DE1490927C3 - Verfahren zur Herstellung eines Schicht Widerstandselementes unter Verwendung von Tantalmtnd - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Schicht Widerstandselementes unter Verwendung von Tantalmtnd

Info

Publication number
DE1490927C3
DE1490927C3 DE1490927A DE1490927A DE1490927C3 DE 1490927 C3 DE1490927 C3 DE 1490927C3 DE 1490927 A DE1490927 A DE 1490927A DE 1490927 A DE1490927 A DE 1490927A DE 1490927 C3 DE1490927 C3 DE 1490927C3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
tantalum nitride
cathode
tantalum
sheet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE1490927A
Other languages
English (en)
Other versions
DE1490927B2 (de
DE1490927A1 (de
Inventor
Dieter Morristown N.J. Gerstenberg (V.St.A.)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AT&T Corp
Original Assignee
Western Electric Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Western Electric Co Inc filed Critical Western Electric Co Inc
Publication of DE1490927A1 publication Critical patent/DE1490927A1/de
Publication of DE1490927B2 publication Critical patent/DE1490927B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE1490927C3 publication Critical patent/DE1490927C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C17/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors
    • H01C17/06Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base
    • H01C17/075Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base by thin film techniques
    • H01C17/12Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base by thin film techniques by sputtering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/0021Reactive sputtering or evaporation
    • C23C14/0036Reactive sputtering
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C7/00Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/006Thin film resistors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49082Resistor making
    • Y10T29/49099Coating resistive material on a base
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/26Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension
    • Y10T428/263Coating layer not in excess of 5 mils thick or equivalent
    • Y10T428/264Up to 3 mils
    • Y10T428/2651 mil or less

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Non-Adjustable Resistors (AREA)
  • Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)

