DE3029446A1

DE3029446A1 - Duennschichtanordnung

Info

Publication number: DE3029446A1
Application number: DE3029446A
Authority: DE
Inventors: Kurt 7251 Friolzheim Burger; Heinz 7000 Stuttgart Friedrich; Heiko Dipl.-Phys. Dr. 7016 Gerlingen Gruner; Karl-Otto Dipl.-Ing. Linn; Erich 7500 Karlsruhe Zabler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-08-02
Filing date: 1980-08-02
Publication date: 1982-03-11
Also published as: NL8103629A; US4464646A; JPS5753970A; DE3029446C2

Description

31 .7.1980 Rs/Hm

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1

Dünnschichtanordnung
Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Dünnschichtanordnung nach der Gattung des Hauptanspruches. Eine derartige Anordnung ist bereits früher vorgeschlagen worden, wobei ein Verfahren beschrieben wurde zur Herstellung eines Dünnschicht-Temperatursensors zur schnellen Temperaturmessung in Flüssigkeiten und Gasen. Der Sensor enthält als temperaturempfindliches Element eine Nickelschicht, die entweder unmittelbar oder über eine als Haftvermittler dienende Zwischenschicht aus hochohmigem Material mittelbar auf eine isolierende Substratplatte aufgebracht ist und ein vorzugsweise mäanderförmiges flächenhaftes Muster auf der Substratplatte bildet. Die Nickelschicht und gegebenenfalls die Zwischenschicht werden bei der älteren Anordnung ganzflächig auf die Substratplatte aufgestäubt. Anschließend wird das flächenhafte Muster durch Strukturierung mit Hilfe der Fotoätztechnik gebildet.

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JUZ.OH4U

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Dünnschichtanordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß aus der Beschichtung selbst, ohne zusätzlich aufgebrachte Bauteile ein Abgleich des Temperaturkoeffizienten der aus der Dünnschichtanordnung gebildeten' Widerstände auf einen Torgegebenen Wert ermöglicht -wird. Die erfindungsgemäße Dünnschichtanordnung ist sowohl verwendbar für Dünnschicht-Hybridschaltungen als auch für Dünnschicht-Temperatursensoren, wobei durch die Kombination von Widerstandsteilen mit unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten der resultierende Temperaturkoeffizient der erzeugten Widerstände einstellbar ist. Die erfindungsgemäße Dünnschichtanordnung ist anwendbar zur Einstellung eines Temperaturkoeffizienten eines Gesamtwiderstandes derart, daß entweder die Kennlinienstreuung eines industriell gefertigten Widerstandes kompensiert werden kann oder daß durch den resultierenden Temperaturkoeffizienten des Widerstandes ein entgegengesetzt gerichteter Temperaturkoeffizient, beispielsweise eines Kondensators, ausgeglichen wird oder daß der resultierende Temperaturkoeffizient auf eine vorhandene Schaltung derart einwirkt, daß durch den Temperaturkoeffizienten des eingestellten Widerstandes allein oder durch den resultierenden Temperaturkoeffizienten eines RC-Gliedes der abweichende Temperaturkoeffizient der restlichen Schaltung kompensierbar ist.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Anordnung mit einem zugeschalteten Serienwiderstand, Figur 2 eine Anordnung

ORiGiNAL INSPECTED

mit einem zugeschalteten Parallelwiderstand und Figur 3 ■eine Anordnung mit einem Serien- und einem Parallelwiderstand, wobei der zugeschaltete Widerstand zur Einstellung des Temperaturkoeffizienten des Meßwiderstandes dient; Figur h zeigt eine fiybridanordnung mit zwei Dünnsehichtwiderständen und einem Kondensator, wobei der Temperaturkoeffizient bei einer Zusammenschaltung dieser Bauteile auf einen vorgegebenen Wert abgleichbar ist.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Figur 1 ist ein TaNi-Dünnschicht-Temperatursensor dargestellt, welcher sich aus der Serienschaltung eines temperaturabhängigen Widerstandes 10 (R₁₇, „.) und eines temperaturunabhängigen Widerstandes 11 (Ή. ) zusammensetzt. Der Bereich unterhalb der gestrichelten Linie mit Anschlußfahnen 12 und 13 ist mit Ausnahme des Tantalwiderstandes hochleitfähig, z.B. im Lotbad verzinnt, da Tantal von der Zinnschicht nicht benetzt wird. Die Begriffe Tantal, Tantal-' schicht, Tantalwiderstand und dgl. sind im folgenden der einfacheren Terminologie wegen für eine Schicht vervendet, welche neben Tantal z.B. auch aus Tantalnitrid oder aus Tantaloxinitrid bestehen kann. In der rechten Hälfte der Figur 1 ist die Schaltungsanordnung symbolisch wiedergegeben. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, daß der temperaturunabhängige Tantalwiderstand 11 zunächst an der Stelle Tt überbrückt ist.

