[科普中国]-薄膜导体材料

薄膜导体材料最常用的薄膜导体材料是金。通常，金是真空淀积的，其厚度大约为200-500nm。金薄膜的片电阻率大约为0.025~0.050Ω。如果片电阻率太高，通过光刻图案电镀厚度达10μm。这样得到的片电阻率大约是0.004Ω。用于薄膜混合电路的其他导体材料是银、铝和钽。这些材料比金价廉，但是与其他混合电路工艺(如芯片连接和导线焊接)存在有相容性问题。

性能薄膜导体材料相对于块(状)体导电材料而来。在薄膜混合集成电路中用以制作电路内部元器件之间的互连线、薄膜电阻电容的端头电极、薄膜电感线圈导线、微带线、外贴元器件的焊区和外引线焊区的材料。要求导电性好、附着性好、化学稳定性高、可焊性和耐焊接性好以及成本低等。这种材料分为单元素薄膜导体材料和复合薄膜导体材料两类。前者系指用单一金属(如铝、银、金等)形成的薄膜导体，后者系指由不同金属膜构成的薄膜导体。1

薄膜材料要求在薄膜混合集成电路中，薄膜导体用作电路内部元器件的互连线、薄膜电阻的端头电极、薄膜电容的电极、薄膜电感线圈、微带线、外贴元器件的焊区、外引线焊区等。对薄膜导体的主要要求是：导电性好、附着性好，化学稳定性高、可焊性和耐焊接性好、成本低。薄膜导体的电阻率高于块状材料，这是由于薄膜的厚度较薄所产生的表面散射效应以及薄膜具有较高的杂质和缺陷浓度所成的结果。连续金属薄膜的电阻率为声子、杂质、缺陷、晶界和表面对电子散射所产生的电阻率之和。

材料分类薄膜导体材料分为两类：单元素薄膜和复合薄膜。前者系指用单一金属形成的薄膜导体，其主要材料是铝膜；后者系指不同的金属膜构成的薄膜导体：有二元系统(如铬金)、三元系统(如钛-钯-金)、四元系统(如钛-铜-镍-金)等。薄膜混合集成电路中，应用最为广泛的薄膜导体是复合薄膜。这是因为复合薄膜能较好地满足对薄膜导体的要求。1

结构复合薄膜导体的结构一般包括底层和顶层两部分。底层也称为粘附层，主要起粘附作用，使顶层导体膜能牢固地附着在基片上；顶层主要起导电和焊接作用。薄膜的附着性取决于膜层与基片的结合形式。当它们是化学键结合时，附着性就好；当它们是物理吸附时，即由范氏力形成结合时，薄膜的附着性就差。导电性好、可焊性好的金属常是化学稳定性高，不易与基片形成化学结合。所以，为使它能牢固地附着在基片上，则必须通过“打底”，即确：它与基片之间加一过渡层(即粘附用的底层)。因此，复合膜中的底层是采用易氧化的金属，以便与基片中的氧形成化学键。顶层则采用导电性好、化学稳定性高的金属。此外，有时还在上述两层间加入中间层，以阻止两层的相互扩散和降低其成本。2

本词条内容贡献者为:

侯传涛 - 副教授 - 青岛大学