Тонкопленочный резистор

Тонкопленочный резистор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е 3402)6

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

К ПАТЕНТУ

Зависимый от патента №

М. Кл. Н Оlс 7/00

Заявлено 21.Ч.1969 (№ 1331220/26-9)

Приоритет 22Х,1968, № 731183, США

Комитет по делам изаоретений и открытий лри Совете Министров

СССР

УДК 621.396.692 (088.8) Опубликовано 24.V.1972. Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 17.VI.1972

Автор изобретения

Иностранец

Чарльз Арчибальд Стейдел (Соединенные Штаты Америки) Иностранная фирма

«Вестерн Электрик Компани, Инкорпорейтед» (Соединенные Штаты Америки) Заявитель

ТОНКОПЛЕНОЧНЫЙ РЕЗИСТОР

Известны то нко пленочные резисторы, содер>кащие,подложку, нанесенную на нее катодным распылителем металлическую пленку, например, в виде соединений тантала и окисную пленку, полученную аяодированием поверхности металлической пленки.

С целью повышения стабильности параметров резисторов металлическая пленка изготовляется из танталоалюминиевого .сплава, содержа|щего от 20 до 60 ат.

На фиг. 1 показан вертикальный разрез (вид с переди) предлагаемого тонкопленочного резистора; на фиг. 2 — горизонтальные проекции резистора.

Устройство представляет собой вакуумную камеру 1, в которой находятся катод 2 и анод 8. Катод может быть выполнен из танталоалюминиевого сплава, т. е. танталовый диск, частично покрытый алюминием, либо танталовый диск, на который нанесены полоски алюминия. В каждом случае катод имеет такую конфигурацию, при которой получается выход танталоалюминиевой пленки, содержащей от 20 до 60 ат. % алюминия.

Между катодом 2 и анодом 8 включен источник 4 электрического тока. Плита б используется .в качестве о поры, с установленной на ней в определенном положении подложки б, на которой расположена рамка 7 для ограничения осаждения пленки заданной площади. На подложке б в результате распыления образуется пленка 8 из танталоалюминиевого сплава, полученная способом конденсации, например катодным распылением, ли бо ва5 куумным испарением.

Планка 8 из танталоалюминиевого сплава может быть покрыта электропроводящим материалом 9, на пример, состоящим из,слоя с плава нихром и слоя золота. Затем в резуль10 тате обработки этого изделия способом фотомеханического гравирования образуется электропроводящий рисунок соответствующей формы. Далее изделие подвергается последующей обработке способом фотомеханп15 ческого гравирования пленки 8 для получения конфигурации резистора. Танталоалюминиевая,пленка частично окисляется погружением в анодирующий электролит и установлением положительного заряда ао отношению

20 к другому электроду,,помещенному в этот >ке электролит, в результате чего образуется оксидная пленка.

Тонкопленочные резисторы изготовляются по следующей технологии.

25 Сначала подложка тщательно очищается, для чего используются, отвечающие техническим условиям, очищающие средства, лричем в каждом отдельном случае выбор очищающих средств обусловлен составом самой,под30 ложки

340216

Зо

40

Подложка б и рамка 7 располагаются над плитой 5 и могут быть изготовлены из огнеупорного материала либо из металла.

Катод может, быть изготовлен из танталоалюминиевого, сплава, содержащего от 20 до

60 ат. % алюминия, либо составной танталоалюминиевый катод должен быть сконструирован таким образом, что заданное отношение геометрической площади алюминия к геометрической площади тантала по всей поверхности катода находится в,пределах от 20 до 60 ат. %

Пленки, .полученные в результате осаждения и содержащие менее 20 ат % алюминия, обладают низкой стабильностью, в то время как пленки, содержащие более 60 ат. % алюминия, могут быть, подвергнуты электрохимической коррозии .при условии высокой влажности. О птимальным составом является пленка, содер>кащая 30 ат. % алюминия.

Вакуумная камера вакуумируется, промывается инертными газами, например гелием, аргоном или неоном, и снова вакуумируется.

Степень вакуума, устанавливаемого в этой камере, зависит от ряда факторов.

