Способ изготовления тонкопленочных терморезисторов Советский патент 1984 года по МПК H01C7/04 H01C17/00 

ел

со 4

сг Изобретение относится к электрон ной технике и может быть использовано, например, в микроэлектронике в технологии изготовления тонкогшеночных терморезисторов, используемы в качестве элементов микросхем. Известен способ изготовления тон пленочных терморезисторов, включающий нанесение на непроводящую подло ку пленки из термочувствительного материала на основе смеси оксидов марганца, кобальта и меди и пленочн контактных электродов 13Недостаток известного способа состоит в низкой временной стабильности электрического сопротивления (дрейф сопротивления со временем составляет 30-ДО%) и температурного коэффициента сопротивления (ТКС изменяется в 2,5-3 раза с повьппением температуры от +20 до ) . Невоспроизводимость этих параметров тонкопленочных терморезисторов обус ловливает низкий (около 5%) процент выходагодных изделий. Наиболее близким к изобретению является способ изготовления тонкопленочных терморезисторов, включающий нанесение на непроводящую подложку пленки из термочувствительного материала на основе оксидов ме таллов высокочастотным магнетронным распылением и пленочных контактных электродов 112. Недостатки данного способа заклю чаются в невоспроизводимости электрического сопротивления и температурного коэффициента сопротивления и низкой их временной стабильности (изменение параметров составляет около 140% через 2000 ч). Цель изобретения - улучшение вос производимости электрического сопро тивления и температурного коэффициента сопротивления и повьшение их временной стабильности. Цель достигается тем, что согла но способу изготовления тонкопленочных терморезисторов, включающему нанесение на непроводящую подложку пленки из термочувствительного мате риала на основе оксидов металлов высокочастотным магнетронным распылением и пленочных контактных электродов, нанесение на непроводя щую подложку пленки из термочувствительного материала на основе оксидов металлов высокочастотным м нетронным распылением осуществляют в атмосфере, содержащий 97-99 об.% аргона и 1-3 об.% кислорода, при давлении (7-8) Па, причем в качестве термочувствительного материала на основе оксидов металлов используют твердый раствор полупроводниковых оксидов переходных металлов. Технология изготовления тонкопленочных терморезисторов включает изготовление порошковой мишени из твердых растворов полупроводниковых оксидов переходных металлов согласно техпроцессу ЦЛ.25065.00001, для чего последние измельчают с помощью пестика до порошкообразного состояния. Полученньй порошок помещают на диск из плавленного кварца, постепенно выливают на порошок спирт, растирают порошок со спиртом до получения однородной суспензии, которую равномерно распределяют по поверхности диска. Помещают кварцевый диск с нанесенной на него суспензией в термостат (любого типа) при 100+5С на время не менее 2 ч. Через 2 ч порошковая мишень готова к работе. Нанесение термочувствительной пленки тонкопленочного терморезистора осуществляют на установке типа УВН-62П-3 с применением в качестве высокочастотного распылительного устройства планарного магнетрона ЦП1080-4305 с воДоохлаждаемым катодом дискового типа. Диск из плавленного кварца с размещенной нанем порошковой мишенью помещают на катод магнетрона. Непроводящие подложки, прошедшие предварительно химическую очистку, закладывают в кассету, последнюю помещают в кассетодержатель магнетрона. Установку готовит к работе согласно инструкции на ее эксплуатацию ДЕМЗ.273.026 ТО. После подготовки установки к работе создают под колпаком разрежение не хуже 6,5-Ю Па. В смеситель- ный 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.

3. 11

Давление смеси газов в объеме равно сумме парциальных давлений составляющих смесь газов (закон Дальтона) , т.е.

Р Т -4- Р

сллеси Н

Объем, занимаемьш газом в смеси газов, пропорционален его парциальному давлению, т.е. V Р , Vj Р, и т. д.

Следовательно, отношение объемов газов в смеси

Исходя из этого, определим процентное содержание кислорода в смес с аргоном при давлении смеси газов 3,4 атм и известном парциальном давлении одного из газов, например кислорода

Р О,Т атм.

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:

2 Рсмеси PI) 3,4 - 0,1

3,3 атм.

Отсюда соотношение кислорода в смеси, с аргоном

т.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

5946

рабочее давление B-IO-tla, затем нагревают подложки до 200t10°C и подают на катод магнетрона высокочастотное напряжение при следующих 5 параметрах:

Частота ВЧ генератора, МГц11,56 Напряженность маг- 0 нитного поля у поверхности мишени, А/м 1,5-10 Расстояние мишеньподложка , мм . 60 5 Давление рабочего

газа в камере. Па 8 -10 Ток анода ВЧ генератора, А0,7-0,8 Напряжение ВЧ

0 генератора, кВ2,7

Температура

подложки,°С200

Скорость нанесения пленки, нм/с3

5 При этом происходит процесс распыления порошковой мишени твердых растворов полупроводниковых оксидов переходных металлов и нанесение пленки из термочувствительного мате0 риала на подложки.

