DE2926328A1

DE2926328A1 - Verfahren zum abgleichen von nickel- phosphor-duennfilmwiderstaenden durch schichtverduennung

Info

Publication number: DE2926328A1
Application number: DE19792926328
Authority: DE
Inventors: Robert Dipl Chem Dr In Ostwald
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1979-06-29
Filing date: 1979-06-29
Publication date: 1981-01-29

Description

Verfahren zum abgleichen von Nickel-Phosphor-Dünnfilm-
widerständen durch Schichtverdünnung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abgleichen voll Nickel-Phosphor-Dünnfilmwiderständen durch Schichtverdünnung.
Elektrische Bauelemente, wie z. B. Widerstände, werden nur bei wenigen Herstellungstechniken bereits mit einer genügend kleinen Wertetoleranz hergestellt. In der Regel wird ein eng tolerierter Widerstandswert erst durch einen nachgeschalteten Strukturierungs- oder Abgleichprozeß eingestellt. Schichtwiderstände werden in der Regel bei der Fabrikation mit einer etwas größeren Strukturbreite hergestellt, damit die Widerstandswerte z. B.
durch stellenweise Einengungen oder durch Verringern der Strukturbreite nach höheren Werten hin abgeglichen werden können. Das ,Schichtmaterial wird zu diesem Zweck z.B.
mit einem Laserstrahl oder einem Sandstrahl bis auf das Substrat abgetragen. Diese Abgleichverfahren haben eine Reihe prinzipieller Nachteile. So werden die Widerstände durch den Abgleich in ihrer Belastbarkeit reduziert, und zwar wird diese durch die Belastbarkeit der eingeengten Struktur bestimmt, die ihrerseits um so niedriger ist, je geringer die Wärmekapazität und das Wärmeleitvermögen des Substratmaterials ist. Bei Widerständen für Anwendungen in der Mikrowellentechnik in Form niederohmiger, einfacher Rechteckstrukturen verbieten sich Struktureinschnitte wegen zu hoher Dämpfungen von vorneherein. Das sehr verbreitete Laser-Abgleichverfahren hat in der Regel eine erhebliche Verschlechterung des Gemperaturkoeff.-zienten sowie der Alterungsbeständigkeit vieler Widerstandsmaterialien zur Folge. In bezug auf das Substratmaterial sind die Abgleichverfahren oft problematisch, weil die Abtragugsraten bei diesen größer als bei den Widerstandsmaterial sein können. Insbesondere Widerstandsschichten auf Isolationen in Nehrebenenschaltungen sind dann nach diesem Verfahren nur unter schwierigen Bedingungen abzugleichen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das es gestattet, Schichtwiderstände, insbesondere Nickel-Phosphor-Dünnfilmwiderstände, ohne die oben geschilderten Nachteile abzugleichen.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die in den Patentansprüchen angegebenen Maßnahmen gelöst.
Es wurde gefunden, daß sich insbesondere auch ca. loo nm dijnne Nickel-Phosphor-Schichten sehr zuverlässig durch eine Schichtverdünnung auf sehr genaue Widerstandswerte einstellen lassen, wenn diese mit einem milden Ätzmittel chemisch verdünnt werden. Dazu können leicht zu handhabende Lösungen von Schwermetallsalzen verwendet werden, die sich durch Art und Konzentration des Salzes sowie pH-Wert und Temperatur in ihrer Ätzrate einstellen lassen. Insbesondere können bei in Leiternetzwerken integrierten Widerstandsschichten selektiv wirkende Ätzmittel verwendet werden.
Dies wird durch das im folgenden angeführte Ausführungsbeispiel erläutert Widerstandsstrukturen aus einer Nickel-Phosphor-Legierung wurden auf Aluminiumoxid-Keramiksubstraten durch Absch#eidung aus einem stromlos arbeitenden Bad folgender Zusammensetzung hergestellt: Nickelsulfat, 15 /i Citronensäure 17 g/l Borax 15 g/l Natriumhypophosphit 3° g/l Natriumhydroxid für plf = 9,o Nach einer Abscheidungszeit von 10 Minuten wurde die Charp;c dem Bad entnommen, sofort gründlich mit Wasser gespült und getrocknet. Durch Messung der Widerstände konnt-e ein mittlerer Quadratwiderstand von 18,5 q 0,8#/# bestimmt werden, der damit um durchschnittlich 7,5 °i niedriger als der Sollwert von 20#/# lag. Die Charge wurde daraufhin 2 Minuten einer gerührten Lösung folgender Zusammensetzung bei 230 C ausgesetzt: Nickelsulfat 250 g/l konz. H2SO4 für Ei = Nach der Ätzung wurde sofort unter fließendem Wasser gespült und anschließend getrocknet. Nach erneuter Messung der Widerstände ließ sich ein Quadratwiderstand von 19,8 - 0,9#/# errechnen.