Description

Schichtwiderstandselementen ist gegenüber dem der Gold-Schichtwiderstandselemente wesentlich kleiner und hängt im technisch interessierenden Dickenbereich von 400 bis 1500 Ä von der Schichtdicke praktisch nicht ab.
Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben; es zeigt
F i g. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht einer Apparatur zur Herstellung einer Tantalnitrid-Schicht gemäß der Erfindung,
F i g. 2 eine graphische Darstellung des spezifischen Flächenwiderstandes in Ohm/Quadrat (Widerstand bei einem Strom von einer Kante zur gegenüberliegenden Kante eines beliebigen Quadrates, hier bei einer Schichtdicke von 1000 Ä) als Funktion des Partialdrucks von Stickstoff in mm Hg,
F i g. 3 eine graphische Darstellung des Temperaturkoeffizienten bei 250C in 10-6/°C als Funktion des Partialdruckes von Stickstoff in mm Quecksilbersäule und
F i g. 4 einen Widerstand mit einer Tantalnitrid-Schicht.
) Die Apparatur nach F i g. 1 ist zur Abscheidung
einer Tantalnitrid-Schicht durch kathodische Zerstäubung von Tantal vorgesehen. Sie weist eine Vakuumkammer 11 auf, in der eine Kathode 12 und eine Anode 13 angeordnet sind. Die Kathode 12 kann ganz aus Tantal bestehen oder alternativ einen Tantalmantel aufweisen, der als Überzug, Folie od. dgl. auf dem Grundkörper, beispielsweise aus Aluminium, aufgebracht ist.
Eine Spannungsquelle 14 liegt zwischen Kathode 12 und Anode 13. Eine Plattform 15 dient als örtliche Stütze für eine Unterlage 16, auf der die Tantalnitrid-Schicht niedergeschlagen werden soll. Eine Maske 17 auf der Unterlage 16 begrenzt die Abscheidung in der gewünschten Weise.
Bevorzugte Mineralien für die Unterlage sind Glas, glasierte keramische Körper usw. Diese Materialien erfüllen die Anforderungen nach Hitzebeständigkeit und Nichtleitfähigkeit, die für die bei dieser Aufstäub ungstechnik verwendeten Unterlagen wichtig sind.
I) Die Unterlage 16 wird zunächst gründlich gesäubert.
Die üblichen Reinigungsmittel sind verwendbar, wobei die Wahl des speziellen Reinigungsmittels von der Zusammensetzung der Unterlage selbst abhängt. Besteht beispielsweise die Unterlage aus Glas, so stellt Kochen der Unterlage in Königswasser oder Wasserstoffsuperoxyd ein bequemes Verfahren zur Säuberung der Oberfläche dar.
Die Unterlage 16 wird dann auf die Plattform 15 gelegt und die Maske 17 passend angeordnet. Plattform 15 und Maske 17 können aus jedem feuerfesten Material hergestellt sein. Es kann indessen zur leichteren Herstellung der Maske bequem sein, hierfür ein Metall, z. B. Aluminium, zu verwenden. Um scharf abgegrenzte Niederschläge zu erhalten, ist es notwendig, daß die Maske 17 gegen die Unterlage 16 unter Druck angepreßt wird.
;. . Die Vakuumkammer wird dann evakuiert und Stickstoff zugeführt; nach Erreichen des gewünschten . Stickstoff-Partialdruckes wird Argon zugeführt. Die Höhe des Vakuums hängt von der Bewertung verschiedener Faktoren ab.
Die Erhöhung des Inertgasdrucks und die damit verbundene Verringerung des Vakuums in der Kammer 11 erhöht die Geschwindigkeit, mit der das zu zerstäubende Tantal von der Kathode abgetragen wird, und erhöht demgemäß die Abscheidungsgeschwindigkeit. Der Maximaldruck wird gewöhnlich von der bewältigbaren Energiezufuhr begrenzt, da die Erhöhung des Drucks auch den Stromfluß zwischen Kathode 12 und Anode 13 verstärkt. Eine praktische obere Grenze in dieser Hinsicht ist ein Druck von 0,020 mm Hg bei einer Zerstäubungsspannung von 3000V, obwohl diese je nach Größe der Kathode,
ίο der Zerstäubungsgeschwindigkeit usw. geändert werden kann, wie allgemein bekannt ist. Der äußerste Maximaldruck ist der, bei welchem das Zerstäuben innerhalb vorgeschriebener Toleranzen noch angemessen geregelt werden kann. Aus der vorstehenden Diskussion folgt, daß der Minimaldruck von der niedrigsten Abscheidungsgeschwindigkeit bestimmt wird, die wirtschaftlich noch tragbar ist.
