DE2721703A1

DE2721703A1 - Verfahren zur herstellung passivierter duennschichtwiderstaende

Info

Publication number: DE2721703A1
Application number: DE19772721703
Authority: DE
Inventors: De La Sota Raphael Perez; Gonzalo Velasco
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1976-05-14
Filing date: 1977-05-13
Publication date: 1977-11-24
Also published as: FR2351478B1; FR2351478A1

Description

Patentanwälte

Dipl.-Ing Dipl.-Chem. Dipl.-Ing

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse19 2 7 ? 1 7 Π ^

8 München 60

THOMSON - CSF 13. März 1977

173, Bd. Haussmann
75008 Paris / Frankreich

Unser Zeichen: T 2201

Verfahren zur Herstellung passivierter Dünnschichtwiderstände

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von passivierten Dünnschichtwiderständen sov/ie die nach diesem Verfahren erhaltenen Widerstände.

Bekanntlich ist der Hauptgrund für die zeitliche Veränderung des Widerstandswertes von auf einem Substrat abgeschiedenen Dünnschichten (Schichten mit einer Dicke zwischen 100 und 1000 S) der Einbau von Sauerstoff durch Absorption oder auf Grund anderer Erscheinungen in diesen Dünnschichten.

Dr.Ha/Ma

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Dies wird größtenteils durch sogenannte Passivierungsmethoden vermieden. Diese bestehen im allgemeinen darin, die Widerstandsschichten mit einem die Einflüsse der Umgebungsatmosphäre abschirmenden Material zu bedecken. Die verwendeten Stoffe lassen mit der Zeit Jedoch Sauerstoffatome hindurchtreten, welche die Widerstandsschicht partiell oxidieren. Daraus resultiert eine Änderung des Widerstandswertes in Richtung einer Erhöhung.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Passivierung von Widerständen ohne diesen Nachteil.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Widerstandspassivierung kennzeichnet sich im wesentlichen durch die folgenden Stufen:

1) Abscheidung der Widerstandsschicht auf einem Substrat und Gravieren dieser Schicht durch chemische Methoden.

2) Abscheidung auf dieser Schicht einer für Sauerstoff undurchlässigen Verbindung.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1, 2, 3 und 4 Schnittansichten durch eine Widerstandsschicht während verschiedener Herstellungsstufen des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 5 erläuternde Kurven.

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In Fig. 1 wurde auf einem dielektrischen oder eigenleitenden oder schwach dotierten, η leitenden Substrat eine Schicht 2 aus einer solchen Verbindung abgeschieden, daß der Sauerstofftransport durch diese Schicht praktisch unmöglich wird; es ist dies vorzugsweise Siliziumnitrid

Das Abseheidungsverfahren ist z.B. eine Katodenzerstäubung von Silizium in einem Stickstoffplasma.

Der Sauerstofftransport aus der Umgebungsatmosphäre durch das Si^N₄ kann für Temperaturen, die wesentlich über denjenigen liegen, denen üblicherweise eine Widerstandsschaltung bei ihrem Betrieb ausgesetzt ist, als Null angesehen v/erden. Die so abgeschiedene Schicht besitzt eine Dicke in der Größenordnung von 100 bis 1000 Ä.

Anschließend (Fig. 2) wird nach der gleichen Methode der Katodenzerstäubung die Widerstandsschicht 3 abgeschieden, die beispielsweise aus ß-Tantal besteht. Die Schicht wird dann nach Lichtdruckmethoden graviert. Diese Widerstandsschicht kann 100 bis 1000 S dick sein.

Fig. 3 zeigt die Vakuumaufdampfung von beispielsweise zwei Kontakten 4 und 5 auf der Widerstandsschicht 3.

In Fig. 4 wird nach der gleichen Methode wie sie für die Schicht 2 angewendet wurde eine 100 bis 1000 Ä dicke Schicht 6 aus Si^N* abgeschieden.

