DE3438028A1

DE3438028A1 - Duennfilmschaltungen mit integrierten nickelchrom-widerstaenden

Info

Publication number: DE3438028A1
Application number: DE19843438028
Authority: DE
Inventors: Roland Dipl.-Phys. 8000 München Ressel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-10-17
Filing date: 1984-10-17
Publication date: 1986-04-24

Description

Dünnfilmschaltungen mit integrierten Nickelchrom-Wider-
ständen r Die Erfindung betrifft eine Dünnfilmschaltung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Dünnfilmschaltung.
Dünnfilmschaltungen enthalten häufig Widerstände aus einer Nickelchrom-Legierung, die in der Regel in einem Vakuumprozeß durch Aufdampfen oder Sputtern aufgebracht wird. Zur Kontaktierung der eigentlichen Widerstandsbahn dienen dabei Anschlußbahnen aus mehreren übereinander angeordneten Metallschichten. Im Hinblick auf die gute Haftung, Langzeitstabilität und vernachlässigbare Übergangswiderstände wurden bisher für die Anschlußbahnen in hohem Maße Edelmetalle verwendet. Eine bekannte Schichtfolge enthält z.B. aufgedampfte Schichten aus Titan, Palladium und Gold in der angegebenen Reihenfolge, die durch eine galvanisch aufgebrachte Schichtfolge aus Gold, Rhodium und wiederum Gold verstärkt wird. Die galvanisch aufgebrachten Goldschichten haben dabei Dicken von einigen Mikrometern, während die Dicke der anderen Edelmetallschichten bei Bruchteilen eines Mikrometers liegen.
Im Hinblick auf die hohen Edelmetallkosten bei den Dünnfilmschaltungen nach dem Stande der Technik besteht also die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, durch Verringerung des Edelmetallaufwandes den Gesamtaufwand für die Dünnfilmschaltung deutlich zu verringern.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Dünnfilmschaltung der eingangs erwähnten Art durch die Anwendung der im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Eine besonders vorteilhafte Ausbildung der erfindungsgemäßen Dünnfilmschaltung ist dabei im Patentanspruch 2 beschrieben, während in den Patentansprüchen 3 und 4 ein zweckmäßiges Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Dünnfilmschaltung beschrieben ist.
Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert werden.
In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine Nickelchrom-Widerstandsbahn mit Anschlüssen und Fig. 2 den detaillierten Aufbau eines Anschlusses an die Nickelchrom-Widerstandsbahn.
In der Fig. 1 ist mit NiCr die Nickelchrom-Widerstandsbahn bezeichnet, die zwischen zwei Leiterbahnen LB angeordnet ist. Die Enden der Leiterbahnen bilden im Bereiche K jeweils die Anschlüsse für die Widerstandsbahn, so daß in diesem Bereiche die Widerstandsbahn in einer Breite d = 100 /um von den Leiterbahnen überlappt wird. Beim Ausführungsbeispiel sind also die Anschlüsse gleichzeitig Teile der Leiterbahnen der Dünnfilmschaltung.
In der Fig. 2 ist die Dünnfilmschaltung nach Fig. 1 genauer dargestellt. Auf dem Keramik- oder Glassubstrat S ist die Widerstandsbahn NiCr aufgebracht, die entsprechend Fig. 1 von den Anschlußschichten überlappt wird.
Als erste Anschlußschicht ist eine Titanschicht Ti in einer Dicke von etwa 50 nm und darauf eine erste Kupferschicht Cul in einer Dicke von etwa 500 nm aufgebracht.
Durch die Titanschicht wird eine gute Haftung der An- schlüsse sowohl auf der Nickelchromschicht als auch auf dem Subtrat sichergestellt.
Die Nickelchrom-Schicht, die Titanschicht und die erste Kupferschicht sind im Hinblick auf die Reinheitsansprüche mittels eines Vakuumprozesses aufgebracht, neben dem Bedampfen hat sich hier auch Aufsputtern bewährt.
Die erste Kupferschicht Cul dient dabei hauptsächlich zur Verbesserung der Leitfähigkeit im Bereiche der Anschlüsse, so daß die nachfolgende zweite Kupferschicht und auch die darauf angeordnete Goldschicht auf galvanischen Wege erzeugt werden können. Die Dicke der zweiten Kupferschicht beträgt etwa 6/um und die Dicke der Goldschicht etwa 2 /um, so daß diese Schichten mittels eines Verfahrens mit hoher Abscheidungsrate hergestellt werden.
Die Dicke insbesondere der zweiten Kupferschicht und der Goldschicht ist auch mit Hinblick darauf gewählt, daß die Anschlüsse für den Nickelchrom-Widerstand NiCr gleichzeitig Teile der Leiterbahn LB der Dünnfilmschaltung sind.
Zur Herstellung der beschriebenen Dünnfilmschaltung wurde beim Ausführungsbeispiel von einem Keramiksubstrat ausgegangen, das nach bekannten Verfahren mit Grisiron und Grisament gereinigt und anschließend bei ca. 14000 geglüht wurde. Auf dieses Substrat wurde eine Nickelchrom-Schicht mit einem Flächenwiderstand von 100 Ohm cm aufgesputtert und anschließend mit dem bekannten Fotolackprozeß auf der Nickelchromschicht einer Ätzmaske erzeugt und danach aus der Nickelchromschicht die Widerstandsstrukturen herausgeätzt. Nach dem Ablösen der Ätzmaske wurden die Substrate mit den Widerstandsstrukturen über längere Zeit getempert und anschließend nochmals gereinigt.
Zur Kontaktierung der Widerstandsbahnen und gleichzeitig zum Aufbau der Leiterbahnstrukturen wurden die Titan- schicht und die erste Kupferschicht durch Aufdampfen aufgebracht und mittels eines zweiten Fotolackprozesses eine Maske erzeugt, die die späteren Leiterbahn~ und Kontaktstrukturen freiläßt. Anschließend erfolgt eine galvanische Verstärkung der aufgedampften Schichten durch Aufbringen der zweiten Kupferschicht Cu2 und der abschließenden Goldschicht. Nach dem Ablösen der Maske wird an den freiliegenden Stellen die erste Kupferschicht und die Titanschicht abgeätzt und danach die nunmehr fertig gestellte Schichtschaltung bei etwa 2200 ausgeheizt. Durch dieses Ausheizen werden die Übergangswiderstände zwischen den einzelnen Schichten verringert und außerdem die Widerstandswerte insgesamt stabilisiert. An den fertiggestellten Dünnfilmschaltungen konnte danach auch nur eine vergleichsweise geringe Drift der Widerstandswerte festgestellt werden, es zeigte sich außerdem, daß die Widerstände vergleichsweise kleine Rauschspannungen erzeugten und eine hohe Haftfestigkeit der Anschlußkonfiguration auf der Nickelchromschicht festzustellen war.
4 Patentansprüche 2 Figuren