Nachdem der erforderliche Druck erreicht ist, wird die Tantal-Kathode 12 gegenüber der Anode 13
zo negativ gemacht. Die Minimalspannung, die zur Durchführung der Zerstäubung notwendig ist, beträgt etwa 3000 V. Die Erhöhung der Spannung zwischen Anode 13 und Kathode 12 hat die gleiche Wirkung wie eine Erhöhung des Drucks, nämlich eine Ver-
größerung sowohl der Abscheidungsgeschwindigkeit als auch des Stromflusses. Dementsprechend wird die Maximalspannung von den gleichen Faktoren bestimmt, die den Maximaldruck steuern.
Der Abstand zwischen Anode und Kathode ist nicht kritisch. Indessen ist die minimale Entfernung diejenige, die zur Erzeugung einer Glimmentladung erforderlich ist, die ihrerseits vorhanden sein muß, damit Zerstäubung auftritt. Hinsichtlich der Dunkelräume der Glimmentladung, insbesondere des Grookessehen Dunkelraumes, sei bemerkt, daß zum Erhalt optimaler Verhältnisse beim Zerstäubungsvorgang die Unterlage 16 unmittelbar außerhalb des Crookesschen Dunkelraums auf der der Kathode 12 zugewandten Seite der Plattform 15 angeordnet sein sollte.
Ein dichteres Heranrücken der Unterlage 16 an die Kathode 12 bewirkt eine Metallabscheidung schlechterer Qualität. Ein zu weites Wegrücken der Unterlage 16 von der Kathode 12 bewirkt das Auftreffen eines kleineren Anteils des insgesamt zerstäubten Metalls, wodurch die Zeit zur Erzeugung eines Niederschlags gegebener Stärke erhöht wird.
Es ist zu beachten, daß die Lage des Crookesschen Dunkelraums bei Druckänderungen wechselt und daß er bei wachsendem Druck zur Kathode hin wandert.
Wenn die Unterlage 16 näher zur Kathode herangerückt wird, wirkt sie als Hindernis auf dem Weg der Gas-Ionen, die die Kathode bombardieren.
Dementsprechend sollte der' Druck so niedrig gehalten werden, daß der Crookessche Dunkelraum jenseit des Punktes liegt, bei dem die Unterlage 16 eine Abschirmung der Kathode verursacht.
Das Abwägen dieser verschiedenen Einflüsse der Spannung, des Drucks und der relativen Stellung von Kathode, Anode und Unterlage zwecks Erhalts eines hochwertigen Niederschlags ist in der Zerstäubungs-Technik wohlbekannt.
Unter besonderer Berücksichtigung des zur Diskussion stehenden Beispiels wird durch Anwendung entsprechend bemessener Spannung, entsprechend bemessenen Drucks und Abstands der verschiedenen Elemente in der Vakuumkammer eine Schicht von Tantalnitrid in einer Ausdehnung niedergeschlagen, die von der Geometrie der Maske 17 bestimmt ist. Das
5 6
Zerstäuben wird während der (berechenbaren) Zeit- Abscheidungsvorgang wird der Tantalnitrid-Film in
dauer durchgeführt, die zur gewünschten Schichtdicke Gegenwart von Luft auf 250 bis 4000C erhitzt, wo-
führt. durch die Nitridschichten stabilisiert werden.
Für die Zwecke der Erfindung beträgt die minimale Elektronen-Beugungsversuche haben ergeben, daß Dicke der niedergeschlagenen Schicht auf der Unter- 5 die so erzeugten Schichten Tantalnitrid hexagonaler lage annähernd 400 Ä. Es besteht keine obere Grenze Struktur (Ta2N), Tantalnitrid kubischer Struktur für diese Dicke, bei einer Erhöhung der Dicke auf (TaN) und Mischungen von Ta2N und TaN enthalten, oberhalb 1500 Ä übersteigen jedoch für die meisten wobei TaN-Schichten beim Zerstäuben mit Stickstoff-Anwendungsfälle die Kosten den Nutzen. Partialdrücken von 10~4 mm Hg und höher begünstigt
F i g. 2 ist eine graphische Darstellung des spezi- io werden. Bei Drücken zwischen 4 · 10~5 und 10~5 mm Hg fischen Flächen Widerstandes in Ohm/Quadrat bei werden Mischungen mit verschiedenen Ta2N-An-250C einer Tantalschicht, die bei einem Gesamtdruck teilen erzeugt, während bei Drücken unter 4 ·10~6 mm Hg von 0,015 mm Hg in einer Stärke von etwa 1000 Ä die Zusammensetzung im wesentlichen Ta2N entaufgedampft ist, als Funktion des Stickstoff-Partial- spricht. Die Niederschlagung von Tantalnitrid in drucks. Die Kurve stellt Durchschnittswerte von sechs 15 kubischer Gitterstruktur vom Natriumchlorid-Typ ist Gruppen mit je zehn Widerstandsstreifen mit Gold- bisher in der Literatur nicht erwähnt worden, eine anschlüssen auf 3,81 · 7,62 cm großen Glasplättchen solche Gitterstruktur ist bei Titannitrid bekannt dar, die bei einer Temperatur von 400 ± 100C unter (»Angewandte Chemie«, 1957, S. 283).
