DD158725A3

DD158725A3 - PRECISION RESISTANCE LAYER

Info

Publication number: DD158725A3
Application number: DD21918380A
Authority: DD
Inventors: Joachim Sonntag; Dieter Kraut; Guenter Weise; Wilfried Hinueber
Original assignee: Joachim Sonntag; Dieter Kraut; Guenter Weise; Wilfried Hinueber
Priority date: 1980-02-21
Filing date: 1980-02-21
Publication date: 1983-02-02

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Elektrotechnik und Elektronik. Ihr Ziel ist es, die Stabilitaet des Widerstandes zu erhoehen, den Temperaturkoeffizienten und die Thermokraft gegen Kupfer zu verringern, sowie den Bereich fuer den spezifischen elektrischen Widerstand zu vergroessern und dessen untere Grenze zu senken. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die chemische Zusammensetzung der Schicht zu veraendern und eine nichtkristalline Schicht zu erzielen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die Schicht aus einem oder mehreren hochschmelzenden Elementen, Silicium, Chrom und Sauerstoff besteht. Ihre chemische Zusammensetzung entspricht einem in einem Dreistoffdiagramm dargestellten Polygon, dessen Eckpunkte sich aus der Zusammensetzung in At-%, P tief 1 (10 A, 50 Cr, 40 Si); P tief 2 (10 A, 10 Cr, 80 Si); P tief 3 (1 A, 19 Cr, 80 Si); P tief 4 (1 A, 45 Cr, 54 Si) ergeben. Dabei steht fuer das hochschmelzende Element oder die Summe der hochschmelzenden Elemente als Symbol A. Der Sauerstoffgehalt der Schicht betraegt 0,01 bis 30 At-% und sie liegt roentgenamorph vor. Die Erfindung laesst sich fuer Praezisionswiderstaende als diskrete Bauelemente,in R- oder RC-Netzwerken oder in integrierten Schaltkreisen anwenden.The invention relates to the field of electrical engineering and electronics. Their goal is to increase the resistance's resistance, reduce the temperature coefficient and the thermal power against copper, and increase the range for the specific electrical resistance and lower its lower limit. The invention has for its object to change the chemical composition of the layer and to achieve a non-crystalline layer. According to the invention, the object is achieved by the layer consisting of one or more refractory elements, silicon, chromium and oxygen. Its chemical composition corresponds to a polygon represented in a ternary diagram, the vertices of which consist of the composition in At%, P low 1 (10 A, 50 Cr, 40 Si); P deep 2 (10 A, 10 Cr, 80 Si); P deep 3 (1 A, 19 Cr, 80 Si); P deep 4 (1 A, 45 Cr, 54 Si). Here, the high-melting element or the sum of the high-melting elements is symbol A. The oxygen content of the layer is 0.01 to 30 at.% And it is roentgenamorphic. The invention is applicable to precision resistors as discrete devices, in R or RC networks, or in integrated circuits.

Description

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PräzisionswiderstandsschichtPrecision resistor layer

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Elektronik und Elektrotechnik« Objekte, bei denen die Erfindung anwendbar ist, sind Präzisionswiderstände als diskrete Bauelemente, in R -oder RC-Netzwerken oder in integrierten Schaltkreisen.The invention relates to the field of electronics and electrical engineering. Objects to which the invention is applicable are precision resistors as discrete components, in R or RC networks, or in integrated circuits.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Hach der DB-OS 2724 498 ist eine Widerstandsschicht bekannt, die aus einer homogenen Mischung einer oder mehreren Chrom-Silizium-Verbindungen und einem oder mehreren Oxiden des Chroms und/oder Siliziums besteht.According to DB-OS 2724 498, a resistance layer is known which consists of a homogeneous mixture of one or more chromium-silicon compounds and one or more oxides of chromium and / or silicon.

