Platinum thin films are used in var

Platinum thin films are used in various microelectronic and
micro-sensor applications. The microstructural, chemical, and electrical
stability of these films under high-temperature conditions
are of major concern. In addition, stability is also a concern for
potential extended use in specialized microelectronic applications,
especially when the films are used as thin, two-dimensional interconnects
or electrodes connecting active components at elevated
temperatures. Typical applications of these high-temperature
films are aligned with electrodes/interconnects for chemical sensors,
micro-heaters and -hotplates within microelectromechanical
systems (MEMS) [1–6]. Recently, more advanced MEM systems
have been applied within extreme environments, which
includes high temperatures and harsh chemical reactants, such as
micro-chemical emission sensors, -structural monitoring sensors,
-thermocouples, and -fuel cell systems that are utilized at temperatures
>600–800 ◦C [7–13].
High melting point noble metals are most suited for extreme
environment applications. Platinum, with its relatively high melting
point (1773 ◦C) and excellent chemical inertness, has long
been utilized for MEMs devices capable of operating at elevated
temperatures. Pt and other noble metals have a great chemical
inertness; however, these metals show poor adhesion and high surface
tension toward oxide surfaces. Budhani et al. demonstrated an
interface modification between thermally grown aluminum oxide
(Al2O3) and thin Pt films via reactive sputtering with low levels
of oxygen in order to obtain a 20–30 nm PtxO1−x layer prior to
pure platinum metal deposition. Adhesion tests showed a higher
level of adhesion compared to the conventional Pt + Al2O3 couple.
The authors indicated that strong PtxO1−x to Al2O3 bonding and
interdiffusion at the interface were responsible for the enhanced
adhesion [14].
Although the controlled oxidation of a sub-layer of Pt showed
promise for enhanced wetting and adhesion to oxide substrates,
various researchers have focused on incorporating alternative
metal/metal oxide layer compositions. These thin coatings
were deposited to improve noble metal adhesion, as well as, to
improve the thermal stability over prolonged exposure to high
temperatures. High temperature operating conditions lead to
the development of many structural defects, such as hillocks,
film delamination, surface cracking, voids and grain coarsening,
which all eventually result in non-uniform film morphology and
variable electrical response [1–5,15–18]. At high temperatures
(≥700 ◦C), grain coarsening and hillock formation are the major
mechanisms that break the percolated granular network across the
polycrystalline film [3,19–22]. Since low-temperature sputtering
and evaporation techniques typically produce films with high
surface area granular structures, these films possess an extremely
high driving force for sintering and grain growth processes. Hightemperature
operation permits the required diffusional kinetics
for accelerated grain growth, resulting in the coalescence of the
grains and the formation of a poorly percolated structure [21,23].
In other words, the total interfacial and surface energy of the thin
film can be minimized by reducing ceramic–metal contact area by
creating islands of Pt material. The destruction of the integrity of
the continuous film eventually results in complete loss of electrical
continuity, which diminishes the functionality, reliability and
sensitivity of the micromachined devices.
Metals such as Ti and Ta have been proposed and demonstrated
with variable success to decrease both Pt grain coarsening and
hillock formation. Lee et al. optimized the procedure first defined by
Budhani et al. for deposition of Pt over insulating oxide layers with
improved adhesion. According to this procedure, platinum deposition
under an oxidation atmosphere, followed by inert atmosphere
deposition of Pt and subsequent annealing of silicon substrate
at 400–1300 ◦C, removed the remaining O2 in the Pt film [24].
Recently, Tiggelaar et al. compared the use of the PtxO1−x adhesion
layer to the use of Ti or Ta adhesion layers. These layers were
deposited by sputtering onto silicon and Si3N4 substrates. After
annealing between 400 and 950 ◦C under inert and oxygen containing
atmospheres, their electrical and structural performances were
characterized [25]. The authors concluded that the operational reliability
of Pt films with Ti and Ta adhesion layers are limited to
temperatures below 650 ◦C and 850 ◦C, respectively. In the same
study, the fast diffusion behavior of Ti and the resultant changes
to the wetting characteristics of Pt on the Ti layer over different
ceramic layers (Al2O3, Ta2O5, SiO2 and Si3N4) were also described.
