本發(fā)明涉及一種低電阻溫度系數(shù)的鎳鉻硅薄膜，特別是采用射頻磁控濺射法淀積，并經(jīng)過退火處理得到低電阻溫度系數(shù)鎳鉻硅薄膜的制備方法，屬于微納米制造領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

低電阻溫度系數(shù)薄膜材料在高精度電子設(shè)備、微電子電路和各種功能傳感器中有著重要的應(yīng)用，尋求低電阻溫度系數(shù)薄膜材料一直是研究的熱點(diǎn)。

鎳鉻合金是制造薄膜電阻的常用材料，但其電阻溫度系數(shù)較大。為了降低鎳鉻薄膜的電阻溫度系數(shù)，在鎳鉻合金中加入硅元素，可以降低薄膜的電阻溫度系數(shù)。E Schippel研究表明利用真空蒸發(fā)沉積制備的鎳鉻硅薄膜(成分為Ni 5-20wt％、Cr 20-40wt％、Si 50-65wt％)的電阻溫度系數(shù)為±50ppm/℃。但是利用真空蒸發(fā)技術(shù)制備鎳鉻硅薄膜時(shí)，Ni、Cr、Si三種成分的蒸汽壓在相同的蒸發(fā)溫度下相差較大，易出現(xiàn)分餾現(xiàn)象。

相較于真空蒸發(fā)技術(shù)，磁控濺射鎳鉻硅薄膜具有更好的化學(xué)計(jì)量比。磁控濺射分為直流磁控濺射法和射頻磁控濺射法。相比于直流磁控濺射，射頻磁控濺射的薄膜具有更高的致密性和更少的晶格缺陷。

薄膜的退火工藝是影響電阻溫度系數(shù)的關(guān)鍵條件之一。退火工藝有利于原子的遷移，使晶粒進(jìn)一步長大，晶粒尺寸趨于飽和，導(dǎo)致晶界減少，使沉積過程中產(chǎn)生的一些位錯(cuò)能夠自行移動(dòng)到表面消失，晶界缺陷數(shù)量下降，薄膜結(jié)構(gòu)得到很大的改善，薄膜電阻溫度系數(shù)趨向穩(wěn)定。W.Gawalek等人使用直流磁控濺射鎳鉻硅薄膜(成分為Ni 45wt％，Cr 50wt％，Si 5wt％)，未經(jīng)退火處理時(shí)電阻溫度系數(shù)為-50ppm/℃，經(jīng)370℃、大氣氣氛中對(duì)鎳鉻硅薄膜進(jìn)行40小時(shí)的退火處理后電阻溫度系為5ppm/℃，但是退火時(shí)間很長。Boong-joo Lee等人使用射頻磁控濺射鎳鉻硅薄膜(成分為Ni 51wt％，Cr 41wt％，Si 8wt％)，未經(jīng)退火處理時(shí)電阻溫度系數(shù)為-52ppm/℃，經(jīng)400℃退火處理后電阻溫度系數(shù)為8ppm/℃。Huan-Yi Cheng等人采用射頻濺射法制備鎳鉻硅薄膜(成分為Ni 55wt％，Cr 40wt％，Si 5wt％)，在400℃、氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下快速退火處理后，在25℃～125℃的溫度范圍內(nèi)的電阻溫度系數(shù)為0ppm/℃～+50ppm/℃。Chen-Su Chiang等人使用射頻磁控濺射鎳鉻硅薄膜在400℃退火處理使電阻溫度系數(shù)小于8ppm/℃。但上述方法制備的薄膜仍不能滿足薄膜熱電變換器等器件要求薄膜具有更低電阻溫度系數(shù)的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于發(fā)明一種具有極低電阻溫度系數(shù)的鎳鉻硅薄膜的制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：采用射頻磁控濺射法在表面有二氧化硅、氮化硅絕緣薄膜的硅襯底或絕緣的石英玻璃襯底上淀積鎳鉻硅薄膜(3)，在真空、惰性氣體或氮?dú)猸h(huán)境中對(duì)鎳鉻硅薄膜(3)進(jìn)行退火處理，得到低電阻溫度系數(shù)的鎳鉻硅薄膜(3)。

本發(fā)明提供了一種制備低電阻溫度系數(shù)鎳鉻硅薄膜的制備方法，包括以下步驟：

【a】將表面絕緣的襯底(1)放置于濺射室中，對(duì)濺射室抽真空至5.0×10^-4Pa以下，充入氬氣，調(diào)節(jié)工作氣壓在0.2～0.6Pa范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)射頻功率在140～160W范圍內(nèi)，采用鎳鉻硅合金靶(成分為Ni 45wt％，Cr 50wt％，Si 5wt％)濺射，通過射頻磁控濺射法淀積鎳鉻硅薄膜(3)，控制鎳鉻硅薄膜的厚度在60～80nm范圍內(nèi)；

【b】將淀積有鎳鉻硅薄膜(3)的襯底(1)放入退火爐中，在真空、惰性氣體或氮?dú)猸h(huán)境中對(duì)鎳鉻硅薄膜(3)進(jìn)行退火處理，退火溫度控制在440～460℃范圍內(nèi)，退火時(shí)間控制在25～35分鐘范圍內(nèi)，得到低電阻溫度系數(shù)的鎳鉻硅薄膜。

在本低電阻溫度系數(shù)的鎳鉻硅薄膜的制備步驟中，襯底(1)為表面制作二氧化硅、氮化硅的硅襯底或石英玻璃襯底。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是制備的鎳鉻硅薄膜在0～125℃溫度范圍內(nèi)的電阻溫度系數(shù)小于±2ppm/℃。

附圖說明

圖1是作為本發(fā)明實(shí)施例的低電阻溫度系數(shù)鎳鉻硅薄膜的制作工藝流程圖。

附圖中：

1-襯底 2-二氧化硅薄膜 3-鎳鉻硅薄膜

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但并不局限于該實(shí)施例。

實(shí)施例：利用本發(fā)明的技術(shù)方案制作一種低電阻溫度系數(shù)的鎳鉻硅薄膜。

其制作工藝流程如下：

【1】襯底(1)為(100)面、電阻率1～10Ω·cm、雙面拋光的N型硅片。(見附圖1[1])

【2】采用熱氧化法在襯底(1)表面生長二氧化硅薄膜(2)，溫度1100℃，時(shí)間為36分鐘，厚度為600nm。(見附圖1[2])

【3】將表面為二氧化硅薄膜(2)的襯底(1)放置于濺射室中，抽真空至5×10^-4Pa。向?yàn)R射腔室充入氬氣，控制流量為50sccm，調(diào)節(jié)工作氣壓為0.3Pa，調(diào)節(jié)偏壓至-200V，調(diào)節(jié)射頻功率至150W，采用鎳鉻硅合金靶(成分為Ni 45wt％，Cr 50wt％，Si 5wt％)，通過射頻磁控濺射鎳鉻硅薄膜(3)，濺射時(shí)間為700秒，厚度為70nm。(見附圖1[3])

【4】將淀積有鎳鉻硅薄膜(3)的襯底(1)放入退火爐中，在氮?dú)猸h(huán)境中對(duì)鎳鉻硅薄膜(3)進(jìn)行退火處理，退火溫度為450℃，時(shí)間為30分鐘。

顯然，上述說明并非是本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。