Weiterhin wurde gefunden, daß sich die Mickel-Phosphor-Widerstandsschichten nicht nur nach dem üblichen Laser-oder Sandstrahl-Verfahren durch Einschnitte in die Struktur abgleichen lassen, sondern daß sich durch bestimmte Modifikationen dieser Abrasionsverfahren ebenfalls eine großflächige Schichtverdünnung erreichen oder auch simulieren läßt. Mit einem Laserstrahl läßt sich z. B. ein feines Lochraster in der Widerstandsschicht erzeugen, was jedoch einige der bereits geschilderten Nachteile, wie z. B. schlechteres Alterungsverhalten, zur Folge hat. Dagegen läßt sich das Standstrahlverfahren sehr vorteil@@@@ zum schichtverdünnenden Abgleich von Widerstandsschieben modifizieren. Im Unterschied zum Laserstrahl-Verfahren entfällt vor allen. die thermische Belastung des Schichtmaterials, die meistens eine Änderung des Temperaturkoeffizienten und/oder des Alterungsverhaltens bewirkt.
Außerdem wird da: eventuell empfindlichere Substratmaterial nicht berührt. Das Sandstrahlverfahren läßt sich bezüglich Abtragungsrate einfach variieren und damit sehr leicht auf das Schichtmaterial und die Schichtdi.cke abstimmen. Durch Härte, Größe und Gestalt der Pulverteilcilen sowie durch Druck und Beladung des Gasstroms bzw.
Größe, Abstand und Geschewindigkeit der Düsenbewegung gegenüber der Widerstandsschicht läßt sich die Abrasionsrate in weiten Grenzen verändern. Eine geeignete Abrasionsrate für Nickel-Phosphor-Widerstandsschichten mit einem Flächenwiderstand von 20#/# läßt sich z. B. mit Glasperlen von durchschnittlich 50 µm Durchmesser erzielen.
Dadurch lassen sich einzelne Widerstände auf einem Substrat leichter unabhängig voneinander, und zwar automatisch wahrend der Widerstandsmessung genauer und schnel.-ler abgleichen.
Alternativ zur Schichtabrasion mit dem Sandstrahl kann auch durch Materialabtrag mit einem Glasfaserbündel eine Schichtverdunnung zum Widerstandsabgleich erreicht werden. Auch dieses Abgleichverfahren ist, z. B. mittels Absenken eines rotierenden Faserbündeis, leicht zu automatisieren.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum Abgleichen von Nickel-Phosphor-Dännfilmwiderständen durch Schichtverdünnung, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte oder wenigstens eine möglichst große Fläche der Widerstandsschichten durch einen chemischen und/oder mechanischen Naterialabtrag ohne Beeinträchtigung kontaktierender Leiterbahnen in der Schichtdicke gleichmäßig verringert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, datZ zum chemischen Materialabtrag eine das Beiterbahnmaterial nicht angreifende, die Nickel-Phosphor-Schicht dagegen selektiv mit geringer Rate ätzende Salzlösung verwendet wird.
f. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur selektiven Ätzung von Nickel-Phosphor die itösung eines Schwermetallsulfats, wie z. B. CuSO4, FeSO4, CoSO4, MnSO4 oder vorzugsweise Nickelsulfat in demineralisiertem Wasser verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Naterialabtrag durch Bürsten mit einem Glasfaserbündel erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Matcrialabtrag durch eine rotierende Glasfaserbürste bzw. einen Glasfaserpinsel erfolgt, der parallel zur Widerstandsfläche bewegt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Materialabtrag durch Sandstrahlen, vorzugsweise mit Glasperlen, erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die größte Abmessung der Strahldüsenöffnung der abzugleichenden Widerstandsstruktur-Breite entspricht.