EP4364172A2 - Electrical resistive element on a substrate having a thin uniform barrier layer - Google Patents

Electrical resistive element on a substrate having a thin uniform barrier layer

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Publication number
EP4364172A2
EP4364172A2 EP22760706.6A EP22760706A EP4364172A2 EP 4364172 A2 EP4364172 A2 EP 4364172A2 EP 22760706 A EP22760706 A EP 22760706A EP 4364172 A2 EP4364172 A2 EP 4364172A2
Authority
EP
European Patent Office
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layer
barrier layer
resistance
carrier
electrical resistance
Prior art date
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Pending
Application number
EP22760706.6A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Asperger
Sven Hüttner
Jörg HÜTTNER
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Vishay Electronic GmbH
Original Assignee
Vishay Electronic GmbH
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Publication date
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    • H01C7/006Thin film resistors

Definitions

  • the invention relates to an electrical resistance component with an electrically insulating carrier, at least one resistance layer on the carrier and at least one electrical connection formed on the carrier and connected to the resistance layer.
  • the resistance layer also has a surface structure along its surface on a side facing away from the carrier and is covered by a barrier layer.
  • Electrical resistance components of this type can be used in numerous applications, for example in order to be able to specifically limit a current flow between two further electrical components of an electrical circuit. Furthermore, such electrical resistance components are often used in microchips, which is why an increasing reduction in the size of the components is being sought, in which case it may be necessary in particular for the components used to be flat or thin. At the same time, however, electrical resistance components usually require high accuracy, so that, for example, a narrow tolerance range of between 1% and 0.01% can be specified. Furthermore, a low temperature coefficient of between 1 ppm/K and 50 ppm/K can be required for a resistance component in order to ensure reliable use of the electrical resistance component under load. In addition, the desired long-term stability of electrical resistance components requires protection against environmental influences, whereby, for example, requirements for a maximum change of 0.1% to 0.5% after 1000 hours of loading at around 10% nominal load, 85% humidity and 85°C can be met.
  • the resistance layer can have a high sensitivity to corrosion, in particular due to anodic oxidation, due to its relatively small layer thickness when an electrical voltage is applied at the same time.
  • this problem can be countered in that the resistance layer is covered by a barrier layer on a side facing away from the carrier, in order to protect the resistance layer from the influence of moisture.
  • the attachment of such a barrier layer requires gentle and therefore often complex processes, since the resistance layer must not be changed or damaged by the attachment process, in order not to be damaged by the attachment of the barrier layer to change a previously precisely set characteristic of the electrical resistance component, in particular a resistance value.
  • one or more layers of an organic compound for example an epoxy resin or a silicone resin
  • an organic compound for example an epoxy resin or a silicone resin
  • sufficient protection against moisture in vapor form which can come into contact with the resistive layer through an organic barrier layer, cannot usually be achieved with organic materials, so that organic barrier layers can only offer incomplete protection of the resistive layer.
  • barrier layers for electrical resistance components can also be formed by inorganic materials in order to increase the protective effect against vaporous moisture.
  • the barrier layer can be applied to the resistance layer, for example by a sputtering method, which, however, usually requires specific materials whose production is comparatively expensive.
  • inorganic barrier layers can only form a hermetic seal of the resistance layer with a relatively high layer thickness and the surface of the resistance layer can be covered by a sputtering process, in particular non-conformally, so that due to the surface structure of the resistance layer, depressions opposite the barrier layer or microscopic cavities between the resistance layer and of the barrier layer can remain. In order to cover these cavities, the previously mentioned undesirably large layer thickness of the barrier layer is necessary, while the cavities can also generally impair the desired protective effect of the resistance layer by the barrier layer.
  • an electrical resistance component having the features of claim 1 and in particular in that the barrier layer comprises an inorganic material and that the barrier layer simulates the surface structure of the resistance layer continuously and with a uniform thickness.
  • a conformal covering of the resistive layer can be achieved.
  • each point on the surface of the resistance layer on the side of the resistance layer facing away from the carrier can be in direct contact with the barrier layer.
  • continuous direct contact of the barrier layer with the resistance layer or a current-conducting layer of the resistance layer is not absolutely necessary; what is important is that the barrier layer forms a continuous barrier over the resistive layer.
  • Replicating the surface structure of the resistive layer along its surface means that not only the course of the transitions between the carrier and the resistive layer is replicated (e.g. a stepped transition between the absence and the presence of the resistive layer on the carrier); but the surface structure in those areas in which the resistance layer is present at all is reproduced by the barrier layer with a uniform thickness. As a result, in particular gaps in the barrier layer can be avoided, so that reliable hermetic sealing of the resistance layer can be achieved even with a small layer thickness. Due to the continuous covering and reproduction of the resistance layer, the resistance layer is not only covered by the barrier layer in sections, but in particular over the entire surface, in order to seal the entire surface of the resistance layer against the penetration of moisture.
  • the electrical resistance component can, for example, be in the form of a thin-film resistance component (also referred to as a thin-film resistance component).
  • the resistance layer can be applied to the carrier by a sputtering method, for example, so that the resistance layer can form a thin film, in particular a thin metal film, on the carrier.
  • the resistance layer of a thin-film resistance component can have a layer thickness which is less than a roughness of a surface of the carrier.
  • a resistance layer of an electrical resistance component designed as a thin-film resistance component can have a layer thickness in a range from 50 nanometers (nm) to 500 nanometers (nm).
  • a carrier that is usually used in such electrical resistance components can, for example, have a surface with a roughness of 1 micrometer (pm) to 3 micrometers (pm), so that the surface structure of the resistance layer on the side facing away from the carrier is primarily determined by the roughness of the surface of the Carrier can be determined.
  • a roughness of the surface structure of the resistance layer and/or another surface mentioned in connection with the invention can be determined in particular by the fifth or sixth order of the shape deviation according to DIN 4760.
  • the electrical resistor component can also be designed as a thick-film resistor component, for example.
  • the resistance layer can be applied or baked onto the carrier, in particular in the form of a paste, for example a glass paste, which contains metal particles or metal oxide particles, wherein application by means of screen printing can be provided in particular.
  • Such resistance layers can have a layer thickness of up to about 10 ⁇ m, so that in the case of an electrical resistance component designed as a thick-film resistance component, the layer thickness of the resistance layer can exceed a roughness of the surface of the carrier, which in turn can be in a range from 1 ⁇ m to 3 ⁇ m .
  • the resistance layer itself can have a roughness which can ultimately determine the surface structure of the resistance layer on the side facing away from the carrier.
  • a roughness of a surface of a resistive layer designed as a thick-film resistive layer can also be in a range of approximately 0.1 ⁇ m to 3 ⁇ m.
  • a resistance value of an electrical resistance component which is designed as a thick-film resistance component, can be determined in particular by the density of the metal particles or the metal oxide particles in the paste, which is applied to the carrier as a thick-film resistance layer.
  • provision can also be made to provide such a resistive layer with a trimming structure for example after the resistive layer has been applied to the carrier by a lithographic treatment or a treatment using a laser beam, in order to define an exact resistance value of the electrical resistance component.
  • the resistance layer can initially form a thin and closed metal film, as already explained, which can, however, be provided with a trimming structure in order to precisely set the desired resistance value.
  • the resistance layer can comprise electrically conductive and optionally electrically non-conductive materials, regardless of whether the electrical resistance component is designed as a thin-film resistance component or as a thick-film resistance component.
  • the resistive layer can include a current-conducting layer summarize, on which - as part of the resistance layer - an additional, but non-conformal and in particular electrically non-conductive material layer can be applied in particular sections. For example, such an additional material layer of the resistance layer can serve to stabilize the current-conducting part of the resistance layer.
  • such a material layer can comprise an inorganic material and be applied, for example by sputtering, to an electrically conductive layer of the resistance layer, so that the material layer can accumulate in particular at points on the surface of the electrically conductive layer that are higher than the carrier, while depressions are covered with a material layer of lesser thickness or may remain uncovered by the layer of material.
  • Such an additional material layer of the resistive layer can have a thickness at the sections where the additional material layer is present at all, which is significantly less than the thickness of the current-conducting layer of the resistive layer and/or which approximately corresponds to the thickness of the barrier layer or is less than this.
  • such a material layer of the resistance layer may at least partially influence the surface structure of the resistance layer on a side facing away from the carrier.
  • the barrier layer which simulates the surface structure of the resistance layer, can contact the electrically conductive layer in sections and the additional material layer in sections in the case of such resistance layers.
  • the barrier layer can also only be in contact with the additional layer of material and not with an electrically conductive layer of the resistive layer.
  • such a material layer as part of the resistance layer differs from the barrier layer in particular in that the additional material layer does not cover the current-conducting layer of the resistance layer conformally, ie not with a uniform thickness, and/or not continuously.
  • the resistance layer can also be formed by an electrically conductive layer which is directly covered by the barrier layer.
  • the surface structure can determine, in particular, a microscopic roughness of the surface of the resistance layer.
  • the resistance layer in particular of a thin-film resistance component, can be applied to the insulating carrier by physical vapor deposition, for example a sputtering method.
