DE2605174A1 - Duennschichtwiderstand und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents
Duennschichtwiderstand und verfahren zu dessen herstellungInfo
- Publication number
- DE2605174A1 DE2605174A1 DE19762605174 DE2605174A DE2605174A1 DE 2605174 A1 DE2605174 A1 DE 2605174A1 DE 19762605174 DE19762605174 DE 19762605174 DE 2605174 A DE2605174 A DE 2605174A DE 2605174 A1 DE2605174 A1 DE 2605174A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- resistance
- layer
- resistance layer
- film resistor
- thin
- 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.)
- Ceased
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 19
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 22
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 claims description 13
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 12
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 150000004706 metal oxides Chemical group 0.000 claims description 11
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 8
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 8
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 8
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 6
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004922 lacquer Substances 0.000 claims description 4
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 4
- 238000005546 reactive sputtering Methods 0.000 claims description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 3
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical group [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 46
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 15
- 230000008859 change Effects 0.000 description 13
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 8
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 7
- 239000010408 film Substances 0.000 description 6
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Substances [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J tin(iv) chloride Chemical compound Cl[Sn](Cl)(Cl)Cl HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- 229910021627 Tin(IV) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- FAPDDOBMIUGHIN-UHFFFAOYSA-K antimony trichloride Chemical compound Cl[Sb](Cl)Cl FAPDDOBMIUGHIN-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- -1 argon ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 1
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 230000010152 pollination Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C17/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors
- H01C17/06—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base
- H01C17/075—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base by thin film techniques
- H01C17/12—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base by thin film techniques by sputtering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-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
- H01C7/006—Thin film resistors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
pFtnt?wjii -
Dip!: fco. H. VV.i-J-r-ππ. C::.!. 11-, 0.. K. F.n.ke
Dipl. lii!. i. Λ. .V-., .--ι.;·., .:■;;!. (.;-; ,τ,, b. Huber
8 MiiiiLlitii £0, MciiibtrsSe 22
Resista Fabrik elektrischer Widerstände GmbH, 8300 Landshut/Bayern, Ludmillastraße 23/25
Dünnschichtwiderstand und Verfahren zu dessen Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dünnschichtwiderstand mit einem isolierenden Trägerkörper und einer auf
dem Trägerkörper aufgebrachten Widerstandsschicht sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Widerstandes.
Es sind Widerstände der genannten Art in Form von Metalloxid-Schichtwiderständen
bekannt, bei denen als Metalloxid Zinndioxid Verwendung findet. Die Herstellung derartiger
Metalloxid-Schichtwiderstände erfolgt gewöhnlich in der Weise, daß mit Salzsäure· versetztes Zinntetrachlorid zusammen
mit Wasser auf die auf etwa 8000C erhitzten isolierenden
Trägerkörper, die im allgemeinen aus Glas oder Keramik bestehen, aufgesprüht wird. Die dabei ablaufenden
chemischen Reaktionen führen unter Chlorwasserstoffentwicklung zur Bildung von Zinndioxid auf den Trägerkörpern.
Zur Steuerung des Temperaturkoeffizienten der Widerstandsschicht kann der Zinnchlorid-Lösung auch Antimon-Chlorid
zugesetzt werden.
709832/058S
Das Verfahren wird dabei so durchgeführt, daS die isolierenden
Trägerkörper in einen Nebel der genannten Atmosphäre eingebracht werden, wobei sie beispielsweise von oben
nach unten durch eine Webelzone hindurchfallen.
Für die Qualität derartiger Dünnschichtwiderstände ist sowohl das Material der Widerstandssehicht als auch die
Qualität der Widerstandsschicht von wesentlicher Bedeutung.
Beispielsweise ist für die Stabilität des Widerstandswertes die Gleichmäßigkeit der Widerstandsschicht sehr
wichtig. Mit einem Sprühvorgang der oben genannten Art ist lediglich eine Gleichmäßigkeit der Widerstandsschicht
bis zu einer gewissen Grenze erzielbar. Diese Beschränkung macht sich dadurch bemerkbar, daß bei einem Betrieb
des Widerstandes von etwa 10 000 Stunden eine Änderung
des Widerstandswertes von bis zu 4 % und darüber auftritt.
