论文部分内容阅读
微波介质器件具有损耗低、性能稳定可靠、低成本、适合于微波高频段等优点,在微波通讯、雷达等领域具有广阔的运用。近年来,微波频率器件工作频率的提高及高度集成化己经成为其发展的趋势。这为微波介质陶瓷薄膜在微波集成电路和微波集成器件领域提供了一个广阔的平台。TaN电阻不仅具有自钝化、抗潮湿性好、稳定性高、工作频率高、使用功率大等优点,同时通过配方调整,其温度系数可调且具有较好的线性度,因而在温度补偿方面也有重要的应用价值。本论文采用MIM结构电容的形式对BNST(掺Sm2O3的Ba6-3xNd8+2xTi18O54)和BST(Ba0.5Sr0.5TiO3)两种微波介质陶瓷薄膜的性能和TaN电阻薄膜温度系数的影响因素进行了研究,主要内容和结果包括:采用磁控溅射工艺在Pt底电极上制备了BNST薄膜,对其工艺参数进行了较系统地研究,对制备参数进行了优化。发现沉积气压为0.5Pa、溅射功率为100W、衬底温度为400℃时制备的BNST薄膜有比较好的介电性能。优化后的退火参数为:850℃下在O2中退火30分钟。制备的BNST薄膜在1MHz频率下介电常数εr为60.3,介电损耗tanδ为1.9‰,频率温度系数τf约为65ppm/℃。测试显示BNST薄膜电容器具有良好的电压稳定性。50V偏压下在单晶Al2O3、铝酸镧和覆釉Al2O3基片上制备的MIM结构电容器都未见击穿。采用磁控溅射法在Pt/Ti/LaAlO3基片上制备BST薄膜,研究了退火温度和薄膜厚度对BST薄膜电容器耐压的影响。结果表明,750℃退火时BST薄膜电容密度可达8.5fF/μm2、损耗tanδ小于2%;100V下绝缘电阻大于100GΩ。采用射频反应磁控溅射法在覆釉Al2O3陶瓷基片上制备了TaN电阻薄膜,系统研究了功率、制备温度、N2/Ar流量比对TaN电阻薄膜方阻和电阻温度系数TCR的影响。实验结果表明,与普通NTC材料不同,TaN阻值随温度线性减小。N2/Ar值越大,越容易形成绝缘的晶相,从而方阻增加,TCR也增加。确定了N2/Ar值和TCR之间的关系,通过控制N2/Ar值可获得TCR在-50~-5000范围内系列化的TaN薄膜。