ТОНКОПЛЕНОЧНЫЙ РЕЗИСТОР Советский патент 1972 года по МПК H01C7/00 

Известны тоикопленочные резисторы, содержащие .подложку, нанесенную -на нее катодным распылителем металлическую пленку, например, в виде соединений тантала и окисную лленку, полученную анодированием поверхности металлической пленки.

С целью повышения стабильности параметров резисторов металлическая пленка изготовляется из танталоалюминиевого сплава, содержащего от 20 до 60 ат. %.

На фиг. 1 показан вертикальный разрез (вид спереди) предлагаемого тояколленочного резистора; на фиг. 2 - горизонтальные проекции резистора.

Устройство представляет собой вакуу.мную камеру 1, в которой находятся катод 2 и анод . Катод может быть выполнен из танталоалюминиевого сплава, т. е. танталовый диск, частично покрытый алюминием, либо танталовый диск, на который нанесены полоски алюминия. В каждом случае катод имеет такую конфигурацию, при которой получается выход танталоалюминиевой пленки, содержащей от 20 До 60 ат. % алюминия.

Между катодом 2 и анодом 3 включен источник 4 электрического тока. Плита 5 используется в качестве опоры, с установленной на ней в определенном положении подложки 6, на которой расположена рамка 7 для ограничения осаждения пленки заданной площади. На подлож,ке 6 в результате распыления образуется юленка 8 из танталоалюминиевого сплава, полученная способом конденсации, 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 гравировання образуется электропроводящнй рисунок соответствующей формы. Далее, изделие подвергается последующей обработке способом фотомеханического гравирования пленки 8 для получения конфи.гурации резистора. Танталоалюхминиевая пленка частично окисляется погружением в анодирующий электролит и установлением положительного заряда по отношению

к другому электроду, помещенному в этот же 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, причем в каждом отдельном случае выбор очищающих средств обусловлен составом самой подПодложка 6 и рамка 7 раополагаются над плитой 5 и могут быть изготовлены из огнеyinopHoro 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. %

Пленки, полученные в результате осаждения и содержащие менее 20 ат % алюминия, обладают низкой стабильно1стью, в то время как пленки, содержащие более 60 ат. % алюминия, могут быть подвергнуты электрохимической коррозии при условии высокой влажности. Оптимальным составом является пленка, содержащая 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 это-го вакуума внутри камеры 1 приводит к увеличению скорости, с которой распыленный металл удаляется с катода и, соответственно, к увеличению скорости осаждения пленки, максимум давления обычно определяется заданными пределами подаваемой электроэнергии, поскольку увеличение давления приводит также к увеличению электрического тока между анодом и катодом. Практически верхний предел давления составляет 150 мк рт. ст. при напряжении в процессе раопыления порядка 5000 в. Предел максимального давления должен быть таким, при котором распыление легко регулируется, не отклоняясь от допустимых номинальных норм. Минимальное давление определяется наименьщей скоростью осаждения, которая может быть допустима с экономической точки зрения. После того, ка.к достигнуто необходимое давление, катод 2 заряжается отрицательно относительно анода 3.

Палряжение, необходимое для .получения распыленного слоя из танталоалюмиииевого аплава, находится в пределах от 1000 .ад 6500 б (при постоянном токе). Увеличение разности потенциалов между анодом 3 и катодом 2 оказывает такое же влияние, ,как и увеличение давления, т. е. вызывает увеличение как скорости осаждения, так и величины электрического тока. В соответствии с этим максимальное наюряжение определяется теамя же факторами, которые регулируют ма,ксимальное давление.

Расстояние между анодом я катодом не 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 наилучщей эффективности в процессе распыления подложка должна находиться вне темного пространства, в неоосредствениой близости к аноду 3. Расположение подложки вблизи катода 2 приводит к осаждению металла худшего качества, а расположение ее на расстоянии, более удаленном от катода, приводит к отражению на поверхности основы небольших частиц распыляемого металла, в результате чего требуется большая продолжительность времени для /получения осаждения пленки заданной толщины.

Расположение темного пространства изменяется с изменением давления, приближаясь к катоду с увеличением давления. По мере приближения -подложки к катоду она может служить препятствием на пути газовых ионов, бомбардирующих этот катод, при этом давление в 1камере поддерл ивается низким, что приводит к расположению темного пространства за пределами области, в которой подложка является защитой для катода.

Коифигурация и толщина плеики определяются предельной величиной заданного электрического сопротивления. Начальная

толщина плеики составляет более 400 А, что обусловлено толщиной слоя сплава, подвергаемого анодной обработке, которая должна

быть выше 300 А, что обеспечивает (Непрерывность цепи, кроме того, с точки зрения легкости протекающих п юиессов желательно превращение в оксидную форму слоя, толщиНОЙ не менее 100 А. Верхний предел толщины пленки не ограничен, 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 анодного распыления слой из танталоалюминиевого сплава .может быть подвергнут анодному окислению в соответствующем электролите. Для анодного окисления могут быть выбраны любые из общепринятых электролитов, например разбавлея.ная азотиая кислота, борная кислота, уксусная кислота, лимонная .кислота и винная кислота.

Процесс анодного окисления аналогичен процессу анодной обработки, в котором первоначально иоиользуется низкое напряжение, а затем оно увеличивается, таким образом поддерлсивая постоянный анодный ток.

В процессе изготовления резисторов анодное окисление может .продолжаться до тех пор, пока не достигается заданная величина электросопротивления, полученное в результате изделие подвергается предварительной термической обработке.

Предмет изобретеяия

Тонкопленочный резистор, содержащий подложку, нанесенную на нее катодным ра-спыле«ием металлическую лленку, например, в виде соединений тантала и окисную плеику,

полученную анодированием поверхности металлической .пленки, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности параметров резисторов, металлическая пленка выполнена из танталоалюминиевого сплава с содержанием алюминия от 20 до 60 ат. %.

йпЫгЬо JriLzDnLQ riLInLa

- -ff

-f -9 -6

S

SfbTLLQ

S

6