Способ изготовления тонкопленочных терморезисторов

/00 7/04 Н 0 ДАРСТВЕННЫЙ КОМИ ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ Т СССР ТНРЫТИ ЯСОЩУцд"ф ЕБГйдТЕ Цц. юрВВмцЩОПИСАНИЕ ЕТЕН ТВ ВТОРСКОМУ СВИДЕТ 21 В .28 А.Н. Дикид(54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯПЛЕНОЧНЫХ ТЕРМОРЕЗИСТОРОВ,щий нанесение на непроводящку пленки из термочувствитематериала на основе оксидоввысокочастотным магнетронным ТОН люч п ногоеталловраспы(21) 3432602/18,1105946. А лением и пленочных контактных электродов, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью улучшения воспроизводимости электрического сопротивления и температурного коэффициента сопротивления и повышения их временной стабильности, нанесение на непроводящую подложку пленки из термочувствительного материала на основе оксидов металлов высокочастотным магнетронным распылением осуществляют в атмосфере, содержащей Я 7-99 об.й аргона и 1-3 об.7 кислорода, при давлении (7-8)-10 Па, причем в качестве термочувствительного материаю ла на основе оксидов металлов используют твердый раствор полупроводнйковых оксидов переходных металлов.л ц л м 1 с ас,со Х -О ихх ф х жх о ж э фф ф аф х Э Ю Р, 1- о и Э а О1 О л М 1 О л м 1 1 со 1 а 1 л и л мф Ц о а о ф л6 фоэ хРф фф сх афСО Е Оц 1 1 л л л м 1 ц л м 1 1 1О ф ф О а о Ц х Э фоМ И 111 ОЭ 1 3 м 1я 1 Оф 1а 1О 1О Г - -11 с 4 111 чэ 1 11 1 1 - -3 1 1 1 1 1 1 ц 1 1 1 ц 11 1 1 1 1 1 1105946 оХ 1О ЭЭХф оЖ В Ж Ка аьодд Р Э Х ф Р ф 11 - -41 11сч 1юсом- -4 1 11 11 Г 11 1Р11 л 1 1 м 1 11--1 1 1 11 1 - Ч Р- -1 1 1 1 1 ЭоЗ 1О ЭЭ Ц йа оХ Х Ж МР Н Рноюх а оЭ 1: ЭоамокоЛОасч 1 1 РЗ нЕо ф В О а о ЙЯ Э Э д Х ч й;1 жх иЭ жО1 Рдоо 1-оИ сча- о оЦжХОд ооХж жфо жа оо сР РфЪЦоИ ооо од онОаф Эа нЯ Мд РЦ ЭРэ оОя ЭД Оц ооО фхж ФР ЭЭ Мн яф дЕ СО фо фИ Рсчож оСОвщ мл лл СОмл ллт СОщ (Чл лфт СОт(тл ллт СО Илл фИ1СО ОЪЛ ллИ т1 ф ОЪсо Олл фиЪ т1 Е о коиХ ( л Е 4 . Ос М Е о С О ЦИО лм 1ОС 4 Е о. СОО Хо лЕ ОСЕо с есои соиМд С Хол Е(л Е 4Е "О о Од Х М л Е.( ,4 ЕоооС Ь 4 о л Е 4Ре а"1 31 Э ОСЕ ЕиСВ ЕОО З СЪЕЛ 1 1 о а М Э а цф Е Оф а о о тО о о Ф о о о СЧ о м о о сО Ю о о о о 00 О О О ,1 ф 11,оР, М 1 мо Кмф С(Ет Е 1ОСО СОЛ ллСО л фвИ тиЪ - иЪ1 1 ф о ф о ф о фл л СО л ф л СО л иЪ т- И - И - И 1 1 1м л ме Щ в а СО л СО ММ о - 1 1 л с 1 л Л в в ф в м о м 1 1 в ф л СОм, - 1 1 ОоГ л а СО в флм - м 1л ч л оЛ - а в ф м о м1 О л о л о ав СО лСО ф м , - м 1л со СО СОа а а. в лм м м1 СО . - СОо л осО с 4 сО м с л о л в Ф е 4 оолво11 л ЕсоО 1 Соио о 3 СЬС р р о ОциС ов рИ С 6ОС О о О о о СО сО ооо соиО ЫЫОЕ 4 -ъ.о л аоЫ О л ф л о 126 1105946 25 Составитель Ю. ГерасичкинРедактоР Т. Веселова Техред С.Мигунова КоРРектоР В ГиДняк Заказ 5606/41 Тираж 683 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Изобретение позволяет улучшитьвоспроизводимость электрическогосопротивления (разброс не более 103номинального значения внутри партиии от партии к партии) и ТКС (разбросне более 13) и повысить временную стабильность этих параметров (+13) тонкопленочных терморезисторов.