wechselnden Stickstoffpartikeldrücken aufgedampft Nachstehend werden verschiedene Beispiele im worden sind. 20 einzelnen beschrieben. Diese Beispiele, ebenso die
Wie hieraus zu ersehen ist, ändert sich der spezifische oben gegebenen Ausführungen, sind lediglich im
Flächenwiderstand bei den betrachteten Widerstands- erläuternden, nicht aber im beschränkenden Sinne ·
streifen unterhalb 5 · 10~6 mm Hg wenig. Oberhalb aufzufassen,
eines Stickstoff-Partialdruckes von 5 · 10~6 mm Hg B e i s ρ i e 1 I
wächst der spezifische Flächenwiderstand von 5 auf 25
etwa 20 Ohm/Quadrat an und bleibt von 5 · 10~5 mm Hg Es wurde eine Zerstäubungs-Apparatur entsprechend
bis zu einem Stickstoff-Partialdruck von 5 · 10~4 mm Hg der in F i g. 1 gezeigten Art verwendet, um die Tantal-
im wesentlichen konstant. nitrid-Schicht herzustellen. Die Kathode bestand aus
Die Betrachtung der Fi g. 3, in der für dieselbe einer kreisförmigen Scheibe aus Tantal hoher Reinheit
Gruppe von Widerständen (also bei denselben Auf- 30 von 1,02 mm Dicke und 10,16 mm Durchmesser,
dampfbedingungen) der Temperatur-Koeffizient bei In der benutzten Apparatur lag die Anode auf Erd-
25° C gegen den Partialdruck des Stickstoffs auf ge- potential.
tragenistjZeigt.daßderAnstiegdesspezifischenFlächen- Eine Glasscheibe von etwa 3,8 cm Breite und Widerstandes zwischen 5 · 10~6 und 5 · 10~5 mm Hg 7,6 cm Länge, wie sie als Objektträger für Mikroskope Stickstoff partialdruck von einem Absinken des 35 verwendet wird, diente als Unterlage. Um zehn WiderTemperatur-Koeffizienten von +1000 · 10~6/°C auf stände auf dieser Unterlage zu erzeugen, wurden etwa —70· 10-6/°C begleitet ist. Zwischen etwa zehn 0,95 · 0,64 cm große Goldanschlüsse durch 4 · IO-5 mm Hg und 3 · 10~4 mm Hg ist der Tempera- Seidengaze an jeder Längsseite der Unterlage im Abtur-Koeffizient bei einem Wert von —(70 ±10) · 10~6/ stand voneinander auf gesiebt. Die Goldanschlüsse 0C annähernd konstant. 4° wurden bei 565° C eingebrannt und hatten dann einen
Die Verwendung von Stickstoff-Partialdrücken zwi- spezifischen Flächenwiderstand von 0,2 Ohm pro sehen etwa 4 · 10~5 und 3 · IO-4 mm Hg ergibt also Quadratfläche. Die kontaktierten Unterlagen wurden bei 1000 Ä als Schichtdicke gleichzeitig einen etwa dann nach folgendem Verfahren gereinigt. Sie wurden konstanten spezifischen Flächenwiderstand (etwa zunächst in einem Waschmittel gewaschen, damit 20 Ohm/Quadrat) und einen etwa konstanten Tem- 45 größere Schmutzteilchen und Fett entfernt wurden. peratur-Koeffizienten (etwa —70 · 10-6/°C). Solche Danach folgte Spülen unter fließendem Wasser, Verhältnisse sind für den Erhalt reproduzierbarer 10 Minuten langes Kochen in 10%iger Wasserstoff-Ergebnisse bei der Massenherstellung von Wider- peroxyd-Lösung, Spülen mit destilliertem Wasser, ständen besonders günstig. Bei der Auswertung der 10 Minuten langes Kochen in destilliertem Wasser graphisch in Fig. 2 und 3 gezeigten Daten ist zu 5° und schließlich Aufbewahrung in einem Ofen bei beachten, daß die angegebenen Drücke für die Pump- 150° C bis zum Gebrauch.
leistung des im Einzelfall verwendeten Vakuum- Als nächstes wurde die Unterlage maskiert, um
systems spezifisch sind, doch bleibt der allgemeine zwischen jedem Goldanschlußpaar jeweils eine etwa
Verlauf der Kurven erhalten. Das vorliegende Ver- 15 Quadratflächen lange Widerstandsstrecke zu defi-
fahren ist im Bereich eines Stickstoffpartialdrucks von 55 nieren. (Statt wie vorliegend die Maskierung vor der
10~6 bis IO-3 mm Hg durchführbar. Aufstäubung der Widerstandsschicht vorzunehmen,
