Способ изготовления высокоомного тонкопленочного резистора

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТ 1 Р 1 ЕС 1(ИХ РЕСПУБЛИКГО СУДАРСТВЕНЙ ОЕ ПАТЕНТПОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)ОЛИСАЯИ Ощ Я 1 11 и 1308076 АЗ(73) Научно-исследовательский институт радибизотопного приборостроения(64) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКООМНОГО ТОН(ОПЛЕНОЧНОГО РЕЗИСТОРА(57) Изобретение относится к технологии изготовления .резисторов, предназначенных для использования в низкошумящих широкополосных усилителяхс большим выходным сопротивлением. Цель изобретения - снижение уровня собственных шумов резистора, уменьшение зависимости активной составляощей импеданса ое частоты и уменьшение размеров резистора Для этого на диэлектрическую подложку из лейкосапфира, нагретую до 200 С в вакууме, осаждают пленку кремния со скоростью (80-120)х 10 в течение 200 с Полученное крем 4ниевое покрытие нагревают до 320 - 380 С и выдерживают в течение 20 - 40 мин. Охлаждение пленки до комнатной температуры проводят в вакууме Затем вырубают резистивные элементы, напыляют на них проводящие контакты и проводят изотермический отжиг при температуре 250 С в течение 10 мин, Способ позволяет получать резисторы,с высоким удельным сопротивлением, стабильные во времени и допускающие последующую термообработку, 1 табл.40 55 последующую термообработку. С Частотная зависимость при этом не хуже уровня 0,44, а энергетический эквивалент шума не превышает 460 эВ,При увеличении и уменьшении температуры подложки и скорости осаждения наИзобретение относится к технологииизготовления оысакаомных пленочных резистороо, предназначенных длл использования о низкашумящих широопалосныхусилителях с большим входным сопротивлением, о частности о предусилителлх спектрометричесих блоков детектированияядерных излучВний,4Целью изобретения явллетсл снижениеураонл собственных шумов резистора,уВньпеие зависимости активной составляОцей импеданса От частоты и уменьшРние размРраР реэистОра, что позволяетОЬВСпечиоать ОЫСОае качество изгатавлиоаемых резисторов,В пгВДложенном способе изготоолВнияразисточана Основе пленки аморфногокремния осаждение пленки проводят на дизлектриВские пОДлОжки, нагретые До 200250 С, что позволлет получать пленкуаморфного кремния, иг. еОиро невысокое/Диьное сопротивление 10 - 10 Омсмблагодаря Наличию большого количестваразорванных "ненасыоВнных" свлзе, Таал пленка нестабильна и значитетьа изменяет сВОи свойства при различныхтермаобработках, Более высокая по сравнению с прототипом скорость осажденияОпл си и - 80-120 А/с обеспечивает высокуюэффективность регулирования удельногосопротивления,1 Лл увеличения удельного сопротиоленил пленки аморфнага кремния до требуемого Оминала и стоблизации параметраоплен Проводят термообработку в вакуумеа той же ногылитегьной камере без промежуто гной разгерметизации и охлажденияпленки при температуре 320-380 С в течение 20-40 юлн, Термообработка о вакуумеобеспечивает получение более чистой пленки, о.-катарои пассиоацил ненасыщенныхсолза; гроисхадит за счет замыкания связей соседних атомов кремния, Такая обработка позволяет улучшить шумовые ичастотные характеристики резисторов, изотооле Рных на основе этой пленки, . Преимуществомм лоляетсл также то, что способне требует создания специальной установки длл пассивации пленки резистивногоэлемента,П р и м е р. В установку УВНП помедаат диэлектрические подложки излейкосапфира, загружают кремний марки.КВД-/р в испаритель. создают вакуум1 "10 "торрнагревают подложки до 210ои ОсакдаОт пленку са скоростью 100 А/стечение 200 с, Сразу после осаждения пленки температуру повышают до 350 С и пр,этой температуре подвергают изотермической выдержке в течение 30 мин. Пленкаостывает в вакууме до комнатной температуры, Получают пленку с дельным сопро 5 тивлением (0,3-0,6)10 Ом см, Иэполученной пленки на подложке вырубаютпри помощи фотолитограФии резистионыеэлементы, размеры которых выбирают в зависимости от требуемого номинала рези 10 стара. Та 2 длл резистора 1 ГОм размер3 .15 м 4,После этого проводят напыление подводящих контактов, состоящих из слоев хро.