Это дает возможность . повысить надежность тонкопленочных термо резисторов и использующих им микросхем.105946ночных терморезисторов, используемыхв качестве элементов микросхем.Известен способ изготовления тонко 5 1 О 15 20 25 30 пленочных термореэисторов, включающий нанесение на непроводящую подложку пленки из термочувствительного материала на основе смеси оксидов марганца, кобальта и меди и пленочных контактных электродов 11,Недостаток известного способа состоит в низкой временной стабильности электрического сопротивления (дрейф сопротивления со временем составляет 30-407) и температурного коэффициента сопротивления (ТКС изменяется в 2,5-3 раза с повьппением температуры от +20 до +80 С). Невоспроизводимость этих параметров тонкопленочных терморезисторов обус" ловливает низкий (около 57) процент выхода годных изделийНаиболее близким к изобретению является способ изготовления тонкопленочных терморезисторов, включаю" щий нанесение на непроводящую подложку пленки иэ термочувствительного материала на основе оксидов металлов высокочастотным магнетронным распылением и пленочных контактных электродов 23.Недостатки данного способа заключаются в невоспроизводимости электрического сопротивления и температурного коэффициента сопротивления и низкой их временной стабильности (изменение параметров составляет около 1403 через 2000 ч).Цель изобретения - улучшение воспроизводимости электрического сопро" тивления и температурного коэффициента сопротивления и повьппение их временной стабильности.Цель достигается тем, что согласно способу изготовления тонкопленочных терморезисторов, включающему нанесение на непроводящую подложку пленки из термочувствительного материала на основе оксидов металлов высокочастотным магнетронным распылением и пленочных контактных электродов, нанесение на непроводящую подложку пленки из термочув" ствительного материала на основе оксидов металлов высокочастотным магнетронным распылением осуществляют 35 40 5055 1 1Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано, например, в микроэлектронике в технологии изготовления тонкоплев атмосфере, содержащий 97-99 об.7аргона и 1-3 об,7 кислорода, придавлении (7-8) 10 2 Па, причем вкачестве термочувствительного материала на основе оксидов металлов используют твердый раствор полупроводниковых оксидов переходных металлов.Технология изготовления тонкопленочных терморезисторов включает изготовление порошковой мишени изтвердых растворов полупроводниковых оксидов переходных металловсогласно техпроцессу ЦЛ.25065.00001,для чего последние измельчают спомощью пестика до порошкообразногосостояния.