  • the base layer can have a thickness of 50 nanometers to 500 nanometers, while a roughness of the surface of the carrier can, however, be in a range from approx. 0.1 ⁇ m to 3 ⁇ m.
  • the roughness of the surface of the resistance layer in a thin-film resistance component can essentially be determined by the roughness of the surface of the carrier, so that the surface structure of the resistance layer can primarily follow the roughness of the carrier.
  • the thickness of the resistance layer can exceed the roughness of the surface of the carrier, so that with such resistance components the surface structure of the resistance layer on the side facing away from the carrier is not affected by the already balanced roughness of the surface of the carrier, but can be determined by the roughness of the surface of the resistive layer itself. Due to the application of such thick-film resistance layers, for example by means of screen printing, this roughness can also be in a range from approximately 0.1 ⁇ m to 3 ⁇ m.
  • the resistance layer can also have gaps which can arise as a result of a shadowing effect when the resistance layer is applied to the carrier.
  • a resistance layer can be applied to the carrier by a directional method, such as a sputtering method.
  • the substrate may have an overshadowed portion which may be overlapped by and "shadowed" by another portion of the substrate with respect to a direction along which the resistive layer is applied.
  • the material used to form the resistive layer may not or not fully reach the shadowed section, so that the surface of the carrier in the shadowed section is not covered by the resistive layer, but the resistive layer has a gap or a "pinhole". .
  • the barrier layer is applied continuously and replicates the surface structure of the resistance layer with a constant thickness, such gaps in the resistance layer, i.e. the carrier exposed in the area of the gap, can also be covered uniformly with the barrier layer, with the barrier layer being "pinhole-free" or gapless is trained. Any edges of such gaps in the resistance layer can also be covered by the barrier layer, so that the edges can also be protected from contact with moisture.
  • the barrier layer can be applied in particular directly to the surface of the carrier. The barrier layer can follow the surface structure of the resistance layer, so that the roughness of the surface of the resistance layer can determine the roughness on a surface of the barrier layer on a side facing away from the resistance layer.
  • the surface structure is therefore in particular a structure on the surface of the resistive layer itself and not larger structures or interruptions in the resistive layer which, in particular in the case of an electrical resistive component designed as a thick-film resistive component, for example by a lithographic treatment or a treatment using a laser beam the application of the resistive layer on the carrier can be formed in order to trim a resistive layer to a specific resistance value, for example.
  • the thickness of the barrier layer can correspond to a distance between the surface of the barrier layer on a side facing away from the resistance layer and the surface of the resistance layer on the side facing away from the carrier, this distance being determined at a particular point on the surface of the resistance layer, in particular along a normal of a tangent can, which describes the curvature of the surface structure of the resistance layer at the respective point on the surface of the resistance layer.
  • the “thickness” of the barrier layer can thus differ from a “height” of the barrier layer, particularly in the case of inclined courses, and the barrier layer can also have a surface structure on a side facing away from the resistance layer and not be flat. The surface structure of the resistance layer is thus not compensated for or covered by the barrier layer, but is essentially reproduced.
  • a surface structure of the barrier layer can follow the surface structure of the resistance layer along its surface on a side facing away from the resistance layer.
  • a three-dimensional course of the surface structure of the barrier layer on the side facing away from the resistance layer can therefore essentially reflect the three-dimensional course of the surface structure of the resistance layer on the side facing away from the carrier, with a distance between the surface of the resistance layer on the side facing away from the carrier and the surface of the Barrier layer on the side facing away from the resistance layer along a respective normal of the surface of the resistance layer can always correspond to the thickness of the barrier layer.
  • a surface structure of the barrier layer on a side facing the resistance layer can to a certain extent form a relief of the surface structure of the resistance layer on the side facing away from the carrier.
  • a three-dimensional course of the surface structure of the resistance layer along its surface on the side facing away from the carrier and a three-dimensional course of the surface structure of the barrier layer on a side facing away from the resistance layer thus correspond to one another, so that the surface of the resistance layer on the side facing away from the carrier at every point can be directly in contact with the barrier layer.
  • a surface structure of the barrier layer on a side facing away from the resistance layer can essentially correspond to the surface structure of the resistance layer, apart from shifts or equalization due to the thickness of the barrier layer.
  • a surface of the barrier layer can be shifted by the thickness of the barrier layer in relation to the surface of the resistance layer, so that, for example, an indentation in the surface structure of the resistance layer, which can have a specific width or a specific distance between opposing boundaries, can be seen as an indentation in the Surface structure of the barrier layer can be reproduced on the side facing away from the resistance layer, the width of which is reduced, for example, by approximately twice the thickness of the barrier layer compared to the width of the depression in the surface structure of the resistance layer.
  • respective depths of such depressions in the surface structure of the resistance layer on the side facing away from the carrier and in the surface structure of the barrier layer on the side facing away from the resistance layer can correspond.
  • the roughness of the surface structure of the barrier layer on its side facing away from the resistance layer can therefore be similar to the roughness of the surface structure of the resistance layer, although the roughness of the surface structure of the barrier layer can be somewhat less than the roughness of the surface structure of the resistance layer due to a certain leveling out of the covered surface structure resistance layer.
  • Such a replication of the surface structure of the resistance layer enables a tight seal between the resistance layer and the barrier layer in particular, despite the thin layer thickness, in order to reliably protect the resistance layer from corrosion and the resulting changes in the electrical characteristics of the electrical resistance component, such as an electrical resistance.
  • microscopic depressions and cavities in the surface structure of the Wi- are precisely covered or lined by the barrier layer and not just covered, so that such cavities can be avoided between the resistance layer and the barrier layer.
  • the barrier layer can cover the surface of the resistance layer completely and "pinhole-free", in particular also when such cavities or gaps are present in the surface of the resistance layer.
  • a barrier layer that simulates the surface structure of the resistance layer for a depression or cavity in the surface structure of the resistance layer can have a width that is less than twice the thickness of the barrier layer, so that microscopic depressions and/or cavities of this type may appear can be completely filled and closed by the barrier layer.
  • the thickness of the barrier layer starting from one side of the depression or of the cavity in the direction of the other side of the depression of the cavity, can therefore also, if necessary, correspond to the distance between the two sides of the depression or of the Correspond to each other cavity.
  • the thickness of the barrier layer viewed from a lowest point of the indentation or cavity, may correspond to the depth of the indentation or cavity.
  • the entire resistance layer is ultimately covered with a barrier layer of uniform thickness, since these deviations are not determined by the barrier layer itself, but result from the specific structure of the surface of the resistance layer in such an area.
  • the resistive layer By forming the barrier layer with an inorganic material, the resistive layer can be reliably protected against an influence of moisture in vapor form, which can permeate conventional organic barrier layers.
  • a conformal barrier layer with an inorganic material cannot be achieved by the sputtering that is customary for electrical resistance components, in which cavities remain between the resistance layer and the barrier layer, it is possible, for example, to apply a conformal inorganic barrier layer by atomic layer deposition.
  • the resistive layer may be first covered by chemical vapor deposition in a reaction chamber, for example, with a first reactant which reacts in a self-limiting manner with the surface of the resistive layer.
  • a first reactant which reacts in a self-limiting manner with the surface of the resistive layer.
  • the self- The bordering reaction allows the surface of the resistive layer to be covered with at most one atomic layer of the first reactant, so that a conformal layer can be formed.
  • unreacted gas of the first reactant and any reaction products can be removed from the reaction chamber, so that only the layer formed by the reactant on the surface of the resistive layer can remain.
  • a second reactant can be introduced into the reaction chamber which self-limitingly reacts with the layer of the first reactant covering the resistive layer to reactivate the layer formed by the first reactant for a reaction of the first reactant.
  • the steps mentioned can be repeated as a respective cycle of atomic layer deposition, in particular, due to the self-limiting character of the reactions in each run a maximum of one atomic layer on the respective previously created layer or can be applied to the resistance layer of the electrical component in the first step.
  • the thickness of the barrier layer can also occur in an atomic layer deposition process, for example if a respective process step is interrupted or a purging or evacuation step is initiated before a complete atomic layer has been formed and minor defects remain.
  • these imperfections can be compensated for directly in a subsequent step, so that a complete hermetic sealing of the resistance layer can be achieved from a thickness of the barrier layer of around 10 nanometers or around 20 nanometers.
  • the thickness of the barrier layer can be determined primarily by the number of cycles of atomic layer deposition that have been carried out.
  • the barrier layer has a thickness of approximately 50 nanometers to approximately 500 nanometers or a thickness of approximately 100 nanometers in order to be able to achieve a reliable hermetic seal with efficient process execution.
  • a method of atomic layer deposition is explained, for example, in US Pat. No. 4,058,430. Further embodiments of the invention can be found in the dependent claims, the description and the figures.
  • a ratio between a minimum thickness and a maximum thickness of the barrier layer may be greater than 0.8, and more preferably greater than 0.9.
  • the barrier layer can thus be formed conformingly along the surface structure of the resistance layer and enable an exact simulation of the surface structure of the resistance layer without significant differences in thickness, so that a surface structure of a surface of the barrier layer on a side facing away from the resistance layer has the surface structure of the resistance layer on the carrier Averted side can play essentially.
