DD223002A1 - Verfahren zur herstellung von duennschichtwiderstaenden hoher praezision - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Mikroelektronik und ist bei der Herstellung von Duennschichtwiderstaenden anwendbar. Ziel der Erfindung ist es, die Qualitaet der Bauelemente und die Ausbeute aus dem technologischen Prozess zu erhoehen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, bei dem eine Widerstandsschicht erzeugt wird, die neben der Basislegierung gasfoermige Elemente gebunden enthaelt, und bei dem die Widerstandsschicht sowie weitere Duennschicht strukturiert werden, so zu gestalten, dass die Gleichlaufeigenschaften der Widerstandselemente verbessert werden. Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch geloest, dass nach der Abscheidung der Widerstandsschicht ueber diese eine zusaetzliche Widerstandsschicht aus der gleichen Basislegierung aufgebracht wird, in der jedoch eine geringere Menge oder keines der gasfoermigen Elemente enthalten ist, und dass nach der Strukturierung der Duennschichtwiderstaende sowie der Leitbahn-, Kontakt- und sonstigen Strukturelemente eine Waermebehandlung in einer Atmosphaere durchgefuehrt wird, die mindestens 5 at % der gasfoermigen Elemente enthaelt.
Description
Verfahren zur Herstellung von Dünnschichtwiderständen hoher Präzision
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Mikroelektronik· Objekte, bei denen die Erfindung anwendbar ist, sind Verfahren zur Herstellung von monolithischen oder Hybridschaltkreisen mit Dünnschichtwiderständen oder Dünnschicht* Chipwiderstandsnetzwerke, z.B. R-2R-Netzwerke für hochgenaue Analog-Digital-Wandler oder ähnliche Präzisionsschaltkreise. ·' ' '.!"
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Als Dünnschicht-Widerstandsmaterialien werden Legierungen mit ausschließlich metallischen Komponenten, z.B. Cr-Ui1, aber auch mit nichtmetallischen Komponenten, z.B. Cr-Si, Cr-SiO (Cermets), Ta-N, verwendet. Gewünschte Eigenschaftsverbesserungen werden durch Zusätze weiterer metallischer oder nichtmetallischer Komponenten erzielt. Die Dünnschichten we r den übli ehe rw ei s e durch phy sikali s ch e ö der chemisehe Schichtabscheideverfahren, z.B. Elektronenstrahlverdampfen, Sputterverfahren oder chemische Gasphasenabscheidung, aus isolierendem Träger, meist ganzflächig, abgeschieden.
Eine Möglichkeit, die Eigenschaften der Dünnschichten gezielt zu verbessern, z.B. den Flächenwiderstand zu erhöhen, besteht im zusätzlichen Einbau von Sauerstoff, Stickstoff und/oder ähnlichen gasförmigen Elementen Es ist :bekannt9
fjl#-fje Elemente während der Stthichtabscheidung durch einen Beschichtungsprozeß in einem mit diesen gasförmigen Elementen angereicherten Reaktionsgas einzubringen. Pur die Herstellung der Widerstände in integrierten monolithischen und H'Ybridschaltkreisen ist es bekannt, die Dünnschichten durch fotolithografische Prozeßschritte und anschließendes Ätzen zu strukturieren·
Als Mangel der bisher bekannten Verfahren erweist sich, daß für viele Anwendungsfälle die erreichbare Präzision der ,Widerstandsnetzwerke noch nicht ausreicht bzw. mangelhaft ist. Eine mangelhafte Präzision zieht zumindest eine geringe Ausbeute aus dem technologischen Prozeß nach sich» Weiterhin ist die Lebensdauer der Widerstandsnetzwerke meist durch allmähliche Überschreitung der Toleranzgrenzen bedingt, noch zu niedrig. Ein zusätzlicher Mangel besteht darin, daß der mögliche Arbeitstemperaturbereich der Widerstandsnetzwerke eingeengt werden muß oder aufwendige schaltungstechnische Kompensationsmaßnahmen ergriffen werden müssen, da sonst durch die temperaturabhängigen Widerstandsänderungen zulässige Toleranzgrenzen überschritten werden· Die erreichbare Präzision, Stabilität und der mögliche Arbeitstemperaturbereich werden für viele Anwendungsfälle, z.B, R-2R-Netzwerke in hochäuflösenden Analog-Digital "-Wandlern, nicht nur durch die absoluten Eigenschaften der Widerstandselemente selbst, sondern durch die Differenzen der Eigenschaften benachbarter Widerstandselemente des Widerstandsnetzwerkes entscheidend bestimmt«
