DE1615030C - Aus einer Isolierunterlage mit hierauf aufgebrachtem, dünnem Tantal-Film aufgebaute Dünnfilmschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine aus einer Isolierunterlage mit hierauf aufgebrachtem dünnem Tantal-Film aufgebaute Dünnfilmschaltung, wobei der Tantalfilm einen spezifischen Widerstand von zumindest Mikroohm · cm und einen Temperaturkoeffizienten des spezifischen Widerstandes von 1-100 bis -100 ppm/°C aufweist.

Elektronische Systeme, insbesondere die der Nachrichtenübermittlungstechnik, sind im Verlauf der Entwicklung größer und komplizierter geworden. Mit der Entwicklung zunehmend komplizierterer elektronischer Systeme hat die Anzahl der Schaltungsbestandteile sowie der notwendigen Verbindungsleiter unverhältnismäßig stark zugenommen. Der Ausfall selbst nur eines Schaltelements »der nur einer Verbindungsleitiing kann den Ausfall eines ganzen Systems und damit den begleitenden Bedienungsverlust nach sich ziehen. Demgemäß können Schaltungsbestandteile und Verbindungselemente, die die Zuverlässigkeitsanforderungcn bei kleinen Systemen erfüllen, nicht mehr ausreiflii.'inl betriebssicher sein, wenn sit: in sehr irmfter Zahl in umfangreichen modernen elektronischen Systemen eingesetzt werden. Ausgedehnte Untersuchungen hatten zum Ziel, Schaltungen und Schaltelemente herzustellen, die betriebssicher und stabil sind und diese Eigenschaften über möglichst hohe Betriebszeiträume hinweg beibehalten. Die Technologie der integrierten Tantal-Dünnfilmschaltung wurde im Hinblick auf dieses Bedürfnis entwickelt.
Die Verwendung der Dünnfilmtechnologie gestattet

ίο eine wesentliche Reduzierung einzelner Leiterverbindungen, was gleichbedeutend mit einer Erhöhung der Betriebssicherheit ist. Diese Reduzierung der Zahl einzelner Leiterverbindungen ist möglich, weil mehrere Schaltelemente häufig auf einer einzigen Isolierunterlage mit einem auf dieser aufgebrachten kontinuierlichen Tantal-Film hergestellt werden können, durch den die Schaltelemente miteinander verbunden werden können bzw. der unmittelbar Teil eines oder mehrerer Schaltelemente bilden kann. Daher hängt die Betriebssicherheit und Stabilität der Gesamtschaltung vor allem von den entsprechenden Eigenschaften der dünnen Tantal-Schicht ab.

Es ist bekannt, Tantal-Dünnfilme durch Zerstäuben einer Tantal-Kathode in reinem Argon bei 10~² Torr herzustellen. Das Vakuum enthält dabei noch Sauerstoff und Stickstoff als Restgehalt. Der kathodisch aufgestäubte Tantal-Dünnfilm besitzt einen spezifischen Widerstand von 200 Mikroohm · cm und einen Temperaturkoeffizienten des spezifischen Widerstandes von —50 bis -f-100 ppm/°C im Gegensatz zu reinem massivem Tantal, das einen spezifischen Widerstand von 12,4 Mikroohm · cm und einen Temperaturkoeffizienten des spezifischen Widerstandes von 3500 ppm/° C besitzt.

Da die Stabilität und Betriebssicherheit der Dünnfilm-Schaltelemente und deshalb auch der Dünnfilmschaltungen selbst wesentlich von dem Material abhängig ist, das zur Bildung des Dünnfilms verwendet wird, besteht ein beträchtliches Bedürfnis nach einem Material zur Bildung verbesserter Dünnfilmschaltelemente.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen neuartigen Tantal-Film bereitzustellen, der in einer Dünnfilmschaltung in bezug auf Temperaturstabilität, spezifischen Widerstand, Leckstromverhalten und Lebensdauer verbesserte Eigenschaften besitzt.

