一种离子注入调控氮化钽薄膜电阻阻值的方法技术

本发明专利技术公开一种离子注入调控氮化钽薄膜电阻阻值的方法，将需要注入氮离子的氮化钽薄膜电阻放置于离子注入设备的工件放置区，将离子注入设备抽真空达到1.0×10-4-1.0×10-5Pa之间，向离子注入设备中充入纯度大于等于99.99%的高纯氮气，使离子注入腔体的真空度维持在0.1-10Pa之间，启动注入电源，氮气电离，氮离子进入氮化钽薄膜，即完成注入，关闭离子注入电源，腔体继续充入氮气直到1.01×105Pa，打开腔体，取出薄膜电阻器；该离子注入调控氮化钽薄膜电阻阻值的方法通过离子注入调控N原子的含量，从而达到控制氮化钽薄膜电阻器电阻值的目的。

【技术实现步骤摘要】

 本专利技术涉及一种离子注入调控氮化钽薄膜电阻阻值的方法。
技术介绍
电阻器是电路中应用最为广泛的无源元件之一，在电路中主要起电源去耦、晶体管工作点偏置、网络匹配以及间级耦合等作用。目前电阻器的制备主要有两种工艺，一种是厚膜工艺，一种是薄膜工艺。厚膜工艺即以丝网印刷的方法将电阻浆料印制于陶瓷基板上，然后结合其他工艺加工成电阻器，公开号为CN1525498A和CN101203922A的专利便是典型的厚膜工艺制备电阻器的专利。薄膜工艺则以溅射、蒸发等工艺在基片沉积得到电阻体，通过光刻刻蚀的工艺加工出电阻器。相比于厚膜工艺，薄膜工艺具有更高的图形精度和阻值精度。公开号为CN1251142A、CN101253631A、CN1323044A等均为薄膜电阻制备的工艺。常用的薄膜电阻体材料有氮化钽（TaNx）、镍铬合金（NiCr）、氮化硅（SiNx）等，但最常用的还是氮化钽（TaNx）。通常氮化钽（TaNx）是在通氮气的情况下溅射Ta靶反应生成。反应磁控溅射制备出氮化钽薄膜后，常用的控制氮化钽薄膜的电阻值的方法有激光修正法和热氧化法。激光修正法就是通过激光对氮化钽进行刻蚀从而达到调整氮化钽薄膜电阻值的目的。热氧化法是在含氧的气氛下将氮化钽薄膜加热，在氮化钽薄膜的表面生成一层Ta2O5薄膜，从而达到调控氮化钽薄膜电阻值的目的。激光修正法会对氮化钽薄膜造成损伤，在氮化钽薄膜上留下切口。这在一些高可靠性要求的条件下，是禁止使用的。热氧化法虽然不会在氮化钽表面留下缺口，但由于表面生成一层Ta2O5，其性质与氮化钽的性质完全不同，对氮化钽的性能不可避免的带来影响。因此，激光修正法和热氧化法调整氮化钽薄膜的电阻值，都有其各自的局限性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种通过离子注入调控N原子的含量，从而达到控制氮化钽薄膜电阻器电阻值的目的的离子注入调控氮化钽薄膜电阻阻值的方法。为解决上述问题，本专利技术采用如下技术方案：一种离子注入调控氮化钽薄膜电阻阻值的方法，包括以下步骤：第一步：将需要注入氮离子的氮化钽薄膜电阻放置于离子注入设备的工件放置区；第二步：离子注入设备抽真空达到1.0×10-4-1.0×10-5Pa之间；第三步：向离子注入设备中充入纯度大于等于99.99%的高纯氮气，使离子注入腔体的真空度维持在0.1-10Pa之间；第四步：启动注入电源，氮气电离，氮离子被电场加速，从而以高速撞击氮化钽薄膜，氮离子进入氮化钽薄膜，即完成注入；第五步：关闭离子注入电源，腔体继续充入氮气直到1.01×105Pa；第六步：打开腔体，取出薄膜电阻器。进一步的，在第四步中，注入时的电压为300V-5000V、注入时间为1min以上。进一步的，在第六步完成后，通过EDS对薄膜电阻氮原子含量进行测试。进一步的，在第六步完成后，对薄膜电阻的阻值进行测量。根据N原子与Ta原子比的不同，氮化钽的化学式不同，如Ta4N、Ta2N、TaN、Ta3N5、Ta4N5、Ta5N6等；不同化学式的氮化钽的电阻率不一样，随着化学式中N原子含量的增加，电阻率不断增大；因此，提高氮化钽薄膜电阻的一个行之有效的方法便是提高氮原子的含量。本专利技术的有益效果是：通过将氮化钽薄膜置于离子注入设备中，将电离之后的氮离子注入到氮化钽薄膜中，从而提高氮原子的含量，通过调整离子注入的工艺参数，如离子束的强度、注入时间等，氮化钽薄膜的N原子含量可以控制，最大N原子含量可达60%；通过离子注入调控N原子的含量，从而达到控制氮化钽薄膜电阻器电阻值的目的。