DE2253490B2 - Aluminium-Tantal-Schichten für Dünnschichtschaltungen sowie diskrete Widerstände und Kondensatoren - Google Patents

Aluminium-Tantal-Schichten für Dünnschichtschaltungen sowie diskrete Widerstände und Kondensatoren

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Description

25 niumschichten und auch Tantal-Aluminium-Legierungsschichten mit etwa 50 Atomprozeni Aluminium bei 500°C an Luft schon nach wenigen Stunden voll-
Die Erfindung betrifft Aluminium-Tantal-Legie- ständig durchoxidiert sind, zeigen die beiden Legierungsschichten für Dünnschichtschaltungen sowie dis- rangen mit 7 bzw. 15 Atomprozent Tantal auch nach krete Widerstände und Kondensatoren, die im Va- 3° 20stündiger Temperung bei 500° C an Luft noch keine kuum auf ein nichtleitendes Substrat aufgebracht erkennbare Oxidbildung. Elektrische Widerstände, die werden. aus diesen Schichten hergestellt werden, besitzen
In der Tantal-Dünnschichttechnik werden heute demnach eine ausgezeichnete Stabilität, auch bei hohen (üblicherweise für Widerstände Tantalnitrid- und Tan- elektrischen Belastungen und Umgebungstemperatutaloxidnitrid-Schichten und für Kondensatoren /?-Tan- 35 ren. Dabei ist es sogar möglich, auf Schutzschichten talschichten verwendet. oder Umhüllungen zu verzichten. Besonders hervor-
Es ist bereits bekannt (DT-AS 15 90 786), für Bau- zuheben ist ferner die hohe Funkenspannung von teile von mikrominiaturisierten Schaltkreisen Tantal- 400 Volt bei der Legierung mit 7 Atomprozent Tantal Aluminium-Legierungen mit einem niedrigen Alumi- im Aluminium sowie von 300 Volt bei der Legierung niumgehalt von 3 bis etwa 20 Atomprozent als Dünn- 40 mit 15 Atomprozent Tantal im Aluminium. Damit !!Immaterial zu verwenden. Bei dieser niedrigen Alu- sind diese beiden Phasen ausgezeichnet als Grundtniniumkonzentration besitzen Tantal-Aluminium-Le- schichten für hochwertige Kondensatoren geeignet, gierungen die Form von /S-Tantalkristallen, welche Die Messung der Funkenspannung erfolgte mit 0,1 % einen unerwünscht hohen negativen Temperatur- H3PO4.
koeffizienten des elektrischen Widerstandes aufweisen. 45 Die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Legie-Es hat sich ferner gezeigt, daß die Stabilität dieser be- rungsschichten zeigt die folgende Tabelle:
Gitter ρ TKR Funkenspannung
bei Formierung
in 0,1% H5PO4
(μΩαη) (ppm/0 K)
Al + 15 Atomprozent Ta amorph 200 -100 etwa 300 V
Al + 7 Atomprozent Ta fcc, Al-Gitter 60 + 100 etwa 400 V
Temperaturstabilität, spezifischer elektrischer Wi- daß das bisher für Dünnschichtkondensatoren verwenderstand, Temperaturkoeffizient des Widerstandes TKr dete, bekannte /9-Tantal einen spezifischen Wider- und Formierverhalten sind so beschaffen, daß jede der 60 stand ρ von etwa 200 μΩϋΐη besitzt, während niederbeiden Phasen als Grundschicht sowohl für Wider- ohmige Tantalschichten wie das bekannte «-Tantal stände als auch für Kondensatoren geeignet ist. Dabei einen spezifischen Widerstand ρ von 50 μΩϋΐη bekann es sich bei Widerständen und Kondensatoren um sitzen. Bei beiden bekannten Tantal-Modifikationen Elemente in integrierten Schaltungen als auch um sind jedoch die Temperaturstabilität sowie der Tempediskrete Elemente handeln. Die Legierung mit 7 Atom- 65 raturkoeffizient des Widerstandes wesentlich schlechprozent Ta ist relativ niederohmig, so daß sie auch für ter.
Leiterbahnen in Frage kommt. Ein besonders geeignetes Verfahren zum Herstellen
Zum Vergleich soll noch darauf hingewiesen werden, der erfindungsgemäßen Schichten besteht darin, daß
eine Aluminium-Tantal-Mischkathode mittels Hochfrequenzentladung bei einem Argongasdruck von etwa 1,5 · 10~3Torr zerstäubt wird. Typische Bestäubungsparameter sind: Spannung = 2,5 kV, Strom = 0,6 A, Frequenz = 27,12 MHz. Der Abstand zwischen Target und Substrat beträgt etwa 4 cm, die Be-
stäubungszeiten richten sich nach der gewünschten Dicke der Schichten, sie liegen zwischen 5 und 30 Minuten.
Die Zeichnung zeigt im Schnitt ein Substrat 1, das mit einer erfindungsgemäßen Aluminium-Tantal-Legierungsschicht 2 im Vakuum bestäubt ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 kannten Tantal-Aluminiuni-Legierung und damit deren Patentansprüche: Brauchbarkeit für Dünnschichtschaltungen den in sie gesetzten Erwartungen nur teilweise entspricht.
1. Aluminium-Tantal-Schichten für Dünnschicht- Es ist weiterhin bekannt (DT-AS 19 25 194), Tantalschaltungen sowie diskrete Widerstände und Kon- 5 Aluminium-Legierungen mn einem Aluminiumgehalt densatoren, die im Vakuum auf ein nichtleitendes von 25 bis 60 Atomprozent Aluminium für Metallfilm-Substrat aufgebracht werden, dadurch ge- Widerstände zu verwenden. Diese Widerstände zeigen kennzeichnet, daß die Schichten2 bis außer einer etwas erhöhten Stabilität gegenüber den 20 Atomprozent Tantal im Aluminium enthalten. normalen Tantalnitrid-Widerständen keine besonderen
2. Aluminium-Tantal-Schichten nach An- io Eigenschaften.
sprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schich- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu-
ten etwa 7 Ätomprozent Tantal im Aluminium gründe, Aluminium-Tantal-Legierungsschichten mit enthalten. wesentlich verbesserten Eigenschaften anzugeben, ins-
3. Aluminium-Tantal-Schichten nach An- besondere mit einer wesentlich verbesserten Temperasprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schich- 15 turstabilität und einer besonderen Eignung als Grundten etwa 15 Atomprozent Tantal im Aluminium schicht für Kondensatoren.
enthalten. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Schich-
4. Verfahren zum Herstellen von Aluminium- ten 2 bis 20 Atomprozent Tantal im Aluminium entTantal-Schichten nach einem der Ansprüche 1 bis halten. Besonders bevorzugt in diesem Legierungs-3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aluminium- ao bereich sind Schichten mit etwa 7 und mit etwa Tantal-Mischkathode mittels Hochfrequenzentla- 15 Atomprozent Tantal im Aluminium.
dung im Vakuum kathodenzerstäubt wird. Die herausragende Eigenschaft dieser beiden erfin
dungsgemäßen Legierungsphasen ist inre Temperaturstabilität. Während dünne reine Tantal- oder Alumi-
DE19722253490 1972-10-31 1972-10-31 Aluminium-Tantal-Schichten für Dünnschichtschaltungen sowie diskrete Widerstände und Kondensatoren Expired DE2253490C3 (de)

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