  • the thickness of the barrier layer can be determined in particular along a respective normal to the surface structure of the resistance layer at a specific measuring point, with slight differences in thickness of the barrier layer being caused, for example, by a small number of defects in individual layers occurring during atomic layer deposition to attach the barrier layer can.
  • the thickness of the barrier layer can be less than a roughness of a surface of the carrier and/or less than a roughness of the surface structure of the resistance layer.
  • the thickness of the resistance layer can be less than the roughness of the surface of the carrier on which the resistance layer is applied.
  • the surface structure of the resistive layer on the side facing away from the carrier can therefore be primarily determined by the roughness of the surface of the carrier and ultimately have a comparable but slightly smaller roughness than the surface of the carrier due to the thickness of the resistive layer.
  • the thickness of the barrier layer can therefore be less than the roughness of the surface of the carrier and the roughness of the surface structure of the resistance layer.
  • the resistance layer can have a thickness which exceeds the roughness of the surface of the carrier, so that the resistance layer covers the roughness of the surface of the carrier and the surface structure of the resistance layer can be directly determined by its roughness, with the thickness of the Barrier layer can be less than the roughness of the resistive layer.
  • the barrier layer can evenly reproduce the surface structure without the roughness of the surface structure of the resistance layer being completely evened out or indentations being completely filled.
  • the barrier layer can cover the resistive layer as a thin layer and still allow for a hermetic seal.
  • a roughness of the surface structure of the resistance layer can not only be covered or depressions caused by roughness can be spanned, but the roughness of the surface structure can be directly reproduced by the barrier layer, so that the surface of the resistance layer can be completely contacted by the barrier layer.
  • the roughness of the surface structure of the barrier layer on its side facing away from the resistive layer can have a value in the range of 0.2 to 1.0 times the value of the roughness of the surface structure of the resistive layer. Accordingly, the barrier layer can have a uniform thickness with at most minor deviations, so that a surface structure of the barrier layer on a side facing away from the resistance layer can essentially be predetermined by the roughness of the surface of the resistance layer.
  • a roughness of a surface structure of the barrier layer on its side facing away from the resistance layer can be less than a roughness of the surface structure of the resistance layer.
  • the barrier layer can bring about a certain leveling out due to the imitation of the surface structure of the resistance layer, but without completely eliminating a roughness of the surface structure of the resistance layer.
  • the surface structure of the barrier layer can also have a roughness on its side facing away from the resistance layer, which is determined by the roughness of the surface structure of the resistance layer, but is reduced compared to the roughness of the surface structure of the resistance layer due to the covering of the resistance layer.
  • the surface structure of the resistive layer can form recesses, wherein the barrier layer can cover the recesses continuously and with a uniform thickness.
  • a recess can in particular cover a shadowed section of the surface of the resistive layer with respect to the surface normal of the shadowed section, so that the surface normal of the shadowed section intersects the recess.
  • the barrier layer can also cover the recesses with a constant thickness, ie the constant thickness, even such a recess does not lead to a gap in the barrier layer. Rather, the barrier layer can be designed to be continuous and “pinhole-free” or gapless.
  • recesses can be covered by applying the barrier layer using atomic layer deposition formation method can be achieved, whereas directional methods conventionally used to form barrier layers, for example sputtering methods, can lead to gaps in the barrier layer at such recesses due to shadowing effects.
  • the surface structure of the resistance layer can form open cavities with wall sections as an alternative or in addition to the recesses described above, with the wall sections of a respective cavity lying opposite one another with respect to the respective cavity.
  • the surface normals of the wall sections of the respective cavity can cross one another at an acute angle.
  • the barrier layer can cover the opposing wall sections of the respective cavity.
  • Such an open cavity can, in contrast to a mere depression of the surface of the resistance layer with a concave structure, also form a recess, so that a normal of the surface of the resistance layer at a lowest point of such a cavity, in particular a wall section of the cavity or the recess can cut.
  • the deepest point of the cavity can be covered by the wall section or the recess along this normal.
  • the opening of such a cavity can, for example, be oriented upwards, ie away from the carrier, obliquely upwards or to the side.
  • the barrier layer can cover the wall sections of such cavities, such cavities can also be conformally covered and/or lined by the barrier layer.
  • the barrier layer can thus not only close the opening of the cavity, so that a cavity is formed between the resistance layer and the barrier layer, but the wall sections of the cavity can also be covered by the barrier layer.
  • a surface of the barrier layer facing away from the resistance layer can also have a cavity with an opening at the relevant point, with this cavity on the surface of the barrier layer in particular also being able to have a recess.
  • the barrier layer can completely fill cavities or depressions in the surface structure of the resistance layer whose depth is less than the thickness of the barrier layer and/or whose wall sections have a smaller distance from one another than twice the thickness of the barrier layer.
  • the resistive layer may extend along a plane of extension, wherein at least one of the wall sections of a respective Cavity of the resistive layer can take an angle of> 90 degrees with respect to the plane of extension of the resistive layer.
  • At least one of the wall sections of the respective cavity can thus form a recess with respect to the plane of extension, so that a surface normal of the at least one wall section can intersect the plane of extension of the resistance layer.
  • the surface normal of the at least one wall section can intersect the extension plane of the resistance layer along a direction pointing away from the wall section.
  • the wall section can cover a lower point and in particular a lowest point of the cavity in relation to a surface normal of the extension plane of the resistance layer.
  • such wall sections of a cavity that overhang the extension plane to a certain extent can also be covered by the barrier layer with a uniform thickness corresponding to the other sections of the surface of the resistance layer, so that no cavity is created between the wall section and the barrier layer that could impair the protection of the resistance layer.
  • a surface of the carrier facing the resistance layer can form at least one recess, it being possible for the resistance layer to have a gap in the region of the recess.
  • the barrier layer can cover the recess of the substrate and the resistance layer present in the vicinity of the gap continuously and with a uniform thickness.
  • the electrical resistance component can be in the form of a thin-film resistance component.
  • a recess of the surface of the substrate may overshadow a portion of the surface of the substrate with respect to a direction along which the material for forming the resistive layer is applied to the substrate, so that the material covers the shadowed portion the surface of the carrier and the recess is not reached.
  • a gap or a "pinhole" in the resistance layer can therefore form on the surface of the carrier.
  • the continuous barrier layer can also cover such gaps in the resistive layer and, in the region of the gaps, the recess of the surface of the support and/or the shadowed section with the constant thickness.
  • the continuous barrier layer can therefore be formed “pinhole-free” or without gaps, even if the resistance layer has gaps.
  • the carrier can also form a cavity with opposite wall sections whose surface normal cross each other at an acute angle, wherein the resistive layer may have a gap covered by the barrier layer of constant thickness at least at one of the wall portions.
  • the barrier layer may have a maximum thickness of 1000 nanometers (nm). Alternatively or additionally, in some embodiments, the barrier layer may have a thickness of at least 5 nanometers (nm). In particular, the thickness of the barrier layer can be in a range between 20 nanometers (nm) and 500 nanometers (nm) or in a range between 100 nanometers (nm) and 500 nanometers (nm).
  • Such a thin barrier layer can in particular also enable the electrical resistance component to be designed to be thin overall.
  • a barrier layer with a thickness of just 100 nm can enable the resistance layer to be completely hermetically sealed, in particular when the barrier layer is applied using an atomic layer deposition process, in order to be able to protect it from ingress of moisture and in particular from the influence of water vapor.
  • a further thickening to around 500 nm can further secure the hermetic seal and individual steps during the attachment of the barrier layer can be accelerated, for example by not having to ensure that a complete layer without any defects is produced in every process step in an atomic layer deposition process becomes.
  • the barrier layer can comprise a plurality of atomic layers running parallel one above the other, which simulate the surface structure of the resistance layer.
  • the barrier layer can comprise a plurality of continuous atomic or approximately continuous atomic layers which lie on top of one another.
  • each of the atomic layers can replicate the surface structure of the resistance layer with a uniform thickness, with individual atomic layers possibly having minor imperfections, but such imperfections being able to be compensated for by the subsequent atomic layers.
  • the respective atomic layers can also have the features explained above for the barrier layer and, for example, cover a wall section of a cavity, a recess formed by the surface structure of the resistive layer, a recess formed by the surface of the carrier and/or a gap in the resistive layer with a constant thickness .
  • the multiple atomic layers of the barrier layer can be made of the same material rial, or different atomic layers can be made of different materials from each other.
  • the barrier layer can have an arrangement of several (e.g. at least ten) atomic layers of a first material A one on top of the other, and over such an arrangement the barrier layer can have at least one further arrangement of several (e.g. at least ten) atomic layers of a different from second material B differing from the first material A one on top of the other.
  • the barrier layer over the further arrangement can also have at least one arrangement of several (e.g. at least ten) atomic layers of a third material C on top of one another.
  • a repetition of such layer arrangements can be provided, so that the barrier layer can have a sequence of several different layer arrangements according to the ABAB... scheme or according to the ABCABC... scheme one on top of the other.
  • the barrier layer may have an amorphous structure. While crystalline barrier layers may have grain boundaries due to lattice defects where regions of the crystal of different orientation abut, an amorphous structure of the barrier layer can allow for a uniform and hermetic coverage of the resistive layer.
