[发明专利]一种温度补偿薄膜电阻及其制作方法

说明书

本发明涉及一种温度补偿薄膜电阻，包括衬底、SiN_x薄膜、金属引线、氮化钽薄膜和氮化钛薄膜，所述SiN_x薄膜设置于衬底上方，所述金属引线、氮化钽薄膜和氮化钛薄膜均设置于SiN_x薄膜上方，所述金属引线设置于薄膜SiN_x上表面两端位置，所述氮化钽薄膜和氮化钛薄膜设置于SiN_x薄膜两端的金属引线之间，所述氮化钽薄膜与氮化钛薄膜相互连接后连接至SiN_x薄膜两端的金属引线，以控制氮化钽薄膜电阻温度系数。本发明利用TiN薄膜正电阻温度系数和非常好的化学稳定特性，使得该TaN基温度补偿薄膜电阻的电阻温度系数（TCR）可以控制在非常低的水平，并且具有很好的化学稳定性，可靠性高，与化合物半导体MMIC工艺具有很好的兼容性。

技术领域

本发明涉及薄膜电阻技术，特别是涉及一种温度补偿薄膜电阻。

背景技术

在MMIC中，所有主动元件和被动元件都不可避免会受到温度的影响。在电路设计中，如果能够排除温度的影响，那么设计出来的产品其应用范围将大大拓宽。

薄膜电阻在MMIC中不仅具有负载电阻的作用，在反馈电路、阻抗匹配等方面也起着关键的作用。在MMIC中，TaN是一种常用的薄膜电阻材料。但是TaN具有较大的负电阻温度系数（TCR≈-470ppm/℃），即当应用在较高温度时，其电阻阻值相对于室温时将变小。这一性质限制了其在温度变化较大的环境中的应用。

值得注意的是，在化合物半导体MMIC中常用的金属之一钛（Ti）也能采用与TaN同样的工艺制成薄膜电阻，且生成的TiN薄膜具有较大的正电阻温度系数（540~750ppm/℃）和非常好的化学稳定性。

若是将负电阻温度系数的材料（TaN）与正电阻温度系数的材料（TiN）通过工艺整合制作在一起，便可通过材料自身的性质而实现温度补偿，从而使其（TaN）在更广泛的温度范围内得到应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种温度补偿薄膜电阻，将负电阻温度系数的材料（TaN）与正电阻温度系数的材料（TiN）通过工艺整合制作在一起，通过材料自身的性质而实现温度补偿，可以很好地解决TaN薄膜电阻阻值随温度变化而漂变的问题，使其在更广泛的温度范围内得到应用。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种温度补偿薄膜电阻，包括衬底、SiN_x薄膜、金属引线、氮化钽薄膜和氮化钛薄膜，SiN_x薄膜设置于衬底上方，金属引线、氮化钽薄膜和氮化钛薄膜均设置于SiN_x薄膜上方，金属引线设置于薄膜SiN_x上表面两端位置，氮化钽薄膜和氮化钛薄膜设置于SiN_x薄膜两端的金属引线之间，氮化钽薄膜与氮化钛薄膜相互连接后连接至SiN_x薄膜两端的金属引线，以控制氮化钽薄膜电阻温度系数。

其中，氮化钽薄膜与氮化钛薄膜采用串联式连接，氮化钽薄膜和氮化钛薄膜均设置于薄膜SiN_x上表面，氮化钽薄膜一端与氮化钛薄膜一端通过重叠设置连接或通过金属引线连接，氮化钽薄膜另一端和氮化钛薄膜另一端分别与SiN_x薄膜两端的金属引线连接，其中，氮化钛薄膜和氮化钽薄膜的长度之比为0.6:1~0.9:1，氮化钛薄膜和氮化钽薄膜的厚度分别为40nm~100nm。

或，氮化钽薄膜与氮化钛薄膜采用并联式连接，氮化钽薄膜设置于SiN_x薄膜上表面，氮化钛薄膜覆盖在氮化钽薄膜上形成双层氮化物薄膜，双层氮化物薄膜两端分别与SiN_x薄膜两端的金属引线连接，其中，氮化钛薄膜和氮化钽薄膜的厚度分别为40nm~100nm，且氮化钛薄膜和氮化钽薄膜的厚度之比为0.8:1~1:1。