Der erfindungsgemäße Tantal-Film, dessen Eigenschaften bei Dünnfilmschaltungen, Dünnfilmkondensatoren und Dünnfilmwiderständen bisher bei einem Tantal-Film der normalen kubischraumzentrierten Kristallstruktur nicht beobachtet werden konnten,

. unterscheidet sich von dem normalen Tantal-Film und von bekannten Tantal-Verbindungen auf Grund seiner andersartigen Kristallstruktur, die mit Hilfe von Röntgenstrahlen- oder Elektronenbeugungsaufnahmen beobachtet ist. Ausgehend von einer Dünnfilmschaltung der eingangs angegebenen Art, zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß der dünne Film /?-Tantal ist, das die folgenden J-Abstände, gemessen in Ängström, aufweist; 5,38; 4,75; 2,67; 2,49; 2,36; 2,32; 2,15; 2,06; 1,77; 1,442; 1,405; 1,332; L,24O; 1,210 und 1,172, sowie zusätzlich noch die folgenden (/-Abstände, gemessen in Angstrom, aufweisen kann: 2,80; 2,62; 2,25; 2,21; 1,96; 1,59; 1,56; 1,53; 1,46; 1..17; 1,29; 1,11); 1,03 und 1,01, wobei die zusätzlichen (/-Abstände und die ersterwähnten (/-Abstände nach abnehmenden numerischen Werten geordnet sind.

Auf (iiuiul der vorteilhaften F^;ii;enschaften, wie

höherer spezifischer Widerstand sowie kleinerer Temperaturkoeffizient des letzteren, geringer Leckstrom bei Aufbau als Dünnfilmkondensator, erhöhtes Reflexionsvermögen, glattere Oberflächeneigenschaften sowie außergewöhnlich hohe Lebensdauer, ist der erfindungsgemäß aufgebaute Tantal-Film besonders zur Erhöhung der Stabilität und Betriebssicherheit von Dünnfilmschaltungen geeignet.

Im folgenden wird der Ausdruck »/5-Tantal« zur Identifizierung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen neuen Tantal-Films verwendet.

Wie vorstehend erwähnt, kann /5-Tantal am leichtesten von normalem Tantal auf Grund der abweichenden Kristallstruktur unterschieden werden, die beispielsweise durch Röntgenstrahlenbeugungsaufnahmen beobachtbar ist.

Ein Röntgenstrahlenbeugungsdiagramm für ein gegebenes Material wird in der üblichen Bezeichnung durch eine Liste der sogenannten {/-Abstände des Materials in abnehmender Reihenfolge der Größe repräsentiert, wobei diese Abstände üblicherweise in Angströmeinheiten angegeben werden. Jeder i/-Abstand eines bestimmten Materials ist die Entfernung in Ängströmeinheiten zwischen einzelnen Kristallebenen in einer gegebenen Gruppe paralleler Kristallebenen.

Wie allgemein bekannt ist, rührt der Ausdruck »{/-Abstände« von der Braggschen Gleichung her. Sie lautet

λ = 2i/sin Θ.

30

Hierin bedeutet λ die Wellenlänge der Strahlung, die an parallelen Kristallebenen reflektiert wird, Θ der Einfallswinkel oder Reflexionswinkel der Strahlung und d der Abstand zwischen diesen parallelen Kristallebenen.

Da jedes kristalline Material ein eindeutig zuordenbares Röntgenstrahlenbeugungsdiagramm besitzt, gestattet ein Vergleich des Röntgenstrahlenbeugungsdiagramms einer unbekannten Substanz mit den Röntgenstrahlenbeugungsdiagrammen bekannter Materialien, wie diese beispielsweise in veröffentlichten Listen über Pulverbeugungsaufnahmen (Debye-Scherrer-Diagramme) zu finden sind, eine qualitative Identifizierung der unbekannten Substanz. Da ß-Tantal ein eindeutiges Röntgenstrahlungsdiagramm besitzt, erlaubt die Verwendung dieser Methode eine positive Identifizierung von /5-Tantal.

In der Monographie »X-ray Metallography« von A. T a y 1 or, 1961, John Wiley and Sons, Inc., S. 154 bis 158 und 160 bis 161 werden die Röntgenstrahlenbeugungsdiagramme sowie ihre Brauchbarkeit als eindeutiges Identifiziermittel beschrieben.