  • the barrier layer can thus be formed without cracks or interruptions, in particular also in individual atomic layers, which could impair the permissible sealing of the resistance layer against environmental influences and in particular moisture.
  • such an amorphous structure of the barrier layer can be achieved by atomic layer deposition.
  • the barrier layer can have a partially crystalline structure in some embodiments.
  • a partially crystalline structure can be formed in particular by a number of small crystals which are connected to one another at the respective grain boundaries. With such a structure, crystallizations can take place in particular in sections, but no continuous crystalline structure is formed.
  • semi-crystalline structures can arise in the course of an atomic layer deposition for applying the barrier layer, in that the respective reactions for forming a layer take place with a slight time delay, so that crystals can form in sections, but not continuously, which then collide at grain boundaries to form the respective layer to build.
  • the barrier layer can, as already mentioned, be formed in multiple layers. In particular, in the case of an atomic layer deposition, individual layers can be applied in a number of process steps and/or cycles, which can ultimately together form the barrier layer. The layers can in particular be the already mentioned several atomic layers running parallel one above the other.
  • the barrier layer can have at least one layer with an amorphous structure. Alternatively or additionally, in some embodiments the barrier layer can have at least one layer with a partially crystalline structure. In particular, in some embodiments the barrier layer can have at least one layer with an amorphous structure and at least one layer with a partially crystalline structure.
  • the barrier layer can have a first layer formed from a first material and a second layer formed from a second material, wherein the first material and the second material can differ from one another.
  • the barrier layer has multiple arrangements of multiple layers of different materials, in an atomic layer deposition method, multiple atomic layers of the same material can first be deposited in multiple process cycles in order to form a first layer arrangement. After a predetermined number of atomic layers, an atomic layer of a different material can be deposited, for example by changing the previously used reactants. A plurality of atomic layers of this other material can also subsequently be deposited in order to jointly form a second layer arrangement of the barrier layer.
  • a repeating sequence of several different layer arrangements can be formed in this way, and/or more than two different materials can be provided for the different layer arrangements.
  • a first layer of the barrier layer can be formed, in particular by means of atomic layer deposition, from a material which covers the resistance layer as an amorphous structure.
  • a following layer can then be provided, for example, for which a material is used which forms a partially crystalline structure.
  • the barrier layer can be formed from any combination of layers with an amorphous structure and layers with a partially crystalline structure.
  • all of the multiple layers of the barrier layer have an amorphous structure or a partially crystalline structure and/or are made of the same material are formed.
  • the use of different materials and/or layers of different structures may further increase the moisture impermeability of the barrier layer.
  • the barrier layer can be electrically insulating or semiconductive. In particular, no current can flow between the barrier layer and the electrical connection during the intended use of the electrical component.
  • the electrically resistive component can comprise two electrical connections which are attached to the carrier and which are connected to one another by the resistive layer.
  • the barrier layer can be hermetically sealed.
  • the barrier layer can thus enable reliable protection of the resistance layer against moisture in liquid form and/or in vapor form.
  • the barrier layer may be formed by atomic layer deposition onto the resistive layer in some embodiments.
  • attaching the barrier layer by atomic layer deposition can allow the barrier layer to be thinly deposited on the substrate and to cover the surface of the resistive layer with a uniform thickness, so that a conformal barrier layer can be formed with an inorganic material.
  • the application of the barrier layer by atomic layer deposition can thus in particular make it possible to precisely reproduce the surface structure of the resistance layer.
  • atomic layer deposition can be carried out in a large process window or in a large temperature range, so that the barrier layer can be applied gently to the resistive layer and damage to the resistive layer or a change in its electrical characteristics through the application of the barrier layer can be avoided.
  • the resistive layer can thus be covered with a thin, inorganic barrier layer by atomic layer deposition, whereby both a high level of protection of the resistive layer against environmental influences and in particular against damage due to corrosion due to the ingress of moisture can be achieved and it can be ensured that the previously defined electrical properties of the Electrical resistance component, such as a precisely trimmed resistor, are not changed or affected by the attachment of the barrier layer.
  • a barrier layer to achieve the required accuracy of electrical resistance components and to ensure their long-term stability against environmental influences and under load.
  • the barrier layer may include a metal oxide, a semiconductor oxide, a metal nitride, a semiconductor nitride, a metal oxynitride, and/or a semiconductor oxynitride in some embodiments.
  • the barrier layer may comprise alumina (Al2O3), titanium oxide (TiC>2), titanium nitride ( TiNx ), hafnia (HfC>2), zirconia (ZrC>2), and/or tungsten oxide (WO).
  • Such materials are particularly suitable for being applied to the resistive layer by means of atomic layer deposition, for which purpose, in particular, relatively large process windows and/or temperature ranges are available.
  • an aluminum oxide layer can be applied to the resistive layer in a temperature range of approximately 20° C. to 400° C. by means of atomic layer deposition.
  • the barrier layer can, in particular, comprise a plurality of layers of different materials, with the above-mentioned materials or groups of materials being particularly suitable for the respective layers.
  • the barrier layer may be at least partially covered by a protective layer.
  • a protective layer can enable additional protection of the resistance layer against environmental influences, in that the barrier layer can already be shielded against the influence of moisture by the protective layer.
  • the protective layer does not necessarily have to cover the barrier layer in a conformal manner, due to the already conformal covering of the resistance layer by the barrier layer. Rather, for example, minor cavities between a surface of the barrier layer on a side facing away from the resistance layer and the protective layer can be tolerable, since the resistance layer can already be reliably protected by the barrier layer and in particular against liquid possibly entering and/or collecting in these cavities.
  • the protective layer can thus extend the protection of the resistance layer against environmental influences, but it can optionally develop a lower protective effect than the barrier layer and can therefore be applied in a simple manner.
  • the protective layer may comprise an organic material in some embodiments.
  • the protective layer can be made of an organic be formed see material and / or consist of an organic material.
  • the protective layer may alternatively or additionally comprise an inorganic material. A combination of organic and inorganic materials can also be provided to form the protective layer.
  • a protective layer in particular organic, can form an advantageous addition to an inorganic barrier layer, in that the organic protective layer can already provide reliable protection for the resistance layer against moisture in liquid form, for example due to condensation, while the conforming, inorganic barrier layer protects the resistance layer in particular against moisture can complete in vapor form.
  • the protective layer as an organic layer can also be made thin, so that the barrier layer and the protective layer can together form a thin covering of the resistance layer in order to protect it completely against the influence of moisture.
  • such a protective layer and in particular an organic protective layer can also be used as an etching mask during production of the electrical resistance component in order to be able to wet-chemically remove the previously applied barrier layer, for example in an area of the electrical connection.
  • This makes it possible to dispense with any additional structuring steps in order, for example, to be able to remove again in specific areas a barrier layer applied by atomic layer deposition, which can cover the entire surface of the part of the electrical resistance component exposed to the method of atomic layer deposition. Rather, this can be done in a convenient and simple manner by a subsequent etching step using the protective layer as an etching mask.
  • the protective layer may include an epoxy resin, a polyimide, a polyamide, a polyimideamide, a silicone resin, an acrylate, a polyurethane, and/or silicon dioxide (SiO2).
  • the resistive layer may have a trimming structure in some embodiments.
  • a resistance value of the resistance layer can be precisely defined by such a trimming structure.
  • the trimming structure can in particular form incisions and/or constrictions of the resistance layer along an extension plane of the resistance layer.
  • the trimming structure can damage the surface of the resistance layer through such incisions or constrictions interrupt in particular, so that the trimming structure can not be part of the surface structure along the surface of the resistive layer, but can form a contrast larger structure.
  • the incisions and/or constrictions can in particular extend from the surface of the resistance layer to a surface of the carrier and completely sever the resistance layer.
  • a trimming structure can be formed lithographically or by laser structuring after the resistive layer has been applied to the substrate.
  • the resistive layer may include chromium, nickel, or a cermet in some embodiments.
  • the resistance layer can include, for example, silicon, tantalum, molybdenum, niobium, aluminum, copper, titanium, carbon and/or tantalum nitride.
  • the resistance layer can be embodied as a thin-film resistor, with thin-film resistors in particular being susceptible to corrosion due to the small layer thickness and therefore requiring reliable protection against moisture.
  • the resistance layer can be in the form of a thick-film resistor, for example, it being possible for such a thick-film resistor to include a cermet. Cermet thick-film resistors can also be undesirably affected by corrosion, so that a reliable seal against moisture is equally necessary for such thick-film resistors.
  • the resistive layer may be planar.
  • the carrier can be cuboid in such embodiments, it being possible for the resistance layer to be formed on a surface of the carrier.
  • the resistance layer can be in the form of a hollow cylinder.
  • the carrier can in particular be of cylindrical design, in which case the resistance layer can surround the carrier circumferentially.
  • the electrical connection can be designed as a cap that covers an end face of the carrier, and/or two opposite electrical connections can be designed on the carrier, which are designed as a respective cap on an end face of the cylindrical carrier are.
  • the resistive layer can be designed in a meandering or spiral shape.
  • the shape of the resistance layer can be determined by the shape of the carrier, which can depend in particular on the intended use of the resistance component.
