专利名称：与MMIC工艺结合的50欧姆TaN薄膜电阻的制作方法
技术领域：
本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种在GaN HEMT的匪IC工艺中制作50 欧姆TaN薄膜电阻的制作方法。
背景技术：
一般为了与匪IC工艺结合，需要采用薄膜工艺，薄膜工艺厚度约为0. 01 μ m 1 μ m之间。为了可以在匪IC的薄膜工艺中同时形成电阻、电容、电感等元件，需要运用不同的工艺与材料进行制作，同时工艺温度一般都会控制在400°C以下，相对于陶瓷技术所需的烧结温度800 900°C而言，薄膜工艺稳定度较高，在进行工艺结合的过程中，只需注意不同元件之间材料的兼容性，即可达成工艺的整体设计，将无源元件与有源元件结合在一起以达到电路多功能化的需求。在MMIC工艺中，一般选用TaN和NiCr等适用于微波频段的材料制作金属薄膜电阻，它们体积小、精度高、噪声低、温度系数小、可靠性高、但成本相对较高。其中TaN材料稳定性更高，方阻的范围比MCr略大，硬度好，温度系数低，相对于MCr有水分时存在的腐蚀性问题，TaN材料可以有效的防潮，是一种能够在高温、潮湿的环境中具有长期稳定性和准确性的电阻材料。在GaN材料的MMIC工艺中有许多刻蚀或者氯化物参与等工艺步骤，TaN 薄膜电阻相对于氧化和氯化表现出很强的稳定性，更加适合于GaN材料和器件的MMIC工艺流程。薄膜电阻质量及阻值的准确性对MMIC电路的稳定性有很大影响。有些电阻是用在整个电路的稳定网络中的，对于这些电阻的阻值要求非常精确，所以需要高稳定性的电阻材料，并且需要设计的电阻满足匪IC电路常用的电阻阻值范围，还需要与GaN的匪IC工艺有很好的兼容性，所以综合考虑各种因素，目前能够与GaN材料的应用相结合，并且满足于匪IC工艺薄膜电阻的最好材料是TaN，因此与匪IC工艺相结合的标准50欧姆TaN薄膜电阻的制作是非常关键的。
发明内容
(一)要解决的技术问题本发明是为了提高薄膜电阻的稳定性和阻值的准确性，同时也为了与匪IC的工艺兼容，提供了一种与匪IC工艺结合的50欧姆TaN薄膜电阻的制作方法。( 二 )技术方案为达到上述目的，本发明提供了一种与匪IC工艺结合的50欧姆TaN薄膜电阻的制作方法，该方法包括步骤10 在SiC衬底上等离子体增强化学汽相沉积PECVD厚度为1200A的Si3N4 隔离介质；步骤20 在Si3N4隔离介质上旋涂光刻胶，并通过光刻、显影形成TaN薄膜电阻图案；
步骤30 在预溅射和正式溅射时采用一定比例的气体Ar和队，同时溅射Ta金属， 得到TaN薄膜电阻；步骤40 将光刻胶上的TaN薄膜电阻进行剥离，得到所需要图形上的TaN薄膜电阻。上述方案中，步骤30中所述气体Ar与N2的比例为体积比Ar N2 = 16 5. 2。上述方案中，步骤30中所述溅射时间为255秒，得到电阻的厚度为 560 A 600 A;上述方案中，该方法在步骤40之后还包括采用单独的退火工艺步骤对TaN薄膜电阻进行退火；或者结合MMIC工艺中二次介质Si3N4的形成，同时对TaN薄膜电阻进行退火。上述方案中，所述采用单独的退火工艺步骤对TaN薄膜电阻进行退火，退火温度为400°C，退火时间为3分钟。上述方案中，所述结合MMIC工艺中二次介质Si3N4的形成，同时对TaN薄膜电阻进行退火，是结合匪IC工艺中的PECVD 二次介质Si3N4的淀积，温度为280°C左右，同时对TaN 薄膜电阻进行退火。(三)有益效果在微波电路中，经常会用到电阻元件，电阻的准确性和稳定性对电路有很大影响， 这就对电阻的质量提出很高的要求。TaN材料在高温、潮湿的环境中很稳定，并且具有良好的物理和化学稳定性，功耗密度和噪声低，并且在薄膜工艺中可以与MMIC工艺兼容，所以可以很好的保证电路的性能和稳定性，本发明采用溅射工艺得到的TaN薄膜电阻质量好， 经过退火后阻值的稳定性和线性度更高，适合于在微波电路中的电阻元件的使用。