Weiterhin hat auch das Material und die Qualität der Widerstandsschicht
einen wesentlichen Einfluß auf den Temperaturkoeffizienten des Widerstandes. Berücksichtigt man,
daß der Temperaturkoeffizient seinerseits wiederum eine Funktion der Temperatur ist, so ergibt sich bei aufgesprühten
Schichten der oben genannten Art im Bereich von -55°C bis +175°C eine Änderung des Temperaturkoeffizienten
von bis zu 250 Einheiten.
Weitere wichtige elektrische Daten von Widerständen der in Rede stehenden Art sind der Widerstandsbereich, die
Widerstandstoleranzen, die elektrische Belastung bei einer vorgegebenen Umgebungstemperatur, die maximale
Betriebsspannung, die Wertänderung bei Feuchteeinwirkung
sowie die Nichtlinearität.
709832/0556
260517A
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Dünnschichtwiderstand sowie ein Verfahren zu
seiner Herstellung anzugeben, wobei die klimatische Stabilität und die innere Stabilität bei Belastung des Widerstandes
gegenüber den oben genannten Widerständen mit einer Widerstandsschicht aus Zinndioxid verbessert sind.
Diese Aufgabe wird bei einem Dünnschichtwiderstand der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß die Widerstandsschicht eine Chrom-Nickel-Schicht mit
wenigstens einem Zusatz der Metalle, Gold, Aluminium, Kobalt und Zinn ist.
In Weiterbildung der Erfindung ist bei einem Verfahren zur Herstellung eines solchen Widerstandes vorgesehen,
daß die Widerstandsschicht durch reaktives Zerstäuben der Metalle Chrom und Nickel mit wenigstens einem Zusatz
der Metalle Gold, Aluminium, Kobalt und Zinn in Gegenwart von Sauerstoff auf den isolierenden Träger abgeschieden
wird.
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen nach den Figuren der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
Fig. 2 und 3 jeweils ein Diagramm, das die Änderung von
Widerstandswerten bei elektrischer Belastung bzw. bei Wärmebelastung zeigt.
709832/0586
Erfindungsgemäß werden Widerstandsschichten durch reaktives Zerstäuben (Kathodenzerstäubung) auf isolierende
Trägerkörper aufgebracht. Bei der Kathodenzerstäubung werden im Vakuum mittels beschleunigten Argon-Ionen Metallatome
aus einer Kathode (Target) herausgelöst, die dann auf den Trägerkörpern kondensieren. Enthält das
Restgas Sauerstoff, so kann es zu einer Oxidation der Metallatome kommen. Diese Reaktion, wie auch der gesamte
BeSchichtungsprozeß wird wesentlich durch die Zerstäubungs- und Aufstäubungsrate, die Partialdrücke, die Geometrie
der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie die Trägerkörper- und Targettemperatur bestimmt.
Weiterhin hängen die Eigenschaften der aufgestäubten Widerstandsschichten auch entscheidend von dem Mengenverhältnis
der einzelnen Elemente zueinander und durch deren Eigenschaften im Kristallverband ab.
Die Oxidation der Metallatome kann dabei bereits auf dem Target, während der Transportphase im Plasmaraum und auch
während der Kondensationsphase auf den Trägerkörpern erfolgen.
Da allgemein angenommen werden kann, daß die Zusammensetzung der Widerstandsschichten durch die Raten der auf die
Trägerkörperoberflächen auftreffenden Teilchen bestimmt wird, wobei Kondensationskoeffizienten, Rückzerstäubung
und Reaktionsfreudigkeit zu berücksichtigen sind, werden bei hohen Sauerstoffpartialdrücken und kleinen Metallzerstäubungsraten
oxidische Phasen entstehen. Bei kleinen Sauerstoffpartialdrücken und großen Metallzerstäubungsraten
sind Widerstandsschichten mit überwiegend metallischem Charakter zu erwarten.
Es ist daher in weiterer Ausgestaltung der Erfindung möglich, den Sauerstoffpartialdruck und die Metallzerstäu-
709832/0S86
bungsrate jeweils so einzustellen, daß entweder Metalloxid-Schichten
oder Schichten mit metallischem Charakter als Widerstandsschichten erhalten werden.
Dazwischen "bilden sich Übergangsphasen bzw, Gemische aus
Metall und Metalloxid.