  • the carrier can comprise a ceramic substrate and in particular comprise aluminum oxide (Al2O3), aluminum nitride (AlN) and/or silicon dioxide (SiO2).
  • Al2O3 aluminum oxide
  • AlN aluminum nitride
  • SiO2 silicon dioxide
  • the carrier can be made and/or consist of a ceramic substrate.
  • the invention also relates to a method for producing an electrical resistance component and in particular an electrical resistance component, in particular an electrical resistance component according to one of the embodiments explained above, with the steps:
  • a barrier layer which comprises an inorganic material and reproduces the surface structure of the resistive layer continuously and with a uniform thickness.
  • the resistive layer can be applied to the carrier after or before the at least one connection element, and the resistive layer can be applied in such a way that it contacts the connection element.
  • two respective electrical connections can be attached to the carrier on opposite sides.
  • an electrical connection can be applied additively to the carrier by screen printing and subsequent firing of conductive metal pastes.
  • the resistive layer can be designed as a thin-film resistor, for example, and attached to the carrier by a physical vapor deposition process and/or form a thin metal layer, which can comprise nickel, chromium or cermet, for example.
  • the resistance layer can be in the form of a thick-film resistor and, in particular, applied as a paste, in particular a glass paste with metal particles or with metal oxide particles, to the carrier by means of screen printing.
  • the resistive layer has an electrically conductive layer applied to the carrier, which before covering the resistive layer with the barrier layer can be covered with an additional, but non-conformal and/or non-continuous, additional material layer in order to protect the electrically conductive layer of the to stabilize the resistive layer.
  • an additional material layer of resistance can be applied to the conductive layer in particular by sputtering, with the conductive layer and the additional material layer together forming the resistive layer in such embodiments, which can then be evenly covered with the barrier layer.
  • the resistance layer can also be formed exclusively by a current-conducting layer.
  • the exact reproduction of the surface structure of the resistive layer which can be determined, for example, due to irregularities during a physical gas deposition process for applying the resistive layer or a roughness of the surface of the carrier or a roughness arising when the resistive layer is applied by screen printing, a reliable sealing of the resistance layer can be achieved by the barrier layer against incoming moisture. Since the barrier layer also includes an inorganic material, reliable protection can be achieved, in particular against moisture in vapor form.
  • the barrier layer may be deposited on the resistive layer by atomic layer deposition in some embodiments. In particular, this allows the barrier layer to be applied in a relatively large process window or in a relatively large temperature range. In the course of the atomic layer deposition process, the barrier layer can be applied successively to the resistive layer, in particular by a plurality of parallel atomic layers, in order to cover the surface structure of the resistive layer with a uniform thickness, which can be determined essentially by the number of atomic layers or the number of cycles of the atomic layer deposition process carried out in succession , to replicate.
  • a hermetic seal of the resistance layer and in particular all areas of the resistance layer can be achieved, with cavities formed by the surface structure, recesses formed by the surface structure of the resistance layer, recesses formed by the surface of the carrier and/or gaps in the resistance layer being uniformly separated from the barrier layer, for example can be covered or lined.
  • the resistive layer may be covered with multiple layers, which together form the barrier layer. As already explained above, this can be done in particular by atomic layer deposition, in that in successive cycles of the atomic layer deposition, respective atomic layers are produced which cover the previously produced layers. Further, in some embodiments, a first layer of the plurality of layers may be formed from a first material and a second layer of the plurality of layers may be formed from a second material, where the first material and the second material may differ from one another.
  • the barrier layer can be formed as a laminate of layers of different materials, in which case, in particular, the materials already mentioned above can be considered for the individual layers.
  • At least one layer of the multiple layers may have an amorphous structure and/or at least one layer of the multiple layers may have a semi-crystalline structure.
  • the barrier layer can have both layers with a partially crystalline structure and layers with an amorphous structure in order to be able to achieve the most impermeable possible sealing of the resistance layer.
  • such amorphous and/or partially crystalline layers can be formed by choosing suitable materials in an atomic layer deposition process to produce the respective layer.
  • the barrier layer may have a maximum thickness of 1000 nanometers (nm). Alternatively or additionally, the barrier layer can have a thickness of at least 5 nanometers (nm).
  • a barrier layer that was applied to the resistance layer by atomic layer deposition can already form a reliable seal for the resistance layer with such a thickness, wherein the barrier layer can already be completely hermetically sealed with a thickness of 10 nm, 20 nm or 100 nm.
  • the barrier layer can therefore in particular have a thickness of approximately 10 nm, approximately 20 nm, approximately 50 nm or approximately 100 nm.
  • a protective layer can be applied to the barrier layer.
  • a protective layer can complete the protection of the resistance layer against environmental influences and in particular moisture, which is already provided by the barrier layer, in order, for example, to keep moisture in liquid form away from the barrier layer.
  • the protective layer may comprise an organic material in some embodiments.
  • this can prevent passage of moisture in liquid form
  • the barrier layer comprising an inorganic material can prevent passage of moisture in vapor form to the resistance layer.
  • the resistance layer can thus be completely protected against the effects of moisture.
  • the Protective layer in some embodiments comprise an inorganic material and / or a combination of organic and inorganic materials.
  • the protective layer can be applied to the barrier layer in a structured manner by means of screen printing.
  • the barrier layer in the area of the connection element can be removed by wet-chemical means, in which case the protective layer can be used as an etching mask. Since the protective layer can be applied to the barrier layer in a structured manner, the protective layer can be applied to the barrier layer in such a way that the sections of the barrier layer required to protect the resistance layer are covered by the protective layer and can thus be retained during etching. On the other hand, sections of the barrier layer which cover the at least one electrical connection can easily be removed wet-chemically by using the protective layer as an etching mask, without further and complex structuring steps of the barrier layer being necessary.
  • the barrier layer can cover the resistance layer beyond respective edges of the surface of the resistance layer, so that the resistance layer can be surrounded by the carrier on a side facing the carrier and by the barrier layer on all other sections.
  • the resistance layer can thus be completely surrounded and hermetically sealed, in particular also after wet-chemical removal of the barrier layer in the area of the electrical connection.
  • the resistive layer may be provided with a trimming structure before applying the barrier layer.
  • a trimming structure can be done lithographically and/or by laser structuring.
  • Such a trimming structure can make it possible, for example, to precisely define an electrical resistance of the resistance layer, with the trimming structure being able to form incisions and/or constrictions in the resistance layer, for example.
  • the steps mentioned for producing an electrical resistance component can be carried out in particular at a wafer level by carrying out the steps for a plurality of electrical resistance components connected to one another together and then separating the electrical resistance components, in particular sawing them up.
  • the invention is also directed to an electrical resistance component which is produced by a method according to the explained embodiments.
  • the invention also relates to an electrical resistance component which is produced using the method according to the explained embodiments.
  • FIG. 1A to 1F show a respective schematic representation of an electrical resistance component, which is designed as an electrical resistance component, in various steps of a method for producing the electrical resistance component,
  • FIG. 2A and 2B each show a schematic detailed view of a section of an electrical resistance component which is designed as a thick-film resistance component and has a resistance layer with a surface structure along its surface, which is covered by a barrier layer which simulates the surface structure with a uniform thickness, wherein in Fig. 2B additionally shows a protective layer covering the barrier layer,
  • 3A to 3C a respective further schematic detailed view of a section of the electrical resistance component to illustrate the formation of the barrier layer with several atomic layers, a trimming structure formed on the resistance layer, a cavity of the surface of the resistance layer replicated by the barrier layer and a resistance layer which comprises a current-conducting layer and an additional layer of material,
  • FIGS. 2A and 2B each show a schematic detailed view of a section of an electrical resistance component corresponding to FIGS. 2A and 2B, the resistance component however being in the form of a thin-film resistance component, as well as a schematic detailed view for illustrating a trimming structure formed on the resistance layer and a schematic detailed view to the Illustration of a gap in the resistive layer caused by a shadowing effect and
  • 5A and 5B show a perspective view and a cross-sectional view of an embodiment of the electrical resistance component which has a cylindrical carrier.
  • FIG. 1A to 1F schematically illustrate a method for producing an electrical resistance component 11, the complete electrical resistance component 11 being shown schematically in a cross-sectional view in FIG. 1F.
  • an electrically insulating carrier 13 is provided, which is embodied here by way of example as a cuboid.
  • the carrier 13 can in particular comprise a ceramic substrate and can be formed and/or consist of aluminum oxide (Al2O3), for example.
  • two electrical connections 17 are attached to the carrier 13, it being possible for the connections 17 to be attached, for example, by screen printing and subsequent firing of conductive metal pastes.
  • the two electrical connections 17 can in particular form respective electrical contacts via which the electrical resistance component 11 can be electrically connected to other components.
  • a resistance layer 15 is then applied to the carrier 13, the resistance layer 15 connecting the two electrical connections 17 to one another.
  • the resistive layer 15 can be attached to the carrier 13 by physical vapor deposition and form a thin metal layer, wherein a sputtering method can be used to attach the resistive layer 15, in which a directed material application takes place.