Claims

Patentansprüche 1. Dünnfilmschaltung mit integrierten Nickelchrom-Widerständen, bei denen die Widerstandsbahn über aus mehreren übereinander angeordneten Metallschichten bestehende Anschlüsse kontaktiert ist, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß direkt auf der Nickelchrom-Widerstandsbahn (NiCr) wenigstens im Bereiche der Anschlüsse eine vergleichsweise sehr dünne Titanschicht (Ti) und darauf eine dickere erste Kupferschicht (Cul) angeordnet sind, daß auf der ersten eine zweite, vergleichsweise sehr dicke Kupferschicht (Cu2) angeordnet ist und daß als Deckschicht auf der zweiten Kupferschicht eine Goldschicht (Au) aufgebracht ist, deren Dicke zwischen der der ersten und der der zweiten Kupferschicht liegt.
2. Dünnfilmschaltung nach Patentanspruch 1, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Dicke der Titanschicht (Ti) etwa 50 nm, die Dicke der ersten Kupferschicht (Cul) etwa 500 nm, die Dicke der zweiten Kupferschicht (Cu2) etwa 6 #um und die Dicke der Goldschicht (Au) etwa 2 /um beträgt.
3. Dünnfilmschaltung nach Patentansprüche 1 oder 2, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Anschlüsse Teile der Leiterbahnen (LB) der Dünnfilmschaltung sind.
4. Verfahren zur Herstellung einer Dünnfilmschaltung nach Patentansprüchen 1 oder 2, bei dem auf ein gereinigtes Substrat zunächst eine Nickelchromschicht aufgesputtert wird, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß danach mittels eines ersten Fotolack- und Ätzprozesses in der Nickelchromschicht (NiCr) Widerstandsstrukturen erzeugt werden, daß an- schließend in einem ersten Temperprozess die Widerstandsstrukturen stabilisiert werden, daß danach in einem zweiten Vakuumprozeß die Titanschicht (Ti) und darauf die erste Kupferschicht (Cul) abgeschieden werden, daß in Anschluß daran in einem zweiten Fotolackprozeß die vorher abgeschiedenen Schichten entsprechend der gewünschten Struktur maskiert werden, daß darauf galvanisch die zweite Kupferschicht (Cu2) und die Goldschicht (Au) abgeschieden werden, daß nach Ablösen des maskierenden Fotolacks in einem Ätzprozeß die freiliegenden Teile der ersten Kupferschicht (Cul) und der Titanschicht (Ti) abgeätzt werden und daß anschließend mit einer zweiten Temperung das Schichtsystem stabilisiert wird.