[发明专利]厚膜材料电子元器件及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种厚膜材料电子元器件的制造工艺，尤其涉及填充在硅杯结构中厚膜材料的一种独特薄膜顶电极引出方法，属于电子材料与元器件技术领域。

背景技术

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。厚膜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。厚膜材料电子元器件所制作的厚膜混合电路在高温、高压、大功率电路方面有其不可替代性。

厚膜材料电子元器件是随着厚膜电子材料和厚膜技术的产生而产生，随着其发展而发展。厚膜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。

厚膜材料应用广泛，其制备的厚膜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，使中间厚膜材料层发生变化而获得一定的性能。由此可见，上述厚膜材料电子元器件中厚膜材料和电极的质量对性能的影响至关重要。因此，制备性能良好的厚膜材料电子元器件必须获得高性能的厚膜材料和高质量的电极。

传统的厚膜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，再通过等静压获得平整的厚膜材料，然后引出电极，对厚膜进行极化，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，在经过等静压时，容易使厚膜开裂；缺陷二电极难以引出。由于厚膜材料的厚度达数十微米，即厚膜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001上制备阻挡层002，接着在正面制备硅杯凹槽，硅杯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硅杯凹槽解决了在等静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，因此在硅杯中沉积厚膜材料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（如附图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。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种有效的防止上下电极的导通的厚膜材料电子元器件及制备方法。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，厚膜材料电子元器件，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。