高介微波介質(zhì)薄膜研究.pdf

1、高介微波介質(zhì)薄膜具有高的介電常數(shù)、低的介電損耗、高的耐壓、低的漏電流、穩(wěn)定的容值等特點(diǎn)，可用于MMIC（單片微波集成電路）電路中的微波/射頻電容來(lái)替代外接的大電容旁路/退耦電容，以實(shí)現(xiàn)微波集成電路的全單片集成。本文使用射頻磁控濺射技術(shù)，在藍(lán)寶石的基片上，制備了高品質(zhì)的高介微波介質(zhì)薄膜BNST（BaO-Nd2O3-Sm2O3-TiO2）；研究了不同濺射氣氛對(duì)薄膜濺射速率的影響，不同退火溫度對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)的影響。
　　另一方面，BNST介

2、質(zhì)薄膜中含有稀土氧化物，這增加了薄膜圖形化的難度。本文研究了介質(zhì)薄膜圖形化的工藝，并發(fā)明了用于刻蝕含稀土氧化物微波介質(zhì)薄膜的刻蝕液。用這種刻蝕液能夠刻蝕寬度為4μm以下的線條，刻蝕出的薄膜側(cè)腐蝕小，邊緣清晰、陡峭，可以滿足介質(zhì)薄膜在MMIC電路中集成的工藝需要。并制備了 MIM（金屬-絕緣體-金屬）結(jié)構(gòu)的薄膜電容，通過(guò)測(cè)試分析，對(duì)其微波介電性能進(jìn)行了研究。主要研究結(jié)果如下：
　　1、采用固相反應(yīng)法制備了BaO-Nd2O3-Sm2O

3、3-TiO2四元系高介微波陶瓷，采用諧振法對(duì)BNST陶瓷進(jìn)行微波性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明：在3Ghz測(cè)試頻率下測(cè)得BNST陶瓷介電常數(shù)達(dá)到76，Q·f達(dá)到7110GHz，溫度系數(shù)τf為17.32ppm/℃，具有較高的微波性能。并制備出直徑為120cm的應(yīng)用于射頻磁控濺射系統(tǒng)的BNST陶瓷靶材。
　　2、采用射頻磁控濺射法制備出BNST介質(zhì)薄膜，研究了薄膜制備的工藝條件對(duì)薄膜濺射速率的影響，并確定了薄膜的最佳制備工藝；著重研究了退火溫

4、度對(duì)薄膜微結(jié)構(gòu)和性能的影響。研究結(jié)果表明：在860℃的退火溫度下，BNST薄膜有最好的性能。
　　3、發(fā)明的BNST薄膜刻蝕液，能在3min內(nèi)將薄膜刻蝕干凈，并且刻蝕出的薄膜側(cè)腐蝕小，邊緣清晰、陡峭，可以滿足介質(zhì)薄膜在MMIC電路中集成的工藝需要。
　　4、BNST介質(zhì)薄膜制備的MIM結(jié)構(gòu)電容的介電常數(shù)達(dá)到60，損耗小于0.12％；漏電流小，耐壓大于120V，容值隨電壓基本不變；對(duì) MIM結(jié)構(gòu)的薄膜電容進(jìn)行微波性能測(cè)試，得到