Weiterhin hat auch die Temperatur der isolierenden Trägerkörper auf den Schichtaufbau einen Einfluß. Da die
Haftung und das Rückzerstäuben temperaturabhängige Effekte sind, beeinflußt die Temperatur der Trägerkörper die
Zusammensetzung der Schicht. Einen noch stärkeren Einfluß hat die Temperatur der Trägerkörper auf die Struktur der
aufgestäubten Schichten. Bei gekühlten Trägerkörpern sind Strukturen zu erwarten, die lediglich den eingefrorenen
kondensierten Zustand der auf den Trägerkörper auftreffenden
Teilchen wiedergeben. Die Schichten sind dann eher amorph als kristallin. Bei hohen Temperaturen der Trägerkörper
sind ausgeprägte Kristallstrukturen zu erwarten. Bei Schichtwiderständen äußert sich dies in erster Linie
durch gute Nichtlinearitätswerte.
Anhand einer in der Fig.1 der Zeichnung dargestellten
Kathodenzerstäubungsanordnung wird die Herstellung von erfindungsgemäßen Widerständen nun im einzelnen beschrieben.
Die Kathodenzerstäubungsanordnung gemäß der Fig.1 umfaßt eine Reaktionskammer 1, auf deren Oberseite eine Ionisationskammer
2 vorgesehen ist. An dieser Ionisationskammer 2 ist ein Dosierventil 3 vorgesehen, durch das ein zur
Zündung und Aufrechterhaltung einer Bogenentladung in der Reaktionskammer notwendiges inertes Gas, beispielsweise
Argon, eingeleitet wird. Durch ein an der Reaktionskammer 1 vorgesehenes Dosierventil 4 wird ein reaktives
709832/0586
~S " 26Ü517A
Gas, beispielsweise Luft, in die Reaktionskammer eingeleitet. Am Außenumfang der Reaktionskammer 1 ist weiterhin
eine Magnetspule 5 vorgesehen. Innerhalb der Reaktionskammer befindet sich ein die zu zerstäubenden Metalle enthaltendes
Target (Kathode) 6, das von einer Anode 7 umgeben ist.
Die zu beschichtenden Trägerkörper der Widerstände werden in eine nicht näher dargestellte Drehkorbvorrichtung eingebracht,
bei der die Körbe sowohl eine Eigendrehung als auch eine Bahnbewegung um das Target 6 ausführen können.
Ein derartiger Korb ist innerhalb der Reaktionskammer 1 schematisch dargestellt und mit 8 bezeichnet.
Vor dem eigentlichen Beschichtungsprozeß der isolierenden Widerstandsträgerkörper im erfindungsgemäßen Sinne mit
Chrom-Nickel und mit wenigstens einem Zusatz der Metalle Gold, Aluminium, Kobalt und Zinn erfolgt eine ausreichende
Evakuierung der Reaktionskammer 1 und eine Aufheizung der Widerstandsträgerkörper auf etwa 3000C.
Durch die oben genannte Doppelbewegung der Trägerkörper in einer Drehkorbvorrichtung wird eine gleichmäßigere Erwärmung
und Bestäubung erreicht. Beide Parameter haben einen großen Einfluß auf die Schichteigenschaften.
Wählt man die Verhältnisse in der Reaktionskammer 1 so, daß die Abstäubrate vom Target 6 größer als die Aufstäubrate
auf den Widerstandskörpern 1 ist, was durch relativ große Abstände der die Widerstandsträgerkörper enthaltenden
Körbe 8 vom Target 6 erreichbar ist, so bleibt die Targetoberfläche stets sauber, und es sind reproduzierbare
Zerstäubungsraten bei reaktivem Gas in der Reaktionskammer 1 gewährleistet. In einem praktischen Beispiel
steht dann für die Oxidierung der aufzubringenden Schichten
709832/0586
aufgrund der großen Differenz zwischen Aufstäubrate und Abstäubrate ein Sauerstoff-Partlaldruckbereich von
-6 -4
1 χ 10 bis 1 χ 10 Torr zur Verfugung. Bei noch größeren
Aufstäubraten kann sogar davon ausgegangen werden, daß dennoch bereits am Target 6 oxidierte Atome keinen
entscheidenden Einfluß auf die Zusammensetzung der Widerstandsschicht haben.
Weiterhin ist auch zu erwähnen, daß das reaktive Gas direkt über das Dosierventil 4 in die Reaktionskammer eingeleitet
wird, während das inerte Gas durch das Dosierventil 3 zunächst in die Ionisationskammer 2 eingeleitet
wird. Durch diese Maßnahme 1st gewährleistet, daß der Ionisationsgrad des reaktiven Gases auch nach der Zündung
der Bogenentladung relativ klein bleibt.