Полученный порошок помещают надиск из плавленного кварца, постепенно выливают на порошок спирт,растирают порошок со спиртом дополучения однородной суспеизии, которую равномерно распределяют по поверхности диска. Помещают кварцевыйдиск с нанесенной на него суспенэиейв термостат (любого типа) при100+5 ОС на время не менее 2 ч. Через 2 ч "порошковая" мишень готова к работе.Нанесение термочувствительнойпленки тонкопленочного терморезистора осуществляют на установке типаУВНПс применением в качествевысокочастотного распылительного уст-.ройства планарного магнетронаЦЛ 1080-4305 с водоохлаждаемым катодом дискового типа.Диск из плавленного кварца с размещенной нанем "порошковой" мишеньюпомещают на катод магнетрона.Непроводящие подложки, прошедшиепредварительно химическую очистку,закладывают в кассету, последнююпомещают в кассетодержатель магнетрона.Установку готовят к работе согласно инструкции на ее эксплуатациюДЕМЗ.273.026 ТО,ФПосле подготовки установки к работе создают под колпаком разрежение не хуже 6,5 1 О ЗПа. В смесительный бачок установки напускают аргон и кислород до давления 3,4 атм. Количество каждого газа контролируют по давлению, регистрируемому манометром.Расчет процентного содержания кислорода в аргоне производят следующим образом.Частота ВЧ генератора, МГцНапряженность магнитного поля уповерхности мишени, А/мРасстояние мишень 11,56 Объем, эанимаемьпю газом в смеси газов, пропорционален его парциальному давлению, т,е. Ч Р, Ч , Р10 и т. д,Следовательно, отношение объемов газов в смеси 1,5 10 15 Рг 200 Р= 0,1 атм. смеси с аргоном Давление смеси газов в объемеравно сумме парциальных давленийсоставляющих смесь газов (эакон Дальтона), т,е. Исходя из этого, определим процентное содержание кислорода в смеси с аргоном при давлении смеси газов 3,4 атм и известном парциальном давлении одного иэ газов, например кислорода Значение Р, определяют при последовательном напуске в смесительный бачок вначале кислорода до давления О, 1 атм, а затем аргона до суммарного давления смеси 3,4 атм.Из закона Дальтона определяем парциальное давление аргона: Р 2 (А.) = Рсмесй Р (02) = Зф 4 - 0,1= Отсюда соотношение кислорода в0,13,3т.е. около 3 об.%.Если требуется получить 2%-ное содержание кислорода в смеси с аргоном, то необходимо уменьшить, давление кислорода в смесительном бачке до 0,07 атм.Смесь аргона с кислородом напускают под колпак до давления 8 10 Па, устанавливают стационарную течь под колпак рабочего газа (смеси аргона и кислорода), обеспечивающую рабочее давление 8 10 Ъа, затем нагревают подложки до 200+10 С и подают на катод магнетрона высокочастотное напряжение при следующих 5 параметрах: подложка, мм 60Давление рабочегогаза в камере, Па 8 10Ток анода ВЧ генератора, А 0,7-0,8Напряжение ВЧ20 генератора, кВ 2,7Температураподложки, ССкорость нанесенияпленки, нм/с 3 25 При этом происходит процесс распыления порошковой мишени твердыхрастворов полупроводниковых оксидовпереходных металлов и нанесениепленки иэ термочувствительного матеЗ 0 риала на подложки.