料防止氧化物陶瓷材料制作时发生龟裂。13.依据申请专利范围第4项所述之表面声波元件之制作方法,其中,以氧化物电极材料防止氧化物陶瓷材料制作时发生龟裂。14.依据申请专利范围第3项所述之微感测元件之制作方法,其中,该元件各材料结构层可以利用电镀、溅镀(sputtering)、化学气相沈积(CVD)、物理气相沈积(PVD)、电浆雷射镀膜(PLD)或其他具相同功效之物理或化学沈积方法制作。15.依据申请专利范围第4项所述之表面声波元件之制作方法,其中,该元件各材料结构层可以利用电镀、溅镀(sputtering)、化学气相沈积(CVD)、物理气相沈积(PVD)、电浆雷射镀膜(PLD)或其他具相同功效之物理或化学沈积方法制作。16.依据申请专利范围第3项所述之微感测元件之制作方法,其中,以氧化物电极材料减少或防止氧化物陶瓷材料与金属电极层或基材于制作时发生交互扩散。17.依据申请专利范围第4项所述之表面声波元件之制作方法,其中,以氧化物电极材料减少或防止氧化物陶瓷材料与金属电极层或基材于制作时发生交互扩散。18.依据申请专利范围第3项所述之徽感测元件之制作方法,其中,氧化物电极与氧化物陶瓷材料对蚀刻液具有选择性,故以氧化物电极材料锰酸锶镧作为制程中之牺牲层19.依据申请专利范围第4项所述之表面声波元件之制作方法,其中,氧化物电极与氧化物陶瓷材料对蚀刻液具有选择性,故以氧化物电极材料锰酸锶镧作为制程中之牺牲层。图式简单说明:第一图是一流程图,说明本发明微感测元件及表面声波元件之金属电极-氧化物电极-氧化物陶瓷材料结构及制作方法的一较佳实例。第二图是一立体图,该较佳实施例是一种微感测元件。第三图是一正视图,该较佳实施例为一种表面声波元件。第四图是一流程图,说明该较佳实施例中制作微动态压力感测元件。第五图是一流程图,说明该较佳实施例中制作表面声波元件。第六图是一爱克斯光绕射曲线图,说明氧化物陶瓷镀制于(a)金属电极与(b)氧化物电极之成相特性比较。第七图是电子显微影像图,说明氧化物陶瓷镀制于(a)金属电极与(b)氧化物电极之结晶情形比较。第八图是电子显微影像图,说明氧化物陶瓷镀制于(a)金属电极与(b)氧化物电极之表面龟裂情形比较。第九图是二次离子质谱元素纵深分析曲线图,说明氧化物陶瓷镀制于(a)金属电极与(b)氧化物电极于650℃共烧1小时之元素扩散比较。第十图是曲线图,说明氧化物陶瓷-氧化物电极-金属电极多层结构之(a)铁电特性、(b)电致疲劳测试及(c)电致疲劳测试后之漏电流。
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