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-K-

Das Ganze ist dann vollständig passiviert. Die Erfahrung hat gezeigt, daß ein an Stickstoff gesättigter ß-Tantalwiderstand, der durch eine 400 £ dicke Schicht passiviert ist, eine relative Änderung von unter 10 nach mehreren hundert Stunden Erwärmung auf 180°C in Luft aufweist.

Fig. 5 zeigt vergleichsweise die Änderung des Wertes von zwei Widerstandsgruppen, wie sie in Fig. 4 dargestellt sind, als Funktion der Zeit bei 18O⁰C in Luft. Diese Widerstände bestehen aus nitridiertem ß-Ta (ß - Ta + N₂). Die Widerstände der ersten Gruppe sind mit Si,N^ gemäß der Erfindung passiviert, die anderen mit Ta₂OcJ die Passivierungsschicht besitzt in beiden Fällen eine Dicke von 400 S. Auf der Ordinate hat man die relativen Änderungen 10 aufgetragen. Auf der Abszisse sind die Zeiten in Vh (h = Stunde) aufgetragen. Die Kurven I entsprechen Ta₂O₅, die Kurven II Si-,Ν^.

Man beobachtet, daß nach den ersten Stunden der Alterung die Änderung der Widerstände I linear von Vt abhängt, entsprechend einem Sauerstofftransport in das Tantaloxid, wobei dieser Sauerstoff eine partielle Oxidation des Tantals und infolgedessen eine Zunahme des Widerstandswertes bewirkt.

Im Gegensatz dazu ist die Änderung der mit Si-,Ν^ passivierten Widerstände II praktisch Null und beträgt nach 10 Stunden Alterung und bis zu 100 Betriebsstunden 3·10"

Es sei bemerkt, daß das erfindungsgemäße Verfahren die Passivierung des Widerstandes des Substrats, der Kontaktklötze und der Anschlußdrähte erlaubt. Obwohl vorstehend

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nur eine Passivierung mit Si,N^ beschrieben wurde, umfaßt die Erfindung doch auch die Passivierung mit anderen Zusammensetzungen, die einen Transport von Sauerstoffatomen verhindern.

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Claims

Patentanwälte

Dipl.-Ing. Dipl.-Chem. Dipl.-Ing.

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse19 ^ T '^ 1 7 Λ ">

8 München 60

THOMSON - CSF 13. März 1977

173» Bd. Haussmann
75008 Paris / Frankreich

Unser Zeichen: T 2201

Patentansprüche

( i\ Verfahren zur Passivierung von auf einem dielektrischen oder schwach dotierten halbleitenden Substrat abgeschiedenen Dünnschichtwiderständen mit den folgenden Stufen:

(a) Abscheidung auf dem Substrat einer Y/iderstandsschicht aus einer ersten Substanz;

(b) Abscheidung auf dieser Schicht einer zweiten passivierenden, den Durchtritt von Sauerstoff hemmenden Substanz;

dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Substanz aus einer chemischen Verbindung besteht, deren Elemente sich nicht in der ersten Substanz finden.

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ORIGINAL INSPECTED
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Substanz
die erste ß-Tantal ist.

daß die zweite Substanz Siliziumnitrid Si-,Ν^ und
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidung von Si,N< durch Katodenzerstäubung von Silizium in einer Stickstoffatmosphäre erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Stufe (a) auf dem Substrat Si^N^ abgeschieden wurde.
5. Dünnschichtwiderstand mit einer auf einem isolierenden Substrat abgeschiedenen ersten Widerstandssubstanz, dadurch gekennzeichnet, daß diese mit einer zweiten Dünnschicht aus einer zweiten Substanz bedeckt ist, deren Elemente sich nicht in der ersten Substanz finden und welche keinen Sauerstofftransport zuläßt.
6. Widerstand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Substanz ß-Tantal bzw. Siliziumnitrid Si-,Ν^ sind.
7. Widerstand nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Si₅N.-Schicht zwischen 100 und 1000 Ä dick ist.
8. Widerstand nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß sich eine Si,N^-Schicht zwischen der Widerstandsschicht und dem Substrat befindet.
9. Elektrische Vorrichtung, enthaltend Widerstände nach einem der Ansprüche 5 bis 8.

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