图1为本发明提供的与匪IC工艺结合的50欧姆TaN薄膜电阻的制作方法流程图；图2为采用本发明提供的与匪IC工艺结合的50欧姆TaN薄膜电阻制作方法制作的TaN薄膜电阻在匪IC工艺中的结构示意图；图3为本发明提供的与匪IC工艺结合的50欧姆TaN薄膜电阻的制作方法中退火工艺对电阻的影响对比图；图4为本发明提供的与匪IC工艺结合的50欧姆TaN薄膜电阻的制作方法结合 MMIC工艺中淀积二次介质Si3N4，同时对TaN薄膜电阻进行退火的电阻测量曲线。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。如图1所示，图1为本发明提供的与匪IC工艺结合的50欧姆TaN薄膜电阻的制作方法流程图，该方法包括步骤10 在SiC衬底上等离子体增强化学汽相沉积PECVD厚度为1200A的Si3N4 隔离介质；
步骤20 在Si3N4隔离介质上旋涂光刻胶，并通过光刻、显影形成TaN薄膜电阻图案；步骤30 在预溅射和正式溅射时采用一定比例的气体Ar和N2,同时溅射Ta金属， 得到TaN薄膜电阻；步骤40 将光刻胶上的TaN薄膜电阻进行剥离，得到所需要图形上的TaN薄膜电阻。其中，步骤30中所述气体Ar与N2的比例为体积比Ar N2 = 16 5. 2。所述溅射时间为255秒，得到电阻的厚度为560 A 600 A;该方法在步骤40之后还包括采用单独的退火工艺步骤对TaN薄膜电阻进行退火；或者结合MMIC工艺中二次介质Si3N4的形成，同时对TaN薄膜电阻进行退火。其中，所述采用单独的退火工艺步骤对TaN薄膜电阻进行退火，退火温度为 400°C，退火时间为3分钟。所述结合匪IC工艺中二次介质Si3N4的形成，同时对TaN薄膜电阻进行退火，是结合MMIC工艺中的PECVD 二次介质Si3N4的淀积，温度为280°C左右，同时对TaN薄膜电阻进行退火。图2为采用本发明提供的与匪IC工艺结合的50欧姆TaN薄膜电阻制作方法制作的TaN薄膜电阻在MMIC工艺中的结构示意图。在SiC衬底上需要淀积一层隔离的绝缘介质Si3N4，具体工艺步骤与MMIC工艺结合，这样可以减少介质损耗，使得电阻与衬底绝缘，充分发挥其性能。采用Ar N2 = 16 5. 2的气体比例，注意这时需要保持在预溅射和正式溅射时保持这个同样的气体比例，这样能够保持所溅射的TaN薄膜的致密性和整个过程的连续性，如果在预溅射和正式溅射时没有采用相同的比例，则会使得腔体内气压发生变化， 对薄膜质量有影响。与此同时溅射Ta金属，这样就会在Si3N4上得到TaN薄膜电阻，最后在电阻的两端连接布线金属，通过布线层金属完成电阻的PAD连接和电气连通特性。图3为本发明提供的与匪IC工艺结合的50欧姆TaN薄膜电阻的制作方法中退火工艺对电阻的影响对比图。由图中可以看出，在TaN薄膜电阻溅射完成后，如果没有进行退火的话，电阻会存在势垒，这样电阻就表现出非线性的特性，不能正常应用；如果要单独进行退火的话，需要立即进行高温退火，从下面表1中可以看出如果需要单独退火需要 400°C，3分钟效果较好。