高功率TaN薄膜及集成電阻器的研究.pdf

1、當(dāng)前，微波電路系統(tǒng)必須滿足高強(qiáng)度對抗，高工作頻率，高功率密度，小尺寸，小質(zhì)量的要求。面對如此高要求的微波電路系統(tǒng)，唯有散熱性能更好、集成度更高、小型化程度更高的微波薄膜器件才能滿足相關(guān)要求。本文從TaN薄膜材料著手并進(jìn)行研究，最后制備了相關(guān)的微波薄膜電阻器。主要開展了三大部分工作（1）TaN薄膜材料的研制（2）微波功率電阻器的仿真設(shè)計（3）薄膜電阻器的制備及測試。
　　首先利用磁控濺射法，分別采取不同的濺射氣壓、濺射氮分壓、濺射時

2、間及熱處理溫度等工藝條件制備薄膜并研究這些參數(shù)對 TaN薄膜的相結(jié)構(gòu)、方阻和電阻溫度系數(shù)（TCR）的影響，并進(jìn)行了重復(fù)對比實驗。采用HFSS軟件仿真設(shè)計了額定功率為1W，工作頻率為從直流（DC）到10GHz和額定功率為2.5W，工作頻率為從直流到5GHz的薄膜電阻器，并把理論設(shè)計結(jié)果與目標(biāo)要求相比較并進(jìn)行優(yōu)化。最后利用光刻方法制備薄膜電阻器并測試結(jié)果。
　　實驗結(jié)果表明：當(dāng)濺射氣壓為0.4Pa時，薄膜有穩(wěn)定的 TaN相結(jié)構(gòu)；當(dāng)濺射

3、氮分壓為2％時，薄膜中出現(xiàn)穩(wěn)定的TaN相結(jié)構(gòu)，薄膜方阻和TCR在此條件下均符合設(shè)計要求；當(dāng)濺射時間為30min時，薄膜的方阻為50?/sq，TCR為87.19ppm此兩項指標(biāo)均符合設(shè)計要求；在熱處理溫度為400℃時，薄膜材料的晶粒較大，穩(wěn)定性很高，方阻略高于50?/sq，TCR＜100ppm均符合設(shè)計要求；重復(fù)對比實驗結(jié)果很一致。設(shè)計出的兩種電阻器的測試結(jié)果表明：電阻器的電壓駐波比在所處頻率范圍內(nèi)均小于1.2，電阻隨頻率變化也都在50?