[发明专利]一种具有近零电阻温度系数的NiCr CuNi双层薄膜电阻及其制备方法

说明书

本发明属于金属薄膜表面处理技术领域，且公开了一种具有近零电阻温度系数的NiCr CuNi双层薄膜电阻，该双层薄膜电阻是由NiCr层与CuNi层所组成，NiCr层设置于基底侧，CuNi层设置于NiCr层顶部，NiCr层元素含量Ni:Cr＝80:20wt％且厚度为150～300nm，CuNi层中Cu、Ni含量比例为75:25at％至50:50at％，且整体厚度为250nm～720nm，NiCr层以及CuNi层晶体结构均为FCC单相固溶体。本发明制备的电阻温度系数接近于0的NiCr CuNi双层薄膜电阻，利用NiCr合金靶、Cu靶、Ni靶采用磁控溅射的技术制备得到，通过改变Cu、Ni靶共溅射时的功率比例可调节CuNi层的元素含量，从而改变CuNi层的电阻温度系数，通过调节NiCr层的溅射时长以及共溅射CuNi层的溅射时长可达到调节两层厚度比例的效果，从而调节电阻温度系数使其绝对值接近于0。

技术领域

本发明属于金属薄膜表面处理技术领域，具体是一种具有近零电阻温度系数的NiCr CuNi双层薄膜电阻及其制备方法。

背景技术

薄膜电阻是集成电路的基础器件之一，在集成电路中使用量巨大。制备电阻率不随工作环境温度变化的低电阻温度系数薄膜，是高精密集成电路发展急需解决的核心问题之一。薄膜电阻具有宽泛的表面方阻值范围(10Ω/□～100KΩ/□)、低且可调的电阻温度系数、寿命长、重复性好、寄生电阻小等优点，目前已广泛应用于混合集成电路、微波集成电路、贴片电阻以及其它精密电子仪器。

随着微电子器件集成密度的提高，于基板上利用薄膜工艺制备无源薄膜电阻已成为集成电路工艺中非常重要的一环，在集成电路中，薄膜电阻在限流、稳压、高频终端阻抗等方面都发挥着重要的作用；目前薄膜电阻常用的几种材料体系有：NiCr系、CrSi系以及TaNx系，由于NiCr合金具有较高的电阻率以及优良的稳定性，使之成为广泛商业化的薄膜电阻材料，但NiCr合金薄膜电阻目前存在着阻值不够稳定、电阻温度系数偏大等短板。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，本发明提供了一种具有近零电阻温度系数的NiCrCuNi双层薄膜电阻及其制备方法，该方法主要采用磁控溅射技术来实现，制备得到的双层薄膜电阻通过调节NiCr/CuNi两层的厚度比，可获得电阻温度系数范围在0～10ppm/℃的薄膜电阻的优点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有近零电阻温度系数的NiCrCuNi双层薄膜电阻，该双层薄膜电阻是由NiCr层与CuNi层所组成，NiCr层设置于基底侧，CuNi层设置于NiCr层顶部，NiCr层元素含量Ni:Cr＝80:20wt％且厚度为150～300nm，CuNi层中Cu、Ni含量比例为75:25at％至50:50at％且整体厚度为250nm～720nm，NiCr层以及CuNi层晶体结构均为FCC单相固溶体；

本发明将传统的NiCr合金(80:20wt％)薄膜电阻与CuNi薄膜通过堆叠形成双层薄膜结构，由于电流方向平行于薄膜表面，因此NiCr薄膜和CuNi薄膜可达到并联的效果，通过调节具有正电阻温度系数的NiCr薄膜以及具有负电阻温度系数的CuNi薄膜的厚度比例，可达到调节双层薄膜电阻温度系数的效果，使其电阻温度系数的绝对值接近于0；本发明另一膜层选择CuNi，可通过改变CuNi薄膜的元素含量，获得具有负电阻温度系数的膜层，并与NiCr膜复合形成零电阻温度系数薄膜电阻。

作为本发明的一种优选技术方案，双层薄膜电阻在25℃到125℃范围时平均电阻温度系数为-86～15ppm/℃、平均方阻值为0.70～1.47Ω/□、平均弹性模量为70GPa、平均硬度为5GPa；

针对上述的Ω/□，该单位为方块电阻的单位，其大小与样品尺寸无关，其定义为正方形的半导体薄层，在电流方向所呈现的电阻，单位为欧姆每方，方块电阻(SheetResistance)就是指导电材料单位厚度单位面积上的电阻值，简称方阻，理想情况下它等于该材料的电阻率除以厚度。

本申请又提出了一种具有近零电阻温度系数的NiCr CuNi双层薄膜电阻制备方法，具体操作步骤如下：