In Fig. 4 ist eine Unterlage 21 dargestellt, die aus könnte auch zuerst eine durchgehende Widerstandseinem der bei der Herstellung gedruckter Schaltungen schicht aufgedampft werden, die dann zum Herausgewöhnlich verwendeten feuerfesten Materialien be- arbeiten der Widerstandsstrecken einer Maskier- und steht. Zwischen zwei Anschlüssen 21Λ und 21B aus 60 Ätzbehandlung zu unterziehen wäre.)
elektrisch gut leitendem Material, z. B. Gold, ist Nach Verbringen der Unterlage in eine Vakuum^, eine Schicht 23 aus Tantalnitrid niedergeschlagen. kammer wurde diese mit Hilfe einer Vorpumpe un#-: Die leitenden Anschlüsse 21Λ und 21B sind nicht einer Ölpumpe auf etwa 2 · 10~* mm Hg in einer Zeiterfindungswesentlich, werden aber gewöhnlich bei der spanne von 30 bis 45 Minuten evakuiert. Danach wurde Konstruktion gedruckter Schaltungen verwendet. 65 die Unterlage auf etwa 400°C aufgeheizt. Nach Errei-
Für das zur Diskussion stehende Beispiel gilt, daß chen dieser Temperatur wurde Stickstoff in die Kam-
die Unterlage während des Zerstäubungs-Vorgangs mer eingelassen, bis der gewünschte Partialdruck
zwischen 300 und 5000C gehalten wird. Nach dem erreicht war. Danach wurde Argon in die Kammer bei
einem Druck von etwa 0,015 mm Hg eingelassen. Während des Zerstäubungsvorgangs wurde der Partialdruck des Stickstoffs auf etwa 10~4 mm Hg gehalten.
Anode und Kathode waren etwa 6,35 cm voneinander entfernt, und die gewaschene Unterlage war dazwischen an einer Stelle unmittelbar außerhalb des Crookesschen Dunkelraumes angeordnet. Die Unterlage wurde während des Aufstäubevorgangs auf 400° C gehalten. Zwischen Kathode und Anode wurden 5000 V Gleichspannung angelegt. Um gleiche Bedingungen zu Beginn der kathodischen Zerstäubung zu erhalten, war es als zweckmäßig gefunden worden, zuerst einige Minuten lang auf eine Abschirmung aufzudampfen, wodurch reproduzierbare Ergebnisse erhalten wurden.
Das Zerstäuben wurde etwa 10 Minuten lang durchgeführt und ergab eine Schicht von etwa 1000 Ä.
Nach dem Zerstäubungsvorgang wurden der Widerstand in Ohm und der spezifische Widerstand in 10-° Ohm cm gemessen. Danach wurde der Widerstand an Luft eine Stunde auf 4000C erwärmt. Der
so hergestellte Widerstand wurde dann wiederum gemessen. Um die Stabilität des Widerstandes zu bestimmen, wurde eine thermische Alterung bei 15O0C1000 Stunden lang durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle niedergelegt.
Die erzeugte Tantalnitrid-Schicht hat hauptsächlich kubische Gitterstruktur vom NaCl-Typ.
Beispiel II
ίο Das Verfahren nach Beispiel I wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß der Partialdruck des Stickstoffs auf 1,8 · 10-4 mm Hg während der Zerstäubung gehalten wurde. Der entstandene Widerstand aus Tantalnitrid hatte NaCl-Gitterstrukur.
B e i s ρ i e 1 III
Das Verfahren des Beispiels I wurde mit der Abänderung wiederholt, daß der Partialdruck des Stickstoffs während des Aufstäubens bei 5 · 10~4 mm Hg gehalten wurde. Der erhaltene Widerstand
Tantalnitrid hatte ebenfalls NaCl-Gitterstruktur.
Bei
spiel
10 Minuten
stäubt
aufge- Filmdicke
in Ä
in mm Hg Spezifischer
Widerstand
in 10"** Ω cm
Anfangs-
Widerstand
in Ohm
Widerstand
in Ohm nach
der Wärme
behandlung
Widerstand
in Ohm nach
1000 Stunden
bei 150° C
Δ R in %
nach
1000 Stunden
bei 1500C
1 10 Minuten
stäubt
aufge- 1000 ίο-4 251 377,91 411,88 412,03 +0,03
2 10 Minuten
stäubt
aufge- 1000 1,8 · 10-4 214 320,90 347,90 348,02 +0,04
3 1000 5 · 10-4 237 355,21 412,11 412,07 -0,009
Pn2 = Partialdruck von Stickstoff
Eine Untersuchung der in der Tabelle dargelegten ungewöhnlich stabiler Widerstand erhalten wird, wie
Werte zeigt, daß der Widerstand der Tantalnitrid- man an den nach der Alterung (1000 Stunden bei
Schichten durch die Wärmebehandlung (1 Stunde 40 15O0C) erhaltenen Werten sieht,
bei 400° C) merklich erhöht wird und daß dann ein
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
309 515/340