Chemische Analyse und Kristallstruktur von /3-Tantal

Ag 1

Wie nachstehend in Verbindung mit Verfahren zum As 50

ί !erstellen von ^-Tantal-Filmen noch beschrieben wird,

kann /i-Tantal im Wege einer kathodischen Zerstäu- 60

bung von einer aus kubisch raumzentrierten Tantal Ua H)

(im folgenden kurz normales Tantal genannt) aufge- ij 5

bauten Kathode niedergeschlagen werden. Analytische

und spektographische Untersuchungen, in deren Hi 5

Rahmen //-Tantal-Filme mit normalen Tantal-Filmen, 65 cd 5

die von der gleichen normalen Tantal-Kathode aufge-

stäubt wurden, zeigten, daß //-Tantal-Filme praktisch

die iiloiüiL' Reinheit aufwiesen wie Normal-Tantal- Cr IO

Filme. Die Kristallstruktur von/9-Tantal ist jedoch abweichend von der des normalen Tantals, und ^-Tantal besitzt unterschiedliche Eigenschaften gegenüber normalem Tantal.

. Die nachstehenden Tabellen 1 bis IV zeigen die unterschiedlichen Eigenschaften von/5-Tantal und normalem Tantal auf. Die Werte der Tabellen Il und III beruhen auf Messungen an /S-Tantal-Filmen und an Normal-Tantal-Filmen, die beide von der gleichen,'

ίο aus normalem Tantal aufgebauten Kathode aus aufgestäubt wurden. Die Kathode war aus Tantal des metallurgischen Reinheitsgrads aufgebaut. Die Tabelle IV beruht auf Messungen an Filmen, die unabhängig von den Filmen, die den Tabellen II und III zugrunde gelegen haben, hergestellt worden sind.

In der Tabelle I ist das Röntgenstrahlenbeugungsdiagramm von normalem Tantal, das eine kubischraumzentrierte Kristallstruktur besitzt, dem Röntgenstrahlenbeugungsdiagramm von /?-Tantal gegenüber-

ao gestellt:

Tabelle I
J-Abstände in Angstrom

/?-Tantal	Normales Tantal
5,38
■4,75
2,67
2,49
2,36
2,32	2,338
2,15
2,06
1,77	1,653
1,442
1,405
1,332	1,350
1,240
1,210
1,172
	1,0453

35

40

45 Die Tabelle II führt die Elemente an, die spektralanalytisch in repräsentativen Proben aus entweder /3-Tantal oder aus normalem Tantal nicht nachgewiesen werden konnten. Für jedes dieser Elemente ist außerdem noch diejenige Konzentration (in Teilen pro Million) angegeben, bei welcher das betreffende Element gerade noch spektralanalytisch nachgewiesen werden kann.

55

Tabelle II

Mn 5

Pb 5

Sb 50

Sn H)

V. H)

W .. 1000

Zn 50

Zr 50

In der Tabelle III sind die Verunreinigungselemente aufgeführt, die spektralanalytisch in repräsentativen /3-Tantal-Proben und Normal-Tantal-Probea nachgewiesen werden konnten. Die gefundenen Mengen sind in Teile pro Million angegeben.

Tabelle III

Tabelle V
(/-Abstände in Angstrom

	Normales Tantal	/?-Tantal
Al	10 10 1 bis 5	5 5 1 bis 5
Ca	10 bis 25	10
Cu	5 50	5 bis 10 50 bis 100
FeI ...·.	50 100 bis 200	50 100 bis 200
Mg	5	5 bis 10
Mo	10 bis 25	10 bis 25
Na	5 bis 10	5 bis 10
Nb
Ni
Si
Ti

In der Tabelle IV sind zusätzliche Verunreinigungselemente angegeben, die in repräsentativen /3-Tantal-Proben und Normal-Tantal-Proben durch Xenon-Blitzentladung- und Gaschromatographie-Analyse gefunden wurden. Alle Proben wurden dabei von der gleichen, aus normalem Tantal des metallurgischen Reinheitsgrads aufgebauten Kathode aufgestäubt. Die Zahlenwerte sind in Prozentatome des jeweils gefundenen Verunreinigungselements angegeben (z. B. waren 1,7% der Atome im normalen Tantal Argonatome).

