厚度对TaN薄膜电性能的影响研究

采用直流反应磁控溅射法制备了TaN薄膜,研究了薄膜厚度对TaN薄膜微观结构及电性能的影响。结果表明,薄膜厚度对TaN薄膜的表面形貌和相结构都没有影响,但会显著影响TaN薄膜的电学性能。在87~424 nm的范围内,随着薄膜厚度的增大,所制TaN薄膜的电阻率从555×10–6.cm减小到285×10–6.cm,方阻从84/□减小到9/□,电阻温度系数(TCR)从–120×10–6/℃增加到+50×10–6/℃。可以通过调节薄膜的厚度调节TaN薄膜的电阻率和TCR。     

Cu掺杂对TaN薄膜的电性能影响研究

采用反应直流磁控溅射法在镍锌铁氧体基片上制备Cu掺杂的TaN薄膜。通过调节氮流量,研究了不同氮流量下Cu掺杂对TaN薄膜电性能的影响。由XRD结果可见,TaN薄膜中掺杂Cu可在2θ=54°出现Cu3N相,在2θ=57°出现CuN6相。氮流量的增加造成的结果:Cu掺杂的TaN薄膜厚度逐渐减小,薄膜的方阻和电阻温度系数(TCR)绝对值均增加。与无Cu掺杂的TaN薄膜的方阻和TCR作了比较,发现TaN薄膜掺杂Cu可有效改善薄膜的方阻和TCR。     

磁控溅射的TaN薄膜的扩散阻挡性能

用反应磁控溅射方法在SiO2/Si(100)衬底和Cu薄膜间溅射一层TaN阻挡层,测试不同N气分压及热处理温度下Cu/TaN/SiO2/Si薄膜的显微结构和电阻特性.同时利用微细加工技术加工了镂空的Cu互连叉指测试结构,研究了TaN薄膜在镂空的铜互连结构中的扩散阻挡性能.结果发现,在退火温度不超过400 ℃时,薄膜电阻率均低于80μΩ·cm,而当溅射N分压超过10%,退火温度超过400℃时,薄膜电阻率很快上升.低N气分压下(≤10%)溅射时,即使退火温度达到600 ℃,薄膜电阻基本不变.     

氮分压对磁控溅射制备TaN薄膜性能的影响

采用直流反应磁控溅射法制备了TaN薄膜,研究了φ(N2)对薄膜的结构和性能影响。研究发现,在N2分压(体积分数)为9%时,多相共存的TaN薄膜表现出TaN(200)面择优取向,方阻和αt达到最佳,其值为52Ω/□和–306×10–6/℃。薄膜的方阻、电阻温度系数αt和晶粒尺寸都随着N2分压的增大而增大:当N2分压高于11%时,薄膜的方阻和αt增长较快。     

掺磷低压化学汽相沉淀的硅薄膜

本文对于低压化学汽相沉淀方法沉积的多晶硅薄膜的电导性能进行了研究,并与大气压下沉积的薄膜的导电性能作了比较。低压薄膜在580℃和620℃下沉积成,然后用离子注入法掺入磷。在620℃下沉积的薄膜是多晶膜,而在580℃下沉积的薄膜最初是无定形膜,但经过热处理后,它就变成结晶膜。对于两种不同掺磷剂量的低压膜,研究了退火温度对电阻率的影响,发现电阻率随退火温度的升高而减小。580℃下沉淀的薄膜经退火后,它的电阻率总是比620℃下沉淀的薄膜的电阻率低,而且在退火温度较低的情况下,两者的差别最为显著。在第二组实验中,注入的磷量范围很宽,相当于平均掺杂浓度在2×10~(15)—2×10~(20)cm~(-3)之间。只有在浓度低于2×101~(15)cm~(-3)和高于2×10~(20)cm~(-3)的情况下,电阻率才是掺杂浓度的一个慢变化函数(Slowfunction);而浓度在2×10~(15)cm~(-3)和2×10~(20)cm~(-3)之间时,掺杂浓度稍有改变就会使电阻率发生很大的变化。如上所述,在580℃沉淀的薄膜,其电阻率总是最低,在掺杂浓度居于中间的情况下,这尤其显著。测量了霍尔迁移率,发现它在掺杂浓度近于6×10~(18)cm~(-3)时有一最大值,而且随掺杂浓度降低急速减小。可以预料,所观察到的霍尔迁移率的这种变化特性与薄膜是由含有大量载流子陷阱的晶粒间界环绕的微晶构成这一解释相一致。     

