Применение оксида тантала для нанесения защитных покрытий

Показано, что оксид тантала обладает высокой химической стойкостью. Тонкие пленки оксида тантала, полученные методом реактивного напыления, были исследованы в качестве защитного покрытия для датчиков, подвергающихся воздействию агрессивных сред.

Покрытие ступеней аморфного оксида тантала, нанесенного методом напыления, является приемлемым, но линии металлизации покрываются с трудом. Напыленный оксид тантала обладает высокой диэлектрической прочностью, а плотность пинхоллов для пленок толщиной 0,5 пм составляет менее 3 см.

Применение защитных покрытий в качестве решения для этой концепции датчика требует от покрытия ряда свойств, краткий список которых включает:
I. Коррозионная стойкость: максимально допустимая толщина покрытия и минимально необходимый срок службы устанавливают верхний предел скорости травления в интересующей среде.
2. Низкое остаточное напряжение и малая толщина: для ограничения снижения чувствительности из-за изменения жесткости мембраны.
3. Ступенчатое покрытие: плохое покрытие межсоединений и контактных окон - это места, где начинается деградация датчика.
4. Плотность отверстий: как правило, на открытой поверхности датчика не допускается наличие отверстий. Протравливающие вещества будут проникать в покрытие и разрушать электрически активные компоненты или подтравливать, что в конечном итоге приведет к нежелательному отслоению покрытия. Если отверстия вызваны загрязнением твердыми частицами, их можно устранить путем наращивания более толстой пленки.
5. Электрические свойства: диэлектрическая пленка необходима для изоляции электрических компонентов датчика от электропроводящих сред.
6. Возможность нанесения рисунка: во многих случаях требуется нанесение рисунка на защитное покрытие для доступа к площадкам скрепления. Предпочтительно нанесение рисунка в ходе периодического процесса, например, мокрого травления.
7. Двухстороннее нанесение для защиты обеих сторон датчика перепада давления.
8. Покрытие острых углов: требуется конформное покрытие.
9. Покрытие глубоких полостей: требуется конформное покрытие до дна полости.

Для изготовления датчиков уже предлагалось использовать тантал, танталовые сплавы и оксид тантала. Кроме того, тантал используется в оборудовании для химической обработки, поскольку он чрезвычайно стабилен. Причиной этого является образование на поверхности тонкого аморфного слоя оксида тантала, который химически очень инертен.

Осаждение тантала и его оксидов и нитридов может осуществляться методом физического осаждения из паровой фазы, химического осаждения из паровой фазы или термического окисления. Это делает применение данных материалов очень гибким.