CN109637766B - 一种氮化钽薄膜电阻器阻值的调整方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氮化钽薄膜电阻器阻值的调整方法。所述调整方法包括：将氮化钽薄膜电阻器设于原子注入设备的工件放置区内；将原子注入设备的内部做真空处理，当真空压强达到第一真空压强阈值范围内时充入高于氩气纯度阈值的氩气，并保持原子注入设备的内部真空压强在第二真空压强阈值范围内；开启原子注入设备，氩气在电场被电离得到氩离子；在电场加速氩离子移动速率的情况下，氩离子加速撞击金属靶，得到脱离后的金属原子；在电场作用下，脱离后的金属原子持续注入到氮化钽薄膜电阻器的氮化钽薄膜上，以降低氮化钽薄膜电阻器的阻值。采用本发明所提供的调整方法能够实现氮化钽薄膜电阻器阻值由大到小的调整，降低氮化钽薄膜电阻器的电阻。
Description
技术领域
本发明涉及电阻器阻值调整领域，特别是涉及一种氮化钽薄膜电阻器阻值的调整方法。
背景技术
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；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。
常用的薄膜电阻材料有氮化钽(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，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；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、热氧化法、热氮化法。
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。热氮化法则在氮气气氛中对氮化钽薄膜加热，提高氮化钽薄膜中氮含量，从而调整其电阻率。上述三种方法共同的特点为，只能将氮化钽的电阻从小往大调整，不能实现从大到小的调整，但实际生产过种，很多的场合需要实现氮化钽电阻从大到小的调整。比如，设计一个50欧姆的氮化钽薄膜电阻器，结果产品加工出来实际电阻值为80欧姆，所制备出的氮化钽薄膜电阻器的阻值与期望阻值差距极大，此时就迫切需要将氮化钽薄膜电阻器的电阻从大往小调整。
发明内容
本发明的目的是提供一种氮化钽薄膜电阻器阻值的调整方法，以解决现有制备氮化钽薄膜电阻器的电阻与期望阻值差距大，且无法从大往小调整的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种氮化钽薄膜电阻器阻值的调整方法，包括：
将氮化钽薄膜电阻器设于原子注入设备的工件放置区内；所述原子注入设备内设有金属靶；
将所述原子注入设备的内部做真空处理，当真空压强达到第一真空压强阈值范围内时，向所述原子注入设备的内部充入高于氩气纯度阈值的氩气，并保持所述原子注入设备的内部真空压强在第二真空压强阈值范围内；
开启所述原子注入设备，所述氩气在电场被电离，得到氩离子；
在所述电场加速所述氩离子移动速率的情况下，所述氩离子加速撞击所述金属靶，使得所述金属靶上的金属原子脱离，得到脱离后的金属原子；
在所述电场作用下，所述脱离后的金属原子持续注入到所述氮化钽薄膜电阻器的氮化钽薄膜上，以降低所述氮化钽薄膜电阻器的阻值。
可选的，所述金属靶的靶材为钽、铝、镍、铜、钛、钨以及铬。
可选的，所述第一真空压强阈值范围为1.0×10-4～1.0×10-5Pa。
可选的，所述氩气纯度阈值大于或等于99.99％。
可选的，所述第二真空压强阈值范围为0.1～10Pa。
可选的，所述脱离后的金属原子持续注入到所述氮化钽薄膜电阻器的氮化钽薄膜上，以降低所述氮化钽薄膜电阻器的阻值之前，还包括：
获取期望电阻值；