Die Dünnschichtanordnungen gemäß den Figuren 2 und 3 sind entsprechend aufgebaut, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. In Figur 2 ist jedoch ein temperaturunabhängiger Widerstand 15 (H₁. ) dem temperaturabhängigen Widerstand 10 (R_ ... ) parallel ge-

X Si ii 1 1

schaltet; bei der Anordnung nach Figur 3 ist sowohl ein Serienwiderstand 11 als auch ein Parallelwiderstand 1.5

ü.^'UO'OU 6 4

in temperaturunabhängiger Ausführung (R_m ) vorhanden. In den

J. Su

Figuren 2 und 3 ist jeweils eine weitere Anschlußfahne für den Parallelwiderstand 15 vorhanden. Auch bei den Anordnungen nach den 'Figuren 2 und 3 ist der Bereich unterhalb der gestrichelten Linien hochleitfähig, z.B. im Lotbad verzinnt zur Kontaktierung der Anordnung.

Bei TaNi-Dünnschicht-Temperaturwiderständen wird die weitestgehende Schichtdickenunabhängigkeit des Temperaturkoeffizienten der Widerstände bis zu einer Schichtdicke von etwa 250 nm durch die Herstellungsmethoden für die Schichten erreicht. Aus diesen Schichten hergestellte Temperatursensoren haben einen Widerstands-Temperaturkoeffizienten (TCR) von 5,5 . 10 /°C bei einem Flächenwiderstand von 0,5 Ohm. Es zeigte sich nun jedoch, daß in der Mengenfertigung dieser temperaturabhängigen Widerstände eine Streuung des Widerstandes von - 10$ vom Sollwert und eine Streuung des Temperaturkoeffizienten von - k% vom Sollwert auftrat, verursacht durch Fertigungsungenauigkeiten. Während die Streuung des Widerstandes mittels Laserabgleich kompensiert werden kann auf z.B. - 0,~\% gibt es für den Temperaturkoeffizienten bei Dünnschichtanordnungen bisher keine Abgleichmöglichkeit. Für den Einsatz eines Nickel-Temperaturfühlers, beispielsweise als Außenlufttemperaturfühler in Verbindung mit dem Bordcomputer eines Kraftfahrzeuges, ist aber die geforderte Meßgenauigkeit bei Austauschbarkeit des TaWi-Sensors nur erreichbar, wenn neben dem Widerstand auch der Temperaturkoeffizient abgeglichen werden kann.

Für die erfindungsgemäßen Dünnschichtanordnungen, welche insbesondere bei Dünnschicht-Hybridschaltungen und bei Dünnschicht-Temperatur sensoren Verwendung finden, wird ein Schichtsystem verwendet, bei dem eine Kickelschicht mit einer Tantalschicht unterlegt ist. Aus der Tantalschicht lassen sich langzeitstabile, im wesentlichen

ORIGINAL INSPECTED

temperaturunabhängige Widerstände ausbilden, wenn in 'einem selektiven Ätzprozeß die NickelschicVit von der Tantalschicht abgeätzt wird. Die Tantalschicht hat eine Dicke von etwa 50 nm, der Flächenwiderstand der Tantalschicht ist wenigstens um den Faktor 100 größer als der Flächenwiderstand der Nickelschicht. Der Einfluß der Tantal-chicht auf das Temperaturverhalten der Nickelschicht ist praktisch bedeutungslos, andererseits wird aber die Haftung der Nickelschicht auf dem Substrat durch die Tantalschicht wesentlich verbessert.

