[發(fā)明專利]一種離子注入調控氮化鉭薄膜電阻阻值的方法

有效

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• 申請日: 2014-11-19
• 公開（公告）號: CN104361967B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發(fā)明（設計）人: 莊彤;丁明建;李杰成;李錦添;楊俊峰
• 申請（專利權）人: 廣州天極電子科技有限公司
• 主分類號: H01C17/075
• 分類號: H01C17/075
• 代理公司: 廣州圣理華知識產權代理有限公司44302
• 代理人: 李唐明

技術領域

本發(fā)明涉及一種離子注入調控氮化鉭薄膜電阻阻值的方法。

背景技術

電阻器是電路中應用最為廣泛的無源元件之一，在電路中主要起電源去耦、晶體管工作點偏置、網絡匹配以及間級耦合等作用。

目前電阻器的制備主要有兩種工藝，一種是厚膜工藝，一種是薄膜工藝。厚膜工藝即以絲網印刷的方法將電阻漿料印制于陶瓷基板上，然后結合其他工藝加工成電阻器，公開號為CN1525498A和CN101203922A的專利便是典型的厚膜工藝制備電阻器的專利。薄膜工藝則以濺射、蒸發(fā)等工藝在基片沉積得到電阻體，通過光刻刻蝕的工藝加工出電阻器。相比于厚膜工藝，薄膜工藝具有更高的圖形精度和阻值精度。公開號為CN1251142A、CN101253631A、CN1323044A等均為薄膜電阻制備的工藝。常用的薄膜電阻體材料有氮化鉭（TaNx）、鎳鉻合金（NiCr）、氮化硅（SiNx）等，但最常用的還是氮化鉭（TaNx）。通常氮化鉭（TaNx）是在通氮氣的情況下濺射Ta靶反應生成。反應磁控濺射制備出氮化鉭薄膜后，常用的控制氮化鉭薄膜的電阻值的方法有激光修正法和熱氧化法。激光修正法就是通過激光對氮化鉭進行刻蝕從而達到調整氮化鉭薄膜電阻值的目的。熱氧化法是在含氧的氣氛下將氮化鉭薄膜加熱，在氮化鉭薄膜的表面生成一層Ta2O5薄膜，從而達到調控氮化鉭薄膜電阻值的目的。激光修正法會對氮化鉭薄膜造成損傷，在氮化鉭薄膜上留下切口。這在一些高可靠性要求的條件下，是禁止使用的。熱氧化法雖然不會在氮化鉭表面留下缺口，但由于表面生成一層Ta2O5，其性質與氮化鉭的性質完全不同，對氮化鉭的性能不可避免的帶來影響。因此，激光修正法和熱氧化法調整氮化鉭薄膜的電阻值，都有其各自的局限性。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種通過離子注入調控N原子的含量，從而達到控制氮化鉭薄膜電阻器電阻值的目的的離子注入調控氮化鉭薄膜電阻阻值的方法。

為解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種離子注入調控氮化鉭薄膜電阻阻值的方法，包括以下步驟：

第一步：將需要注入氮離子的氮化鉭薄膜電阻放置于離子注入設備的工件放置區(qū)；

第二步：離子注入設備抽真空達到1.0×10-4-1.0×10-5Pa之間；

第三步：向離子注入設備中充入純度大于等于99.99%的高純氮氣，使離子注入腔體的真空度維持在0.1-10Pa之間；

第四步：啟動注入電源，氮氣電離，氮離子被電場加速，從而以高速撞擊氮化鉭薄膜，氮離子進入氮化鉭薄膜，即完成注入；

第五步：關閉離子注入電源，腔體繼續(xù)充入氮氣直到1.01×105Pa；

第六步：打開腔體，取出薄膜電阻器。

進一步的，在第四步中，注入時的電壓為300V-5000V、注入時間為1min以上。

進一步的，在第六步完成后，通過EDS對薄膜電阻氮原子含量進行測試。

進一步的，在第六步完成后，對薄膜電阻的阻值進行測量。

根據N原子與Ta原子比的不同，氮化鉭的化學式不同，如Ta4N、Ta2N、TaN、Ta3N5、Ta4N5、Ta5N6等；不同化學式的氮化鉭的電阻率不一樣，隨著化學式中N原子含量的增加，電阻率不斷增大；因此，提高氮化鉭薄膜電阻的一個行之有效的方法便是提高氮原子的含量。

本發(fā)明的有益效果是：通過將氮化鉭薄膜置于離子注入設備中，將電離之后的氮離子注入到氮化鉭薄膜中，從而提高氮原子的含量，通過調整離子注入的工藝參數(shù)，如離子束的強度、注入時間等，氮化鉭薄膜的N原子含量可以控制，最大N原子含量可達60%；通過離子注入調控N原子的含量，從而達到控制氮化鉭薄膜電阻器電阻值的目的。

具體實施方式

實施例1

一種離子注入調控氮化鉭薄膜電阻阻值的方法，包括以下步驟：

第一步：將初始電阻值為33.16Ω、氮化鉭薄膜中初始氮原子含量為48%的氮化鉭薄膜電阻放置于離子注入設備中；

第二步：抽真空到1.0×10-4Pa；

第三步：充入純度99.99%的氮氣，維護腔體真空度為0.1Pa；

第四步：啟動離子注入電源，設置電壓為300V，離子注入時間為1min；

第五步：注入結束后繼續(xù)充入氮氣直到1.01×105Pa；

第六步：取出薄膜電阻器。

通過EDS對薄膜電阻氮原子含量進行測試，測試結果顯示，氮原子含量為51.0%；對薄膜電阻的阻值進行測量，阻值為35.21Ω。

實施例2