Außerdem ist die Verwendung-.von metallischen Zusätzen bekannt (DE-OS 2.2-35 656), um die Eigenschaften der Widerstandslegierung wie TK, Thermokraft, Stabilität und spezifischen Widerstand zu verändern. Der Mangel dieser bekannten Schicht besteht in geringer Stabilität des Widerstandes und zu großen Temperaturkoeffizienten. Ursächlich dafür ist die chemische Zusammensetzung der Schicht, EIa weiterer Mangel besteht darin, daß, als Folge der kristallinen Struktur der Schicht, der Bereich des spezifischen elektrischen Widerstandes zu klein ist und dessen untere Grenze au hoch liegt.In addition, the use of metallic additives is known (DE-OS 2.2-35656) to change the properties of the resistance alloy such as TK, thermoelectricity, stability and resistivity. The shortcoming of this known layer is low resistance and large temperature coefficients. The reason for this is the chemical composition of the layer. Another defect is that, as a consequence of the crystalline structure of the layer, the range of the specific electrical resistance is too small and its lower limit is high.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die Stabilität des Widerstandes zu erhöhen, den Temperaturkoeffizienten zu verringern, so-The aim of the invention is to increase the stability of the resistor, to reduce the temperature coefficient, so

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wie den Bereich für den spezifischen elektrischen Widerstand zu vergrößern und dessen untere Grenze zu senken,how to increase the range for the specific electrical resistance and lower its lower limit,

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die chemische Zusammensetzung der Schicht zu.verändern und eine nichtkristalline Schicht zu erzielen» Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die auf einem Substrat mit einer elektrisch isolierenden Oberfläche niedergeschlagene Schicht aus einem oder mehreren hochschmelzenden Elementen, Silizium, Chrom und Sauerstoff besteht» Ihre chemische Zusammensetzung entspricht einem in einem vereinfachten Dreistoffdiagramm dargestellten Polygon, dessen Eckpunkte sich aus der Zusammensetzung in At-Ji, P^(Io A, 50 Cr, 40 Si);. P₂ 0° ^A» 10 Cr, 80 Si); P₃ (1 A, 19 Cr, 80 Si); P₄ (1 A, 45 Cr, 54 Si) ergeben. Dabei steht für das hochschmelzende Element als Symbol A, Der Sauerstoffgehalt der Schicht beträgt 0,01 bis 30 At-^. Die Schicht ist getempert und liegt röntgenamorph vor* Die hochschmelzenden Elemente sind vorzugsweise Wolfram, Molybdän oder Tantal. Die Schicht enthält vorzugsweise 2 bis 5 At-fS hochschmelzende Elemente und ist unter inerten Bedingungen getempert. Die Stabilität der Widerstandsschicht wächst mit zunehmender Temperatur beim Tempern. Der Zusatz von hochschmelzenden Elementen ermöglicht eine Erhöhung der Temperatur beim Tempern. Für die Einstellung der elektrischen Parameter sind Tempertemperaturen zwischen TOG und 850 K günstig. Der Anteil der hochschmelzenden Elemente ist. aber auch vom Sauerstoffgehalt abhängig und zwar derart, daß ein höherer Säuerstoffanteil geringeren Zusatz von hochschmelzenden Elementen erfordert. Gleichzeitig steigt mit dem Sauerstoffgehalt aber auch der spezifische elektrische Widerstand. Sind sowohl die Anteile von hochschmelzenden Elementen als auch von Sauerstoff hoch, wird der Temperaturkoeffizient in negativer Richtung bis zur Großenordnung von -1.0 bis -30 · 10"""Vk verschoben. Aber auch in diesem Falle werden hohe Schichtstabilitäten erreicht.The object of the invention is to change the chemical composition of the layer and to achieve a non-crystalline layer. According to the invention, this object is achieved in that the layer deposited on a substrate with an electrically insulating surface consists of one or more high-melting elements, silicon, Chromium and oxygen exist »Their chemical composition corresponds to a polygon shown in a simplified ternary diagram, whose vertices consist of the composition in At-Ji, P ^ (Io A, 50 Cr, 40 Si). P ₂ 0 ° ^A »10 Cr, 80 Si); P ₃ (1 A, 19 Cr, 80 Si); P ₄ (1 A, 45 Cr, 54 Si). In this case, the high-melting element is symbol A, the oxygen content of the layer is 0.01 to 30 At ^. The layer is tempered and is X-ray amorphous * The refractory elements are preferably tungsten, molybdenum or tantalum. The layer preferably contains 2 to 5 At-fS refractory elements and is annealed under inert conditions. The stability of the resistive layer increases with increasing tempering temperature. The addition of refractory elements allows an increase in temperature during annealing. For setting the electrical parameters, annealing temperatures between TOG and 850 K are favorable. The proportion of high-melting elements is. but also dependent on the oxygen content and in such a way that a higher Säuerstoffanteil requires less addition of refractory elements. At the same time, the oxygen content also increases the specific electrical resistance. If both the proportions of high-melting elements and of oxygen are high, the temperature coefficient in the negative direction is shifted to the order of -1.0 to -30.times.10.sup.-1 K. However, high layer stabilities are also achieved in this case.