Bei der erfindungsgemäßen Dünnschichtanordnung, wie sie "in den Figuren 1 bis 3 für einen Temperatursensor dargestellt ist, sind also zwei langzeitstabile, flächenhaft auf ein Substrat aufgebrachte Einzelschichten vorhanden, welche mittels Ätztechnik, insbesondere Fotoätztechnik bearbeitbar sind. Durch diese Fotoätztechnik wird einerseits aus der kombinierten Tantal- und Nickelschicht der mäanderförmige temperaturabhängige Widerstand 10 geformt; andererseits wird durch Abätzen der Nickelschicht im Bereich des temperaturunabhängigen Widerstandes 11 letzterer aus der Gesamtschicht hergestellt.

Die Tatsache, daß aus dem Tantal-Nickel-Schichtsystem sowohl temperaturunabhängige Widerstände 11 als auch temperaturabhängige Widerstände 10 hergestellt werden können, führt zu einer Abgleichmöglichkeit des Temperaturkoeffizienten der Nickel-Tantal-Schicht und zu einer Abgleichmöglichkeit des Temperaturkoeffizienten der Tantalschicht durch Serienschaltung und/oder Parallelschaltung beider Widerstandsarten. Auf diese Art ist der Temperaturkoeffizient"von aus dem Gesamtschichtsystem (Ni + Ta) erzeugten Widerständen auf einen vorgegebenen Wert einstellbar durch Zusammenschalten von wenigstens zwei Dünnschicht-Widerstandselementen (R ., R ) mit unterschiedlichen Tempe-

X EL Γι 1 la

raturkoeffizienten. Aus dem Gesamtschichtsystem aus Nickel

OUZ344D

und Tantal werden temperaturabhängige Widerstände R .

X ctrJ X

und aus dem Tantal-Anteil des Schichtsystems temperaturunabhängige Widerstände R erzeugt. Auf diese Weise ist

X el

der Temperaturkoeffizient aus der gesamten Widerstandsstandsanordnung einstellbar durch Serienschaltung (Figur 1), durch Parallelschaltung (Figur 2) oder durch Serien-Parallel-Schaltung (Figur 3) der einzelnen temperaturabhängigen Widerstände 10 und temperaturunabhängigen Widerstände Hierbei ist der Temperaturkoeffizient der Gesamtanordnung durch die getroffene Kombination in den Grenzen der Temperaturkoeffizienten der Einzelwiderstände veränderbar.

Bei Verwendung der Dünnschichtanordnung zur Herstellung eines Temperatursensors erfolgt ein Abgleich des Temperaturkoeffizienten des temperaturabhängigen Dünnschichtwiderstandes 10 auf einen vorgegebenen niedrigeren Wert durch Zuschalten eines weitgehend temperaturunabhängigen Dünnschichtwiderstandes 11 bzw. 15· Der Temperaturkoeffizient der T ,..-Schicht wird so an die untere Grenze des aNi

Toleranzbandes der Fertigungsstreuung abgeglichen, d.h. daß ein Abgleich des Temperaturkoeffizienten eines Temperatursensors 10 zur Kompensation der Kennlinienstreuung auf einen .vorgegebenen niedrigeren Wert erfolgt durch Serienschaltung und/oder Parallelschaltung eines Tantalwiderstandes 11. Im Bereich des mäanderförmigen Sensors bleibt die Schichtkombination aus Tantal und Nickel erhalten, im Bereich des temperaturunabhängigen Abgleichwiderstandes 11 wird nur die obenliegende Hickelschicht weggeätzt, in den dazwischenliegenden Bereichen werden beide Schichten entfernt.

"Λί

Anwendungsbeispiel :

Es soll ein Temperatursensor hergestellt werden mit einem Widerstand iron TOOO Ohm, gemessen bei einer Abgleichtemperatur von 20 C. Der Widerstand R = 1000 0hm setzt sich bei der Anordnung na,ch Figur T zusammen aus R^ + R„, „..

Es gilt:

R (T) = R (To) χ (1 + TCR₃₀₁₁ χ Λ T)

R_Ta(T) = R_Ta (To.) χ (1 + TCR_TaXAT)

^RTaNi ^(T) - ^RTaNi ^{(To) X (1 + TGR}TaNi

Hierbei ist

TCR_Ta = - 8,0 χ 10~⁵/° C - 10%, wenn Tantaloxinitrid als praktisch temperaturunabhängiger Widerstand verwendet wird.