Die eigentliche Ursache für derartige Differenzen sind Unterschiede in den spezifischen Schichteigenschaften, z.B. in unterschiedlichen spezifischen Widerständen der Schichten, sowie Unterschiede in den relativen Schichteigenschaften, z.B. in unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten und Alterungsraten der Widerstände, d.h., die Widerstände besitzen mangelnde Gleichlaufeigenschaften. Derartige Differenzen sind nicht durch geometrische Toleranzen bedingt, die ζ·Β·
Infolge Schablonen-, PoSitionierungs-, Masken- oder Ätzfehler entfliehen·
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, bei der Herstellung von Dünnschichtwiderständen die Qualität der Bauelemente und die Ausbeute aus dem technologischen Prozeß zu erhöhen·
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Dünnschichtwiderständen, bei dem eine Widerst andsβchient erzeugt wird, die neben der Basislegierung Sauerstoff, Stickstoff und/oder ähnliche gasförmige Elemente gebunden enthält, und bei dem die Widerstandsschicht sowie weitere Dünnsehichten, beispielsweise Leitbahn-, Zwischenun'd Kontakt schicht en, strukturiert werden, so zu gestalten, daß die Gleichlaufeigenschaften der Widerstandselemente, inabesondere bezüglich der Präzision, der Stabilität und des Temperaturverhaltens verbessert werden·
Diese Aufgabe iöt nach der Erfindung dadurch gelöst, daß nach der Abscheidung der Widerstandsschicht über diese eine zusätzliche Widerstandsschicht aus der gleichen Basislegierung aufgebracht wird, in der jedoch eine geringere Menge oder keines der gasförmigen Elemente enthalten ist, und daß nach der Strukturierung der Dünnschichtwiderstände sowie der Leitbahn-, Kontakt- und sonstigen Strukturelemente eine Wärmebehandlung in einer Atmosphäre durchgeführt wird, die mindestens 5 at % der gasförmigen Elemente enthält· >
Nach zweckmäßigen Ausgestaltungen der Erfindung wird die zusätzliche Widerstandsschicht mit einer Dicke von <5 nm aufgebracht und die Wärmebehandlung bei einer Temperatur von >300 °0 mit einer Dauer von^10 min durchgeführtβ
Sofern zxinrnt Leitbahn-, Kontakt- und eventuell Zwischenschichten abgeschieden, diese strukturiert und erst dann die Widerstandsschicht abgeschieden wird, ist das erfinduhgsgemäße Verfahren ebenfalls umzukehren, d.h,, es ist zuerst die als zusätzliche V/iderstandsschicht bezeichnete Schicht abzuscheiden und darüber ist die eigentliche Widerstandsschicht aufzubringen·
Ausführungsbeispiel
CrSi-Schichten mit einer Schichtdicke von d = 40 nm werden reaktiv mit einem dc-Plasmatron auf thermisch oxydierte Si-Scheiben (1,2 /Um SiOg-Scbichtdicke) gesputtert« Als Reaktivgas wird Sauerstoff mit einem Partialdruck Po0'« 4,32.10*"° Torr in Argon (PAr - 4,0.1O*"-5 Torr) verwendet. Das Target enthält Cr und Si in einem Verhältnis von etwa 0,7 und einen W-Zusatz. Anschließend wird ohne Unterbrechung des Beschichtungszyklus noch eine zusätzliche dünne (d = 5 mn) CrSi-Widerstandsschicht (Po2 = 3,16.10"^ Torr) aufgebracht. Danach wird mit einem weiteren Plasmatron eine 1,5 /um dicke Al-Schicht ohne Unterbrechung des Vakuums auf die CrSi-Schicht aufgebracht· Nachfolgend werden mit üblichen fotolithografischen Prozeßschritten und naßchemischem Ätzen zuerst Al-Leitbahnen und Kontalctflachen^ und anschließend die CrSi-Widerstandsschichten strukturiert. Dabei werden beide Widerstandsschichten als einheitliche Schicht behandelt. Beim Strukturieren werden quadratische Dünnschichtwiderstände mit unterschiedlicher geometrischer Größe (50x50 /Um bis 1000x1000 /Um ) erzeugt. Abschließend wird eine Wärmebehandlung bei 410 0C über 2 h an Luft durchgeführt.