Wird unter diesen Voraussetzungen reaktiv zerstäubt, so laufen die für den Schichtaufbau bestimmenden chemischen
Reaktionen in erster Linie direkt in den Schichten auf den Widerstandsträgerkörper ab.
Nach Evakuierung und Aufheizung der Reaktionskammer 1
wird der erforderliche Partlaldruck des reaktiven Gases - Im vorliegenden Ausführungsbeispiel Luft - durch das
Dosierventil 4 eingestellt. Zur Messung dieses Partialdruckes kann ein Massenspektrometer verwendet werden.
Über das Dosierventil wird sodann der zur Zündung und Äufrechterhaltung der Bogenentladung notwendige Druck .
des inerten Gases - im vorliegenden Ausführungsbeispiel Argon - mit einem Druck von etwa 7 x 10" Torr eingestellt.
Nach Einstellung der Partialdrücke und Zündung der Bogenentladung wird über die Targetspannung und den Targetstrom
die Metallzerstäubungsrate so eingestellt und konstant gehalten, daß sich für einen vorgegebenen Abstand der Wider-
709832/0586
standsträgerkörper in den Körben 8 eine vorgegebene Kondensationsrate
ergibt. Der Anteil der oben angegebenen metallischen Zusätze der Elemente Gold, Aluminiuni, Kobalt
oder Zinn läßt sich u.a. über das Maß der Bündelung einstellen.
Sobald sich das System im Gleichgewicht befindet, d.h.
sobald vorhandene Oxidschichten auf dem Target 6 zerstäubt
sind und das Abtragen mit konstanter Geschwindigkeit erfolgt, werden die Widerstandsträgerkörper zur Beschichtung
freigegeben. Nach einer vorgegebenen Zeit, die im wesentlichen eine Funktion des geforderten Flächenwiderstandes
ist, wird die Beschichtung abgeschaltet,oder es wird auf ein anderes Target umgeschaltet« Für höherohmige Schichten
hat es sich als notwendig erwiesen, den Modus der Zerstäubung für einzelne Schichtbereiche zu ändern. Dies betrifft
sowohl den Sauerstoff partialdruck als auch das Verhältnis der einzelnen Metalle zueinander.
Im Anschluß an den Beschichtungsvorgang wird eine Temperung
bei etwa 300 C für mehrere Stunden durchgeführt. Die weiteren Fertigungsschritte sind im wesentlichen solche,.
wie sie bei Widerständen in gekappter und lackierter Ausführung zur Anwendung kommen, wobei insbesondere ein tiberziehen
der ¥iderstandsschicht mit Silikon-Lack oder eine Umpressung mit einem geeigneten Kunststoff in Frage kommt.
Im folgenden sollen nun noch einige wichtige elektrische Daten von erfindungsgeinäßen Widerständen diskutiert werden.
Eine wesentliche Größe ist die Stabilität des Widerstandswertes bei thermischer und elektrischer Belastung. Werden
Schichtwiderstände längere Zeit einer elektrischen oder
7Ö9832/QS8S
~
26Π517Α
thermischen Belastung ausgesetzt, so treten Widerstandsänderungen auf. Ihre Größe hängt von der Umgebungstemperatur,
der Höhe und der Dauer der Belastung sowie vom Flächenwiderstand ab. Im Gegensatz zu Metallschichtwiderständen,
die im allgemeinen mit der Zeit größere Widerstandswerte annehmen, neigen Oxidschichtwiderstände
häufig dazu, mit der Zeit kleinere Widerstandswerte anzunehmen. Dieses so charakteristische Verhalten tritt bereits
bei Temperaturen von > 1500C auf.
Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, ist dieses Verhalten an erfindungsgemäß
hergestellten Metalloxid-Widerstandsschichten ebenfalls zu beobachten. Fig. 2 zeigt dabei die Änderung
des Widerstandswertes Δ R/R in % als Funktion der Zeit t in Stunden (h) bei elektrischer Belastung (Py0 =
1 Watt) für verschiedene eingetragene Widerstandswerte. Fig. 3 zeigt die Änderung des Widerstandswertes Δ R/R
in % als Funktion der Zeit t in Stunden (h) bei Wärmelagerung auf 200°C für verschiedene eingetragene Widerstandswerte
.
Ein weiteres Charakteristikum von Oxidschichten ist auch,
daß sie thermisch relativ hoch belastbar sind. So sind beispielsweise bei Oxidschichten noch Schichttemperaturen
bis zu 2000C zulässig.