= TCR_. _^ = 5,2 ... 5,6 χ 10~³/° C = 5,^ x 10~³/° C TCR_c
TCR_r

_R(T) _x

TaNi

Der Temperaturkoeffiziient des' Sensors aus einer TaNi-Schieht weist fertigungsbedingt eine Streuung auf von 5_S2 .... 5,6 χ 10"³/⁰· C."

TCR_ _w. soll abgeglichen werden auf den unteren Wert des

—3 ο ' Streubereiches von 5,2 χ 10 / C, was durch die in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Schaltungsvarianten möglich ist. Bei der dargestellten Anordnung ist wegen der weitgehenden Temperaturunabhängigkeit des Tantal-Widerstandes 11 ein Abgleich des resultierenden Temperaturkoeffizienten nur auf den unteren Wert des Streubereiches möglich.. Bei den vorhandenen Schichten beträgt:

^RTaNi ^{= 928}' ^{6 Ohra} '·· ¹⁰⁰° ^Ohm

^RTa ^{β 71}»^ ^Ohm ··· ° ^Ohm

Diese Werte gelten ebenso wie der zuvor .genannte Wert R = 1000 0hm für die Abgleichtemperatur von 20° C. Beim Abgleich ist der temperaturunabhängige Widerstand 11 zunächst

§4

überbrückt. Nach einer Widerstandsvoralterung zur Erhöhung der Langzeit Stabilität der Schichtwiderstände wird der temperaturabhängige Widerstand 10 bei zwei unterschiedlichen Temperaturen gemessen, z.B. bei 0° C und 100° C. Hieraus kann der Temperaturkoeffizient TCR. , = TCR_{m w}. bestimmt werden. Der "vorgegebene Temperaturkoeffizient

TCR ., - an der unteren Grenze des Streubereiches beträgt soll

5,2 χ 10~³/° C.

Bei einer Serienschaltung gemäß Figur 1 ist R = R_m + R,,, „..hieraus folgt näherungsweise

X £L X aJM 1 }

TCR
^RTalii * ^{R X} ^so11

hierbei ist TCRr_n = 0 gesetzt, da der Wert vernachlässigbar ist.

Aus dieser Formel lassen sich bei Kenntnis der Temperaturkoeffizienten und des bei der Abgleichtemperatur vorgegebenen Gesamtwiderstandes die Widerstände 10 und 11, ebenfalls bei Abgleichtemperatur, berechnen. Es erfolgt bei der festgelegten Abgleichtemperatur, hier 20 C, der Abgleich des Widerstandes 10 auf den berechneten Wert. Danach wird die Brücke lh in Figur 1 aufgetrennt und der Widerstand 11 auf seinen berechneten Wert abgeglichen, so daß der Gesamtwiderstand R_m + R _T. = R die vor-

J. St X 3iix X

gegebenen 1000 0hm erreicht.

Bei einer Parallelschaltung gemäß Figur 2 ergibt sich ein entsprechendes Vorgehen. Zur getrennten Messung und zum Abgleich sind die beiden Anschlußfahnen 12 und 16 bei der Herstellung der Dünnschicht schaltung zunächst getrennt. Nach der Messung des Widerstandes 10 bei zwei unterschiedlichen Temperaturen, beispielsweise wiederum bei 0 C und 100° C und anschließender Berechnung des Temperaturkoeffizienten des Widerstandes 10 (^TCR _TaNi) werden die Widerstände nach folgenden Formeln berechnet:

ORIGINAL INSPECTED

TCE₃₀₁₁ χ (1 ₊ TCR_TaN. ΧΛΤ)

^RTaNi

Ta ~ ■

^RTaNi~^R

Alle zuvor genannten Widerstände sind jeweils eine Funktion der Temperatur T, auf entsprechende weitere Indice s ist in den Gleichungen verzichtet worden.

Entsprechend den Figuren 1 und 2 läßt sich auch die kombinierte Serien-Parallelschaltung gemäß Figur 3 berechnen und abgleichen. Eine Anordnung gemäß Figur 3 kann für spezielle Anwendungen erforderlich sein, z.B. wenn der Widerstand 10 gleich dem Gesamtwiderstand sein muß; in diesem Fall muß die Widerstandserhöhung durch die Serienschaltung' eines Widerstandes ausgeglichen werden durch einen zusätzlichen Parallelwiderstand.

