基板表面粗糙度对电阻薄膜微观形貌及电学性能的影响

摘要

基板表面粗糙度对其附着层材料的微观形貌、电阻率以及残余应力均存在显著影响,不同表面粗糙度基板的成本也相差甚远。因此,选择一款表面粗糙度适合的基板,不仅能够保证其产品性能良好、可靠性高,而且可以有效调控生产成本。本文研究了在较大粗糙度范围(Ra=20～1,000 nm)的96%氧化铝基板对其表面所制备功能薄膜(Ti、TaN)电阻的影响。实验通过相同的磁控溅射工艺参数,制备Ti、TaN功能薄膜。研究了镀膜前后表面粗糙度、室温电阻率以及电阻功能薄膜温度系数(TCR)间的相互关系。选择同种材质基板作梯度表面粗糙度变量,扩大基板粗糙度范围,更贴近于实际生产。实验表明,基板表面粗糙度Ra<350 nm,镀膜后Ra无显著变化;Ra>350nm,随着Ra增加其镀膜后Ra显著降低;不同于Ra,镀膜后功能薄膜层Rz明显低于基板值。除此之外,Ti、TaN薄膜电阻率均随基板Ra的增加而增大;TaN功能薄膜TCR随基板Ra值的增加先增大而后减小,并保持在-500～-550ppm/℃区间,TCR值负偏明显。Ra对膜层微观形貌的影响将在正文中阐述。

关键词