Tabelle IV	A	Normales Tantal	/3-Tantal
	C	1,7 1,2	2,1 1,1
H	8,0 0,17	6,9 0,07
N

Wie die Tabellen II, III und IV zeigen, enthält /tf-Tantal die gleichen Verunreinigungen in praktisch den gleichen Mengen wie normales Tantal. Hieraus kann man aber nun nicht schließen, daß eine Substanz (oder mehrere Substanzen) nicht mit normalem Tantal reagiert hat, um eine Tantalverbindung zu erzeugen, die die Kristallstruktur von /3-Tantal besitzt, oder daß eine Substanz (oder mehrere Substanzen) nicht in entweder eine Substitutionslösung oder eine Zwischengitterplatzlösungmit normalem Tantal eingegangen ist, die für den Unterschied der Kristallstruktur zwischen /3-Tantal und normalem Tantal verantwortlich wäre. Außerdem schließt dies auch die Möglichkeit nicht aus, daß eine bestimmte Substanz (oder bestimmte .Substanzen) die Bildung von /3-Tantal stabilisiert oder beeinflußt.

Ein Vergleich des Röntgenstrahlenbeugungsdiagramms von /3-Tantal mit den Röntgenstrahlbeugungsdiägrammen aller bekannter tantalhaltiger Substanzen ermöglichte jedoch nicht die Identifizierung von //-Tantal als eine dieser Substanzen..

In der nachstehenden Tabelle V sind sämtliche J-Abstände für /3-Tantal angegeben, die beobachtet worden sind.

5,38
4,75
2,80
2,67
2,62
2,49
2,36
2,32
2,25
1,22

2,15

2,06

1,96

1,77

1,59

1,56

1,53

1,46

1,442

1,405

1,37

1,332

1,29

1,240

1,210

1,172

1,10

1,03

1,01

Die (/-Abstände der Tabelle V sind eine Zusammenfassung der (/-Abstände, die insgesamt — unter Verwendung verschiedener Untersuchungsmethoden — festgestellt werden konnten. Alle der angegebenen (/-Abstände sind beobachtbar mit Hilfe direkter Messungen auf Röntgenfilmen, die mit an /S-Tantal gebeugten Röntgenstrahlen belichtet worden sind. Hierbei können unterschiedliche Methoden zur Belichtung der Filme verwendet werden, an denen dann die direkten Messungen gemacht werden. So kann beispielsweise die Probe während der Belichtung der Filme stationär gehalten werden, oder die Probe kann während der Belichtung in Schwingungen versetzt werden. Eine große Anzahl der angegebenen (/-Abstände sind durch die Diffraktometermethoden erhältlich. Untersuchungen /3-Tantal mit Elektronenbeugung bestätigen viele der «/-Abstände der Tabelle V.

Zusätzlich zu seiner neuartigen Kristallstruktur hat auf ebenen Flächen niedergeschlagenes /3-Tantal üblicherweise eine bestimmte Faserstruktur. Eine Faserstruktur ist eine solche, bei der eine Tendenz für eine bestimmte kristallographische Ebene besteht, sich parallel zur Oberfläche der Unterlage auszurichten (Textur).

Infolge einer derartigen Faserstruktur wird sich die Anzahl der beobachteten (/-Abstände etwas mit der jeweils verwendeten Untersuchungsmethode ändern. Unterschiedliche Versuchsaufbauten, Filmdicke und die jeweilige Methode beeinflussen gleichfalls die Anzahl der beobachteten (/-Abstände. Es sollte sich verstehen, daß zusätzliche (/-Abstände beobachtet werden können, wenn neue Methoden verfügbar sind oder das Material in massiver Form oder in einkristalliner Form vorliegt.

In der Tabelle VI sind diejenigen (/-Abstände angegeben, von denen angenommen wird, daß sie besonders genau sind. Diese (/-Abstände sind durch zwei oder mehr unterschiedliche Methoden bestätigt worden.

