酸化タンタルの保護膜用途
酸化タンタルは化学的に非常に堅牢であることが示されている。反応性スパッタリング酸化タンタル薄膜は、攻撃的な媒体にさらされるセンサーの保護膜として研究されてきた。
スパッタ蒸着アモルファス酸化タンタルのステップカバレッジは妥当であるが、メタライゼーションラインはカバーしにくい。スパッタ酸化タンタルは高い絶縁耐力を示し、0.5 pm厚膜のピンホール密度は3 cm以下である。
このセンサーコンセプトの解決策として保護コーティングを適用するには、コーティングが満たすべき多くの特性が必要である：
I.I.耐食性：コーティングの最大許容厚みと必要最小寿命は、対象メディアにおけるエッチング速度の上限を設定する。
2.低い残留応力と小さな膜厚：膜の剛性変化による感度の低下を抑える。
3.ステップカバレッジ：インターコネクトやコンタクトウィンドウのカバレッジが悪いと、センサーの劣化が始まる。
4.ピンホール密度：通常、センサーの露出部分にはピンホールは許されない。エッチャントはコーティングを貫通し、電気的に活性なコンポーネントやアンダーエッチングを劣化させ、最終的にコーティングの望ましくないリフトオフをもたらす。ピンホールが粒子汚染によるものである場合、膜厚を厚くすることでピンホールをなくすことができる。
5.電気的特性：誘電体膜は、センサー上の電気部品を導電性媒体から絶縁するために必要である。
6.パターニング可能：多くの場合、ボンドパッドにアクセスするために保護膜をパターニングすることが望まれる。ウェットエッチングのようなバッチプロセスでのパターニングが好ましい。
7.差圧センサーの両面を保護するための両面蒸着。
8.鋭利な角の被覆：コンフォーマルコーティングが必要。
9.深い空洞の被覆：空洞の底までコンフォーマルコーティングが必要。
タンタル、タンタル合金、酸化タンタルの使用は、センサーの目的ですでに提案されている。その上、タンタルは非常に安定しているため、化学処理装置にも使用されている。その理由は、表面に薄いアモルファス酸化タンタル層が形成され、化学的に非常に不活性だからである。
タンタルとその酸化物および窒化物の蒸着は、物理蒸着、化学蒸着、熱酸化によって行うことができる。このため、これらの材料の使用は非常に柔軟である。
