DD205279A1 - Verfahren zur herstellung von praezisionswiderstandsnetzwerken - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Praezisionswiderstandsnetzwerken in Duenn- oder Dickschichttechnik. Die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren anzugeben, durch welches der Einfluss der Kontaktuebergangswiderstaende auf Gebrauchsparameter des Widerstandsnetzwerkes, wie dem absoluten TK und die Langzeitstabilitaet derart festgelegt wird,dass die relativen Parameter eliminiert werden, wird erfindungsgemaess durch Variation der Kontaktanzahl und/oder der Uebergangsbreite im Kontaktgebiet geloest.

Description

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Titel der Erfindung

Verfahren zur Herstellung von Präzisionswiderstandsnetzwerken

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Präzisionswiderstandsnetzwerken in Dünn- oder Dickschichttechnik. Bevorzugt findet das erfindungsgemäße Verfahren Anwendung bei der Herstellung von Widerstandsnetzwerken, wie z, B. von Spannungs- und Stromteilern für Digital/ Analog- und Analog/Digital-Wandlerji, die ein präzises Verhältnis der Teilwiderstandswerte unter Betriebsbedingungen über lange Zeit aufweisen müssen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Ein Hauptvorteil integrierter Widerstandsnetzwerke in Dünnschichttechnik beruht auf den nahezu identischen elektrischen Eigenschaften der einzelnen Widerstände auf einem Chip infolge der gemeinsamen Vorgeschichte bei der Herstellung· Dadurch wird es möglich, Schaltungen mit sehr geringen Differenzwerten der einzelnen Widerstandselemente bezüglich des Flächenwiderstandes, des Temperaturkoeffizienten (TK) und des Alterungsverhaltens (sogenannte relative Parameter/tracking) zu realisieren, wie sie z. B. für Anwendungen in der Meß-, Steuer- und Regelungstechnik benötigt werden· Erfahrungsgemäß liegen diese relativen Parameter um ca. eine Größenordnung unter den entsprechenden Absolutwerten, d. h. beispielsweise, ändert sich der Wert eines Widerstandes durch Alterungsprozesse um ein Prozent, so unterscheiden sich die Werte änderungen zweier WiderstandseIe-

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mente innerhalb der Dünnschichtschaltung nur um ca· ein Promille voneinander und es bleibt das für viele Anwendungen entscheidende Verhältnis der Widerstandswerte folglich gleichfalls auf ca. ein Promille konstant.

Es ist nun bekannt, daß sich in Schichtsystemen an den Grenzflächen zwischen zwei Einzelschichten häufig Übergangsschichten z. B. infolge Kontamination mit Verunreinigungen während der Herstellung oder durch Diffusionsprozesse entstehen, welche an den Kontakten zu Übergangswiderständen führen, die sich in einem zusätzlichen Beitrag zum Temperaturkoeffizienten bzw. zum Alterungsverhalten (Langzeitstabilität des Widerstandes) offenbaren. Dieser z. B. im Falle des TK als sogenannter "Stör-TK" bekannte Einfluß hängt in seinem Ausmaß vom jeweiligen Widerstandswert des betrachteten Einzelelementes ab, so daß auf diese Weise insbesondere die relativen Werte des TK und der Langzeitstabilität innerhalb eines Netzwerkes in unerwünschter Weise verschlechtert und damit die spezifischen Vorteile der integrierten Herstellung des Widerstandsnetzwerkes z· T. aufgehoben werden. Zur Verminderung dieser Effekte sind eine Reihe von Maßnahmen bekannt, wie die Herstellung des Schichtsystems ohne Vakuumunterbrechung, Sputterätzen zur Reinigung der Schichtoberflächen vor dem Aufbringen der nächsten Schicht oder die Einbeziehung von diffusionshemmenden Zwischenschichten. Dadurch wird jedoch der technologische Prozeß der Herstellung von Dünnschichtnetzwerken u· U. beträchtlich verkompliziert bzw. kann der Einfluß der Übergangswiderstände nur begrenzt minimiert werden.

Weiterhin ist in DE-OS 2.720.379 und DE-AS 2.437.312 vorgeschlagen, zusätzliche nichtkontaktierte Elektroden aufzubringen, die dort die Aufgabe haben, beim Abgleichen der Widerstandsschicht Mikrorisse zu verhindern, wodurch ebenfalls ein nicht so starkes Stromrauschen des Bauelementes im Betrieb bedingt wird. Alle bekannten Maßnahmen können je· doch nicht den Einfluß der Kontaktwiderstände auf die relativen Parameter eliminieren.

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Ziel der Erfindung;

Es ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Präzisionswiderstandsnetzwerken anzugeben, mit dem es gelingt, die Einhaltung der relativen Parameter in einem Widerstandsnetzwerk zu gewährleisten.

