[发明专利]钽源前驱体及其制备方法和TaN薄膜电阻的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜电阻，尤其是涉及钽源前驱体及其制备方法和TaN薄膜电阻的制备方法。

背景技术

迄今为止，已有数百万的埋嵌无源元件被应用于各种形式的电子设备中。随着集成电路技术的发展要求，元器件将会向着高性能、小型化、轻薄化的方向发展，以及可靠性更高的嵌入元器件印制电路板。在PCB上安装的元件中，焊点最多的是电阻元件，几乎占有搭载元件的半数以上，尤其是移动电话机器中，电阻元件以外大多数搭载元件正在趋向于高密度化。高密度化部品安装的解决策略之一是电阻元件，使用埋置的方式把电阻埋置到PCB内部可以节省PCB板面大量的表面积和空间，并且还能避免信号传输中不必要的寄生电感和寄生电容，能够使信号的传输更加完整。

传统的在基板中埋入电阻的方法是丝网印刷法（中国专利CN1567485A、美国专利第6030553号、中国专利CN101033349A、中国专利CN101868064A、中国CN102548238A），即，首先将石墨或碳黑粉末同其它添加剂一起分散混合在树脂粘结剂中，调配成电阻浆料，然后，利用网印方式，一次将大量的电阻器糊状物印在电路基板上，最后通过烘烤硬化后制成，其阻值通过激光切割的方式进行修整。这种方法生产效率较高且工艺较简单，对材料和设备的要求也不高，但电阻膜较厚（微米级厚膜电阻）且厚度及均匀度不易控制，阻值精度较低（±10%），固化过程中长时间的高温处理极易对电路板尤其是柔性电路板及其上的其它元器件造成一定的损坏；而且，此类碳胶网印电阻油墨更为致命的一个缺点是：铜和碳粉之间的界面腐蚀造成的电阻漂移（阻值增加），使得碳胶电阻在高温高湿环境下的阻值稳定性很差，一般大于20%，严重影响了内埋电阻线路板在一些恶劣环境下的使用性能。基于以上原因，亟待开发出一种新型的埋嵌薄膜电阻技术，以满足电子封装系统不断发展的薄型化、轻型化、精确化、低成本化以及高可靠性等的技术要求。

在各种类型的无源元器件中，氮化钽（TaN）薄膜将成为前途较好的埋嵌电阻候选材料，因为它们的方块电阻能够达到更高的阻值，并且具有良好的可靠性。一般来说，氮化钽有许多令人满意的特性，比如：电阻率随温度变化有较好的稳定性、硬度、化学惰性和良好的耐腐蚀性；而且，铜和钽以及铜和氮之间也不形成化合物，从根本上杜绝了界面腐蚀造成的电阻漂移问题。TaN薄膜已经能够应用物理（PVD）和化学气相沉淀（CVD）技术制备，但两种方法均存在一定的缺点，如：PVD法不易得到化学计量的TaN薄膜，在高深宽比的复杂器件表面不易沉积均匀的薄膜镀层，高能量离子的轰击可能会破坏基底上待处理器件的结构等；MOCVD（有机金属化学气相沉积）法的主要缺点是大多数金属-有机物前驱体在空气中易氧化或受潮，导致前驱体结构发生变化，难以制得所需要的薄膜；另外，有机碳链的存在会导致TaN薄膜中杂质碳的含量过多。

原子层沉积（ALD）法是一种极有潜力的TaN薄膜制备方法，相比其他方法具有许多优点，如薄膜厚度可以灵活、准确控制，可以很容易地得到均匀的共形薄膜；薄膜能够自行生长；过程温度较低；可以在复杂精细器件表面均匀镀膜等。原子层沉积本质上是一种特殊的化学气相沉积(CVD)方法，是将气相前驱体脉冲交替地通入反应室，并在沉积基底上发生表面化学吸附反应，从而逐层形成薄膜的方法。前驱体在表面的化学吸附具有自限制性和自饱和性的特点，因此可通过反应的循环次数来控制薄膜的厚度。在前驱体脉冲之间需要用惰性气体清洗原子层沉积反应室，以带走反应表面吸附的多余前驱体和副产物，防止类似传统CVD的反应发生，从而保证薄膜的逐层生长。ALD并非一个连续的工艺过程，是由一系列半反应组成，它的每一个单位循环包含如下四个步骤：①通入前驱体A脉冲，其在材料表面化学吸附；②通入惰性气体进行清洗，排除副产物和多余的前驱体；③通入前驱体B脉冲，与已吸附的前驱体A发生反应生成薄膜；④再次通入惰性气体进行清洗。一个循环生长一层超薄材料，沉积速度为每循环0.1nm左右，如此循环往复，即可逐层地生长薄膜。

但是原子层沉积（ALD）法制备的TaN薄膜仍然存在薄膜性能不稳定的缺陷，尤其是难于应用在埋入式薄膜电阻。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是提出一种新的用于沉积TaN薄膜的钽源前驱体。

本发明所要解决的技术问题之二是提出一种新的一种TaN薄膜电阻的制备方法。

本发明所要解决的技术问题之三是提出一种新的钽源前驱体的制备方法。

本发明通过下述手段解决前述技术问题：