После нанесения термочувствительных пленок на подложки, последние помещают в термостат любого типа стемпературой статирования 125+5 Сна 100 ч для проведения циклов искусственного старения и термостабилизации термочувствительных пленоксогласно техпроцессу ЦЛ.25050.00008.Контактные тонкопленочные электроды на термочувствительный слой наносят после проведения циклов искусственного старения и термостабилизации термовакуумным способом наустановке типа УВНИс применениембиметаллических масок.Контактные тонкопленочные электроды терморезисторов выполняют из двухслоев: адгезионного - нз хрома толщиной 50 нм и проводящего - из серебра толщиной 200 нмЭлектрические параметры и особенности режимов изготовления тонкопленочных терморезисторов приведены втабл. 1-13.(Ц Э16( Э Я х ы 1 л аи жоо о сч аИ фо ао ф( (о 1 110594611 СЧ 1оомфо ц3 СЧ Х,("ф аофМ Ес ф фй фЦ офо фОР, ОР,О аоо ж Ж К о я М ЭМ Р,ОЮ око ф Р ( Э - ож Р а Э (С ф о Ж Цл СС ЙфР ЭЭ Ц в(.ффофффоаф(оЭосчи йжэ о о фа Р.о оу оф оо жо 1 оф ооо фо аа фо фСО6 оРЭ О(д ом1е111 о а 11 1 1 эЦО сбХ Го оРХ оБд оо хХ Ыхсо юф ооа,мИкоход со а,ф Эо ъфсба юоСО л л о 1 СО л ю 1 СО л ЮсО л В лЭ ХЙ в М Я Р ,л в о Ц д о лл1 1 1 сч 1 ц ооД ло ез дЭ О;11 1Э 1 1 -- 4фаРЮ 1о1 --110594 б ц ов ох хР, "Э сбсб фХБс до ехддЙох вф Осбоф сб счр доо еДО о 0 1 1СО11 С 1 11Ф 1 Ой 1 мсб 1д 110 1ОСО Г 1 1 1 м 3 м 1. оо счди хО О.о с Э о Х 1 о е Щ Ц 0 ф ж х 1 д .о 1 Х Д 1 Ф б 1 Ц О 1 0) о 3Х 1 фд х3 ь Эохд дл Эеохо еоХ сЧ Е б о хоф е Ц л ф О хо е о о сч й х о а, о хо0 1о эЭ Еф оаь ао хЭ ЙВ 0ц о хь 1105946 СС Ф 0 Р 1. Э о с х ю ф е о 5 х ж х Р Ф э о ф е о й а оСч.; о о х и 0Ц 1 Ц х э ф Е о ж ф 0 6 ф о д ф л Е Ю о Щ СР йсол1 СОл1 сч Р1Ц лэ хх эфО 3о хдфа 3 сц,ь оо д"Р ЮОФ 1 Ро жи хэ х.ф л ЭЕ ф 3офЭ Х О 3.Р О 3 3:Ф 3Х Р ХСР 3 й 1 1 1 м 11 1 . 1 111 1 1 сч 1 1 Ф 1 1 1 О 1 1о СОл1 111 ла1.1 л1 Ол11 Э э 1 О Х 1 Х Х 1 о В 1 Э Цф 1 а1 О 1 3 Р, 1 Ф И Е ц оо 1 сс о Х 3 л 1 3 Р5Р,63 Ф3" .Оф Ох ф6 ж ЙЗР, Хви в о о Н 3 С О л М х 111О 1 ОЮ м 1 - -11 л1 11111 сЧ1 щ11 11 1--11 Г11 3 - 4 11Е1 о ХО1 Х Х Ы1 о ЭФ Ц л1 И фи1 Х ХО1 Д Ьо сч1 Х Р1 Э 1 Х1 ц о аГЛОХ лБхх.хФ хРХ Ед 3 аоЕ е доВ О О3 С О лл 1105946О 3Ц лф оо ауО сОо о .ы хо ы х 3(х(хс: хоф бо хР, О33аЦ О 3оР Юо ьфсОю 3а ФЯ Е(бф с:ооЕЯ лЭсО ао ои оо Их ефр БФ 2Эсс 32 Яо О 3Х Р с 1 л 1Г1 С 1 л 1 1 1- ф о о й4 о о л м о о х Р,.о л и Эф ц о о о о и о оф лЭ ХсЧ Е Ц х эо ф Я- о хсОАле хл йЖ Эф Е фЕф Оохх Р,дабл о жХ Ж э х Р е ц М Р, Жб О, бР Е С оО 1 ф ОЛ О Х 1 о- хе д оо с Щ лБ оф д Цоооидо охОо вф д мо ор уИ РЭ 10ц 1- ооИ бР Х Хо еш е (бдокоод х дЦ (б)ху х од цбе оф ЮХ ОЯ Об ХО, ЕО) Е Н4 З бИс кдХ О Эо ш 1:хооы оО ХлО ЦеХОР,О, ф Эе оеф ехйО О Оо фхх ф.ее 1б Эж х хф хдо жф 0ке ФР " Ро дЯ Ц лО, О ф-лео Ей1- оо Ие ооф л ф чЕф сб О0 х сОВ Х 11Р е х,ец оЖ фОЭо иЕ б Йеоо оРбе Ы о х о д Э Ц лфо ж жо д 1-о д ьоч в х д х ЭВОЛЕ ход е р о1 Ф цо фО хМ о а В Ф о х ц х