[发明专利]金属膜高阻电阻器及其制造工艺

说明书

本发明涉及一种金属膜高阻电阻器的制造工艺，尤其涉及一种用新型含混合稀土元素高阻溅射靶材制备金属膜电阻器的制造工艺，属于电子技术或半导体技术领域。

在电子工业和半导体工业中由于器件集成度的提高和器件的小型化和微型化，元器件的精密性、稳定性、可靠性和长寿命就成为最重要的性能指标。对于高阻值的电阻器，通常这类电阻器被要求为精密电阻器，即电阻器的性能随器件服役环境的变化(包括温度和湿度等)而波动小且稳定。在这种前提下对制作电阻元器件的材料和工艺提出了新的要求和标准。在电子工业领域中制备金属膜电阻器常用的溅射靶材料为Cr-Ni-Si(铬-镍-硅)、Cr-Ni(铬-镍)、Cr-Si(铬-硅)和Cr-SiO_x(x＝1，2)(铬-氧化硅)系合金和化合物。用该合金体系和化合物所制备的电阻器电阻温度系数大(通常在±100ppm/℃)，成品电阻器通过125℃、1000小时上限类别温度耐久性试验；70℃、1000小时加载荷耐久性试验，-55℃-125℃气候循环试验，56天稳态湿热性能试验的成功率低，精密性和稳定性欠佳，特别是对于电阻值从数十千欧姆到数十兆欧姆的高阻值电阻器，尤为显得突出，不适应精密型电阻元器件的要求。美国专利(专利号4569742)中论述了用Cr和Si元素制备靶材在溅射时通入Ni所获得的金属膜电阻器，电阻器经热处理后TCR在-200--400ppm/℃范围内。该工艺所制得的电阻器稳定性、精密型并不理想，不能满足低TCR要求。

本发明的目的在于采用一种新的靶材，配合改进溅射工艺，制造一种具有高可靠性、高稳定性、高精密性的金属膜电阻器，适应市场需求。

为实现这样的发明目的，本发明的金属膜高阻电阻器采用了一种Si-Cr-Ni-Re(Re为稀土元素)四元合金体系新的高阻溅射靶材为原材料，采用直流溅射加射频溅射工艺，得到一种独特的双层膜结构的电阻体，再经热处理及其他后道工序得到电阻器。

靶材的配方是在合金体系中加入镧系和锕系稀土元素混合物为掺杂物，使高阻溅射靶材成为一个Si-Cr-Ni-Re(Re为稀土元素)四元合金体系，以此来达到调节和提高所制备得到的电阻器性能的目的。其具体成份为Si(35％-72％)、Cr(25％-50％)、Ni(2％-20％)，以上皆为重量百分比(wt％)，Si、Cr和Ni元素总百分比为100％。稀土含量为Si、Cr和Ni三元素总重量的0.1％-3.0％(重量百分比)，稀土元素为镧系和铜系稀土混合物。

本发明采用这种新型靶材来制造金属高阻电阻器，其生产工艺为：

1、直流溅射：溅射前工作室预真空应在5×10^-3pa以上、当预真空达到

   该真空度后就通入溅射气体。直流溅射中溅射气体为氩气，流量为

   50sccm。直流溅射时溅射气压为1.0-3.0×10^-1Pa，溅射功率为200-

   450W，时间为20-100分钟。直流溅射工序结束后进入射频溅射。

2、射频溅射：在射频溅射中工作气体为氩气和氧气混合物，Ar和O₂的

   比例为9∶1(体积百分比)，溅射气压为1.0-3.0×10^-1Pa，功率为

   500W，时间为10-20分钟。得到电阻器的毛坯，即电阻体。

3、热处理：温度为300-500℃，时间取决于实际需要和TCR的范围。

4、后道工序：包括涂漆、压帽、焊引线、刻槽及涂外漆等工序，得到最

   终的成品电阻器。

通过直流溅射和射频溅射而得到的电阻体结构，是一种独特的双层膜结构，在电阻体芯体外有一层内层膜，内层膜外还覆盖一层外层膜。