Während nun bei herkömmlichen Metalloxidwiderständen etwa bei einer thermischen Belastung bei 2000C über 10
Stunden eine Wertänderung von bis zu 4 % und zum Teil sogar darüber gerechnet werden muß, tritt bei erfindungsgemäßen
Widerständen bei entsprechender thermischer Belastung lediglich eine Wertänderung von bis zu 1,5 % auf.
Diese Vorteile ergeben sich aus dem relativ langsamen und gleichmäßigen Aufbringen der Schichten, da sich der Schicht
709832/0S86
aufbau beim reaktiven Aufstäuben durch Anlagerung von Ato
men oder Molekülen vollzieht. Bei dem eingangs genannten bekannten Sprühvorgang kann sich insbesondere beim Aufbringen
von sehr dünnen Schichten eine solche Gleichmäßigkeit nicht ergeben, weil die Beschichtung in Quanten
von Atom- bzw. Molekülverbänden abläuft. Bei aufgesprühten Schichten ergibt sich daher eine kristalline Struktur
über größere Bereiche erst durch einen längeren Alterungs prozeß.
Bei den erfindungsgemäß hergestellten Widerständen ergeben sich entsprechend günstige Verhältnisse auch als Funk
tion der Zeit bei elektrischer Belastung und vorgegebener Temperatur. Das Ergebnis ist im wesentlichen ebenso günstig
wie bei der vorgenannten thermischen Belastung.
Eine weitere wichtige Eigenschaft von Widerständen ist ihre Unempfindlichkeit gegen Feuchte-Einflüsse. Diese
Eigenschaft wird nicht so sehr durch die Schichtqualität, sondern vielmehr durch Umhüllung, die am Widerstand
auftretenden elektrischen Feldstärken und insbesondere durch die Größe des Flächenwiderstandes bestimmt. Berücksichtigt
man die am Widerstand auftretenden elektrischen Feldstärken und die Größe des Flächenwiderstandes durch
Wendelung der Widerstandsschicht und umhüllt die so gewendelte Widerstandsschicht mit einer feuchtebeständigen
Schutzschicht, beispielsweise einem Silikon-Lack, so ist die Feuchtebeständigkeit im Vergleich zu bisher bekannten
Widerständen mindestens gleichwertig.
Bei elektrischer und thermischer Belastung von Widerständen ist nicht nur mit irreversiblen, sondern auch mit reversiblen
Änderungen des Widerstandswertes zu rechnen. Ein Maß für die wichtigste reversible Wertänderung ist
der Temperaturkoeffizient.
709832/0586
Bei erfindungsgemäßen Widerständen ergeben sich Werte des Temperaturkoeffizienten von
< + 200 χ 10 pro 0C. Typisehe
Werte liegen bei < 125 χ 10 pro C. Die Abhängigkeit
des Temperaturkoeffizienten von der Temperatur im Bereich von -55°C bis 1750C ist <
50 Einheiten. Im Vergleich dazu ergeben sich auch bei aufgesprühten Oxidschichten
im gleichen Temperaturbereich Werte von bis zu 250 Einheiten.
Ein weiteres Qualitätsmerkmal für Schichtwiderstände ist die Nichtlinearität. Diese Größe äußert sich z.B. darin,
daß bei einer Beanspruchung des Widerstandes mit einem rein sinusförmigen Strom der Grundfrequenz Anteile mit
ganzzahligen Vielfachen der Grundfrequenz auftreten, wel che Spannungen der ganzzahligen/der Grundfrequenz erzeugen.
Als Maß für die Nichtlinearität ist das Verhältnis der angelegten Spannung zu der Spannung mit der dreifachen
Frequenz festgelegt nach der Formel
U
- 20 Ig ^
- 20 Ig ^
Darin bedeuten V^ die angelegte Spannung, E, die Spannung
mit der dreifachen Frequenz und Ig den Logarithmus mit der Basis 10 und A^ das Maß für die Nichtlinearität. Die
Nichtlinearität ist also hoch, wenn der A .,-Wert klein ist
und umgekehrt. In den Widerstandsnormen sind für die einzelnen Schichtarten, Widerstandsgrößen und Widerstandsnennwerte
maximal zulässige Werte dieses Verhältnisses angegeben, die von mindestens 95 % einer Widerstandsgruppe
nicht überschritten werden dürfen. Auch hier zeigt sich, daß die erfindungsgemäßen Widerstände den
zulässigen Bereich bei weitem nicht ausschöpfen.