根据所述期望电阻值确定所述脱离后的金属原子持续注入时间。
可选的，所述在所述电场作用下，所述脱离后的金属原子持续注入到所述氮化钽薄膜电阻器的氮化钽薄膜上，以降低所述氮化钽薄膜电阻器的阻值之后，还包括：
关闭所述原子注入设备，向所述原子注入设备的内部充入所述高于氩气纯度阈值的氩气，并保持所述原子注入设备的内部真空压强在第三真空压强阈值。
可选的，所述第三真空压强阈值为1.01×105Pa。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：由于氮化钽薄膜中金属原子的含量越高，氮化钽薄膜电阻器电阻值越低，本发明提供了一种氮化钽薄膜电阻器阻值的调整方法，在电场作用下，向氮化钽薄膜中注入金属原子，降低氮化钽薄膜的电阻率，从而实现薄膜电阻器的阻值由大变小，在不改变氮化钽薄膜电阻器图形的基础上，降低氮化钽薄膜电阻器的电阻值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的氮化钽薄膜电阻器阻值的调整方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种氮化钽薄膜电阻器阻值的调整方法，能够实现氮化钽薄膜电阻器阻值由大到小的调整，降低氮化钽薄膜电阻器的电阻。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明所提供的氮化钽薄膜电阻器阻值的调整方法流程图，如图1所示，一种氮化钽薄膜电阻器阻值的调整方法，包括：
步骤101：将氮化钽薄膜电阻器设于原子注入设备的工件放置区内；所述原子注入设备内设有金属靶。
步骤102：将所述原子注入设备的内部做真空处理，当真空压强达到第一真空压强阈值范围内时，向所述原子注入设备的内部充入高于氩气纯度阈值的氩气，并保持所述原子注入设备的内部真空压强在第二真空压强阈值范围内。
步骤103：开启所述原子注入设备，所述氩气在电场被电离，得到氩离子。
步骤104：在所述电场加速所述氩离子移动速率的情况下，所述氩离子加速撞击所述金属靶，使得所述金属靶上的金属原子脱离，得到脱离后的金属原子。
步骤105：在所述电场作用下，所述脱离后的金属原子持续注入到所述氮化钽薄膜电阻器的氮化钽薄膜上，以降低所述氮化钽薄膜电阻器的阻值。
在实际应用中，所述金属靶的靶材为钽、铝、镍、铜、钛、钨以及铬等；所述第一真空压强阈值范围为1.0×10-4～1.0×10-5Pa；所述氩气纯度阈值大于或等于99.99％；所述第二真空压强阈值范围为0.1～10Pa。
在实际应用中，所述脱离后的金属原子持续注入到所述氮化钽薄膜电阻器的氮化钽薄膜上，以降低所述氮化钽薄膜电阻器的阻值之前，还包括：获取期望电阻值；根据所述期望电阻值确定所述脱离后的金属原子持续注入时间。
在实际应用中，所述在所述电场作用下，所述脱离后的金属原子持续注入到所述氮化钽薄膜电阻器的氮化钽薄膜上，以降低所述氮化钽薄膜电阻器的阻值之后，还包括：关闭所述原子注入设备，向所述原子注入设备的内部充入所述高于氩气纯度阈值的氩气，并保持所述原子注入设备的内部真空压强在第三真空压强阈值；所述第三真空压强阈值为1.01×105Pa。
根据本发明所提供的氮化钽薄膜电阻器阻值的调整方法，通过以下实施例进行验证：
实施例1
将初始电阻值为68.54欧姆的氮化钽薄膜电阻器放置于原子注入设备中，抽真空到1.0×10-4pa，然后充入纯度99.99％的氩气，维护腔体真空度为0.1Pa，靶材为钽靶。启动注入电源，设置电压为350V，原子注入钽的时间为2分钟，注入结束后继续充入氮气直到1.01×105Pa，取出薄膜电阻器。对薄膜电阻的阻值进行测量，阻值为52.15欧姆。
实施例2
