Способ получения тонких резистивных пленок на основе сплава тантал - алюминий

Способ получения тонких резистивных пленок на основе сплава тантал - алюминий

Реферат

 

Использование: микроэлектроника, технология изготовления прецизионных тонкопленочных резисторов. Сущность изобретения: пленку (П) на основе сплава тантал - алюминий с содержанием тантала 40 - 60 ат.% осаждают методом катодного распыления мишеней тантала и алюминия в атмосфере кислорода. Парциальное давление кислорода поддерживают равным (6,65-7,98)10^-2 , а осаждение П осуществляют со скоростью Далее проводят отжиг в вакууме при температуре (650 - 900)°С. Указанные технологические режимы обеспечивают получение П с удельным сопротивлением до 5000 мк Ом. см и температурным коэффициентом сопротивления не более 510^-5град^-1Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при изготовлении прецизионных тонкопленочных резисторов.

Известен способ повышения удельного сопротивления и стабильности пленок тантала-алюминия при легировании их азотом [1]. Недостатком способа является наличие ярко выраженной "сильной" зависимости температурного коэффициента сопротивления (ТКС) этих пленок от парциального давления азота.

Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является способ изготовления резистивных слоев сплава Та-Аl методом катодного распыления, включающий распыление мишени Та-Аl в атмосфере кислорода и последующий отжиг при температуре 400-500^оС [2].

Недостатком способа являются низкие значения удельного сопротивления (до 100 Ом/ (200 мк Ом.см).

Целью изобретения является улучшение электрофизических свойств пленки путем повышения удельного сопротивления при сохранении малых значений ТКС.

Необходимый эффект достигается образованием после вакуумного отжига при температуре 650-900^оС смеси фаз: гексагональной типа (Та-Аl)₂О и аморфной с высоким удельным сопротивлением (4000-5000) мкОм.см и низким ТКС 5 х 10^-5 град^-1. Уменьшение содержания тантала менее 40 ат.%, скорости роста менее 3 /с, увеличение парциального давления кислорода более 7,98 х 10^-2 Па приводят к амортизации пленки, увеличению удельного сопротивления, сопровождаемого резким увеличением отрицательного ТКС. Увеличение содержания тантала более 60 ат. %, скорости осаждения пленки более 4 /с и уменьшение давления кислорода менее 6,65 х 10^-2 Па по свойствам приближают пленку к прототипу. Отжиг пленок при температуре менее 650^оС не обеспечивает регулировки ТКС, отжиг при температуре более 900^оС способствует активному их окислению.

Вакуумная камера модернизированной установки УРМ 3.279.050 откачивается до давления 6,65 х 10^-4 Па, проводится нагрев подложек до температуры 250^оС. Затем осуществляют напуск кислорода до давления 7 х 10^-2 Па и аргона, так что общее давление смеси газов поддерживается постоянным и составляет 9,31 х 10^-1 Па. Пленка наносится методом магнетронного сораспыления при следующих параметрах процесса. Ток мишени тантала 1,5 А, ток мишени алюминия 1,5 А. После нанесения пленки отжигались в вакуумной печи РZ-803 при температуре 700^оС. Удельное сопротивление полученных таким способом пленок составило 4500 мкОм. см, ТКС 1 х 10^-5 град^-1. Лучшие значения удельного сопротивления и ТКС пленок прототипа составили соответственно 60 мкОм.см и ТКС 1 х 10^-4град^-1.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКИХ РЕЗИСТИВНЫХ ПЛЕНОК НА ОСНОВЕ СПЛАВА ТАНТАЛ - АЛЮМИНИЙ, включающий катодное распыление мишеней тантала и алюминия в атмосфере кислорода, осаждение пленки на подложку и последующий ее отжиг в вакууме, отличающийся тем, что, с целью улучшения электрофизических параметров пленок путем повышения величины удельного сопротивления и уменьшения величины температурного коэффициента сопротивления, парциальное давление кислорода при распылении мишеней поддерживают равным (6,65 - 7,98) 10^-2 Па, осаждение пленки осуществляют со скоростью при этом содержание тантала в пленке выбирают и поддерживают в диапазоне 40 - 60 ат.%, а отжиг проводят при 650 - 900^oС.