Тонкопленочный резистор

ОПИСАНИЕ 34026ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических РеслтбликК ПАТЕНТУ висимый от патентаМ, Кл. Н 01 с 7 аявлено 21.Ч,1969 ( 1331220/2 риоритет 22 Х,1968,731183, С Ш Комитет по делам изооретений и открытий лри Совете Министров СССРУДК 621,396,692 (088,8 публиковано 24.Ч,1972, Бюллетень17ата опубликования описания 17.Ч 1.1972 Авторизобретения ИностранецЧарльз Арчибальд Стейделоединенные Штаты Америки) аявитель Иностранная фирма Вестерн Электрик Компани, ИнкорпорейтедНКОПЛЕНОЧНЫЙ РЕЗИСТ ния вого ции,арамета изгооплава,Известны тонкопленочные резисторы, содеркащие,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 иров резисторов металлическая пленктовляется из танталоалюминиевогосодержащего от 20 до 60 ат. %.На фиг. 1 показан вертикальный разрез(вид спереди) предлагаемого тонкопленочного резистора; на фиг. 2 - горизонтальныепроекции резистора,Устройство представляет собой вакуумнуюкамеру 1, в которой находятся катод 2 ианод 3. Катод может быть выполнен из танталоалюминиевого сплава, т. е. танталовыйдиск, частично покрытый алюминием, либотанталовый диск, на который нанесены полоски алюминия. В каждом случае катод имееттакую 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 опоры, с установленнойна ней в определенном положении подложкиб, на которой расположена рамка 7 для ограничения осаждения пленки заданной площади, На подложке б в результате раопыле образуется пленка 8 из танталоалюминие сплава, полученная способом конденса например катодным распылением, либо вакуумным испарением.Планка 8 из танталоалюминиевого сплава может быть покрыта электропроводящим материалом 9, например, состоящим из,слоя сплава нихром и слоя золота. Затем в результате обработки этого изделия способом фотомеханического гравирования образуется электропроводящий рисунок соответствующей формы. Далее изделие подвергается последующей обработке способом фотомеханического гравирования пленки 8 для получения конфигурации резистора. Танталоалюминиевая,пленка частично окисляется погружением в анодирующий электролит и установлением положительного заряда ао отношению к другому электродупомещенному в этот ке электролит, в результате чего образуется оксидная пленка.Тонкопленочные резисторы изготовляются по следующей технологии,Сначала подложка тщательно очищается, для чего используются, отвечающие техническим условиям, очищающие средства, лричем в каждом отдельном случае выбор очищающих средств обусловлен составом самой,под- ложки5 10 15 20 25 Зо 40 45 50 55 60 65 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. %Пленкиполученные 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. Оптимальным составом является пленка, содеркащая 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 скоростис которой распыленный металл удаляется с катода и, соответственно, к увеличению скорости осакдения 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 раопыленце легко регулируется, не отклоняясь от допустимых номинальных норм. Минимальное давление определяется наименьшей скоростью осаждения, которая может быть допустима с экономической точки зрения. После того, как достигнуто необходимое давление, катод 2 заряжается отрицательно относительно анода . Напрякение, необходимое для получения распыленного слоя цз тацталоалюминиевого сплава, находится в пределах от 1000 до 6500 в (при постоянном токе). Увеличение разности потенциалов между анодом 3 и катодом 2 оказывает такое же влияниекак и увеличение давления, т. е. вызывает увеличение как скорости осаждения, так и величины электрического тока. В соответствии с этим максимальное напряжение определяется теми же факторами, которые регулируют максимальное давление,Расстояние между анодом,и катодом це является критическим. Однако минимальное расстояние должно быть 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 непосредственной близости к аноду д. Расположение подложки вблизи катода 2,приводит к осаждению металла худшего качества, а расположение ее на расстоянии, более удаленном от катодаприводит к отражению на поверхности основы небольших частиц,распыляемого металла, в результате чего требуется болышая продолжительность времени для получения осаждения пленки заданной толщины.Раоположение темного пространства изменяется с изменением давленияприближаясь к катоду с увеличением давления.,ПО мере прибликения подложки к катоду она может служить препятствием на,пути газовых ионов, бомбардирующих этот катодпри 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 определяются предельной величиной заданного электрического сопротивления. Начальная толщина пленки составляет более 400 А, что обусловлено толщиной слоя, сплава, подвергаемого ацодной обработке, которая должна быть выше 300 А, что обеспечивает непрерывность цепи, кроме тото, с точки зрения легкости протекающих процОссов желательно превращение в оксцдную форму слоя, толщиной пе менее 100 А. Верхний предел толщины пленки не ограничец, 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 ацодцого распыления слой из тацталоалюмцниевого оплава,может быть подвергпут анодному окцсленцо в соответствующем электролите, Для анодцого окисления могут быть выбраны любые из общепринятых 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 напряжение, а затем оно увеличивается, таким образом .поддерживая постоянный ачодный ток.В процессе изготовления резисторов анод. цое окисление может,продолжаться до тех пор, пока не достигается заданная величина электросопротивления, полученное в резульгате изделие подвергается, предварительной термической обработке.аказ 1804/14 Изд.719 ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и отк Москва, Ж, РаушскаяТираж 448 тий при Сове аб., д. 4/5 Подписное1 инистров СССР пография, пр. Сапунова,Тонкопленочный резистор, содержащий лодложку, яанесеяную на нее катодным распылением металлическую пленку, например, в виде соединений тантала и окисную аленку,полученную анодированием поверхности металлической,пленки, отличающийся тем, что, с целью павыщения стабилыности параметров резисторов, металлическая аленка выполнена 5 из таБталоалюминиевого сплава с содержанием алюминия от 20 до 60 ат. %,