具体实施方式实施例1一种离子注入调控氮化钽薄膜电阻阻值的方法，包括以下步骤：第一步：将初始电阻值为33.16Ω、氮化钽薄膜中初始氮原子含量为48%的氮化钽薄膜电阻放置于离子注入设备中；第二步：抽真空到1.0×10-4Pa；第三步：充入纯度99.99%的氮气，维护腔体真空度为0.1Pa；第四步：启动离子注入电源，设置电压为300V，离子注入时间为1min；第五步：注入结束后继续充入氮气直到1.01×105Pa；第六步：取出薄膜电阻器。通过EDS对薄膜电阻氮原子含量进行测试，测试结果显示，氮原子含量为51.0%；对薄膜电阻的阻值进行测量，阻值为35.21Ω。实施例2一种离子注入调控氮化钽薄膜电阻阻值的方法，包括以下步骤：第一步：将初始电阻值为42.35Ω、氮化钽薄膜中初始氮原子含量为52%的氮化钽薄膜电阻放置于离子注入设备中；第二步：抽真空到1.0×10-5Pa；第三步：充入纯度99.99%的氮气，维护腔体真空度为10Pa；第四步：启动离子注入电源，设置电压为5000V，离子注入时间为1min；第五步：注入结束后继续充入氮气直到1.01×105Pa；第六步：取出薄膜电阻器。通过EDS对薄膜电阻氮原子含量进行测试，测试结果显示，氮原子含量为58.1%；对薄膜电阻的阻值进行测量，阻值为75.35Ω。实施例3一种离子注入调控氮化钽薄膜电阻阻值的方法，包括以下步骤：第一步：将初始电阻值为42.18Ω、氮化钽薄膜中初始氮原子含量为48%的氮化钽薄膜电阻放置于离子注入设备中；第二步：抽真空到1.0×10-4Pa；第三步：充入纯度99.99%的氮气，维护腔体真空度为0.1Pa；第四步：离子注入电源，设置电压为300V，离子注入时间为3h；第五步：注入结束后继续充入氮气直到1.01×105Pa；第六步：取出薄膜电阻器。通过EDS对薄膜电阻氮原子含量进行测试，测试结果显示，氮原子含量为57.3%；对薄膜电阻的阻值进行测量，阻值为63.52Ω。实施例4一种离子注入调控氮化钽薄膜电阻阻值的方法，包括以下步骤：第一步：将初始电阻值为32.32Ω、氮化钽薄膜中初始氮原子含量为34.5%的氮化钽薄膜电阻放置于离子注入设备中；第二步：抽真空到1.0×10-5Pa；第三步：充入纯度99.99%的氮气，维护腔体真空度为10Pa；第四步：启动离子注入电源，设置电压为500V，离子注入时间为10min；第五步：注入结束后继续充入氮气直到1.01×105Pa；第六步：取出薄膜电阻器。通过EDS对薄膜电阻氮原子含量进行测试，测试结果显示，氮原子含量为56.7%；对薄膜电阻的阻值进行测量，阻值为71.43Ω。本专利技术的有益效果是：通过将氮化钽薄膜置于离子注入设备中，将电离之后的氮离子注入到氮化钽薄膜中，从而提高氮原子的含量，通过调整离子注入的工艺参数，如离子束的强度、注入时间等，氮化钽薄膜的N原子含量可以控制，最大N原子含量可达60%；通过离子注入调控N原子的含量，从而达到控制氮化钽薄膜电阻器电阻值的目的。以上所述，仅为本专利技术的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子注入调控氮化钽薄膜电阻阻值的方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步：将需要注入氮离子的氮化钽薄膜电阻放置于离子注入设备的工件放置区；第二步：离子注入设备抽真空达到1.0×10‑4‑1.0×10‑5Pa之间；第三步：向离子注入设备中充入纯度大于等于99.99%的高纯氮气，使离子注入腔体的真空度维持在0.1‑10Pa之间；第四步：启动注入电源，氮气电离，氮离子进入氮化钽薄膜，即完成注入；第五步：关闭离子注入电源，腔体继续充入氮气直到1.01×105Pa；第六步：打开腔体，取出薄膜电阻器。

【技术特征摘要】
1.一种离子注入调控氮化钽薄膜电阻阻值的方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步：将需要注入氮离子的氮化钽薄膜电阻放置于离子注入设备的工件放置区；
第二步：离子注入设备抽真空达到1.0×10-4-1.0×10-5Pa之间；
第三步：向离子注入设备中充入纯度大于等于99.99%的高纯氮气，使离子注入腔体的真空度维持在0.1-10Pa之间；
第四步：启动注入电源，氮气电离，氮离子进入氮化钽薄膜，即完成注入；
第五步：关闭离子注入电源，腔体继续充入氮气直到1...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄彤，丁明建，李杰成，李锦添，杨俊峰，
申请(专利权)人：广州天极电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44