ZnO薄膜紫外光敏特性及晶界势垒的研究

以二水合醋酸锌为原料,采用sol-gel法在石英衬底上制备了ZnO薄膜。用AFM观察表面形貌,通过测量真空条件下不同温度热处理后薄膜的I-V特性,拟合计算晶界势垒高度。研究了热处理温度对ZnO薄膜性能的影响。结果表明:经650℃热处理制备的ZnO薄膜样品具有较佳性能,结构均匀致密,粒径分布为20～32nm。在10V偏压和1.24×10–3W/cm2光强下,紫外光灵敏度为43.95;无光照条件下晶界势垒高度为0.079eV。紫外光照使晶界势垒高度下降为0.011eV,薄膜的紫外光灵敏度与势垒高度的相对变化密切相关。     

TaN薄膜电阻的功率加载特性研究

通过射频反应溅射,在氧化铝基板上制备了TaN薄膜电阻。研究了TaN薄膜电阻在不同加载功率密度下表面温度的变化,研究了高温下TaN薄膜氧化所造成的电阻失效。按照混合集成电路规范的测试条件,在环境温度为70℃,TaN薄膜电阻的厚度为0.1μm,氧化铝基板厚度为0.125mm的条件下,TaN薄膜电阻可以耐受4W/mm2的功率密度,或者9.4W/mm2的1min瞬时功率密度冲击。     

C轴取向ZnO压电薄膜的制备

本文扼要叙述用直流溅射法制备具有较高电阻,C轴取向好的ZnO压电薄膜的方法.沉积条件为:溅射电流密度J=1.2—1.5毫安/厘米~2,溅射气压P=6×10~(-2)—1×10~(-1)毛,基片温度Ts=160—280℃,沉积速率V=0.1—0.4微米/小时,得到的薄膜洁净透明,分散度α<6°,偏离度M≤3°,电阻率ρv=105—10~7欧-厘米,粒度300—500埃.并探索了温度,基片位置,气体组分对薄膜性能的影响.     

应用于AlGaN/GaN HEMTs MMIC薄膜电阻的特性与可靠性

TaN和NiCr是AlGaN/GaN HEMTs微波集成电路中薄膜电阻最为常用的两种材料.文中对比了在SiC衬底上生长的这两种材料的薄膜电阻的可靠性.通过TaN和NiCr薄膜电阻的对比,发现TaN薄膜电阻的方块电阻(Rs)随着退火温度的上升而增大,然而NiCr薄膜电阻的Rs却出现相反的趋势.同时发现随着退火温度的上升TaN薄膜电阻的s.和接触电阻(Rc)的变化远远小于NiCr薄膜电阻的变化.在400℃退火及等离子刻蚀机的氧等离子暴露后,TaN薄膜电阻的Rs只下降了0.7Ω,大概2.56%,并且Rc上升了0.1Ω,大概6.6%.但是NiCr薄膜电阻的Rs.和Rc在不同的退火条件下经过氧等离子暴露后发生了很大的变化.因此,TaN薄膜电阻在氮气保护下经过400℃退火后在氧等离子暴露下更为稳定.     

应用于AlGaN/GaN HEMTs MMIC薄膜电阻的特性与可靠性

TaN和NiCr是AlGaN/GaN HEMTs微波集成电路中薄膜电阻最为常用的两种材料.文中对比了在SiC衬底上生长的这两种材料的薄膜电阻的可靠性.通过TaN和NiCr薄膜电阻的对比,发现TaN薄膜电阻的方块电阻(Rs)随着退火温度的上升而增大,然而NiCr薄膜电阻的Rs却出现相反的趋势.同时发现随着退火温度的上升TaN薄膜电阻的s.和接触电阻(Rc)的变化远远小于NiCr薄膜电阻的变化.在400℃退火及等离子刻蚀机的氧等离子暴露后,TaN薄膜电阻的Rs只下降了0.7Ω,大概2.56%,并且Rc上升了0.1Ω,大概6.6%.但是NiCr薄膜电阻的Rs.和Rc在不同的退火条件下经过氧等离子暴露后发生了很大的变化.因此,TaN薄膜电阻在氮气保护下经过400℃退火后在氧等离子暴露下更为稳定.     

退火温度对Cr-Si压阻薄膜电性能的影响

采用射频磁控溅射法在氧化铝陶瓷基底上制备了Cr-Si-Ni-Ti压阻薄膜,研究了不同退火温度对薄膜电性能的影响.结果表明:在溅射态及退火温度低于600℃时,薄膜为非晶态.随着退火温度的升高,薄膜的电阻温度系数(TCR)逐渐增大,应变因子(GF)先增大后减小,室温电阻率(ρ)则逐渐降低.在退火温度为300℃时,Cr-Si...     