Увеличение давления инертного газа и уменьшение в результате этого вакуума внутри камеры 1 приводит,к увеличению скорости,,с которой распыленный металл удаляется с катода и, соответственно, к увеличению скорости осаждения пленки, максимум давления обычно определяется заданными пределамл подаваемой электроэнергии, поскольку увеличение давления приводит также к увеличению электрического тока между анодом н катодом. Практически верхний предел давления составляет 150 лк рт. ст. при напряжении в процессе распыления порядка 5000 в. Предел максимального давления должен быть таким, при котором распыление легко регулируется, не отклоняясь от допустимых номинальных норм. Минимальное давление определяется наименьшей скоростью осаждения, которая может быть до пустима с экономической точки зрения. После того, как достигнуто .необходимое давление, катод 2 заряжается отрицательно относительно анода 8.

Напря>кение, необходимое для получения распыленного слоя из таиталоалюминиевого сплава, находится в пределах or 1000 до

6500 в (при постоянном токе). Увеличение разности потенциалов между анодом 8 и катодом 2 оказывает такое же влияние,,как и увеличение давления, т. е. вызывает увеличение как скорости осаждения, так и величины электрического тока. В соответствии с этим максимальное на пряжение определяется теми же факторами, которые регулируют максимальное давление.

Расстояние между анодо м,и катодом не является критическим. Однако минимальное расстояние должно б ыть таким, при котором происходит тлеющий разряд, необходимый для того, чтобы катод распылялся, в результате чего наблюдается множество темных полос.

Для наилучшей эффективности в процессе распыления подложка должна находиться вне темного, пространства, в не посредственной близости к аноду 8. Расположение подложки вблизи катода 2,приводит .к осаждению металла худшего качества, а расположение ее на расстоянии, более удаленном от катода,,приводит к отражению на поверхности основы небольших частиц,распыляемого металла, в результате чего требуется болышая продолжительность времени для .получения осаждения пленки заданной толщины.

Расположение темного пространства изменяется с изменением давления,,приближаясь к катоду с увеличением давления.,По мере прибли>кения подложки к катоду она может служить пре пятствием на,пути газовых ионов, бомбардирующих этот катод,,при этом давление в,камере, поддерживается низким, что приводит к расположению темного пространства за пределами области, в которой подложка является защитой для катода.

Конфигурация и толщина пленки о пределяются предельной величиной заданного электрического сопротивления. Начальная толщина пленки составляет более 400А, что обусловлено толщиной слоя, сплава, подвергаемого анодной обработке, которая должна быть выше ЗООА, что о беспечивает непрерывность цепи, кроме тото, с точки зрения ле гкости lIlpoTcI BIo IIIих процессов желательно превращение в оксидную форму слоя, толщ lной не менее 100 А. Верхний предел толщины пленки не ограничен, любая толщина пленки, отвечающая заданной предельной величине сопротивления, является приемлемой. (Пленка толщиной 4000 А является приемлемой, хотя пленка толщиной вплоть до 25000 А также .находится в допустимых пределах).

После стадии анодиого распыления слой из та нталоалюминиевого с плава может быть подвергнут анодному окислению в соответствующем электролите. Для анодного окисления могут быть выбраны любые из обще принятых электролитов, например разбавленная азотная кислота, барная кислота, уксусная кислота, лимонная .кислота и винная кислота.

Процесс анодного окисления аналогичен процессу анодной обработки, .в котором пер. воначально используется низкое на пряжение, а затем оно увеличивается, таким образом .поддерживая постоя нный анодный ток.

В процессе изготовления резисторов анодное окисление может,продолжаться до тех пор, пока не достигается заданная величина электросопротивления, полученное в резульгате изделие .подвергается, предварительной термической обработке.

340216

Предмет изобретения

Составитель Л. Рубинчик

Техред А. Камышникова Корректор Е. Мироновй

Редактор Т. Морозова

Заказ 1804/14 Изд. № 779 Тираж 448 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Тонкопленочный резистор, содержащий лодложку, яанесеяную на нее катодным распылением металлическую пленку, на пример, в виде соединений тантала и окисную аленку, полученную анодированием поверхности металлической,пленки, отличающийся тем, что, с целью повышения стабилыности параметров резисторов, металлическая аленка выполнена

5 из таБталоалюминиевого сплава с содержанием алюминия от 20 до 60 ат. %,