Claims (3)

1 2 Tantalschichten nach dem Aufbringen oxydieren Patentansprüche: lassen. Auch das Ausheizen von durch Kathodenzerstäubung hergestellten Schichtwiderständen zwecks
1. Verfahren zur Herstellung eines Schicht- Herstellung konstanter Verhältnisse ist nicht mehr neu Widerstandselementes, das eine durch kathodische 5 (deutsche Patentschrift 881 235). Es kann z. B. bei Zerstäubung auf einem Tragkörper aufgebrachte 400°C 1 Stunde lang erfolgen. Ferner ist dabei die Tantalnitrid-Schicht enthält, dadurch ge- Vorbeheizung von Tragkörpern für festhaftende kennzeichnet, daß die kathodische Zer- Metallschichten bekannt (deutsche Patentschrift stäubung zur Erzielung einer Schichtdicke in der 656 875), ebenso wie die Verwendung von Schablonen Größenordnung einiger 100 Ä mit einem Abstand io bei der Herstellung elektrischer Schichtwiderstände zwischen Kathode und Tragkörper, der etwas (deutsche Patentschrift 859 915). Es ist außerdem als größer als der .Crookessche Dunkelraum einer allgemein bekannt vorausgesetzt, daß der Gesamt-Glimmentladung ist, in einer stickstoffhaltigen druck und die Größe der Hochspannung bei vergleich-Atmosphäre durchgeführt wird, deren Stickstoff- baren Verfahren so gewählt werden, daß einerseits eine partialdruck zur Erzielung eines Temperatur- 15 ausreichende Abscheidungsgeschwindigkeit und ankoef fizienten von · weniger als 200 · 10~6/° C im dererseits eine Regelung des Zerstäubungsvorganges Bereich von etwa IO-5 bis IO-3 mm Hg oder zur zur Einhaltung vorgegebener Toleranzen gewährleistet Erzielung eines etwa konstanten Temperatur- sind.
koeffizienten von etwa —70 · 10-6/°C im Bereich Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
von etwa 4 · 10~5 bis 3 · 10~4 mm Hg gehalten 20 Schichtwiderstandselement herzustellen, welches bei
wird, daß dann durch Zuführung von Argon der relativ niedrigen Ohmwerten hohe Stabilität sowie
Gesamtdruck und durch Anlegen einer Hoch- elektrische und mechanische Eigenschaften aufweist,·
spannung entsprechender Höhe die Arbeitsbe- die im Vergleich zu den bekannten Schichtwiderstands-
dingungen so eingestellt werden, daß einerseits elementen, beispielweise aus Gold (»Metall«, 1953,
noch eine wirtschaftlich tragbare Abscheidungs- 25 S. 171 bis 182), vorteilhaft sind,
geschwindigkeit erzielt wird, andererseits der Es wurde nun gefunden, daß sich TaN-Schichten
Zerstäubungsvorgang noch innerhalb vorgegebener vorzüglich als Schichtwiderstände eignen, da sie
Toleranzen geregelt werden kann, daß dann: der praktisch alle diesbezüglichen Forderungen in hervor-
Tragkörper (16) während des Zerstäubungsvor- ragender Weise erfüllen. Demgemäß wird zur Lösung
ganges auf einer Temperatur zwischen 3000C 30 der vorstehend erwähnten Aufgabe ausgegangen von
und 5000C gehalten wird und daß dann das einem Verfahren zur Herstellung eines Schichtwider-
entstandene Widerstandselement zwecks Alterung Standselements, das eine durch kathodische Zer-
an Luft erhitzt wird. stäubung auf einem Tragkörper aufgebrachte Tantal-
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- nitrid-Schicht enthält; und die erfindungsgemäße zeichnet, daß die Alterung bei einer Temperatur 35 Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die kathozwischen 250 und 4500C während einer Zeit von dische Zerstäubung zur Erzielung einer Schichtdicke 1 bis 5 Stunden durchgeführt wird. in der Größenordnung einiger 100 Ä mit einem Ab-
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch stand zwischen Kathode und Tragkörper, der etwas gekennzeichnet, daß die Schicht bis zu einer Dicke größer als der Crookessche Dunkelraum einer Glimmvon wenigstens 400 Ä niedergeschlagen wird. 40 entladung ist, in einer stickstoffhaltigen Atmosphäre
durchgeführt wird, deren Stickstoffpartialdruck zur " . Erzielung eines Temperaturkoeffizienten von weniger
"_ als 200 · 10-6/°C im Bereich von etwa 2 · 10~6 bis
. „. ΙΟ"3 mm Hg oder, zur Erzielung eines etwa konstanten
45 Temperaturkoeffizienten von etwa —70 · 10-6/°C im Bereich von etwa 4 · 10~5 bis 3 · 10~4 mm Hg gehalten
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur wird, daß dann durch Zuführung von Argon der Herstellung eines Schichtwiderstandselementes, das Gesamtdruck und durch Anlegen einer Hochspannung eine durch kathodische Zerstäubung auf einem Trag- entsprechender Höhe die Arbeitsbedingungen so körper aufgebrachte Tantalnitrid-Schicht enthält (deut- 50 eingestellt werden, daß einerseits noch eine wirtschaftsche Patentschrift 878 585). lieh tragbare Abscheidungsgeschwindigkeit erzielt
Bei der Herstellung dünner Schichten von Hart- wird, andererseits der Zerstäubungsvorgang noch metall-Verbindungen durch Kathodenzerstäubung ist innerhalb vorgegebener Toleranzen geregelt werden bei dem bekannten Verfahren nach der deutschen kann, daß dann der Tragkörper während des ZerPatentschrift 878 585 als Kathodenmetall unter anderen 55 stäubungsvorganges auf einer Temperatur zwischen Metallen auch Tantal erwähnt worden, und auf diesen 3000C und 5000C gehalten wird und daß dann das Methallkathoden werden in einem ersten Schritt die entstandene Widerstandselement zwecks Alterung Oxide, Nitride oder Carbide der gleichen Metalle an Luft erhitzt wird.
oder anderer Metalle aufgebracht und anschließend Die so erzeugte Tantalnitrid-Schicht ist im Vergleich
zerstäubt. Das bekannte Verfahren ist in erster Linie 60 zu einer Goldschicht wesentlich hitzebeständiger, sie zur Herstellung von Schutzschichten vorgesehen, kann kann daher bei höheren Betriebstemperaturen eingeaber auch zum Aufbau dielektrischer Schichten in setzt werden. Tantalnitrid ist auch anodisch oxydierbar, Verbindung mit Kondensatoren und Widerständen es kann daher ein Tantalnitrid-Schichtwiderstandsverwendet werden. Dort ist jedoch nicht gesagt, daß element mit Hilfe anodischer Oxydation auf einen die Widerstandsschicht selbst aus Tantalnitrid besteht. 65 gewünschten Sollwert recht einfach, aber nichts-Es ist ferner bekannt (Aufsatz: »Thin-Film Circuit destoweniger sehr genau eingestellt werden, was bei Techniques« aus IRE Transactions on Component Schichtwiderstandselementen aus Gold nicht möglich Parts, Juni 1960, S. 37 bis 44), daß sich aufgebrachte ist. Der Temperaturkoeffizient von Tantalnitrid-
DE1490927A 1961-10-03 1962-09-08 Verfahren zur Herstellung eines Schicht Widerstandselementes unter Verwendung von Tantalmtnd Expired DE1490927C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US142702A US3242006A (en) 1961-10-03 1961-10-03 Tantalum nitride film resistor