但是由于可以与GaN材料的匪IC工艺结合，在后面的二次介质 Si3N4淀积时的温度为280°C，20分钟左右的时间，经过实验测量，基本消除了势垒，使得TaN 成为线性电阻，并且效果也很不错。所以在TaN薄膜电阻溅射完成后，需要进行高温退火， 这样会消除势垒使得电阻可以正常应用。图4为本发明提供的与匪IC工艺结合的50欧姆TaN薄膜电阻的制作方法结合 MMIC工艺中淀积二次介质Si3N4，同时对TaN薄膜电阻进行退火的电阻测量曲线，不是采用单独的退火工艺对TaN薄膜电阻进行退火，而是在二次介质Si3N4淀积的同时利用其280°C 的温度，20分钟进行退火，发现效果也是不错的，由图中可以看出50欧姆的电阻，通过测量实际为48. 32欧姆，精度很好，并且同时也消除了势垒，使得电阻的线性度也很好，所以可以看出TaN薄膜电阻的退火也可以与匪IC工艺很好的结合在一起。
权利要求
1.一种与匪IC工艺结合的50欧姆TaN薄膜电阻的制作方法，其特征在于，该方法包括步骤10 在SiC衬底上等离子体增强化学汽相沉积PECVD厚度为1200A的Si3N4隔离介质；步骤20 在Si3N4隔离介质上旋涂光刻胶，并通过光刻、显影形成TaN薄膜电阻图案； 步骤30 在预溅射和正式溅射时采用一定比例的气体Ar和N2,同时溅射Ta金属，得到 TaN薄膜电阻；步骤40 将光刻胶上的TaN薄膜电阻进行剥离，得到所需要图形上的TaN薄膜电阻。
2.根据权利要求1所述的与MMIC工艺结合的50欧姆TaN薄膜电阻的制作方法，其特征在于，步骤30中所述气体Ar与N2的比例为体积比Ar N2 = 16 5. 2。
3.根据权利要求1所述的与MMIC工艺结合的50欧姆TaN薄膜电阻的制作方法，其特征在于，步骤30中所述溅射时间为255秒，得到电阻的厚度为560 A 600 A；
4.根据权利要求1所述的与MMIC工艺结合的50欧姆TaN薄膜电阻的制作方法，其特征在于，该方法在步骤40之后还包括采用单独的退火工艺步骤对TaN薄膜电阻进行退火；或者结合MMIC工艺中二次介质 Si3N4的形成，同时对TaN薄膜电阻进行退火。
5.根据权利要求4所述的与MMIC工艺结合的50欧姆TaN薄膜电阻的制作方法，其特征在于，所述采用单独的退火工艺步骤对TaN薄膜电阻进行退火，退火温度为400°C，退火时间为3分钟。
6.根据权利要求4所述的与MMIC工艺结合的50欧姆TaN薄膜电阻的制作方法，其特征在于，所述结合MMIC工艺中二次介质Si3N4的形成，同时对TaN薄膜电阻进行退火，是结合匪IC工艺中的PECVD 二次介质Si3N4的淀积，温度为280°C左右，同时对TaN薄膜电阻进行退火。
全文摘要
本发明公开了一种与MMIC工艺结合的50欧姆TaN薄膜电阻的制作方法，该方法包括步骤10在SiC衬底上等离子体增强化学汽相沉积PECVD厚度为的Si3N4隔离介质；步骤20在Si3N4隔离介质上旋涂光刻胶，并通过光刻、显影形成TaN薄膜电阻图案；步骤30在预溅射和正式溅射时采用一定比例的气体Ar和N2，同时溅射Ta金属，得到TaN薄膜电阻；步骤40将光刻胶上的TaN薄膜电阻进行剥离，得到所需要图形上的TaN薄膜电阻。本发明制作的TaN薄膜电阻具有很好的物理和化学稳定性，温度系数小，可靠性高，并且与MMIC工艺具有很好的兼容性。
文档编号H01C17/12GK102237165SQ201010162229
公开日2011年11月9日 申请日期2010年4月28日 优先权日2010年4月28日
发明者刘新宇, 庞磊, 武伟超, 蒲颜, 陈晓娟 申请人:中国科学院微电子研究所