  • the resistive component 11 can be formed as a thin-film resistive component (also referred to as a thin-film resistive component), wherein the resistive layer 15 can have a thickness in the range from 50 nanometers to 500 nanometers (cf. also Fig. 4A to 4D).
  • the resistance component 11 can also be embodied as a thick-film resistance component, with the resistance layer 15 of such a resistance component 11 being formed, for example, from a glass paste comprising metal particles or metal oxide particles and applied to the carrier 13 by means of screen printing (cf. also Fig. 2A to 3C).
  • a resistance layer 15 applied to the carrier 13 in this way can have a thickness of up to 10 ⁇ m, for example.
  • the resistance layer 15 can be formed by a thin metal layer, which can comprise nickel or chromium, for example, and can be attached to the carrier 13 in particular by means of physical vapor deposition.
  • a resistance layer can be formed, for example, from a cermet thick layer.
  • formation from nickel or chromium makes it possible to apply the resistance layer 15 as a thin-film resistor on the carrier 13, so that a flat configuration of the electrical resistance component 11 or the resistance component can be achieved.
  • the resistance layer 15 can be provided with a trimming structure 47 in a step not illustrated in FIGS. 1A to 1F, for example by making incisions and/or constrictions in the Resistance layer 15 are attached. Such cuts or constrictions may interrupt portions of the resistive layer 15 in a plan view, and may extend through the resistive layer 15 to the substrate 13 in a side view (see also Figures 3B and 4C). Provision can therefore be made, for example, for the resistance layer 15 to be provided with a trimming structure 47 between the steps illustrated in FIGS. 1C and 1D.
  • the resistance layer 15 has a surface 19 on a side 25 facing away from the carrier 13 with a surface structure 21 which, for example a roughness of the surface 19 of the resistive layer 15 can be determined (cf. FIGS. 2A to 4D).
  • the surface structure 21 can primarily be caused by the process for applying the resistive layer 15 to the carrier 13, for example by different structures or heights of the resistive layer 15 during a sputtering process and/or screen printing process can form on the carrier 13, which can be reflected in a microscopic, not specifically produced surface structure 21 with a roughness in the range of about 0.1 ⁇ m to 3 ⁇ m.
  • the thickness of the resistance layer 15 can be less than the roughness of a surface 71 of the carrier 13 on which the resistance layer 15 is applied (cf. FIGS. 4A to 4D).
  • the surface structure can therefore be essentially determined by the roughness of the surface 71 of the carrier 13 .
  • the roughness of the surface 71 of the carrier 13 can be in a range from 1 ⁇ m to 3 ⁇ m, while the thickness of the resistive layer 15 of a resistive component 11 designed as a thin-film resistive component can be in a range from 50 nanometers to 500 nanometers.
  • the thickness of the resistance layer can be up to 10 ⁇ m and thus exceed the roughness of the surface 71 of the carrier, so that the surface structure 21 of the resistance layer 15 in such a case is affected by the roughness of the resistance layer 15 itself can be determined (see Figs. 2A to 3C).
  • Such a roughness can be in the aforementioned range of approximately 0.1 ⁇ m to 3 ⁇ m and thus essentially correspond to the roughness of the surface 71 of the carrier 13 .
  • electrical resistance components 11 there is a fundamental requirement to design these electrical resistance components 11 as small and in particular as flat or thin, but at the same time to ensure high accuracy and stability over a long period of time and under load.
  • a resistance set on a resistance layer 15 designed as a resistance layer may experience a change of at most 0.1% over a long period of use, for example 1000 hours at 10% nominal load.
  • a high degree of accuracy of the set resistance value is required, with a tolerance for example between 1% and 0.01% being required.
  • the required thin resistance layers 15 often have a high sensitivity to corrosion by anodic oxidation due to the small layer thickness when electrical voltage is applied at the same time, so that the long-term stability of such an electrical resistance component 11 can be impaired by contact with moisture.
  • the resistive layer 15 is covered with a barrier layer 23, which comprises an inorganic material and replicates the surface structure 21 of the covered resistive layer 15 with a uniform thickness D (cf. also FIGS. 2A to 4D).
  • the barrier layer 23 can be applied to the resistive layer 15 by atomic layer deposition in order to structure 21 to be able to replicate exactly on the side 25 facing away from the carrier 13 .
  • such an atomic layer deposition can make it possible to form the barrier layer 23 as a conformal layer with a uniform thickness D in order to reproduce the surface structure 21 of the resistance layer 15 exactly.
  • atomic layer deposition can take place in a relatively wide process window or in a wide temperature range, so that the barrier layer 23 can be gently applied to the resistance layer 15 and it can be ensured that, for example, a resistance set on the resistance layer 15 is not changed by the attachment of the barrier layer 23 become.
  • the barrier layer 23 can provide a reliable protection of the resistive layer 15 against moisture in vapor form, wherein the barrier layer 23 can hermetically seal the resistive layer 15 .
  • various materials are suitable for the barrier layer 23 and the barrier layer 23 can comprise, for example, a metal oxide, a semiconductor oxide, a metal nitride, a semiconductor nitride, a metal oxynitride and/or a semiconductor oxynitride.
  • the barrier layer 15 can comprise aluminum oxide (AI2O3 or AhO3:N), titanium oxide (TiÜ2), titanium nitride (TiN x ), hafnium dioxide (HfÜ2), zirconium dioxide (ZrC) and/or tungsten oxide (WO), which are applied to the resistance layer, for example by atomic layer deposition can become.
  • the barrier layer 23 is formed using the above-mentioned materials, the barrier layer 23 can also be designed to be electrically insulating or semiconducting, in particular, so that a current can flow through the electrical resistance component 11 or between the two terminals 17 completely through the resistance layer 15 and, for example, a predetermined one Resistance value of the electrical resistance component 11 can be specified precisely.
  • the barrier layer 23 can have an amorphous structure, which, for example, can likewise arise directly as a result of the barrier layer 23 being applied by means of atomic layer deposition.
  • Such an amorphous structure can be formed uniformly in comparison to crystalline structures and in particular have no grain boundaries at which differently oriented sections of a crystal adjoin one another. While such grain boundaries can form undesirable fractures in a crystalline structure and impair the sealing of the resistive layer 15, an amorphous and inorganic barrier layer 23 can provide a reliable seal, particularly against moisture in vapor form.
  • the barrier layer 23 can also have a partially crystalline structure.
  • 2A to 4D show schematic detailed views in order to illustrate the imitation of the surface structure 19 of the resistance layer 15 by the barrier layer 23.
  • FIGS. 2A to 3C An electrical resistance component 11 is illustrated in FIGS. 2A to 3C, which is designed as a thick-film resistance component in which a thickness of the resistance layer 15 exceeds a roughness of the surface 71 of the carrier 13 .
  • 4A to 4D schematically illustrate an electrical resistance component 11, which is designed as a thin-film resistance component and in which the roughness of the surface 71 of the carrier 13 is greater than the thickness of the resistance layer 15. Due to the merely schematic representation, However, no exact size or length relationships can be found in FIGS. 2A to 4D. In particular, the ratios between a thickness of the resistance layer 15 and its roughness or a ratio between the thickness D of the barrier layer 23 and the thickness of the resistance layer 15 do not always have to correspond exactly to the respective illustration in FIGS. 2A to 4D.
  • the three-dimensional course of a surface structure 55 of the barrier layer 23 on a side 29 of the barrier layer 23, which faces away from the resistance layer 15, precisely follows the surface structure 21 of the barrier layer 23 due to the formation of the barrier layer 23 with a uniform thickness D Resistive layer 15 along its surface 19 on the side 25 which faces away from the carrier 13.
  • the surface structure 55 of the barrier layer 23 corresponds to the surface structure 21 of the resistance layer 15, but for example a width B1 of a depression 53 or a distance between two sections 67 on the surface 19 of the resistance layer 15 at the corresponding depression 53 in the surface structure 55 of the barrier layer 23 can be reduced by twice the thickness D of the barrier layer 23 .
  • a width B2 or a distance between two sections 69 on the surface 55 of the barrier layer 23, which are formed at the same height as the sections 67 on the surface 19 of the resistance layer 15, can thus reduce the width B1 by twice the thickness D of the barrier layer 23 match.
  • the barrier layer 23 simulates the surface structure 21 of the surface 19 of the resistance layer 15
  • the surface structure 55 of the barrier layer 23 follows the course of the surface structure 21 of the surface 19 of the resistance layer 15, so to speak, at a distance which corresponds to the thickness D of the barrier layer 23.
  • a structure of the barrier layer 23 on a side 27 facing the resistance layer 15 corresponds precisely to the surface structure 21 of the surface 19 of the resistance layer 15 in that the barrier layer 23 on the side 27 is directly adjacent to the resistance layer 15 connects and rests against the resistance layer 15 or its surface 19 .
  • the surface 19 of the resistance layer 15 can therefore be contacted by the barrier layer 23 in particular at any point.
  • FIG. 2A shows that the surface structure 21 of the surface 19 of the resistance layer 15 can form an open cavity 31 which is delimited in the cross section shown by two wall sections 33 and 35 lying opposite one another.
  • the cavity 31 also has an opening 39 which is directed upwards, ie points away from the carrier 13 .