将初始电阻值为78.26欧姆的氮化钽薄膜电阻器放置于原子注入设备中，抽真空到1.0×10-4pa，然后充入纯度99.99％的氩气，维护腔体真空度为0.1Pa，靶材为铝靶。启动注入电源，设置电压为320V，原子注入铝的时间为4分钟，注入结束后继续充入氩气直到1.01×105Pa，取出薄膜电阻器。对薄膜电阻的阻值进行测量，阻值为48.28欧姆。
实施例3
将初始电阻值为145.31欧姆的氮化钽薄膜电阻器放置于原子注入设备中，抽真空到1.0×10-4pa，然后充入纯度99.99％的氩气，维护腔体真空度为0.1Pa，靶材为钽靶。启动注入电源，设置电压为350V，原子注入钽的时间为3.5分钟，注入结束后继续充入氮气直到1.01×105Pa，取出薄膜电阻器。对薄膜电阻的阻值进行测量，阻值为102.30欧姆。
实施例4
将初始电阻值为138.91欧姆的氮化钽薄膜电阻器放置于原子注入设备中，抽真空到1.0×10-4pa，然后充入纯度99.99％的氩气，维护腔体真空度为0.1Pa，靶材为钛靶。启动注入电源，设置电压为320V，原子注入钛的时间为4分钟，注入结束后继续充入氩气直到1.01×105Pa，取出薄膜电阻器。对薄膜电阻的阻值进行测量，阻值为98.46欧姆。
本发明通过对已制作完成的氮化钽薄膜电阻器再次进行金属原子的注入，使得氮化钽薄膜电阻器的电阻值从大到小进行调整，从而降低氮化钽薄膜电阻器的电阻。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种氮化钽薄膜电阻器阻值的调整方法，其特征在于，包括：
将氮化钽薄膜电阻器设于原子注入设备的工件放置区内；所述原子注入设备内设有金属靶；
将所述原子注入设备的内部做真空处理，当真空压强达到第一真空压强阈值范围内时，向所述原子注入设备的内部充入高于氩气纯度阈值的氩气，并保持所述原子注入设备的内部真空压强在第二真空压强阈值范围内；
开启所述原子注入设备，所述氩气在电场被电离，得到氩离子；
在所述电场加速所述氩离子移动速率的情况下，所述氩离子加速撞击所述金属靶，使得所述金属靶上的金属原子脱离，得到脱离后的金属原子；
在所述电场作用下，所述脱离后的金属原子持续注入到所述氮化钽薄膜电阻器的氮化钽薄膜上，使得氮化钽薄膜电阻器的电阻值从大到小进行调整，以降低所述氮化钽薄膜电阻器的阻值。
2.根据权利要求1所述的氮化钽薄膜电阻器阻值的调整方法，其特征在于，所述金属靶的靶材为钽、铝、镍、铜、钛、钨以及铬。
3.根据权利要求1所述的氮化钽薄膜电阻器阻值的调整方法，其特征在于，所述第一真空压强阈值范围为1.0×10-4～1.0×10-5Pa。
4.根据权利要求1所述的氮化钽薄膜电阻器阻值的调整方法，其特征在于，所述氩气纯度阈值大于或等于99.99％。
5.根据权利要求1所述的氮化钽薄膜电阻器阻值的调整方法，其特征在于，所述第二真空压强阈值范围为0.1～10Pa。
6.根据权利要求1所述的氮化钽薄膜电阻器阻值的调整方法，其特征在于，所述脱离后的金属原子持续注入到所述氮化钽薄膜电阻器的氮化钽薄膜上，以降低所述氮化钽薄膜电阻器的阻值之前，还包括：
获取期望电阻值；
根据所述期望电阻值确定所述脱离后的金属原子持续注入时间。
7.根据权利要求4所述的氮化钽薄膜电阻器阻值的调整方法，其特征在于，所述在所述电场作用下，所述脱离后的金属原子持续注入到所述氮化钽薄膜电阻器的氮化钽薄膜上，以降低所述氮化钽薄膜电阻器的阻值之后，还包括：
关闭所述原子注入设备，向所述原子注入设备的内部充入所述高于氩气纯度阈值的氩气，并保持所述原子注入设备的内部真空压强在第三真空压强阈值。
8.根据权利要求7所述的氮化钽薄膜电阻器阻值的调整方法，其特征在于，所述第三真空压强阈值为1.01×105 Pa。
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