Материал для низкоомных тонкопленочных резисторов Советский патент 1983 года по МПК H01C7/00 

сл

з:

N0

X) Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при Изготовлении тенкопленочных резисторов в интегральных тонк пленочных микросхемах. Известны реэистивные материалы на основе хромоникелевого сплава и сплава на основе алюминия ij „ Недостатком этих материалов является низкая жаростойкость и термостабильность, вызванная окислени ем материала в процессе эксплуатации, что, в свою очередь, вызывает резкий уход номиналов резисторов. Наиболее близким по .технической сущности к изобретению .является резистивный материал, который соде жит молибден и кремний с содержани ем кремния менее 80 атм,% 2J . Недостатком известного материал является низкая температурная стабильность и жаростойкость при длительной эксплуатации резисторов, обусловленная изменением химическо го состава материала с течением времени. . Целью изобретения является повы шение термостабильности и жаростой кости резисторов. Поставленная цель достигается тем, что материал для низкоомных тонкопленочных резисторов, содержа .щий молибден и легирующие добавки, в качестве легирующих добавок, содержит титан, тантал, хром, ниобий лантаноид, выбранный из группы, вк чающей лантан, й-ттрий и церий, и полутароксид алюминия при следующе соотношении компонентов, мас.%: Лантаноид, выбранный из группы, включающей лантан, иттрий, и церий 0,1-0,3 Полутароксид алюминия 0,5-2,3 Хром 1,5-10 Титан0,1-3,0 Ниобий0,4-12 Тантал10-12 МолибденОстальное Приведем конкретные примеры при готовления резистивного материала предложенного состава с различным содержанием исходных компонентов и их характеристики. При изготовлении резистивного материала вначале получали методом вакуумной дуговой плавки сплав молибдена и тантала вводя 10-18 вес. тантала.. Затем в сплав вводили нисэ бий, хром, лантаноид, титан и окис алюминия в соответствии с весовыми соотношениями предложенного матери ла . Выли изготовлены мишены при следующем соотношении компонентов, вес.% 1.Лантаноид Окись алюминия Тит ан Хром 0,4 Ниобий 10 Тантал Остальное Молибден 2.Лантаноид Окиси алюминия Тит ан Хром 6,2 Ниобий 14 Тантал Остальное Молибден 0,3 3.Лантаноид Окись алюминия 3,0 Титан 10 12 18 Хром Ниобий Тантал Остальное Молибден Из полученных мишений методом ионно-плазменного распыления в атмосфере аргона при давлении (1-3) Па были изготовлены резистивные пленки с поверхностным сопротивлением 0,1-100 Ом/о. На их основе были изготовлены матрицы тонкопленочных прецизионных резисторов (в количестве 1000 шт.), кдторые были использов&ны при 25300 С. Результаты испытаний тонкопленочных резисторов, изготовленных из атериалов предложенного и Известного,-приведены в таблице. Как видно из результатов испытаний, резисторы, изготовленные из предлагаемого материала, обладают жаростойкостью при эксплуатации на воздухе вплоть до температуры плю.с 280с и термостабильностью за время 10000 ч, т.е.изменение величины сопротивления резистора от номинала составляет +7% при температуре окружающей среды плюс 2i80 С. Повышение жаростойкости и термостабильности в предложенном материале происходит за счет того, что молибден образует с легирующими добавками гамма-фазу и твердьае растворы, обладакядие повышенной жаростойкостью и тер иостойкостью. Введение лантаноидов в приведенном процентном отношении стабилизирует гамма-фазу, введение окиси алюминия создает мелкодисперсную стабильную структур , Уменьшение ссшержания легирующих |добавок ниже указанных пределов приводит к резкому снижению жаростойкости и термостабильности при длительной этссплуатации. Увеличение содержаний л гируйщих добавок выше указанных пределов (за исключением лантаноида и окиси алюминия) приводит к снижению термостабильности тонкопленочных резисторов Увеличение содержания лантаноида выше указанных пределов приводит к удорожанию сплава без существенных улучшений эксплуатационных параметров. Увеличение содержания окиси алюминия выше указанных пределов приводит к увеличению ТКС. Наиболее оптимальным sBjjHeTCK состав резистивного материала для низ коомных жаростойких, термбстабильных тонкопленочных резисторов при след} ющем соотношении компонентов, вес.% Лантаноид Окись алюминия Титан Хром Ниобий I/- Тантал Молибден Остальное Использование предложенного состава по сравнению с известным дает возможность поклеить жаростойкость тонкопленочных резисторов до 75100%, а также термостабильность, при этом повьшается иадежность изделий электронной техники.

1. МАТЕРИАЛ ДЛЯ НИЗКООМНЫХ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ .РЕЗИСТОРОВ, содержащий молибден и легирующие добавки, отличающийся тем, что, с целью повышения термостабильности и жаростойкости резисторов, в качестве легирующих добавок он содержит титан, ниобий, тантал, хром. 1пантаноид, выбрантой из группы, включаптвй лантан, |иттрий и церий, и полутароксид алюмяння при следукщем соотношении компонентов, мас.%: Лантаноид, выбранный из группы, включаю щей лантан, иттрий 0,1-0,3 и церий 0,5-2,3 Полу тарок сия алюминия 1,5-10 Хром 0,1-3,0 Титан Ниобий 0,4-12 Тантал 10-12 .Молибден Остальное

Диапазон эксплуатационных температур, с, на воздухе

Жаростойкость при содер-. жании легирующих добавок, вес.%:

1)

-60 - +155 -60 - +280

-60 - +240

«,

-60 - +280

3) La

0,3

Величина удельного сопротивления, мкОмСм при толщине резистивной пленки 20 нм для составов резистивного сплава

Продолжение таблицы

-60 - 4-155 -60 - +270

-2,7-10

2,2-10

12 18

Nb

Та Mo остальное

Диапазон номиналов резторов

Температурный коэффици сопротивления, град, диапазоне температур: -60 -

+150 - для сост резистивного сплава, в

1)La0,1 ,5Ti0,1 Cr0,5 Nb0,4 Та10

MoОстальное

2)La0,2 A ,4 Ti1,55 Сr5,25 Nb6,2 Та14

Mo Остальное

3)La0,2 3,0

TI1,55

Cr5,26

Nb6,2

ПродолАение таблицц

10 - - ЗЮ

(4,5 - 10).(0,8 - 8)

(0,8- 6).10

,-4

(0,8- 8,0)10

л 4

(0,9 - 9,5)-10

105628110

Mo

Остальное

Термостабильность, % к Начальной величине номиналов резисторов за

при 155°С при 280°С

для состава резистивного сплава, вес.%

Продолжение талицы

is

±8,3

La0,3 A Ij 0 2 , 3

Ti3,0

Cr10

Nb1,2

Та18

MoОстальное

17,0