Firebaugh et al. used a similar Ta adhesion strategy on silicon rich
silicon nitride. This study states that the adhesion layer migration
and co

Results (Vietnamese) 1:

Phim bạch kim mỏng được sử dụng trong nhiều microelectronic vàCác ứng dụng cảm biến micro. Microstructural, hóa học, và điệnsự ổn định của các bộ phim trong điều kiện nhiệt độ caolà mối quan tâm lớn. Ngoài ra, sự ổn định cũng là một mối quan tâm nhấttiềm năng mở rộng sử dụng trong các ứng dụng chuyên ngành microelectronic,đặc biệt là khi những bộ phim được sử dụng làm mỏng, hai chiều liên kết nốihay que kết nối các thành phần hoạt động ở caonhiệt độ. Các ứng dụng tiêu biểu của nhiệt độ caobộ phim được liên kết với điện cực/liên kết nối cho cảm biến hóa học,Micro-nóng và - hotplates trong microelectromechanicalHệ thống (MEMS) [1-6]. Gần đây, nhiều hơn nữa nâng cao hệ thống MEMđã được áp dụng trong môi trường khắc nghiệt, màbao gồm nhiệt độ cao và chất phản ứng hóa học khắc nghiệt, chẳng hạn nhưbộ cảm biến khí thải hóa chất vi, - kết cấu giám sát cảm biến,-Cặp nhiệt điện, và - hệ thống tế bào nhiên liệu được sử dụng ở nhiệt độ> 600 – 800 ◦C [7-13].Điểm nóng chảy cao quý tộc kim loại là phù hợp nhất cho extremeCác ứng dụng môi trường. Bạch kim, với sự nóng chảy của nó tương đối caođiểm (1773 ◦C) và tuyệt vời hóa chất trơ, có dàiđược sử dụng cho các MEMs thiết bị có khả năng hoạt động caonhiệt độ. PT và các kim loại quý tộc khác có một chất hóa học tuyệt vờitrơ; Tuy nhiên, các kim loại Hiển thị nghèo bám dính và bề mặt caocăng thẳng về hướng ôxít bề mặt. Budhani et al. đã chứng minh mộtgiao diện thay đổi giữa phát triển nhiệt nhôm ôxít(Al2O3) và mỏng Pt phim thông qua phản ứng tạo với mức thấpoxy để có được một lớp nm PtxO1−x 20-30 trướclắng đọng kim bạch kim tinh khiết. Bài kiểm tra độ bám dính cho thấy một cao hơnmức độ bám dính so với thông thường Pt + Al2O3 cặp vợ chồng.Các tác giả chỉ ra rằng PtxO1−x mạnh mẽ để liên kết Al2O3 vàinterdiffusion tại giao diện đã được chịu trách nhiệm về việc tăng cườngđộ bám dính, [14].Mặc dù đã cho thấy quá trình oxy hóa kiểm soát của một lớp phụ của Ptlời hứa cho nâng cao ướt và bám dính để chất ôxít,Các nhà nghiên cứu khác nhau đã tập trung vào kết hợp thay thếkim loại/kim loại oxit lớp sáng tác. Các lớp phủ mỏngđã được gửi để cải thiện độ bám dính kim loại quý tộc, cũng như là,cải thiện sự ổn định nhiệt qua các tiếp xúc kéo dài đến caonhiệt độ. Nhiệt độ cao, điều kiện hoạt động dẫn đếnsự phát triển của nhiều khiếm khuyết về cấu trúc, chẳng hạn như giồng,phim phương, nứt mặt, khoảng trống và hạt coarsening,mà tất cả cuối cùng kết quả trong bộ phim phục hình Thái vàbiến điện phản ứng [1 – 5,15-18]. Ở nhiệt độ cao(≥700 ◦C), hình thành coarsening và cồn hạt là lớncơ chế phá vỡ hạt mạng percolated trên cácpolycrystalline phim [3,19-22]. Kể từ khi nhiệt độ thấp tạovà bốc hơi kỹ thuật thông thường sản xuất phim với caodiện tích bề mặt chi tiết cấu trúc, những bộ phim có một cực kỳcao động lực cho quá trình tăng trưởng sintering và ngũ cốc. Hightemperaturegiấy phép hoạt động diffusional động cần thiếtcho ngũ cốc tăng tốc sự tăng trưởng, kết quả là coalescence của cácCác loại ngũ cốc và sự hình thành của một cấu trúc kém percolated [21,23].Nói cách khác, tất cả interfacial và bề mặt năng lượng của