  • the cavity 31 is delimited by a recess 37 of the resistance layer 15 formed by the wall section 35, which to a certain extent overhangs an extension plane E of the resistance layer 15 (cf. also Fig. 3C).
  • the barrier layer 23 covers the two wall sections 33 and 35 of the cavity 31 of the surface structure 21 and thus also the recess 37 with the uniform thickness D and completely lines the cavity 31 (cf. also Fig. 3C).
  • the surface of the cavity 31 of the resistance layer 15, including the recess 37, is evenly covered by the barrier layer 23, so that the surface structure 55 of the barrier layer 23 on the side 29 facing away from the resistance layer 15 also has a cavity in the region of the cavity 31 with an opening.
  • the barrier layer 23 in particular does not close the opening 39 of the cavity 31 of the surface structure 21 of the surface 19 of the resistance layer 15 and there is no cavity between the resistance layer 15 and the barrier layer 23, which would prevent the resistance layer 15 from being sealed by the barrier layer 23 or the stability of this could affect sealing.
  • the wall sections 33 and 35 and the cavity 31 of the resistive layer 15 are formed by the resistive layer 15 itself.
  • the surface 71 of the carrier 15 has two recesses 38, and the resistance layer 15 has a respective gap 49 or a "pinhole" in the region of the recesses 38 of the carrier 15 " on.
  • gaps 49 can arise as a result of a shadowing effect during the application of the resistive layer 15 to the carrier 13 if the resistive layer 15 is applied by a directional method, such as a sputtering method.
  • a directional method such as a sputtering method.
  • the material used to form the resistive layer 15, when oriented, can be used is applied along a direction S, does not reach the recess 38 of the surface 71 of the carrier 13 and a section 79 of the surface 71 of the carrier 13 that is overshadowed by the recess 38 with respect to the direction S, so that the gap 49 is formed in the resistance layer 15.
  • the resistance layer 15 can have an additional material layer (not shown in the figures) on its upper side in order to stabilize a current-conducting part of the resistance layer 15 .
  • Such an additional layer can also be applied in particular by a directed method on the current-conducting layer of the resistance layer 15, so that the shading effects explained above can also occur with the additional material layer and the additional material layer cannot be formed continuously and "pinhole-free".
  • the barrier layer 23 also covers the recesses 38 of the carrier 13, the shadowed sections 79 and the resistance layer 15 present in the vicinity of the gap 49 with the uniform thickness D throughout (See Figures 4A, 4B and 4D).
  • edges 77 of the gap 49 are thus also covered by the barrier layer 23 in a conformal manner, so that an influence on the resistance layer 15 at the edges 77 by moisture can be avoided (cf. FIG. 4D).
  • the carrier 13 in turn forms respective cavities 31 in the region of the recesses 38, with a wall section 35 formed by the respective recess 38 having the gap 49 and not being covered by the resistance layer 15, while an opposite wall section 33 of the carrier 13 is covered by the resistive layer 15.
  • the barrier layer 23 lines the cavities 31 completely conformally with the constant thickness D.
  • 3C shows a further enlarged section of the resistance layer 15 for one embodiment of a thick-film resistance component, in which the surface structure 21 of the resistance layer 15 forms the cavity 31 along its surface 19 on the side 25 facing away from the carrier 13.
  • the wall section 35 which forms the recess 37, occupies an angle of >90 degrees with the extension plane E, along which the resistance layer 15 extends. Therefore, a normal N1 of the surface structure 21 in the area of the wall section 35 intersects the extension plane E of the resistance layer 15 in the direction pointing away from the surface 19 of the resistance layer 25 .
  • a normal N2 of the surface structure 21 intersects the wall section 35 or the wall section 35 at a lowest point 57 of the cavity 31 in the direction pointing away from the surface 19 of the resistance layer 15 Recess 37, which in this respect overhangs the extension plane E of the resistance layer 15.
  • the cavity 31 is completely covered and lined by the barrier layer 23, so that the surface structure 55 of the barrier layer 23 also has a corresponding cavity.
  • the same geometric relationships also exist in the case of the recesses 38 of the surface 71 of the carrier 13 and the cavities 31 illustrated with reference to FIGS. 4A, 4B and 4D, the recesses 38 in particular taking up an angle of >90 degrees with an extension plane of the carrier 13 and themselves in this case, the normals mentioned can relate to the surface 71 of the carrier 13 .
  • FIG. 2A again shows for the embodiment of a thick-film resistance component that the surface structure 21 can have a further cavity 51 which, however, is filled by the barrier layer 23 and whose opening is therefore closed by the barrier layer 23 .
  • Such filled cavities 51 can arise during the covering of the resistance layer 15 with the barrier layer 23 if respective wall sections 59 of the cavity 51 have a smaller distance than twice the thickness D of the barrier layer 23 from one another.
  • the thickness of the barrier layer 23, measured from a lowest point of such a filled cavity 51 may correspond approximately to the depth of the cavity 51, so that the thickness of the barrier layer 23 at such a measuring point, despite the exact simulation of the surface structure 21 with a uniform thickness D of of this uniform thickness D can differ.
  • this is only due to the small distance between the two wall sections 59 of the cavity 51 and not due to an uneven simulation of the surface structure 21 of the surface 19 of the resistance layer 15, so that ultimately in the cavity 51 a conformal simulation of the Surface structure 21 takes place through the barrier layer 23.
  • this can also be done with an electrical resistance component 11 embodied as a thin-film resistance component.
  • the barrier layer 23 can comprise a plurality of parallel layers 41 lying one on top of the other, it being possible for each layer 41 to have a single atomic layer or an arrangement of a plurality of atomic layers.
  • the layers 41 accordingly also simulate the surface structure 21 of the surface 19 of the resistance layer 15 and due to the parallel superposition of the layers 41, the thickness D of the barrier layer 23 can ultimately be primarily determined by the number of layers 41, in particular atomic layers.
  • Such a multi-layer formation of the barrier layer 23 can also be provided in the case of the resistance component 11 illustrated with reference to FIGS. 4A to 4D (thin-film resistance component).
  • the barrier layer 23 comprises an inorganic material and can have an amorphous and/or a partially crystalline structure. It can also be provided that the layers 41 comprise different materials and the barrier layer 23 is designed as a laminate of different materials. Furthermore, it can be provided that some of the layers 41 form an amorphous structure, while others of the layers 41 form a partially crystalline structure.
  • the barrier layer 23 can thus comprise a combination of amorphous and partially crystalline layers 41, it being possible for the respective structures to be produced in particular by selecting suitable materials and/or process conditions during a respective cycle of an atomic layer deposition method.
  • the individual layers 41 of a respective material can in particular comprise a plurality of atomic layers (eg ten atomic layers each or more).
  • the thickness D of the barrier layer 23 can also vary slightly, in which case a ratio between a minimum thickness and a maximum thickness of the barrier layer 23 can be greater than 0.8 and in particular greater than 0.9.
  • the thickness D of the barrier layer 23 can in particular be less than 500 nm and/or at least 100 nm, with a thickness D of the barrier layer 23 of 100 nm already enabling hermetic sealing of the resistance layer 15, while increasing the thickness D up to 500 nm, in particular the resistance of the barrier layer 23 and thus its reliability for shielding the resistance layer 15 against moisture can be increased.
  • the roughness of the surface structure 55 of the barrier layer 23 can be in a range of 0.2 times to 1.0 times the roughness of the surface structure 21 of the resistance layer 15 and that the roughness of the Surface structure 55 of the barrier layer 23 can be less than the roughness of the surface structure 21 of the resistance layer 15, since the barrier layer 23 causes a certain leveling out.
  • 3B illustrates again that the surface structure 21 of the resistance layer 15 is ultimately determined by its roughness and, in comparison to the trimming structure 47 in a resistance component 11 designed as a thick-film resistance component, a microscopic structure along the surface 19 of the resistance Standing layer 15 forms, which is separated by the incision shown in the trimming structure 47 into two sections 61 and 62.
  • the trimming structure 47 does not correspond to the surface structure 21 of the resistance layer 15, but rather represents an overlay of this surface structure 21.
  • the thickness of the resistance layer 15 can be less than a roughness of the surface structure 21 of the resistance layer 15, so that the trimming structure 47 only forms a slight incision compared to the roughness of the surface structure 21 can.
  • a protective layer 43 can be applied to the barrier layer 23 in a step 109 (cf. FIG. 1D).
  • This protective layer can in particular comprise an organic material and be applied to the barrier layer 23 in a structured manner by means of screen printing.
  • the protective layer 43 does not necessarily have to completely reproduce the surface structure 55 of the barrier layer 23; However, such cavities can be largely avoided by careful application of the protective layer 43, as illustrated in FIGS. 2B and 4B.
  • the protective layer 43 can comprise an organic material, the protection of the resistance layer 15 against environmental influences can be perfected.
  • the protective layer 43 can reliably allow moisture in liquid form, such as dew, to pass through, while the barrier layer 23 can seal off the resistance layer 15 from moisture in vapor form possibly penetrating through the organic protective layer 43 . Any damage to the resistance layer 15 and/or a change in its electrical properties, for example a resistance value, due to corrosion can thus be reliably prevented.