喷雾热解法制备掺氟的氧化锡透明导电膜

采用喷雾热分解的方法,在片状日用玻璃基材和石英玻璃基材上制得了掺氟氧化锡透明导电薄膜。研究了F 的掺杂量、成膜温度和沉积时间对薄膜方阻 R□和在可见光范围内的平均透过率 T 的影响。实验结果表明,当 NH4F的掺杂量为 SnCl_4·5H_2O 的 32%(质量分数)、成膜温度为 450℃、沉积时间为 15 s 时,可使所得薄膜的方阻 R_□最低,为 10Ω/□,可见光范围内的平均透过率为 80%。     

锰铜薄膜超高压力传感器研究

锰铜计是一种特种传感器,主要用于测量冲击波产生的超高压力。其量程上限可达50GPa,是现有传感器中最高的。为满足国防工程的特殊需要,须进一步提高传感器的量程上限及缩短传感器的响应时间。笔者通过传感器的结构设计、敏感材料和封装材料的研制以及采用新的传感器制备工艺,制作了一种新型的薄膜化的锰铜传感器,所得到的主要结论及创新性的结果可归纳如下:     

The TCR of Ni24.9Cr72.5Si2.6 thin films deposited by DC and RF magnetronsputtering

The temperature coefficient of resistance (abbreviated as TCR) of thin film resistors on some sensor chips,such as thermal converters,should be less than several ppm/℃.However,the TCR of reported thin films is larger than 5 ppm/℃.In this paper,Ni_24.9Cr_72.5Si_2.6 films are deposited on silicon dioxide film by DC and RF magnetron sputtering.Then as-deposited films are annealed at 450℃ under different durations in N₂ atmosphere. The sheet resistance of thin films with various thickness and annealing time are measured by the four probe resistivity test system at temperature of 20,50,100,150,and 200℃ and then the TCR of thin films are calculated. Experimental results show that the film with the TCR of only-0.86 ppm/℃ can be achieved by RF magnetron sputtering and appropriate annealing conditions.     

DC-18GHz微波功率薄膜电阻器的设计及制作

设计并仿真了频率范围为DC-18GHz,功率负载为20W的微波功率薄膜电阻器,根据仿真结果,采用反应磁控溅射法制备了TaN微波功率薄膜电阻器。仿真结果表明,所设计的薄膜电阻器在DC-18GHz频率范围内,电压驻波比均小于1.2,加载20W微波功率时,薄膜电阻器表面的最高温度为108℃。实验结果表明,所制备的TaN薄膜电阻器在DC-18GHz频率范围内,电压驻波比小于1.25;加载20W直流功率96小时,电阻器的阻值变化小于2%,表面最高温度为105℃;在25-125℃温度范围内电阻器的温度电阻系数为-40ppm/℃。     

溶胶-凝胶法制备ITO薄膜的光电性能研究

采用溶胶-凝胶旋转涂膜工艺,在普通玻璃基片上制备了掺锡氧化铟(ITO)纳米透明导电薄膜。采用紫外-可见透射光谱和四探针技术,研究了不同Sn掺杂量、不同热处理温度和热处理时间以及不同涂层对薄膜光学和电学性能的影响。结果表明薄膜的方块电阻随Sn掺杂量的增大和热处理温度的升高先降低后增加,在适宜的温度范围内薄膜在可见光区平均透过率随热处理温度升高而增加。在一定的温度下,随着热处理时间的延长,ITO薄膜的方块电阻先降低后增加,透射率先增加后降低。在最佳工艺条件下,采用溶胶-凝胶法制备的ITO薄膜平均可见光透过率达86%,薄膜方阻为322Ω/□。     

金属膜电阻器用高阻溅射靶材研究

利用真空熔炼的方法，研制出用于金属膜电阻器生产用的高阻溅射靶材。用该靶材可溅射制备得到薄膜电阻值达１～１０ｋΩ，电阻温度系数α在±１００×１０－６℃－１以内，脉冲稳定性在０．５％以下的电阻体。其阻值和其他电性能稳定可靠，分档集中，产品性能达到ＧＢ５８７３－８６标准，适用于金属膜电阻器生产。     

LCP柔性基板的薄膜电阻制作技术

针对液晶聚合物(LCP)柔性基板高频电子封装应用需求,采用一种薄膜溅射工艺直接在LCP柔性基板上制作TaN薄膜电阻,研究不同等离子体预处理方式对LCP表面形貌和LCP表面薄膜金属膜层附着强度的影响,进一步研究溅射气压和氮气体积分数等参数对电阻性能的影响,考察LCP柔性基板上的TaN薄膜电阻精度及电阻温度系数(TCR),并制备出50Ω的薄膜电阻。结果表明:当射频功率为300 W的氧等离子体预处理600 s时,LCP表面的面粗糙度低,LCP基板表面薄膜金属膜层附着强度高,其值>5.0 N/mm²;当溅射功率为400 W、氮气体积分数为3%、溅射气压为0.2 Pa时,制备的TaN薄膜电阻的阻值精度高,阻值精度≤±4%,TCR电阻稳定性能好。