mỏngbộ phim có thể được giảm thiểu bằng cách giảm gốm sứ-kim loại liên lạc khu vựcviệc tạo ra hòn đảo của tài liệu Pt. Sự tàn phá của sự toàn vẹn củabộ phim liên tục cuối cùng kết quả trong mất hoàn toàn điệntính liên tục, làm giảm các chức năng, độ tin cậy vàđộ nhạy của thiết bị micromachined.Kim loại như Ti và Ta đã được đề xuất và được chứng minhbiến thành công để giảm cả hai hạt Pt coarsening vàhình thành cồn. Lee và ctv. tối ưu hóa các thủ tục đầu tiên được định nghĩa bởiBudhani et al. cho lắng đọng Pt trên lớp ôxít với cách điệnbám dính được cải thiện. Theo này lắng đọng thủ tục, bạch kimtheo một bầu không khí oxy hóa, theo sau là môi trường khí trơlắng đọng của Pt và ủ tiếp theo của chất nền silicontại 400-1300 ◦C, gỡ bỏ O2 còn lại trong bộ phim Pt [24].Gần đây, Tiggelaar et al. so sánh việc sử dụng các bám dính PtxO1−xlớp để sử dụng các lớp bám dính Ti hay Ta. Các lớpGửi bởi tạo lên silic và Si3N4 chất. Sau khiủ giữa 400 và 950 ◦C dưới trơ và oxy có chứabầu khí quyển, biểu diễn điện và cấu trúc của họ đãđặc trưng [25]. Các tác giả kết luận rằng hoạt động đáng tin cậyPt phim với Ti và tư vấn HTKT bám dính của lớp được giới hạnnhiệt độ dưới 650 ◦C và 850 ◦C, tương ứng. Trong cùng mộthọc tập, hành vi phổ biến nhanh chóng của Ti và thay đổi kết quảvới đặc điểm làm ướt của Pt trên lớp Ti trên khác nhauđồ gốm lớp (Al2O3, Ta2O5, SiO2 và Si3N4) cũng được miêu tả.Firebaugh et al. sử dụng một chiến lược tương tự Ta bám dính Silicon phong phúNitrua Silicon. Nghiên cứu này phát biểu rằng di chuyển lớp bám dínhvà hợp tác

Results (Vietnamese) 2:

Platinum màng mỏng được sử dụng trong các vi điện tử và
ứng dụng vi cảm biến. Các cấu vi, hóa chất, điện và
ổn định của những bộ phim này dưới điều kiện nhiệt độ cao
là mối quan tâm lớn. Ngoài ra, sự ổn định cũng là một mối quan tâm cho
sử dụng mở rộng tiềm năng trong các ứng dụng vi điện tử chuyên ngành,
đặc biệt là khi phim được sử dụng như mỏng, liên kết nối hai chiều
hoặc điện cực kết nối các thành phần hoạt động tại độ cao
nhiệt độ. Ứng dụng điển hình của những nhiệt độ cao
bộ phim được phù hợp với điện / liên kết nối cho cảm biến hóa học,
vi-đun và -hotplates trong vi điện tử
hệ thống (MEMS) [1-6]. Gần đây, các hệ thống MEM ​​tiên tiến hơn
đã được áp dụng trong môi trường khắc nghiệt, trong đó
bao gồm cả nhiệt độ cao và chất phản ứng hóa học khắc nghiệt, chẳng hạn như
cảm biến khí thải vi hóa học, cảm biến giám sát -structural,
-thermocouples, và các hệ thống tế bào -fuel được sử dụng ở nhiệt độ
> 600 -800 ◦C [7-13].
điểm nóng chảy cao kim loại quý tộc là thích hợp nhất cho cực
ứng dụng môi trường. Platinum, với của nó tương đối cao nóng chảy
điểm (1773 ◦C) và tính trơ hóa chất tuyệt vời, từ lâu đã
được sử dụng cho các thiết bị MEMs có khả năng hoạt động ở độ cao
nhiệt độ. Pt và kim loại quý khác có một hóa chất rất
trơ; Tuy nhiên, các kim loại này cho thấy độ bám dính kém và bề mặt cao
căng thẳng về phía bề mặt oxit. Budhani et al. chứng minh một
sửa đổi giao diện giữa oxit nhiệt lớn nhôm
(Al2O3) và phim Pt mỏng thông qua phương pháp phún xạ phản ứng với các mức thấp
của oxy để có được một 20-30 nm PtxO1-x lớp trước khi
tinh khiết đọng bạch kim. Kiểm tra độ bám dính cho thấy một cao hơn
mức độ bám dính so với các cặp vợ chồng Pt + Al2O3 thông thường.