Bei der fertigen Anordnung ist der in den Figuren gestrichelt angedeutete verzinnte Bereich gekapselt, so daß nur ein freistehender Fühlerwiderstand 10 aus der gekapselten Anordnung vorspringt. Die Anschlüsse 12 und 16 sind bei der fertigen Anordnung durch den Verzinnungsprozeß kurzgeschlossen.

Figur k zeigt eine Hybridanordnung, wie sie beispielsweise Verwendung findet bei einer temperaturkompensierten RC-Schaltungsanordnung, z.B. bei RC-Oszillatoren in Mikrocomputer-Steuerungen. Figur Ua ist eine Draufsicht,

OUZ. Ol if «f

Figur Ub ein Schnitt vor dem Verzinnen, Figur Uc ein Schnitt nach dem Verzinnen, Figur Ud eine Schaltungsdarstellung der Einzelelemente und Figur Ue zeigt die Schaltsymbole für die Gesamtanordnung.

In Figur U sind mit 20, 21 und 22 Anschlußfahnen bezeichnet, welche für den äußeren Anschluß der Anordnung dienen, mit 23 und 2U sind zwei weitere Anschlußfahnen beziffert zur Verbindung eines weitgehend temperaturunabhängigen Widerstandes 25 (R™ ) und eines temperatur-

X a

abhängigen Widerstandes 26 (R_m «■)· Zwischen den Anschlußfahnen 21 und 22 ist ein Kondensatorelement C angeordnet, welches nach dem Aufbringen der Lotsehicht 27 auf die Anschlußfahnen 21 und 22 aufgesetzt ist. Die Lotsehicht bedeckt nicht den temperaturunabhängigen Widerstand 25, da Tantal von Zinn nicht benetzt wird. Auch der temperaturabhängige Widerstand 26 ist trotz seiner Nickeloberfläche nicht mit Lot bedeckt, da hier während des Lotauftrages eine Maske vorgesehen war.

Die Anordnung gemäß Figur U zeigt also wiederum eine Serienschaltung eines temperaturunabhängigen Widerstandes 25 aus Tantal und eines temperaturabhängigen Widerstandes 26 aus Tantal und Nickel. Die Anschlußfahnen 23 und 2k sind vor dem Verzinnen getrennt und werden beim Zinnüberzug kurzgeschlossen. Die Widerstände 25 un(? 26 ergeben zusammen den Gesamtwider stand R in Figur Ue.

Z.B. bei Mikrocomputer-Steuerungen im Kraftfahrzeug wurden bisher zur Erzeugung hoher Grundtaktfrequenzen Quarzoszillatoren eingesetzt, welche aufgrund relativ hoher Ausfallraten und Kosten für diesen Einsatz nur bedingt geeignet sind. Andererseits konnten nur bei

ORIGINAL INSPECTED

- rf -

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niedriger Taktfrequenz und geringeren Genauigkeitsanforderungen Quarze durch RC-Oszillatoren ersetzt werden, da letztere wegen ihres Temperaturkoeffizienten für das RC-Produkt nur "bedingt geeignet sind. Durch die erfindungsgemäße Dünnschichtanordnung erreicht man eine Kompensation des Temperaturkoeffizienten des RC-Produktes. Es ist jedoch auch möglich, den Temperaturkoeffizienten des RC-Produktes so festzulegen, daß im Rahmen einer Schaltung eine Gesamtkompensation des Temperaturkoeffizienten unter Berücksichtigung des Temperaturganges der Schaltung erfolgt; hierbei ist es insbesonder möglich, den Temperaturkoeffizienten des RC-Produktes in einem Funktionsabgleich auf die Transistorkennlinien der RC-Wetzwerke anzupassen. Es besteht also erfindungsgemäß die Möglichkeit, den Temperaturkoeffizient eines Kondensators C einer Hybridschaltung durch Zuschalten eines Dünnschicht-Gesamtwiderstandes R_m + R_m „. = R mit ent-

