一种基于氮化钽功能膜的压敏芯片制造技术

本发明专利技术公开了一种基于氮化钽功能膜的压敏芯片，涉及压敏芯片技术领域。所述的压敏芯片包括基板、绝缘层和氮化钽功能膜；所述的基板为不锈钢基板，所述的绝缘层为二氧化硅层，所述的氮化钽功能膜设置于二氧化硅层表面。在实施过程中通过溅射的方式将氮化钽薄膜设置于二氧化硅层表面，在溅射过程中控制腔体中氮气和氩气的体积，以及其他各种参数可以使氮化钽薄膜与二氧化硅层结合，从而提高薄膜之间的结合力，通过控制氮化钽薄膜和二氧化硅层的厚度比，使薄膜通过不同原子间的相互作用以及错位结构使薄膜之间的微结构错综复杂，从而明显降低了薄膜的温度系数，提高了薄膜稳定性以及芯片的灵敏性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于氮化钽功能膜的压敏芯片
本专利技术涉及压敏芯片
，具体涉及一种基于氮化钽功能膜的压敏芯片。
技术介绍
钽是工业上的重要金属材料，具有熔点高、耐腐蚀性能好的优点，因此可应用于比较宽的领域，主要用作电解电容器的烧结阳极的钽粉和钽丝，制作高温真空炉的发热体和保温层等结构材料以及化工防腐蚀材料，高温合金、硬质合金和超级合金，在微电子上的应用有动态随机存取记忆的薄膜氧化物镀层的储存芯片。由于氮化钽薄膜具有很多优异的性能，如：较高的硬度、密度，优异的化学稳定性、抗腐蚀性，良好的热稳定性等。氮化钽薄膜作为一种高性能、高稳定的阻隔材料和压阻材料被广泛地应用到集成电路中。氮化钽薄膜具有电阻温度系数低、应变因子大，高温稳定性好等优点，特别是在环境、温度变化很大的电子设备中，更是不可替代的功能薄膜之一。在微机电系统器件制造工艺中，氮化钽是一种常用的导电材料和掩膜材料，特别是磁传感器的制造中，氮化钽薄膜起到无可替代的作用。由于薄膜材料在当前社会应用的范围越来越广，在高新技术中的地位也越来越重要，要求制作越来越多的性能优异、功能独特的各种薄膜，在制膜技术上要求从原理上研究新的制膜方法或者利用新的能源对现有的制膜设备进行改进。氮化钽薄膜使制造混合集成电路的重要材料，具有优异的电学性能，稳定的化学性能和热性能，比如低的电阻温度系数，低的温度膨胀系数，对热循环不敏感等,具有优异的耐磨性能，因此被广泛研究。溅射法是利用荷能离子(如正离子)轰击靶材，使靶材表面原子或原子团以一定的能量逸出的现象，逸出的原子在工件表面形成于靶材表面成分相同的薄膜。但是目前一般公开的氮化钽薄膜均为单层薄膜，或者将钽于其他原子混合共同溅射，从而形成混合的膜结构，以便于提高膜的性能，但是本专利技术在研究过程中发现在芯片基板上设置两层膜，并控制两层膜的厚度比，可以使膜与膜之间性能一定的作用力，从而加强膜与基板之间的结合力，并且薄膜通过不同原子间的相互作用以及错位结构使薄膜之间的微结构错综复杂，从而明显提高了薄膜的稳定性和芯片的灵敏性。
技术实现思路
为了解决现有技术中的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于氮化钽功能膜的压敏芯片，所述的压敏芯片包括基板、绝缘层和氮化钽功能膜。所述的基板为不锈钢基板，所述的绝缘层为二氧化硅层，所述的氮化钽功能膜设置于二氧化硅层表面。在一些实施方案中，通过在所述的二氧化硅层表面溅射钽，从而形成氮化钽薄膜。在一些优选实施方案中，所述的二氧化硅层通过化学气相沉积的方法形成。所述的氮化钽功能膜的溅射方法为：(1)将干燥基板置于磁控溅射腔室内，使基板与靶材的距离为50-80mm；所述的靶材为钽；(2)对腔体进行抽真空处理，然后加热，使腔体温度为120-200℃后保温；(3)向腔体中通入氩气和氮气后开启电源，进行预溅射，然后打开样品台，调节转速，打开挡板待氮化钽薄膜形成后关闭电源，待样品冷却。上述步骤(2)中所述的真空度为3-4×10-4Pa，优选为4×10-4Pa。上述步骤(3)中所述的氮气和氩气在磁控溅射腔室内的体积比为2-5：5-8；所述的氮气与氩气在磁控溅射腔室内的体积比为2：8、3：7、4：6或5：5；优选地，所述的氮气与氩气在磁控溅射腔室内的体积比为3：7或4：6。再优选地，所述的氮气与氩气在磁控溅射腔室内的体积比为4：6。上述步骤(3)中所述的工作过程中的腔体内的气压为0.4-0.8Pa，优选为0.5-0.7Pa，再优选为0.6Pa。上述步骤(3)中所述的溅射过程的功率为120-150W，优选为125-145W，再优选为130-140W，进一步优选为140W。上述步骤(3)中样品台转速为8-15rpm，优选为9-14rpm，再优选为10-13rpm，进一步优选为11-12rpm。工作过程中氮气的分压为20-60％，优选为30-50％，再优选为40％。所述的氮化钽薄膜的厚度为0.24-0.4μm，优选为0.28-0.35μm，再优选为0.30-0.32μm。所述的二氧化硅薄膜的厚度为5-10μm，优选为6-9μm，再优选为7-8μm。所述的氮化钽薄膜与二氧化硅薄膜的厚度比为1：20-40；优选为1：25-35；再优选为1：30。一种基于氮化钽功能膜的压敏芯片，所述的压敏芯片包括基板、绝缘层和氮化钽功能膜。所述的基板表面设置一层二氧化硅层，具体操作为通过化学气相沉积的方法形成二氧化硅层。所述的氮化钽功能膜通过溅射方法形成，具体操作为：(1)将干燥基板置于磁控溅射腔室内，使基板与靶材的距离为50-80mm；所述的靶材为钽；(2)对腔体进行抽真空处理，真空度为3-4×10-4Pa，然后加热，使腔体温度为120-200℃后保温；(3)向腔体中通入氩气和氮气后开启电源，所述的氮气和氩气在磁控溅射腔室内的体积比为2-5：5-8，进行预溅射，溅射过程的功率为120-150W，然后打开样品台，保持腔体内的气压为0.4-0.8Pa，调节转速为8-15rpm，打开挡板待氮化钽薄膜形成后关闭电源，待样品冷却。工作过程中氮气的分压为20-60％。所述的氮化钽薄膜的厚度为0.24-0.4μm，优选为0.28-0.35μm，再优选为0.30-0.32μm。所述的二氧化硅薄膜的厚度为5-10μm，优选为6-9μm，再优选为7-8μm。所述的氮化钽薄膜与二氧化硅薄膜的厚度比为1：20-40；优选为1：25-35；再优选为1：30。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术通过控制溅射过程中腔体中氮气和氩气的体积，并通过控制氮气的分压可以更好的使形成的氮化钽薄膜与基板结合，提高两者的结合力；(2)本专利技术在实施过程中通过控制溅射的功率，以及其他参数的设置，可以明显降低了氮化钽薄膜的温度系数，从而提高了芯片的稳定性；(3)本专利技术公开的芯片通过绝缘层与氮化钽薄膜的厚度比，薄膜通过不同原子间的相互作用以及错位结构使薄膜之间的微结构错综复杂，硅原子与钽原子以及各种化合物之间的相互作用，明显提高了芯片的灵敏性。具体实施方式基础实施例一种基于氮化钽功能膜的压敏芯片所述的压敏芯片包括基板、绝缘层和氮化钽功能膜，所述的基板为不锈钢基板，所述的绝缘层为二氧化硅层，所述的氮化钽功能膜设置于二氧化硅层表面。二氧化硅层通过化学气相沉积的方法形成，所述的氮化钽功能膜通过溅射方法形成，所述的氮化钽薄膜的厚度为0.24-0.4μm；所述的二氧化硅薄膜的厚度为5-10μm，所述的氮化钽薄膜与二氧化硅薄膜的厚度比为1：20-40。实施例1一种氮化钽功能膜通过溅射方法涂敷具体操作为：(1)将干燥基板置于磁控溅射腔室内，使基板与靶材的距离为70mm；所述的靶材为钽；(2)对腔体进行抽真空处理，真空度为4×10-4Pa，然后加热，使腔体温度为180℃后保温；...