Các tác giả chỉ ra rằng mạnh PtxO1-x để Al2O3 liên kết và
interdiffusion tại giao diện chịu trách nhiệm về tăng cường
độ bám dính [14].
Mặc dù quá trình oxy hóa có kiểm soát của một phụ -layer của Pt cho thấy
lời hứa tăng cường làm ướt và bám dính vào chất oxit,
các nhà nghiên cứu khác nhau đã tập trung vào việc kết hợp thay thế
kim loại / kim loại tác phẩm lớp oxit. Các lớp phủ mỏng
được lắng đọng để cải thiện độ bám dính kim loại quý tộc, cũng như để
cải thiện sự ổn định nhiệt qua tiếp xúc kéo dài đến cao
nhiệt độ. Điều kiện hoạt động Nhiệt độ cao dẫn đến
sự phát triển của nhiều khiếm khuyết cấu trúc, như gò,
phim phân lớp, bề mặt nứt, lỗ rỗng và coarsening ngũ cốc,
mà tất cả cuối cùng dẫn đến hình thái bộ phim không đồng nhất và
phản ứng điện biến [1-5,15-18 ]. Ở nhiệt độ cao
(≥700 ◦C), coarsening hạt và hình thành cồn là chính
cơ chế phá vỡ các mạng lưới hạt percolated trên
phim đa tinh thể [3,19-22]. Kể từ khi phún xạ ở nhiệt độ thấp
và bốc hơi kỹ thuật thường sản xuất những bộ phim với độ cao
cấu trúc dạng hạt diện tích bề mặt, những phim cực kỳ
lực cao cho quá trình thiêu kết và phát triển hạt. Hightemperature
giấy phép hoạt động động học diffusional cần thiết
cho sự phát triển hạt tăng tốc, dẫn đến sự kết dính của các
loại ngũ cốc và sự hình thành của một cấu trúc kém percolated [21,23].
Nói cách khác, tổng bề mặt năng lượng của mỏng
bộ phim có thể được giảm thiểu bằng cách giảm diện tích tiếp xúc gốm kim loại bằng cách
tạo ra các hòn đảo của Pt vật chất. Sự hủy diệt của toàn vẹn của
bộ phim liên tục cuối cùng dẫn đến mất hoàn toàn của điện
liên tục, mà làm giảm các chức năng, độ tin cậy và
độ nhạy của thiết bị vi cơ khí.
Kim loại như Ti và Ta đã được đề xuất và đã chứng minh
thành công biến để làm giảm cả Pt hạt coarsening và
hình thành cồn. Lee et al. tối ưu hóa các thủ tục đầu tiên được xác định bởi
Budhani et al. cho sự lắng đọng của Pt trên cách điện lớp oxit với
cải thiện độ bám dính. Theo phương thức này, bạch kim tụ
dưới một bầu không khí oxy hóa, tiếp theo là khí trơ
lắng đọng của Pt và ủ tiếp theo của chất nền silicon
ở 400-1300 ◦C, loại bỏ O2 còn lại trong bộ phim Pt [24].
Gần đây, Tiggelaar et al. so sánh việc sử dụng độ bám dính PtxO1-x
lớp đến việc sử dụng của Ti hoặc Tạ lớp bám dính. Những lớp này được
gửi bằng cách thổi vào silicon và các chất nền Si3N4. Sau khi
ủ giữa 400 và 950 ◦C dưới trơ và oxy chứa
khí quyển, biểu diễn điện và kết cấu của họ đã được
đặc trưng [25]. Các tác giả kết luận rằng độ tin cậy hoạt động
của các bộ phim Pt với Ti và Tạ lớp bám dính được giới hạn ở
nhiệt độ dưới 650 ◦C và 850 ◦C, tương ứng. Trong cùng
nghiên cứu, sự khuếch tán hành vi nhanh chóng của Ti và những thay đổi kết quả
với đặc điểm ẩm của Pt trên lớp Ti trên khác nhau
lớp gốm (Al2O3, Ta2O5, SiO2 và Si3N4) cũng đã được mô tả.
Firebaugh et al. sử dụng một chiến lược bám dính Tạ tương tự trên silicon giàu
silicon nitride. Nghiên cứu này khẳng định rằng việc chuyển đổi lớp bám dính
và đồng