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE1490927A1 DE1490927A1 (de) 1969-11-13
DE1490927B2 DE1490927B2 (de) 1973-04-12
DE1490927C3 true DE1490927C3 (de) 1973-10-31

Family

ID=22500933

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1490927A Expired DE1490927C3 (de) 1961-10-03 1962-09-08 Verfahren zur Herstellung eines Schicht Widerstandselementes unter Verwendung von Tantalmtnd

Country Status (7)

Country Link
US (1) US3242006A (de)
BE (2) BE623060A (de)
DE (1) DE1490927C3 (de)
FR (1) FR1334290A (de)
GB (1) GB1015143A (de)
NL (2) NL283435A (de)
SE (1) SE308151B (de)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3369991A (en) * 1965-01-28 1968-02-20 Ibm Apparatus for cathode sputtering including a shielded rf electrode
US3413711A (en) * 1966-09-07 1968-12-03 Western Electric Co Method of making palladium copper contact for soldering
US3537891A (en) * 1967-09-25 1970-11-03 Gen Electric Resistor films of transition metal nitrides and method of forming
US3516914A (en) * 1968-02-26 1970-06-23 United Aircraft Corp Aluminum masking of active components during tantalum/nitride sputtering
US3639165A (en) * 1968-06-20 1972-02-01 Gen Electric Resistor thin films formed by low-pressure deposition of molybdenum and tungsten
US3607384A (en) * 1968-07-11 1971-09-21 Western Electric Co Thin-film resistors having positive resistivity profiles
US3574143A (en) * 1969-02-19 1971-04-06 Bell Telephone Labor Inc Resistive composition of matter and device utilizing same
US3664943A (en) * 1969-06-25 1972-05-23 Oki Electric Ind Co Ltd Method of producing tantalum nitride film resistors
US3622410A (en) * 1969-12-18 1971-11-23 Control Data Corp Method of fabricating film resistors
US3655544A (en) * 1970-03-02 1972-04-11 Gen Electric Refractory metal/refractory metal nitride resistor films
US3664931A (en) * 1970-07-27 1972-05-23 Dieter Gerstenberg Method for fabrication of thin film capacitor
FR2112667A5 (de) * 1970-11-05 1972-06-23 Lignes Telegraph Telephon
BE793097A (fr) * 1971-12-30 1973-04-16 Western Electric Co Procede pour ajuster le coefficient de resistance en fonction de la temperature d'alliages tantale-aluminium
BE791139A (fr) * 1972-01-14 1973-03-01 Western Electric Co Procede pour le depot de beta-tantale dope par l'azote
US3847658A (en) * 1972-01-14 1974-11-12 Western Electric Co Article of manufacture having a film comprising nitrogen-doped beta tantalum
US3775278A (en) * 1972-03-22 1973-11-27 Bell Telephone Labor Inc Technique for the fabrication of thin film resistors
US3912612A (en) * 1972-07-14 1975-10-14 Westinghouse Electric Corp Method for making thin film superconductors
US3916075A (en) * 1972-07-22 1975-10-28 Philips Corp Chemically highly resistant material
US4325048A (en) * 1980-02-29 1982-04-13 Gould Inc. Deformable flexure element for strain gage transducer and method of manufacture
DE3113745A1 (de) * 1981-04-04 1982-10-21 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Duennschicht-dehnungsmessstreifen und verfahren zu seiner herstellung
JPS61255001A (ja) * 1985-05-07 1986-11-12 富士ゼロックス株式会社 サ−マルヘツド
US5201923A (en) * 1990-07-27 1993-04-13 Toshiba Tungaloy Co., Ltd. Stoichiometric b1-type tantalum nitride and a sintered body thereof and method of synthesizing the b1-type tantalum nitride
US5221449A (en) * 1990-10-26 1993-06-22 International Business Machines Corporation Method of making Alpha-Ta thin films
JPH0819516B2 (ja) * 1990-10-26 1996-02-28 インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン 薄膜状のアルファTaを形成するための方法および構造
FR2679651B1 (fr) * 1991-07-26 1993-11-12 Schlumberger Services Petroliers Couche mince extensometrique en cermet a base de tantale et de nitrate de tantale, son procede de preparation et son utilisation dans un capteur de pression.
ATE174842T1 (de) 1993-06-28 1999-01-15 Canon Kk Wärmeerzeugender, tano.8 enthaltender widerstand, substrat mit diesem wärmeerzeugenden widerstand für flüssigkeitsstrahlkopf, flüssigkeitsstrahlkopf mit diesem substrat, und gerät für einen flüssigkeitsstrahl mit diesem flüssigkeitsstrahlkopf
JPH09120713A (ja) * 1995-10-25 1997-05-06 Murata Mfg Co Ltd 抵抗材料組成物