Darlegung; des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Präzisionawiderstandsnetzwerken anzugeben, durch welches der Einfluß der Kontaktübergangswiderstände auf Gebrauchsparameter des Widerstandsnetzwerkes, wie dem absoluten Temperaturkoeffizienten und die Langzeitstabilität derart festgelegt wird, daß die relativen Parameter eliminiert werden. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch Aufbringen nichtkontaktierter Zusatzelektroden und/oder Variation der wirksamen Kontaktbreite gemäß der Beziehung

- J _{9 m}it k als der Zahl der Kontaktüber-

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gänge, b der wirksamen Kontaktbreite und R als dem jeweiligen Widerstandswert des betrachteten Einzelelementes, wobei sich die Indizes i und 3 jeweils auf die in Betracht gezogenen Widerstände im Netzwerk beziehen, bei einer den geforderten Gesamt- bzw. Teilwiderstandswerten entsprechenden Dimensionierung der Widerstandsbahnen, gelöst. Durch diese erfindungsgemäße bewußte Vergrößerung der Übergangswiderstände in Teilbereichen des Widerstandsnetzwerkes, wird in überraschend einfacher Weise ihr negativer Einfluß auf die Gebrauchswerteigenschaften des Widerstands netzwerkes kompensiert. Zur Einstellung des Temperaturkoeffizienten integrierter Widerstandsschichtanordnungen wird erfindungsgemäß eine Variation der lateralen Einbindungsbreite von Kontaktflächen im Falle störender Grenzschichten auf ansonsten metallischen Widerstandaschichten ans ich bekannter Flächenstrukturierung beim oder nach dem Aufbringen und/oder durch genau entlang der Grenze der Kontaktflächen geführte Abtragungsstriche in der Widerstandsschicht vorgenommen.

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Ausführung^ be is pie 1

Zur näheren Illustration des erfindungsgemäßen Verfahrens sollen nachfolgende Ausführungsbeispiele dienen. Beiliegende Figuren zeigen: Fig· 1: einen Ausschnitt aus einem Widerstandsnetzwerk mit einem zusätzlich aufgebrachten nichtkontaktierten

Kontakt Fig. 2: einen Ausschnitt aus einem Widerstandsnetzwerk mit erfindungsgemäß variierter Kontaktbreite

1. Ausführungsbeispiel; Betrachtet wird ein Ausschnitt aus einem R/2 R-Netzwerk (Fig. 1), wie es in Digital/Analog- und Analog/Digital-Wandlern häufig zur Anwendung kommt und für dessen Funktionsweise vor allem das genaue Verhältnis der beiden Widerstandswerte R und 2 R eingehalten werden muß. Um den Einfluß des Kontaktüberganges auf den TK und die Langzeitstabilität dieses Verhältnisses zu eliminieren, wird z.B. entsprechend Fig. 1 ein zusätzlicher Hilfskontakt 4 aufgebracht, so daß zwischen den Kontakten 1 und 2 der Widerstand R mit k = 2 liegt, dagegen zwischen den Kontakten 2 und 3 der Widerstand 2 R mit k = 4 wirksam wird. Infolge der Verdoppelung der Kontaktübergänge und damit des Kontaktwiderstandes R^ zwischen den Anschlüssen 2 und 3 bleibt das Verhältnis R_fc/2 R im Netzwerk konstant und die relativen Größen des TK und der Langzeitstabilität erhalten.

2. Ausführungsbeispiele Eine weitere Möglichkeit besteht darin, entsprechend Fig. 2 die Kontaktbreite b zu variieren, so daß auch in diesem Falle die Verdoppelung des Widerstandswertes durch eine Verdoppelung des Kontaktwiderstandes über eine entsprechende Halbierung der wirksamen Kontaktbreite b berücksichtigt wird und das Verhältnis R^ zum Wert des Einzelwiderstandes konstant gehalten wird.

Besonders vorteilhaft erweist sich das erfindungsgemäße Verfahren bei seiner Anwendung auf niederohmigere Widerstandsnetzwerke. Das erfindungsgemäße Verfahren ist selbstverständlich nicht auf Einzelwiderstände beschränkt, sondern kann in derselben Weise auf ganze Teilbereiche eines Widerstandsnetzwerkes bezogen realisiert werden.

Claims (3)

1. Erf indungsanspruch

   I.Verfahren zur Herstellung von Präzisionswiderstandsnetzwerken in Dünn- oder Dickschichttechnik mit Kompensation des Einflusses der Kontaktübergangswiderstände auf die relativen Parameter des Widerstandsnetzwerkes ggf. bei Aufbringung nichtkontaktierter Zusatzkontakte, gekennzeichnet dadurch, daß die Kontakte an Widerstandsbahnen gemäß der Beziehung

   k. k,
   ± - ύ _m mj/fc k als der Zahl der Kontaktüber«

   ^bi ' ^Ri ^bj ' ^Ri

   gänge, b der wirksamen Breite des Kontaktgebietes und R als dem jeweiligen Widerstandswert des betrachteten Einzelelementes, wobei sich die Indizes i und j jeweils auf die in Betracht gezogenen Widerstände im Netzwerk beziehen, bei einer den geforderten Gesamt- bzw. Teilwiderstandswerten entsprechenden Dimensionierung der Widerstandsbahnen - aufgebracht werden,
2. 2.Verfahren nach Punkt 1. zur Einstellung des Temperaturkoeffizienten integrierter Widerstandsschichtanordnungen, gekennzeichnet dadurch, daß eine Variation der lateralen Einbindungsbreite von Kontaktflächen im Falle störender Grenzschichten auf ansonsten metallischen Widerstandsschichten ansich bekannter Flächenstrukturierung beim oder nach dem Aufbringen und/oder durch genau entlang der Grenze der Kontaktflächen geführte Abtragungsstriche in der Widerstandsschicht vorgenommen wird.
3. 3»Verfahren nach Punkt 1. und 2., gekennzeichnet dadurch, daß die Anbringung ansich bekannter zusätzlicher, nicht angeschlossener Kontaktflächen auf der Widerstandsschicht mit der Maßgabe, daß innerhalb der Widerstandsschichtanordnung bezogen auf die Einzelwiderstände die Quotienten aus lateraler Einbindungsbreite und Gesamtzahl der Kontaktflächen proportional den Absolutwiderständen sind, vorgenommen wird.

   Hierzu 1 Seite Zeichnungen.