Ta TaNi

gegengesetztem Temperaturkoeffizienten zu kompensieren. Weiterhin ist es jedoch auch möglich, daß der Temperaturkoeffizient einer elektrischen Schaltungsanordnung kompensiert wird, indem der resultierende Temperaturkoeffizient des RC-Produktes nicht zu Null gemacht wird sondern auf einen Wert festgelegt wird, welcher den Temperaturkoeffizient der Schaltungsanordnung ausgleicht. Dies erreicht man durch Zuschalten einer mit entgegengesetztem Temperaturkoeffizienten versehenen RC-Anordnung aus einem diskreten kapazitiven Bauelement und einer den Temperaturkoeffizienten bestimmenden Widerstandsanordnung aus den Widerständen 25 und 26. An die Stelle einer RC-Anordnung kann auch eine RL-Anordnung treten.

Für die in Figur h gezeigte Anordnung gilt:

TCR = - TCC (TCR = - TCL) und/oder TCR - TCC = a, wobei a ^ TCR

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bei einer Induktivität gilt
TCR - TCL = b, wobei b = TCR

Die Einstellung des Temperaturkoeffizienten erfolgt bei der Anordnung gemäß Figur h wiederum durch eine Serienschaltung eines temperaturunabhängigen Widerstandes 25 und eines temperaturabhängigen Widerstandes 26, jedoch könnte auch hier wie bei den zuvor beschriebenen Anordnungen eine Parallelschaltung oder auch eine Reihen-Parallelschaltung verwendet werden. Anstelle eines temperaturunabhängigen Widerstandes aus Tantal kann beispielsweise auch Nickelchrom (NiCr), Tantalnitrid (TaN_) oder Tantal-Oxinitrid (TaO N ) benutzt werden. Als Alternative zu der Tantal-Nickel-Schichtenfolge können als Materialien mit hohem positivem Temperatukoeffizienten beispielsweise auch Platin, Gold oder reines Nickel verwendet werden. Dies gilt auch für Anordnungen gemäß den Figuren 1 bis 3·

Anwendungsbeispiel:

Figur h zeigt ein insgesamt temperaturunabhängiges RC-Glied; die Temperaturkompensation ist erreicht durch Einstellung der Temperaturkoeffizienten TCR = - TCC, wobei als temperaturunabhängiger Teil ein reiner Tantalwiderstand dient, während der temperaturabhängige Teil aus einem TaNi-Dünnschichtwiderstand besteht. Es gilt:

^{R = R}Ta ^{+ R}TaNi

R = 10 kOhm sei vorgegeben

TCR _Ί. - TCR_m
_ τ, „ soIj. Ta

— Xl X

^TCETaNi ^TCRTa

Der Temperaturkoeffizient von Tantal kann in diesem Fall nicht mehr vernachlässigt werden, da der Tantalwiderstand

OBSGiNAL HMSPECTED

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nennenswert beim resultierenden Temperaturkoeffizienten in Erscheinung tritt (siehe unten).

_a = - 8,0 ?c 10"⁵/° C für Tantaloxinitrid als Tantalwiderstandsschicht.

^TCRTaWi ^{= + 5}'^{5 x} ϊ°~³/° ^c \- .'

damit ergibt sich für R-, ~. entsprechend den Werten·' von TCC die in der folgenden Tabelle ersichtliche Größe:

,2 537„6

TCC '[1O~ /°c] 0 -150 -220 -330 \ -1+70 -75O

Bei der Herstellung der Dünnschichtanordnung gemäß Figur k sind der Tantalwidörstand 25 und der Tahtal-Nickel-Widerstand 26 zunächst getrennt. Nach einer Widerstandsvoralterung zur Erhöhung der Langszeit.stabilität der Schichtwiderstände und der Temperaturkoeffizienten werden zunächst wiederum EL· und R_ _. bei zwei unterschiedlichen Temperaturen gemessen, z.B. wiederum bei 0° C und 10Q°C, um daraus die Temperaturkoeffizienten TCRn₁ ^unä TCR „.. zu berechnen. Nach Erhöhung der Bahnleitfähigkeit und Kurzschluß von R_ und R_T ^.^ z.B. durch Verzinnen,erfolgt der Las.erabgleich der Widerstände derart, daß R = R_ + R_ _. =10 kOhm bei der Abgleichtemperatur von 20° C. Wegen der möglichen Veränderung insbesondere der Üb«rgangswiderstände beim Tauchverzinnen erfolgt der Abgleich nach der Verbindung der Widerstände unter Berücksichtigung der «'vorher gemessenen Einzelwiderstände. Die Widerstände

und Ή. , sind aus der oben angegebenen Formel iiberech-LaJM 1

R„
xa ■

net. Hierdurch^ ergibt sich TCR = -TCC.

