用蝕刻法對(duì)金屬陶瓷薄膜進(jìn)行電阻修整

引言

二極管射頻制備鉭硅金屬陶瓷薄膜的電學(xué)性能。研究了濺射和射頻。用氬氣對(duì)這些薄膜進(jìn)行濺射蝕刻。 可以看出，當(dāng)從鉭面積比超過50%的靶濺射時(shí)，鉭-二氧化硅金屬陶瓷薄膜具有正的電阻溫度系數(shù)。這些薄膜的電阻率約為500-700 pQ-cm。 對(duì)于該系統(tǒng)中的金屬陶瓷薄膜，發(fā)現(xiàn)如果用射頻進(jìn)行濺射蝕刻，則可以以比通過化學(xué)蝕刻更高的精度進(jìn)行電阻微調(diào)。功率為100瓦。通過設(shè)計(jì)成能夠進(jìn)行高頻濺射，而且也能夠進(jìn)行濺射蝕刻的雙極高頻濺射裝置，對(duì)干蝕刻進(jìn)行了基礎(chǔ)性研究決定利用一直以來研究的金屬陶瓷( Ta - SiQ系)薄膜進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，與之前發(fā)表的陽極氧化微調(diào)進(jìn)行比較研究。 結(jié)果得到了兩三個(gè)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果，特此報(bào)告。

實(shí)驗(yàn)

金屬陶瓷薄膜通過電阻加熱真空蒸鍍方式和濺射方式制作。 在筆者等人要制作的鉭石英金屬陶瓷中，被認(rèn)為都是高熔點(diǎn)物質(zhì)，最好采用濺射法，因此本實(shí)驗(yàn)中通過二極高頻( RF.)濺射裝置進(jìn)行

制作了用于通過切割進(jìn)行電阻微調(diào)的金屬陶瓷薄膜試樣。

圖 1顯示的是裝置的框圖。 這個(gè)裝置是為了既可以用于濺射也可以用于蝕刻而制作的。 在圖 1中，向靶電極施加高頻電壓，基板支架接地，處于可以濺射的狀態(tài)。 圖中的V.C .都是匹配電容器，RF .電源的最大輸出功率為500 W，是可變的。 實(shí)際上，此次試料濺射時(shí)，利用直徑10cm的靶，將二極間隔設(shè)定為4 cm，在RF .輸入300 W下制作出了膜厚5，000-10，000 a的試料。 另外，純鉭試料制作使用直徑10cm的鉭板，金屬陶瓷膜的制作如Fig. 2所示，在直徑10cm的石英板上直徑2cm

以及以適當(dāng)?shù)拿娣e比排列1 cm的鉭圓板作為目標(biāo)。 用于靶材的鉭板純度為99.99%，厚度為0.2 mm。

基板使用的是將市售的普通折疊玻璃切成3cmx3cm大小的玻璃。 基板玻璃使用超聲波洗凈器，使用中性洗滌劑液、蒸餾水、異丙醇洗凈后，在無塵干燥器中以100°C干燥。 在這些基板上，通過用鉬板制作的掩模，通過RF .濺射成膜。 蒸鍍膜的圖案有膜厚測量用和電阻測量用2種，如圖 3所示。 作為x 1〇"3 Torr的氣壓使之放電，進(jìn)行了約30分鐘的壓力濺射。 雖然基板沒有特別被電加熱，但在濺射300 W、約30分鐘后達(dá)到了約100°C。 用干涉儀重復(fù)測量了這樣制作的金屬陶瓷的膜厚。 濺射蝕刻是通過RF .電源連接在基板支架側(cè)進(jìn)行的。

調(diào)查了蝕刻引起的膜厚變化和與之對(duì)應(yīng)的面積電阻的變化，顯示了膜厚和電阻值直線變化的范圍，即膜厚在10，000 a以上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 考慮到蝕刻速度在RF .輸入100 W下約為100 A/min，各組每100 A的電阻變化率提出了關(guān)于成功的事情。

每100 A的電阻的變化量”r與膜組成，即與Ta面積比St“之間AR=e~K^-的關(guān)系成立。 另外，已知該關(guān)系與蝕刻RF輸入功率無關(guān)成立。

討論和總結(jié)

由以上蝕刻的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在利用RF .濺射蝕刻進(jìn)行電阻微調(diào)時(shí)，對(duì)于粗略的微調(diào)，增大RF .輸入，首先縮短微調(diào)時(shí)間，接著利用TOO W進(jìn)行最終微調(diào)，則微調(diào)的精度會(huì)提高。

如果用loow進(jìn)行的話，1分鐘內(nèi)進(jìn)行iooA的修整，也可以提高時(shí)間上的精度。 已知關(guān)于這些各組成的電阻值的微調(diào)精度在10%以下，利用St”為32~44 %的靶進(jìn)行的膜電阻微調(diào)精度可以在5%以下。 這些值比筆者之前發(fā)表的陽極氧化微調(diào)的精度好，而且具有卜微調(diào)后不需要在大氣中進(jìn)行熱處理等優(yōu)。

審核編輯：湯梓紅