709832/0586
Λ+
Abschließend werden in einer Tabelle elektrische Daten eines erfindungsgemäßen Widerstandes mit Keramikzylinder
als Trägerkörper, Metalloxidschicht, Kappen, an die Kappen angeschweißte bleiverzinnte Anschlußdrähte und
Silikonlackumhüllung mit Grenzwerten nach DIN 44063 verglichen, woraus sich die Vorteile von erfindungsgemäß
hergestellten Widerständen besonders sinnfällig ergeben. Die Werte resultieren aus einem Versuch mit Widerständen
der DIN-Baugröße O414.
Typische Werte
Widerstandsbereich Widerstandstoleranzen
el. Belastung bei einer Umgebungstemp.
von 700C
max. Betriebsspannung Temperaturkoeffizient
Widerstandsveränderung nach 1000 Std. bei 700C und 1 Watt
el. Belastung
Widerstandsänderung nach 10000 Std. bei 70°C und 1 Watt
el. Belastung
Wertänderung bei Feuchteeinwirkung
Nichtlinearität (100 kOhm)
| Grenzwerte nach DIN 44063 |
und 5 % | des gem. |
erfindungs- . Widerstandes |
106 Ohm |
| 10 Ohm - 100 kOhm | Watt | 1 | Ohm bis | * |
| 2 % | V 400 χ 10"6/°C |
2 | % und 5 | |
| 0,5 | 1 | Watt | i<r6/°c | |
| 350 | 350 V < 200 χ |
+ 4 %
1,5 % > 85
1,5 % > 85
< + 1,5 9Ä > 110 dB
709832/0586
Claims (14)
1. Dünnschichtwiderstand mit einem isolierenden Trägerkörper
und einer auf den Trägerkörper aufgebrachten Widerstands
schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht
eine Chrom-Nickel-Schicht mit wenigstens einem Zusatz der Metalle Gold, Aluminium, Kobalt und
Zinn ist.
Zinn ist.
2. Dünnschichtwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht eine Metalloxidschicht
ist.
3. Dünnschichtwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Widerstandsschicht metallischen Charakter besitzt.
4. Dünnschichtwiderstand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als metallischer Zusatz Gold
vorgesehen ist.
5. Verfahren zur Herstellung eines DünnSchichtwiderstandes
nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht durch reaktives Zerstäuben
der Metalle Chrom und Nickel mit wenigstens einem Zusatz der Metalle Gold, Kobalt, Aluminium und Zinn in
Gegenwart von Sauerstoff auf den isolierenden Trägerkörper abgeschieden wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidung der Widerstandsschicht in einem sauerstoff
enthaltenden reaktiven Gas durchgeführt wird.
709832/0586
7. Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß als reaktives Gas Luft verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff einem die zu zerstäubenden Metalle enthaltenden
Target beigegeben wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sauerstoffpartialdruck und die Metallzerstäubungsrate
so eingestellt werden, daß die aufgebrachte Widerstandsschicht eine Metalloxid-Schicht ist
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sauerstoffpartialdruck und die Metallzerstäubungsrate
so eingestellt werden, daß die aufgebrachte Widerstandsschicht metallischen Charakter besitzt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß als Zusatzmetall Gold verwendet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Widerstandsschicht zur Einstellung des Widerstandssollwerts gewendelt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Widerstandsschicht mit einer Lackschicht, vorzugsweise mit einem Silikon-Lack überzogen
wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß der Trägerkörper und die darauf befindliche Widerstandsschicht mit Kunststoff umpreßt werden.