	Tabelle VI	1,240
5,38	2,15	1,210
4,75	2,06	1,172
2,67	1,77
2,49	1,442
2,36	1,405
2,32	1,332

Herstellung von /3-Tantal

/S-Tantal kann leicht in einer kontinuierlich arbeitenden und beschickbaren Vakuumanlage der in der

eigenen gleichlaufenden Anmeldung' US-Serial No. 314 412 vom 7. Oktober 1963, Charschan et al., hergestellt werden. ·

' Diese Vakuumanlage weist mehrere hintereinandergeschaltete Vakuumkammern auf. Die Endkammern sind nach der Atmosphäre hin offen, um einen kontinuierlichen Durchfluß von Unterlagen zu ermöglichen, auf die das Material während desDurchgangs durch die Anlage aufgestäubt werden soll. Die auf der Eingangsseite der Anlage in dieselbe eingeführten Unterlagen werden durch sukzessiv höher evakuierte Kammern hindurchtransportiert, erhalten eine Beschichtung aus aufgestäubtem Material in einer mittleren Aufstäubekammer (oder Kammern) und laufen dann über sukzessiv weniger hoch evakuierte Kammern zum Ausgangsende der Anlage. Die zu beschichtenden Unterlagen werden einzeln von Trägern oder Schiffchen gehalten, die durch die Vakuumkammerreihe wie vorstehend erwähnt hindurchtransportiert werden.

Die Unterlagen, die aus gewöhnlichem Glas oder keramischem Material bestehen können und im allgemeinen Rechteckform besitzen, werden durch die Niederschlagskammer im allgemeinen unter paralleler Ausrichtung zur Kathode hindurchgeschickt und laufen an dieser in einer Entfernung von 6,4 bis 7,6 cm vorbei. Die Kathode hat im allgemeinen gleichfalls Rechteckform und hat eine Breite (die zur Vorschubrichtung der Unterlagen quer verlaufende Dimension) von 12,7 bis 15,2 cm, die größer ist als die Breite der Unterlage. Die Unterlagen werden an der Kathode in zentrierter Lage gegenüber der Kathodenbreite vorbeitransportiert, so daß die Kathode sich auf beiden Seiten der Unterlage um 6,4 bis 7,6 cm vprerstreckt. In den der Abscheidungskammer vorausgehenden Kammern werden die Unterlagen entgast, und zwar unter Vorerwärmung im Vakuum bei 149° C für 10 Minuten.

Das Aufstäuben in der Niederschlagskammer erfolgt in einer Argonkammer bei einem Druck von 30 · 10~³ Torr. Die Niederschlagskammer wird bis auf etwa 2 · 10~^e Torr evakuiert, und es wird besondere Sorgfalt darauf verwendet, daß nur Argon in die Niederschlagskammer eingeführt wird, um den Druck auf 30 · 10~³ Torr zu erhöhen. Eine Spannung von 4000 Volt zwischen Unterlage und Kathode wird aufrechterhalten, die eine Stromdichte in der Klimmentladung von etwa 0,47 mA/cm² Kathodenfiäche erzeugt.

Obgleich die vorstehend angegebenen Aufstäubebedingungen zur Herstellung von /3-Tantal in der kontinuierlich arbeitenden Vakuumanlage bevorzugt werden, konnte /3-Tantal auch bei hiervon abweichenden Bereichen der Aufstäubebedingungen beobachtet werden.

Ein wesentlicher Schritt bei der Herstellung von /9-Tantal ist die Identifizierung des Materials. Obgleich die vorstehend angegebenen Aufstäubebedingungen zu /3-Tantal-Filmen hoher Qualität in der kontinuierlich arbeitenden Vakuumanlage führen, ist zur Optimalisierung der Aufstäubebedingungen eine positive Identifizierung des erzeugten Materials wesentlich. Die Erzeugung von /3-Tantal kann durch zerstörungsfreie Messungen des spezifischen Widerstands an mit Tantal beschichteten Unterlagen kontrolliert werden. Röntgenstrahlenbeugungsuntersuchungen ermöglichen eine positive Bestätigung, daß /3-Tantal tatsächlich vorliegt.

Eigenschaften von /3-Tantal

Wie vortsehend erläutert worden ist, hat der Vergleich von /i-Tantal mit normalem Tantal keine handgreiflichen Zusammensetzungsunterschiede \ergeben. /3-Tantal besitzt jedoch eine Reihe höchst brauchbarer Eigenschaften, die normales Tantal nicht besitzt.

