[发明专利]一种薄膜电阻器及其制备方法

说明书

本发明涉及电阻元件技术领域，尤其涉及一种薄膜电阻器及其制备方法。本发明提供的薄膜电阻器，包括基板、薄膜电阻层和电极层；所述薄膜电阻层包括NbN薄膜层和TaN薄膜层；所述NbN薄膜层与基板接触，所述TaN薄膜层与电极层接触。本发明所述的薄膜电阻层通过将NbN薄膜和TaN薄膜复合，可以显著提高氮化钽电阻材料的功率密度；根据实施例的记载，本发明所述的薄膜电阻器的功率密度可达到12.2～17.6W/mm²，较TaN薄膜单独作为电阻材料层时的功率密度提高了50～120％。

技术领域

本发明涉及电阻元件技术领域，尤其涉及一种薄膜电阻器及其制备方法。

背景技术

电阻器是各类电子设备不可或缺的电子元件，更是所有电子电路中使用最多的元件之一。近年来，电子信息技术的高速发展对电子元件技术不断提出新的要求，电阻器技术也得到了全新的发展，已由传统的绕线电阻、金属膜电阻、石墨电阻和片式厚膜电阻发展成为现在的片式薄膜电阻。同时，近21世纪以来，复杂的军事环境和小型化消费类电子产品的井喷式发展要求电阻器本身具有高可靠性和高适应性。因此，超小型化、高精化、低温度系数化、绿色环保化以及贱金属化成为片式电阻发展的主要方向。而传统的厚膜片式电阻由于生产工艺及材料类型的限制，已难在高精度、高稳定等性能方面再有大的提高。相比较而言，薄膜片式电阻应用最被看好，是替代低精度厚膜片式电阻及其他传统引线电阻的理想产品。

目前，常见的薄膜片式电阻一般采用镍铬(NiCr)作为电阻材料，但是NiCr电阻材料电阻过大、高温工作稳定性差，尤其是当NiCr电阻材料暴露到潮湿空气中可能被水解，使其电阻值变大，从而导致电阻器性能下降，甚至发生断路。氮化钽(TaN_x 0.1≤x≤1.25简写为TaN)薄膜由于其化学稳定性高、温度电阻系数小、阻值可调范围大，而越来越多地受到人们的重视。并且，相较于NiCr薄膜电阻材料，TaN薄膜具有自钝化特性，能在空气中生成一层致密的Ta₂O₅膜，使其在密封状态下工作，抵抗水气侵蚀，从而具有优良的稳定性和可靠性。所以，TaN薄膜是一种在高温、潮湿的环境中具有长期稳定性和准确性的电阻材料，但是TaN薄膜材料所能承受的功率密度相比于传统的绕线电阻、金属膜电阻、石墨电阻、片式厚膜电阻(单位电阻材料面积上所能承受的最大直流功率称之为功率密度)较小，这是其主要缺点。测试数据表明，在厚度为0.25mm的氮化铝基板上制备厚度为0.1μm的氮化钽薄膜，环境温度25～35℃，氮化钽的功率密度8.0W/mm²，如此小的功率密度，必然导致氮化钽薄膜电阻器只能在小电流、小功率的条件下应用。这限制了氮化钽薄膜电阻器的应用。

并且，长期以来，人们一直重视TaN薄膜电阻器的结构设计、小型化、高频性能、电阻温度系数的调整，而忽视了对氮化钽薄膜电阻器功率的调整。现有的薄膜电阻器，如公开号为CN1507635A、CN1822251A、CN1525498A、CN1918675A、CN1977347A、CN1524275A、CN101203922A和CN1323044A的中国专利，均是关于薄膜电阻器的设计及制造方法。根据上述专利所公开的制造方法，可以制造出薄膜电阻器，但上述专利均未对电阻器的功率密度进行改进。

因此，电阻器所能承受的功率与电阻材料的功率密度相关，电阻材料的功率密度越大，电阻器所能承受的功率也越大。也就是说，TaN薄膜电阻材料的功率密度较小，很难制备出大功率的电阻器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大功率的薄膜电阻器。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种薄膜电阻器，其特征在于，包括基板、薄膜电阻层和电极层；

所述薄膜电阻层包括NbN薄膜层和TaN薄膜层；

所述NbN薄膜层与基板接触，所述TaN薄膜层与电极层接触。

优选的，所述NbN薄膜层的厚度为0.1～1.0μm；