70983 2/0586
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19762605174 DE2605174B2 (de) | 1976-02-10 | 1976-02-10 | Verfahren zur Herstellung von Dünnschicht-Widerstandselementen |
| GB536377A GB1523841A (en) | 1976-02-10 | 1977-02-09 | Process for the production of a thin-film resistor |
| US05/908,679 US4204935A (en) | 1976-02-10 | 1978-05-23 | Thin-film resistor and process for the production thereof |
| US05/974,491 US4205299A (en) | 1976-02-10 | 1978-12-29 | Thin film resistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19762605174 DE2605174B2 (de) | 1976-02-10 | 1976-02-10 | Verfahren zur Herstellung von Dünnschicht-Widerstandselementen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2605174A1 true DE2605174A1 (de) | 1977-08-11 |
| DE2605174B2 DE2605174B2 (de) | 1978-07-27 |
Family
ID=5969497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19762605174 Ceased DE2605174B2 (de) | 1976-02-10 | 1976-02-10 | Verfahren zur Herstellung von Dünnschicht-Widerstandselementen |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2605174B2 (de) |
| GB (1) | GB1523841A (de) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60182351A (ja) * | 1984-02-28 | 1985-09-17 | Diesel Kiki Co Ltd | スイツチ付弁装置 |
| JPS60234965A (ja) * | 1984-05-04 | 1985-11-21 | Diesel Kiki Co Ltd | 薄膜製造方法 |
-
1976
- 1976-02-10 DE DE19762605174 patent/DE2605174B2/de not_active Ceased
-
1977
- 1977-02-09 GB GB536377A patent/GB1523841A/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2605174B2 (de) | 1978-07-27 |
| GB1523841A (en) | 1978-09-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69706643T2 (de) | Verfahren zur herstellung von dünnen schichten eines nicht verdampfbaren gettermaterials auf einem träger | |
| DE2724498C2 (de) | Elektrischer Schichtwiderstand und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| DE2601656C2 (de) | Verfahren zum Herstellen eines hochohmigen Cermet-Schichtwiderstandes und Cermet-Schichtwiderstand | |
| DE1931412A1 (de) | Duennschichtwiderstaende und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
| DE2215151B2 (de) | Verfahren zum Herstellen von dünnen Schichten aus Tantal | |
| DE2912402A1 (de) | Glasartiges material fuer einen elektrischen widerstand und verfahren zu dessen herstellung | |
| DE3026200A1 (de) | Nichtlinearer widerstand und verfahren zu seiner herstellung | |
| DE2650466C2 (de) | Elektrischer Widerstand | |
| DE3039927A1 (de) | Elektrischer widerstand und verfahren zur herstellung | |
| EP1614763A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Titan-Suboxid-basierten Beschichtungswerkstoff, entsprechend hergestellter Beschichtungswerkstoff und damit versehenes Sputtertarget | |
| DE2436911B2 (de) | Verfahren zur herstellung von duennschicht-heissleiterelementen auf der basis von vanadiumoxidmaterial | |
| DE1465702A1 (de) | Verfahren zur Haltbarmachung eines schwer schmelzbaren duennschichtigen Metallwiderstandes | |
| DE3200901A1 (de) | Verfahren zum herstellen eines temperaturempfindslichen bauelements | |
| DE2535507A1 (de) | Verfahren zur schnellen herstellung fotoleitender schichten fuer integrierte schaltungen | |
| DE3201783A1 (de) | Verfahren zum herstellen von in der draufsicht und durchsicht weitgehend farbneutralen, einen hohen infrarotanteil der strahlung reflektierenden scheiben durch katodenzerstaeubung von targets sowie durch das verfahren hergestellte glasscheiben | |
| DE1665225A1 (de) | Elektrisches Schaltelement und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| DE2605174A1 (de) | Duennschichtwiderstand und verfahren zu dessen herstellung | |
| DE1195135B (de) | Verfahren zur Verbesserung der elektrischen Leitfaehigkeit von auf Unterlagen, wie Glas und Kunststoffen, insbesondere durch Vakuum-bedampfen aufgebrachten duennen, licht-durchlaessigen oxydischen Schichten | |
| DE2909359C2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer elektrochromen Anzeigevorrichtung | |
| EP0217095A2 (de) | Verfahren zum Herstellen niederohmiger, transparenter Indium-Zinnoxid-Schichten, insbesondere für Bildsensorelemente | |
| DE2032639B2 (de) | Verfahren zum Niederschlagen einer dünnen Goldschicht auf einem Träger durch Kathodenzerstäubung | |
| DE2356419C3 (de) | Verfahren zum Herstellen von Widerstandsschichten aus Aluminium-Tantal-Legierungen durch Kathodenzerstäubung | |
| DE914266C (de) | Verfahren zur Herstellung einer temperaturbestaendigen elektrisch beanspruchten Isolierschicht, insbesondere eines Dielektrikums fuer elektrische Kondensatoren | |
| DE2328603A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines photoleitenden elements | |
| DE2509623A1 (de) | Verfahren zum herstellen von elektrischen widerstandsschichten |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8235 | Patent refused |