So ist beispielsweise der spezifische Widerstand von /3-Tantal etwa eine Größenordnung größer als der des normalen Tantals. Normales Tantal in massiver Form hat einen spezifischen Widerstand von etwa 12 Mikroohm · cm. Bei Dünnfilmen aus normalem Tantal liegt der beobachtete spezifische Widerstand etwas höher

ίο als der von Tantal in massiver Form, und zwar liegt er hier bei 24 bis 50 Mikroohm · cm. /3-Tantal-Dünnfilme haben jedoch einen spezifischen Widerstand von zumindest 160 Mikroohm ■ cm. Bei den vorstehend angegebenen Aufstäubebedingungen liegt der spezifische Widerstand von /3-Tantal zwischen 160 und 280 Mikroohm · cm. Es sind jedoch auch viel höhere Werte bei verschiedenen Aufstäubebedingungen beobachtet worden.

Zusätzlich wurde bei /3-Tantal gefunden, daß dessen

ao Temperaturkoeffizient des Widerstands viel kleiner ist als der von normalem Tantal. Der Temperaturkoeffizient des Widerstands bei normalem Tantal in massiver Form liegt zwischen +0,0037 und +0,0038 pro Grad Celcius Temperaturänderung, oder anders geschrieben liegt der Temperaturkoeffizient zwischen +3700 und +3800 Teile pro Million pro Grad Celsius (ppm/°C). Unter Verwendung der letzteren Schreibweise haben normale Tantal-Dünnfilme einen Temperaturkoeffizient des Widerstands, der zwischen +500 und +1000ppm/°C liegt. Bei /3-Tantal-Dünnfilmen wurde jedoch ein Temperaturkoeffizient des Widerstands beobachtet, der zwischen +100 und —100 ppm/°Cliegt.
Wegen dieser Eigenschaften ist /3-Tantal bei der Herstellung von Dünnfilmwiderständen äußerst brauchbar. Dies kann durch einen Vergleich von /3-Tantal-Widerstandsstrecken und von Normal-Tantal-Widerstandsstrecken illustriert werden. Nimmt man dieselbe Geometrie der Widerstandsstrecke an, so wird die aus /?-Tanta! hergestellte Widerstandsstrecke einen höheren Widerstandswert besitzen. Ist andererseits der Widerstandswert vorgegeben, so kann ein höherer Miniaturisierungsgrad des Bauelements erreicht werden, wenn /3-Tantal verwendet wird.

Als Folge des kleinen Temperaturkoeffizienten des Widerstands sind aus /3-Tantal hergestellte Widerstandsstrecken temperaturstabiler als Normal-Tantal-Widerstände. So erfährt beispielsweise ein /S-Tantal-Dünnfilmwiderstand von 100 Ohm eine maximale Wider-Standsänderung von etwa 1 Ohm bei einer Temperaturänderung von 100⁰C. Im Gegensatz hierzu zeigt ein Normal-Tantal-Dünnfilmwiderstand von 100 Ohm zumindest eine Widerstandsänderung von 5 Ohm bei einer Temperaturänderung von 100⁰C.

Ein Vergleich von Dünnfilmkondensatoren mit Tantaloxid als Dielektrikum, die aus normalem Tantal hergestellt sind, mit identisch aufgebauten Dünnfilmkondensatoren, die aus /3-Tantal hergestellt worden sind, zeigt, daß die /3-Tantal-Kondensatoren gegenüber Normal-Tantal-Kondensatoren überlegen sind. Dieser Vergleich ist hinsichtlich Dünnfilmkondensatoren mit Tantaloxid als Dielektrikum durchgeführt worden, wobei diese Kondensatoren aus einer Tantal-Dünnfilmelektrode, einem Tantaloxid-Dünnfilmdielektrikuneiner Gegenelektrode aus Gold aufgebaut waren.