【技术保护点】
1.一种基于氮化钽功能膜的压敏芯片，其特征在于：所述的压敏芯片包括基板、绝缘层和氮化钽功能膜；所述的基板为不锈钢基板，所述的绝缘层为二氧化硅层，所述的氮化钽功能膜设置于二氧化硅层表面；所述的氮化钽薄膜与二氧化硅层的厚度比为1：20-40。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于氮化钽功能膜的压敏芯片，其特征在于：所述的压敏芯片包括基板、绝缘层和氮化钽功能膜；所述的基板为不锈钢基板，所述的绝缘层为二氧化硅层，所述的氮化钽功能膜设置于二氧化硅层表面；所述的氮化钽薄膜与二氧化硅层的厚度比为1：20-40。


2.根据权利要求1所述的压敏芯片，其特征在于：所述的二氧化硅层通过化学气相沉积的方法形成。


3.根据权利要求1所述的压敏芯片，其特征在于：所述的氮化钽功能膜通过溅射的方式设置于二氧化硅层表面，所述的溅射方法为：
(1)将干燥基板置于磁控溅射腔室内，使基板与靶材的距离为50-80mm；所述的靶材为钽；
(2)对腔体进行抽真空处理，然后加热，使腔体温度为120-200℃后保温；
(3)向腔体中通入氩气和氮气后开启电源，进行预溅射，然后打开样品台，调节转速，打开挡板待氮化钽薄膜形成后关闭电源，待样品冷却。


4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国秋，黄坚，陈璀，
申请(专利权)人：湖南启泰传感科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43