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US420881A (en) * 1890-02-04 Rudolf langhans
US896341A (en) * 1904-11-14 1908-08-18 Gen Electric Filament for incandescent lamps.
US1123585A (en) * 1913-05-31 1915-01-05 Int Agricultural Corp Double-nitrid composition of matter.
AT86825B (de) * 1920-06-14 1921-12-27 Hugo Janistyn Verfahren zur Herstellung von Glühkörpern für Beleuchtungs- und Durchleuchtungszwecke.
US2003592A (en) * 1933-01-03 1935-06-04 Globar Corp Glaze for nonmetallic resistors
DE1069448B (de) * 1953-11-16 1959-11-19 MetallgeseMschaft Aktiengesellschaft, Frankfurt/M Zahnräder
GB830391A (en) * 1955-10-28 1960-03-16 Edwards High Vacuum Ltd Improvements in or relating to cathodic sputtering of metal and dielectric films
US2917442A (en) * 1955-12-30 1959-12-15 Electronique & Automatisme Sa Method of making electroluminescent layers
US3063858A (en) * 1959-07-22 1962-11-13 Nat Res Corp Vapor source and processes for vaporizing iron, nickel and copper

Also Published As

Publication number Publication date
GB1015143A (en) 1965-12-31
FR1334290A (fr) 1963-08-02
US3242006A (en) 1966-03-22
NL283435A (de)
DE1490927B2 (de) 1973-04-12
BE623060A (de) 1962-10-31
SE308151B (de) 1969-02-03
NL124711C (de)
BE634012A (de)
DE1490927A1 (de) 1969-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1490927C3 (de) Verfahren zur Herstellung eines Schicht Widerstandselementes unter Verwendung von Tantalmtnd
DE2601656C2 (de) Verfahren zum Herstellen eines hochohmigen Cermet-Schichtwiderstandes und Cermet-Schichtwiderstand
DE2125827C3 (de) Verfahren zum Aufstäuben eines elektrisch leitenden Metalloxidüberzuges
DE2021264A1 (de) Verfahren fuer die Herstellung von diskreten RC-Anordnungen
DE1950126A1 (de) Verfahren zur Aufringung isolierender Filme und elektronische Bauelemente
DE2650466C2 (de) Elektrischer Widerstand
DE3200901A1 (de) Verfahren zum herstellen eines temperaturempfindslichen bauelements
EP0471138A2 (de) Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Messwiderstandes
DE1295693B (de) Verfahren zum Herstellen von Kondensatoren mit einem Dielektrikum aus Nickeloxid
AT393367B (de) Schichtverbundwerkstoff, insbesondere fuer gleit- und reibelemente, sowie verfahren zu seiner herstellung
DE69205919T2 (de) Verfahren zum Anbringen einer Paste für einen keramischen Mehrschicht-Aktuator.
DE2640316A1 (de) Material fuer einen elektrischen widerstand und verfahren zur herstellung eines widerstandes
DE2063580C2 (de) Verfahren zum Aufbringen einer transparenten, elektrisch leitfähigen Indiumoxidschicht
DE2125954A1 (de) Verfahren zum Herstellen von elek trischen Widerstanden in Form relativ dicker Filme
DE1953070B2 (de) Verfahren zum herstellen eines tantaloxinitridschichtwiderstandelements
DE1648209A1 (de) Indirekt geheizter Thermistor
DE1590786B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Mikro-Miniatur-Schaltungen bzw.Schaltungsbauelementen
DE1665426A1 (de) Ohmscher Widerstand und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2543079C3 (de) Verfahren zum Herstellen von Trockenelektrolytkondensatoren
DE1809572A1 (de) Glasurmittel enthaltender Isolationswerkstoff zur Herstellung elektronischer Mikroschaltungen bzw.unter Verwendung solchen Isolationswerkstoffes hergestelltes Schaltungselement und Verfahren zur Herstellung elektronischer Mikroschaltungen
DE652142C (de) Verfahren zur Herstellung von Hochfrequenzwiderstaenden
DE914041C (de) Verfahren zur Herstellung von elektrisch hochwertigen, als Kondensatordielektrikum oder Isolierstoff dienenden Metalloxyden
DE1590786C (de) Verfahren zur Herstellung von Mikro Miniatur Schaltungen bzw Schaltungsbauele menten
DE1640503C3 (de) Verfahren zum Widerstandsabgleich eines elektrischen Schichtwiderstandselements mit glasierter Widerstandsschicht
AT239382B (de) Verfahren zur Herstellung/eines Schichtwiderstandes und danach hergestellter Schichtwiderstand

Legal Events

Date Code Title Description
SH Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977