[发明专利]一种基于陶瓷的薄膜电阻膜制作方法

说明书

本发明一种基于陶瓷的薄膜电阻膜制作方法，S1、将陶瓷基板进行预处理；S2、将陶瓷基板装入工装夹具内，再投放入蒸发镀膜设备，在真空度达到2X10^（‑2）PA、温度达到200℃后开始镀膜；S3、给真空室冲99.999%纯度的氮气，流量为20‑400CC/min；S4、打开离子源，离化氮气，同时阳极电压设置在300‑350V；S5、蒸发99.99%纯度的金属钽，蒸发速度控制在1‑20A/s，得到氮化钽薄膜，氮化钽薄膜的厚度为200‑5000nm；S6、蒸发镀膜完成后，设置降温曲线。本发明采用离子辅助蒸发镀膜的工艺做氮化钽薄膜电阻膜，把工艺温度从800℃降低到200℃，降低了镀膜成本，实现了产业化。

技术领域

本发明涉及薄膜电阻器制造领域，具体涉及一种基于陶瓷的薄膜电阻膜制作方法。

背景技术

薄膜电阻器是用类蒸发的方法将一定电阻率材料蒸镀于绝缘材料表面制成，一般这类电阻常用的绝缘材料是陶瓷基板。薄膜的形成实质上是气固转化、晶体生成的过程，它大致可以分为下面几个主要步骤：原子或分子撞击到固体的表面；它们被固体表面的原子所吸附或直接反射回空间；被吸附的粒子在固体表面发生迁移或扩散而移动到表面上合适的格点位置并进入晶格。这些过程以及它们之间的相互关系决定了薄膜的形成过程和薄膜的性质。

目前，制作电阻薄膜的材料有许多，包括纯金属、金属合金、金属化合物或金属陶瓷(陶瓷和金属的组合)等，但单片模拟集成电路和薄膜混合电路中广泛使用的材料有三种：镍铬、铬硅和铬硅氧化物金属陶瓷，其中镍铬属于低阻类材料，而铬硅和铬氧化硅属于高阻类材料。近年来由于氮化钽薄膜拥有很好的温度稳定性，高温下物理性能良好，耐磨，抗腐蚀等优点，使用氮化钽作为薄膜电阻的材料成为首选。目前市面上大都是采用溅射，离子束沉积的方式或者高温蒸发镀膜的方式制作氮化钽薄膜。

但是现有的溅射，离子束沉积的方式有以下不足：(1)、设备价格昂贵，生产成本高；(2)、溅射有效面积小，用于批量生产效率低下；(3)、溅射离子辅助效率低，膜层牢固度不好。而采用高温蒸发的方式有以下缺点：(1)、温度过高，800℃左右的温度一般设备都无法承受；(2)、基板无法承受高温，部分陶瓷在高温作用下会发生形变。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于陶瓷的薄膜电阻膜制作方法，基于离子辅助的蒸发镀膜，降低蒸发制作氮化钽的温度，优化氮化钽薄膜电阻制作工艺，使电阻更精确，工艺更适合产业化。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种基于陶瓷的薄膜电阻膜制作方法，包括以下步骤：

S1、将陶瓷基板进行预处理；

S2、将陶瓷基板装入工装夹具内，再投放入蒸发镀膜设备，在真空度达到2×10^-2PA、温度达到200℃后开始镀膜；

S3、给真空室充99.999％纯度的氮气，流量为20-400CC/min；

S4、打开离子源，离化氮气，同时阳极电压设置在300-350V；

S5、蒸发99.99％纯度的金属钽，蒸发速度控制在1-20A/s，得到氮化钽薄膜，氮化钽薄膜的厚度为200-5000nm；

S6、蒸发镀膜完成后，设置降温曲线。

进一步的，所述步骤S1具体为将陶瓷基板用温度为25℃、浓度为30％的盐酸浸泡5分钟，浸泡完成后，取出陶瓷基板，用纯水对陶瓷基板冲淋，再将陶瓷基板放入超声波清洗线进行清洗烘干。

进一步的，所述步骤S6的降温曲线为第一阶段250℃恒温30-60分钟，第二阶段200℃恒温30-60分钟，第三阶段150℃恒温30-60分钟后自然冷却。