a ■-"--' ^O47o

- 14 -

Durch die erfindungsgemäße Dünnschichtanordnung wird es möglichj RC-Oszillatoren bei hohen Taktfrequenzen unter wesentlicher Steigerung ihrer Genauigkeit zu "betreiben. Es können billige Chip-Kondensatoren mit eventuell höheren Kapazitäten in Hybridschaltungen benutzt werden.

Claims

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^R· 5470

31·Τ.1980 Rs/Hm

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1

Ansprüche

1 .) Dünnschichtanordnung, insbesondere Hybridanordnung oder Temperatursensor, mit wenigstens zwei langzeitstabilen, flächenhaft auf ein Substrat aufgebrachten Einzelschichten, welche mittels Ätztechnik bearbeitbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturkoeffizient (TC) von aus dem Gesamtschichtsystem (Ni + Ta) erzeugten Widerständen auf einen vorgegebenen Wert einstellbar ist durch Zusammenschalten von wenigstens zwei Dünnschicht-Widerstandselementen (R ., R ) mit unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten.
2. Dünnschichtanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Gesamtschichtsystem (Ni + Ta) temperaturabhängige Widerstände (R . ) und aus einem Teil (Ta) des Gesamtschichtsystems ternperaturunabhängige Widerstände (R ) erzeugt werden.

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3. Dünnschichtanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturkoeffizient eines Gesamtwiderstandes (R + R . ) einstellbar ist durch Serien- und/oder Parallelschaltung von Widerständen aus der Gesamtschicht (R^ .) und einer Einzelschicht (R_T ), wobei der Temperaturkoeffizient durch die Kombination in den Grenzen der Temperaturkoeffizienten der Einzelwiderstände veränderbar ist.
U. Dünnschichtanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abgleich des Temperaturkoeffizienten eines als Temperatursensor verwendeten temperaturabhängigen Dünnschichtwiderstandes (R .) auf einen vorgegebenen niedrigeren Wert erfolgt durch Zuschalten eines weitgehend temperaturunabhängigen Dünnschichtwiderstandes (R„, ) .
5. Dünnschichtanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgleich des Temperaturkoeffizienten eines Nickelsensors (R_n, „. ) zur Kompensation der Kennlinienstreuung auf einen vorgegebenen niedrigeren Wert erfolgt durch Serienschaltung und/oder Parallelschaltung eines Tantal-Widerstandes

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:"V":. ϊΊΧ.ΧΕΊ ^δ47
6. Dünnschichtanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursensor (10) und der Abgleichwiderstand (11) aus einer Mehrschichtanordnung auf einem elektrisch nichtleitenden Substrat durch selektive Ätzung herstellbar sind.·
7. Dünnschichtanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesaratschichtsystem (Ta + Ni) den temperaturabhängigen Widerstand (R_ „.) bildet, während der temperaturunabhängige Widerstand (R ) aus einem durch die Ätzung freigelegten Teil (Ta)

der Dünnschichtanordnung besteht.
8. Dünnschichtanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch die Vervendung bei einer temperaturkompensierten RC und/oder LC-Hybridschaltung, vorzugsweise bei RC-Oszillatoren in Mikrocomputer-Steuerungen.
9· Dünnschichtanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturkoeffi-.zient (TCC) eines Kondensators (C) einer Hybridschaltung durch Zuschalten eines Dünnschicht-Gesamtwiderstandes (R) mit entgegensetztem Temperaturkoeffizienten (TCR) kompensiert ist.

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10. Dünnschichtanordnung nach einem der "vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturkoeffizient einer elektrischen Schaltungsanordnung durch Zuschalten einer mit entgegengesetztem Temperaturkoeffizienten versehenen RC- oder RL-Anordnung aus einem diskreten kapazitiven oder induktiven Bauelement und einer den Temperaturkoeffizienten bestimmenden Widerstandsanordnung (R_Ta, ^R _TaNi; 25j 26) kompensiert ist.

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