In der Schwachstromtechnik ist ein brauchbare-Kriterium für die Erfüllung der an einen Kondensato gestellten Anforderungen das, daß die Leckströme be

Kondensatoren kleiner als 10~⁹ A sind. Dünnfilmkondensatoren mit Tantaloxid als Dielektrikum, die eine Elektrode aus normalem Tantal besitzen, sind nicht in der Lage, die hinsichtlich des Leckstromverhaltens gestellten Anforderungen zuverlässig zu erfüllen. Andererseits können diese Anforderungen mit derartigen Kondensatoren, die eine/J-Tantal-Elektrode besitzen, leicht erfüllt werden.

Lebensdauerprüfungen, die an solchen /3-Tantal-Dünnfilmkondensatoren über 1000 Stunden hinweg bei 50 V Prüfspannung und bei 85° C durchgeführt worden sind, haben typische Kapazitätsänderungen von + 0,00014 Mikrofarad ergeben, wobei 95°/₀ dieser Kondensatoren Leckströme zeigten, die kleiner als 10~⁹ A waren. Daher ist /?-Tantal insbesondere brauchbar bei der Herstellung von Dünnfilmkondensatoren mit verbessertem Leckstromverhalten und verbesserter Langzeitstabilität.

Da /9-Tantal für Widerstände und Kondensatoren besonders geeignet ist, eignet es sich folglich gleichermaßen auch für integrierte Schaltungen, bei denen Kondensatoren und Widerstände auf der gleichen Unterlage erzeugt werden. Derartige Schaltungen werden vorteilhafterweise aus /?-Tantal unter Verwendung eines einzigen /J-Tantal-Dünnfilms hergestellt, aus dem die Dünnfilmwiderstände und die Tantal-Dünnfilmkondensatorelektroden gebildet werden. Auf

ίο diese Weise sind Kondensatoren und Widerstände durch einen einzigen kontinuierlichen Dünnfilm in der jeweils gewünschten Weise elektrisch verbunden, es wird daher die Anzahl erforderlicher Leitungsverbindungen erheblich reduziert mit der Folge, daß hierdurch automatisch höchst betriebssichere und stabile Schaltungsbausteine erhalten werden, die nach ihrem Einbau in große elektronische Systeme deren Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit gleichfalls erhöhen.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Aus einer Isolierunterlage mit hierauf aufgebrachtem dünnem Tantal-Film aufgebaute Dünnschichtschaltung, wobei der Tantal-Film einen spezifischen Widerstand von zumindest 160 Mikroohm · cm und einen Temperaturkoeffizienten des spezifischen Widerstands von +100 bis —100 ppm/°C aufweist, dadurchg.skennzeichn e t, daß der dünne Film /9-Tantal ist, das die folgenden (/-Abstände, gemessen in Angstrom, aufweist: 5,38; 4,75; 2,67; 2,49; 2,36; 2,32; 2,15; 2,06; 1,77; 1,442; 1,405; 1,332; 1,240; 1,210 und 1,172, sowie zusätzlich noch die folgenden d-Ab stände, gemessen in Angstrom, aufweisen kann: 2,80; 2,62; 2,25; 2,21; 1,96; 1,59; 1,56; 1,53; 1,46; 1,37; 1,29; 1,10; 1,03 und 1,01, wobei die zusätzlichen (/-Abstände und die ersterwähnten J-Abstände nach abnehmenden numerischen Werten geordnet sind.

2. Verfahren zum Herstellen der Dünnfilmschaltung nach Anspruch 1, durch Evakuieren einer Filmniederschlagskammer, Einführen von Argon in dieselbe und Erzeugen einer Potentialdifferenz von etwa 4000 Volt zwischen der in die Kammer verbrachten Unterlage und einer Tantal-Kathode zum Erhalt einer Glimmentladung, gekennzeichnet durch etwa 10 Minuten langes Ausgasen der zu befilmenden Unterlage unter Vakuum bei erhöhter Temperatur, z. B. bei 149° C, durch Evakuieren der Niederschlagskammer bis auf 2 · 10~^e Torr, durch Einführen von nur Argon zur Erhöhung des Druckes bis auf 30 · 10"^a Torr und durch Arbeiten mit einem Abstand von 64 bis 76 mm zwischen der Unterlage und der Kathode, ferner mit einer Kathodengröße derart, daß der Umfang derselben über den der Unterlage vorsteht, sowie mit einer Glimmentladung von annähernd 0,47 mA pro Quadratzentimeter Kathodenoberfläche.