Schutzschichten Anwendung von Tantaloxid
Tantaloxid erweist sich als chemisch sehr robust. Reaktiv gesputterte Tantaloxid-Dünnschichten wurden als Schutzschicht für Sensoren untersucht, die aggressiven Medien ausgesetzt sind.
Die Stufenbedeckung des durch Sputtern abgeschiedenen amorphen Tantaloxids ist angemessen, aber die Metallisierungslinien sind schwer zu bedecken. Gesputtertes Tantaloxid weist eine hohe Durchschlagsfestigkeit auf, und die Nadellochdichte für 0,5 pm dicke Schichten liegt unter 3 cm.
Die Anwendung von Schutzschichten als Lösung für dieses Sensorkonzept erfordert eine Reihe von Eigenschaften, die die Beschichtung erfüllen muss; eine kurze Liste umfasst
I. Korrosionsbeständigkeit: Die maximal zulässige Dicke der Beschichtung und die erforderliche Mindestlebensdauer bilden die Obergrenze für die Ätzrate in dem betreffenden Medium.
2. Geringe Eigenspannung und geringe Dicke: Begrenzung der Verringerung der Empfindlichkeit aufgrund von Steifigkeitsänderungen in der Membran.
3. Stufenweise Bedeckung: Eine schlechte Bedeckung über Verbindungsstellen und Kontaktfenstern sind Stellen, an denen die Degradation des Sensors einsetzt.
4. Pinhole-Dichte: In der Regel sind im freiliegenden Bereich des Sensors keine Pinholes erlaubt. Ätzmittel dringen in die Beschichtung ein und beeinträchtigen elektrisch aktive Komponenten oder Unterätzungen, was schließlich zu einem unerwünschten Abheben der Beschichtung führt. Falls die Nadellöcher auf eine Verunreinigung durch Partikel zurückzuführen sind, können sie durch Aufbringen dickerer Schichten beseitigt werden.
5. Elektrische Eigenschaften: Ein dielektrischer Film ist erforderlich, um elektrische Komponenten auf dem Sensor von elektrisch leitenden Medien zu isolieren.
6. Strukturierbar: In vielen Fällen ist es erwünscht, die Schutzschicht zu strukturieren, um Zugang zu Bondpads zu erhalten. Die Strukturierung in einem Batch-Verfahren, wie z. B. Nassätzung, wird bevorzugt.
7. Beidseitige Abscheidung zum Schutz beider Seiten des Differenzdrucksensors.
8. Abdeckung von scharfen Ecken: eine konforme Beschichtung ist erforderlich.
9. Abdeckung tiefer Hohlräume: eine konforme Beschichtung ist bis zum Boden des Hohlraums erforderlich.
Die Verwendung von Tantal, Tantallegierungen und Tantaloxid wurde bereits für Sensorzwecke vorgeschlagen. Außerdem wird Tantal in chemischen Verarbeitungsgeräten verwendet, da es extrem stabil ist. Der Grund dafür ist die Bildung einer dünnen amorphen Tantaloxidschicht an der Oberfläche, die chemisch sehr inert ist.
Die Abscheidung von Tantal und seinen Oxiden und Nitriden kann durch physikalische Abscheidung aus der Gasphase, durch chemische Abscheidung aus der Gasphase oder durch thermische Oxidation erfolgen. Dies macht die Verwendung dieser Materialien sehr flexibel.