Die so hergestellten Dunnschichtwiderstände weisen geringere Eigenschaftsdifferenzen zwischen den geometrisch kleinsten und größten Widerständen auf, als nach bekannten Verfahren hergestellte, ,
Die Differenzen im Temperaturkoeffizient der Widerstände (gerneasen zwirächen 20 0C und 120 0C) verringern sich auf ^ 15 % (100 % £ jeweils den besten Werten bekannter Verfahren)« Die Differenzen in der Alterungsrate (aus der Lagerung über 1000 h bei 120 0C an Luft ermittelt) verringern sich auf < 85 %.
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung von Dünnschichtwiderständejti hoher Präzision, bei dem eine Widerstandsschicht erzeugt wird, die neben der Basislegierung Sauerstoff, Stickstoff und/oder ähnliche gasförmige Elemente ge-f bunden enthält, und bei dem die Widerstandsschicht sowie weitere Dünnschichten, beispielsweise Leitbahn-, Zwischen- und Kontaktschichten, strukturiert werden, gekennzeichnet dadurch, daß nach der Abscheidung der Widerstandsschicht über diese eine zusätzliche Widerstandsschicht aus der gleichen Basislegierung aufgebracht wird, in der jedoch eine geringere Menge oder keines der gasförmigen Elemente enthalten ist, und daß nach der Strukturierung der Dünnschichtwiderstände sowie der Leitbahn-, Kontakt- und sonstigen Strukturelemente
eine Wärmebehandlung in einer Atmosphäre durchgeführt wird, die mindestens 5 at % der gasförmigen Elemente enthält,
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die zusätzliche Widerstandsschicht mit einer Dicke von<5 mn aufgebracht wird· '
3· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Wärmebehandlung bei einer Temperatur von >300 0C und mit einer Dauer von >10 min durchgeführt wird·
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| DD25792883A DD223002A1 (de) | 1983-12-14 | 1983-12-14 | Verfahren zur herstellung von duennschichtwiderstaenden hoher praezision |
| DE19843445380 DE3445380A1 (de) | 1983-12-14 | 1984-12-13 | Verfahren zur herstellung von duennschichtwiderstaenden hoher praezision |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD25792883A DD223002A1 (de) | 1983-12-14 | 1983-12-14 | Verfahren zur herstellung von duennschichtwiderstaenden hoher praezision |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD223002A1 true DD223002A1 (de) | 1985-05-29 |
Family
ID=5552924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DD25792883A DD223002A1 (de) | 1983-12-14 | 1983-12-14 | Verfahren zur herstellung von duennschichtwiderstaenden hoher praezision |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD223002A1 (de) |
| DE (1) | DE3445380A1 (de) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US4766411A (en) * | 1986-05-29 | 1988-08-23 | U.S. Philips Corporation | Use of compositionally modulated multilayer thin films as resistive material |
| US4803457A (en) * | 1987-02-27 | 1989-02-07 | Chapel Jr Roy W | Compound resistor and manufacturing method therefore |
| EP1168379A3 (de) * | 2000-06-29 | 2004-12-08 | Texas Instruments Incorporated | Verfahren zur Herstellung eines Dünnschichtwiderstandes mit vorbestimmtem Temperaturkoeffizient |
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1983
- 1983-12-14 DD DD25792883A patent/DD223002A1/de unknown
-
1984
- 1984-12-13 DE DE19843445380 patent/DE3445380A1/de not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3445380A1 (de) | 1985-07-04 |
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