高功率TaN薄膜及集成电阻器的研究

摘要

当前，微波电路系统必须满足高强度对抗，高工作频率，高功率密度，小尺寸，小质量的要求。面对如此高要求的微波电路系统，唯有散热性能更好、集成度更高、小型化程度更高的微波薄膜器件才能满足相关要求。本文从TaN薄膜材料着手并进行研究，最后制备了相关的微波薄膜电阻器。主要开展了三大部分工作（1）TaN薄膜材料的研制（2）微波功率电阻器的仿真设计（3）薄膜电阻器的制备及测试。
　　首先利用磁控溅射法，分别采取不同的溅射气压、溅射氮分压、溅射时间及热处理温度等工艺条件制备薄膜并研究这些参数对 TaN薄膜的相结构、方阻和电阻温度系数（TCR）的影响，并进行了重复对比实验。采用HFSS软件仿真设计了额定功率为1W，工作频率为从直流（DC）到10GHz和额定功率为2.5W，工作频率为从直流到5GHz的薄膜电阻器，并把理论设计结果与目标要求相比较并进行优化。最后利用光刻方法制备薄膜电阻器并测试结果。
　　实验结果表明：当溅射气压为0.4Pa时，薄膜有稳定的 TaN相结构；当溅射氮分压为2％时，薄膜中出现稳定的TaN相结构，薄膜方阻和TCR在此条件下均符合设计要求；当溅射时间为30min时，薄膜的方阻为50?/sq，TCR为87.19ppm此两项指标均符合设计要求；在热处理温度为400℃时，薄膜材料的晶粒较大，稳定性很高，方阻略高于50?/sq，TCR＜100ppm均符合设计要求；重复对比实验结果很一致。设计出的两种电阻器的测试结果表明：电阻器的电压驻波比在所处频率范围内均小于1.2，电阻随频率变化也都在50?左右，非常符合设计要求。

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第一章 绪 论

1.1研究的目的与意义

1.2国内外研究进展

1.3 薄膜技术及器件的应用

1.4 选题依据与研究内容

第二章 薄膜制备工艺

2.1薄膜的一些制备方法

2.2溅射方法

第三章 薄膜性能研究

3.1溅射气压对薄膜的影响

3.2不同溅射氮分压对薄膜的影响

3.3溅射时间对薄膜的影响

3.4 热处理对薄膜性能的影响

3.5溅射重复性实验

3.6实验部分总结

第四章 微波电阻器的仿真设计与设计步骤

4.1 引言

4.2 电阻器的平面化设计

4.3电阻器的寄生效应

4.4趋肤效应

4.5 额定功率和工作频率

4.6 电阻器的仿真设计步骤

4.7薄膜电阻仿真结果及分析

4.8 实验小结

第五章 薄膜功率电阻器制作及结果分析

5.1薄膜功率电阻器制作

5.2薄膜功率电阻器频率及功率测试

第六章 结论

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果