После нанесения термочувствительных пленок на подложки, последние помещают в термостат любого типа с температурой статирования 125t5°-C , на 100 ч для проведения циклов искусственного старения и термостабилизации термочувствительных пленок согласно техпроцессу ЦЛ-25050.00008.

Контактные тонкопленочные электро40 ды на термочувствительный слой наносят после проведения циклов искусственного старения и термостабилизации термовакуумным способом на установке типа УВН-2М-2 с применением 45 биметаллических масок.

Контактные тонкопленочные электроды терморезисторов вьшолняют из двух слоев: адгезионного - из хрома Толщиной 50 нм и проводящего - из серебCQ ратолщиной 200 нм.

Электри ческие параметры и особенности режимов изготовления тонкопленочных терморезисторов приведены в табл. 1-13.

0)

о

0)RS

УП о

SS S ь:

р.н а

но с

ь:А U

ис (UO

t;о S о

СГ)ч, ВС «N Г г-ЧГ

оо

оо

см

«ч

чг

I« г г -- 0000

00

0000

fO - го ггот

со -.- го 1

Г-л г г I - -о

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ТЕРМОРЕЗИСТОРОВ, включающий нанесение на непроводящую подложку пленки из термочувствительного материала на оксидов металлов высокочастотным магнетронньм распылением и пленочных контактных электродов, отличаю щийс-я тем, что, с целью улучшения воспроизводимости электрического сопротивления и температурного коэффициента сопротивления и повьппения их временной стабильности, нанесение на непроводящую подложку пленки из термочувствительного материала на основе оксидов металлов высокочастотным магнетронным распылением осзпдествляют в атмосфере, содержащей 97-99 об.% аргона и 1-3 об.% кислорода, при давлении

1Г|00

00

«|,

г

00

«-1Л

U-1

оо

ОО ооON

«

1

t лГ

-

(

CO

Г-,.

r-

r «-r

«

T-in

in

I

OO

-it00rO

r

-in in

о00 о

00

Г-ft ft

OO«00

о in I

«-in -a .

« о uкии

ft H H oe fr«(Ж frs

о о

OO

vO

in00

00

1Л

r

«r-

rv.f.

r

OO.

. «00

00

оо

in -in

1-in

tinTII

ON

OOCJ

1

OOCTi

00

OO

r- Г-

r-«л

r.

.r

Г-.

in --m

ininin

II I I

OO

OO OO

ooCO0000OO

1 00

Г- «

«

Г-,«4fv,r

ft l-

t

ftp

in -in -in

in in I

IIt

CO

OO

CO-чГ00

OO dЧ1-00

t ftr

«

Г-,ft

ftr

ft00

00

00ft

ftCOft

ftOO

tTir-in

inrin -in

I I

II

00 о

00о

О00

00

00

r

(V.ft

Г ft

. fthr-

лOQ

00

ft 00

00ft

ft

1Л -

in

in

-in I

ё -2 s о

ft E-i -ft H

Ot .

о о о зо

о

о

о 00

S

о

о

г

in

vO

г- ,-гt ш«

«1Л ю

«ОО

ч 00

Г),fго т-

I

I

I

го

г.

со

1Л

1Л

ш«

ш. ОО

00

ОО

со

го .

гоч-

I I

.

; о г- о

г-о

1П.

Ю «

ю

ОО

7 Т

«ОО

го-,I

)

Г 40Г

ъО

1Л

in«1Л

ю«

лГ

г

«г

tntго,-ff) .

I

Г-«ОО

f;-00г

00

«л

1Л«U-I

ш«

Г

. г

«г.

го.7- согОО

ОО .-

00

00гОО

г

. р

«

чГ

т-- t

0041ОО f

ОО

f

« 00

- ОО

,

- -- сого CV, «

00 со

« «

. чО

vO) ОS1- 4Э 4f

т-

,-I«-1 -1

1 1ё.

и о

О U и

о о о

Ь о

: ь:; о

-g

н н н-- н- н «

О) s а с2 и

о

(X

к о

О) S

о. ( к

к S

(U X

с: ш л е;

о

о о о

о

о о ю

о о о

о гм

о 00

о:

го

чГ -

vO

25 1.10594626

Изобретение позволяет улучшитьстабильность этих параметров (t1%)

воспроизводимость электрическоготонкопленочных терморезисторов,

сопротивления (разброс не более 10%Это дает возможность повысить

номинального значения внутри партиинадежность тонкопленочных термои от партии к партии) и ТКС (разброс5 резисторов и использующих им микне более 1%) и повысить временнуюросхем.