Ма, меди и никеля при температуре 200 С.Сразу после напыления температуру поднимают до 250 С и подвергают подложки изотермическому отжигу в течение 10 мин.После остыоанил подложек до комнатнойтемпературы производят изготовление подводящих контактов методом фотолитографии,. Затем проводят измерение параметроврезисторов: номинала сопротивления, зависимости активной саставляощей импеданса от частоты в диапазоне 0-200 кГц,энергетического эквивалента шума, Получают резистор с номиналом 1 ГОм, со.спадомактивной состаоллОщей да уровня 0,46 начастоте 100 Гц и энергетическим эквива 30 лентам шума 453 ЗВ при времени формируощих цепей 3,2 мкс,Результаты сравнительных испытанийэлектрических характеристик резисторов,полученных предлагаемым способом, и промышленна-выпускаемых резисторов типаКВМ, имеющих наилучшие шумовые ичастотные характеристики из всех отечественных высакоомных резисторов, представлены в таблице,Иэ таблицы видно, что при темпеоатуре подложки Тп в пределах 200-250 оС, Чо -о скорости осакдения в пределах 80-120 А/с,температуре отжига То 320 - 380 С, времениоткига 20-40 мин и Так - температуры напыления контактов 200-300 С изменение параметров В 1/Яо - частотной зависимости активной саста од яю щей им п еда нса и у - энергетического эквивалента шума при т= =3,2 мкс обеспечивает создание резистора с высоким удРльным сопротивлением, низким уровнем шумов и слабой частотной зависимостью импеданса от частоты, при этом стабильного ва времени и допускающего308076 Использование предлагаемого способаобеспечивает высокое качество изготавли,ваемых резисторов, что позволит в свою очередь улучшить параметры спектромет рических предусилителей блоков детекти- .рования ионизирующих излучений Резисторы; изготовленные предлагаемым способом, могут использоваться также в низкошумящих широкополосн.ых усили тел ях с большим. входны м соп роти елением.(56) Патент СВА М 4001762, кл. НЮ С 1/012, 1977,15 Аморфный кремний - перспективный полупроводниковый материал (обзор), Радиоэлектроника за рубежом, 1979, М 7. В/Йо Т ,оС Т,оС Т,оС д,эВ ММпп 1 о, мин о ЧА/с0,14 927 Тп - температура подлокжи при напылении пленки кремния;Чо - скорость осаждения пленки кремния на подложку,"То, то - температура и время отжига пленки кремния;Тоь - температура подложки при напцлении контактов,В/йо - изменение активной составляющей импеданса резистора на частоте 100 кГц;д- энергетический эквивалент шума резисторов при постоянной времени формированияформирующих цепей х = 3,2 мкс. блюдается ухудшение как частотной зависимости от активной составляющей импе- данса, так и энергетического эквивалента шума,При увеличении времени отжига частотная зависимость не ухудшается, но возрастает уровень шума.При увеличении времени отжига выше 40 мин наблюдается улучшение частотной зависимости импеданса, однако уровень шума возрастает.Уменьшение температуры напыления контактов приводит к увеличению уровня шума, но не ухудшает 4 стотной зависимости.При увеличении температуры напыления контактов наблюдается ухудшение как одного, так и другого параметра. 0,38 0,45 0,46 0,46 0,40 0,42 0,45 0,46 0,44 0,37 0,40 0,44 0,46 0,46 0,46 036 0,45 0,46 0,48 0,49 0,49 0,46 0,46 0,46 0,46 0,46 0,43 510 460 453 450 490 505 455 453 460 515 490 460 453 460 500 540 460 453 455 480 520 480 .453 450 450 455 4751308076 СоставительТехред М,Моргентал Корректор А,Мотыль Редактор Тираж Подписное НПО"Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Заказ 3242 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Формула изобретенияСПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКООМНОГО ТОНКОПЛЕНОЧНОГО РЕЗИСТОРА, включающий нагрев диэлектрической подложки, осаждение на нее вакуумным испарением пленки кремния, термообработку и напыление подводящих контактов, отличающийся тем, что, с целью снижения уровня собственных шумов, насрев подложки осуществляют в интервале температур 200 - 250 С, осаждение кремния проводят со скоростью (80 - 120) ф 10 мкм/с, а термообработку проводят в вакууме при температуре 320 - 380 С в течение 20- 40 мин,