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Ausführungsbeispieleembodiments

Example 1:

Auf einer thermisch oxydierten Siliziumscheibe deren Oxid.-schichtdicke 1,2 /um beträgt, befindet sich eine 40 nm dicke Cr-Si-W-O-Schicht. Das Atomverhältnis von Gr : Si : W beträgt 36 : 60 ι 4. Diese Scheibe enthält zusätzlich 6 At-# Sauerstoff, Die Schicht ist 2 Stunden bei 820 K unter Hochvakuum und anschließend 100 Stunden bei 570 K unter Luft getempert. Es ergeben sich folgende Werte:On a thermally oxidized silicon wafer whose oxide layer thickness is 1.2 / um, there is a 40 nm thick Cr-Si-WO layer. The atomic ratio of Gr: Si: W is 36: 60 ι 4. This disc additionally contains 6 At- # oxygen, the layer is annealed for 2 hours at 820 K under high vacuum and then 100 hours at 570 K under air. The following values result:

spezifischer elektrischer Widerstand/ [fliSl * omj- 1200 Temperaturkoeffizient ΤΚβ'Ο ~⁵/K J= -1specific electrical resistance / [fliSl * omj- 1200 temperature coefficient ΤΚβ'Ο ~ ⁵ / KJ = -1

^~"|1OOO h bei 400 K [foj t 0,05~ 10000 h at 400 K [foj t 0.05

Example 2s

Auf einem Substrat entsprechend Beispiel 1 befindet sich eine Cr-Si-Mo-C-Schicht· Das Atomverhältnis von Cr : Si : Mo beträgt 40 : 55 s 5, Zusätzlich enthält die Schicht 10 At-# Sauerstoff. Sie ist 20 Stunden bei 720 K getempert. Die Schicht zeigt folgende Werte:On a substrate according to Example 1 there is a Cr-Si-Mo-C-layer. The atomic ratio of Cr: Si: Mo is 40: 55 s 5, In addition, the layer contains 10 At. It is annealed at 720 K for 20 hours. The layer shows the following values:

spezifischer elektrischer Widerstand/* /"/u-^· cmj = 4000 Temperaturkoeffizient TK[1o"*^/kJ = -3specific electrical resistance / * / "/ u- ^ · cmj = 4000 Temperature coefficient TK [1o" * ^ / kJ = -3

J^-TiIOQO h bei 4OO K [$] -0,05J ^- TiIOQO h at 4OO K [$] -0.05

Claims

"4" 2 19 183 Claim for invention

Claims 1. Precision resistance layer deposited on a substrate having an electrically insulating surface, said layer consisting of one or more upset elements, silicon, Cuirom and oxygen, characterized in that the chemical composition of the layer corresponds to a polygon represented in a simplified ternary diagram Key points are the composition in atomic $ P .. (10 A, 50 Cr, 4-0 Si) ;. P ₂ (10 A, 10 Cr ₉ 80 Si); P ₃ (1 A, 19 Cr ₉ 80 Si,); P ^ (1 A, 45 Cr, 54 Si), where the high-lubricity element is symbol A, and its oxygen content is 0.01 to 30 At-fo, the layer is tempered and is X-ray amorphous,

2 * Precision resistance layer according to item 1, characterized in that the high-melting elements are preferably tungsten, molybdenum or tantalum.

3. Presision resistance layer according to item 1 and 2, characterized in that the layer preferably contains 2 to 5 At-fo high-melting Slemente.

4 · Precision resistance layer according to item 1, characterized in that the layer is annealed under inert conditions.