  • the protective layer 43 can also comprise an inorganic material and combinations of organic and inorganic materials are also possible.
  • the protective layer 43 can comprise an epoxy resin, a polyimide, a polyamide, a polyimidamide, a silicone resin, an acrylate and/or a polyurethane as the organic material.
  • the protective layer 43 can comprise silicon dioxide (SiC>2), for example.
  • the protective layer 43 due to its structuring, can also be used in a step 109 as an etching mask 45 in order to wet-chemically remove the barrier layer 23 in a respective area 65 of the connections 17 (cf. Fig .1F).
  • the barrier layer 23 applied in particular by atomic layer deposition can thus be removed from the connections 17 in a simple manner and in particular without the need for additional and complicated structuring steps in order to enable an electrical connection of the electrical resistance component 11 to further electrical components.
  • the electrical resistance component 11 shown can be formed easily and inexpensively as a thin component 11, but at the same time high stability can be ensured over a long period of time due to the reliable protection of the resistance layer against environmental influences.
  • FIGS. 1A and 1F While the steps for producing the electrical resistance component 11 are shown in FIGS. 1A and 1F for a single electrical resistance component, it can also be provided in particular that the steps explained with reference to FIGS. 1A to 1F take place at a wafer level , wherein the respective electrical resistance components 11 can be singulated by subsequent sawing of the wafer.
  • the electrical resistance component 11 shown schematically in cross-section in FIG. 1F can in particular be cuboid, so that the resistance layer 15 can be fitted flat on a surface of the carrier 13 .
  • FIGS. 5A and 5B show a further embodiment in which the carrier 13 is designed as a cylinder and the resistance layer 15 is correspondingly designed as a hollow cylinder, with the resistance layer 15 surrounding the carrier 13 (see FIG. 5B).
  • the protective layer 43 can also surround the barrier layer 23 in the form of a hollow cylinder in such embodiments.
  • the connections 17 of such a cylindrical electrical resistance component 11 can be designed in particular as caps on the carrier 13, the resistance layer 15 being able to be completely hermetically sealed to the outside by the barrier layer 23 and the protective layer 43.
  • the connections 17 are formed with the same radius as the protective layer 43 are and completely cover the end faces of a cylindrical electrical resistance component 11 . It can also be provided that the connections only after the application of the resistance layer 15, the barrier e layer 23 and/or the protective layer 43 can be formed, whereby the barrier layer 23 cannot cover the resistive layer 15 in such embodiments, in particular in the direction of the end faces of the cylinder, in order to allow contact between the terminals 17 and the resistive layer 15.

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Abstract

An electrical resistance component comprises an electrically insulating carrier, at least one resistance layer on the carrier and at least one electrical terminal formed on the carrier and connected to the resistance layer, wherein the resistance layer has a surface structure along its surface on a side facing away from the carrier. The resistance layer is also covered by a barrier layer, which comprises an inorganic material and which replicates the surface structure of the resistance layer throughout and with a uniform thickness.

Description

Vishay Electronic GmbH Vishay Electronics GmbH
Elektrisches Widerstandsbauelement Electrical resistance component
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Widerstandsbauelement mit einem elektrisch isolierenden T räger, zumindest einer Widerstandsschicht auf dem T räger und zumindest einem an dem Träger ausgebildeten, mit der Widerstandsschicht verbundenen elektrischen Anschluss. Die Widerstandsschicht weist ferner an einer dem Träger abgewandten Seite entlang ihrer Oberfläche eine Oberflächenstruktur auf und ist von einer Barriereschicht bedeckt. The invention relates to an electrical resistance component with an electrically insulating carrier, at least one resistance layer on the carrier and at least one electrical connection formed on the carrier and connected to the resistance layer. The resistance layer also has a surface structure along its surface on a side facing away from the carrier and is covered by a barrier layer.
Derartige elektrische Widerstandsbauelemente können in zahlreichen Anwendungen eingesetzt werden, um beispielsweise einen Stromfluss zwischen zwei weiteren elektrischen Bauteilen einer elektrischen Schaltung gezielt begrenzen zu können. Ferner werden solche elektrische Widerstandsbauelemente häufig in Mikrochips eingesetzt, weshalb eine zunehmende Verkleinerung der Bauelemente angestrebt wird, wobei insbesondere eine flache oder dünne Ausbildung der verwendeten Bauelemente erforderlich sein kann. Gleichzeitig ist jedoch bei elektrischen Widerstandsbauelementen zumeist eine hohe Genauigkeit erforderlich, so dass beispielsweise ein enger Toleranzbereich zwischen 1% und 0,01% vorgegeben sein kann. Ferner kann bei einem Widerstandsbauelement ein niedriger Temperaturkoeffizient zwischen 1 ppm/K und 50 ppm/K gefordert sein, um einen zuverlässigen Einsatz des elektrischen Widerstandsbauelements unter Last zu gewährleisten. Zudem erfordert die gewünschte Langzeitstabilität elektrischer Widerstandsbauelemente einen Schutz gegenüber Umwelteinflüssen, wobei beispielsweise Anforderungen einer maximalen Veränderung von 0,1% bis 0,5% nach 1000 Stunden Belastung bei etwa 10% Nennlast, 85% Luftfeuchte und 85°C zu erfüllen sein können. Electrical resistance components of this type can be used in numerous applications, for example in order to be able to specifically limit a current flow between two further electrical components of an electrical circuit. Furthermore, such electrical resistance components are often used in microchips, which is why an increasing reduction in the size of the components is being sought, in which case it may be necessary in particular for the components used to be flat or thin. At the same time, however, electrical resistance components usually require high accuracy, so that, for example, a narrow tolerance range of between 1% and 0.01% can be specified. Furthermore, a low temperature coefficient of between 1 ppm/K and 50 ppm/K can be required for a resistance component in order to ensure reliable use of the electrical resistance component under load. In addition, the desired long-term stability of electrical resistance components requires protection against environmental influences, whereby, for example, requirements for a maximum change of 0.1% to 0.5% after 1000 hours of loading at around 10% nominal load, 85% humidity and 85°C can be met.
Insbesondere bei kleinen und/oder flachen elektrischen Widerstandsbauelementen ergibt sich jedoch die Problematik, dass die Widerstandsschicht aufgrund ihrer verhältnismäßig geringen Schichtdicke bei gleichzeitigem Anliegen einer elektrischen Spannung eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Korrosion, insbesondere durch anodische Oxidation, aufweisen kann. Grundsätzlich kann diesem Problem dadurch begegnet werden, dass die Widerstandsschicht an einer dem Träger abgewandten Seite von einer Barriereschicht bedeckt wird, um die Widerstandsschicht vor einem Einfluss von Feuchtigkeit zu schützen. Das Anbringen einer solchen Barriereschicht erfordert jedoch schonende und daher häufig aufwendige Prozesse, da die Widerstandsschicht durch den Prozess des Anbringens nicht verändert oder beschädigt werden darf, um nicht durch das Anbringen der Barriereschicht ein zuvor exakt eingestelltes Charakteristikum des elektrischen Widerstandsbauelements, insbesondere einen Widerstandswert, zu verändern. In particular with small and/or flat electrical resistance components, however, the problem arises that the resistance layer can have a high sensitivity to corrosion, in particular due to anodic oxidation, due to its relatively small layer thickness when an electrical voltage is applied at the same time. In principle, this problem can be countered in that the resistance layer is covered by a barrier layer on a side facing away from the carrier, in order to protect the resistance layer from the influence of moisture. However, the attachment of such a barrier layer requires gentle and therefore often complex processes, since the resistance layer must not be changed or damaged by the attachment process, in order not to be damaged by the attachment of the barrier layer to change a previously precisely set characteristic of the electrical resistance component, in particular a resistance value.
Beispielsweise können als Barriereschicht eine oder mehrere Schichten einer organischen Verbindung, beispielsweise ein Epoxidharz oder ein Silikonharz, verwendet werden. Jedoch kann durch organische Materialen zumeist kein ausreichender Schutz gegenüber Feuchtigkeit in Dampfform erreicht werden, welche durch eine organische Barriereschicht hindurch in Kontakt zu der Widerstandsschicht gelangen kann, so dass organische Barriereschichten lediglich einen unvollständigen Schutz der Widerstandsschicht bieten können. For example, one or more layers of an organic compound, for example an epoxy resin or a silicone resin, can be used as the barrier layer. However, sufficient protection against moisture in vapor form, which can come into contact with the resistive layer through an organic barrier layer, cannot usually be achieved with organic materials, so that organic barrier layers can only offer incomplete protection of the resistive layer.
Alternativ dazu können Barriereschichten für elektrische Widerstandsbauelemente auch durch anorganische Materialien gebildet werden, um die Schutzwirkung gegenüber dampfförmiger Feuchtigkeit zu erhöhen. Dazu kann die Barriereschicht beispielsweise durch ein Sputterverfahren auf die Widerstandsschicht aufgebracht werden, wozu jedoch meist spezifische Materialien erforderlich sind, deren Herstellung sich vergleichsweise aufwendig gestaltet. Zudem können solche anorganischen Barriereschichten erst bei einer verhältnismäßig hohen Schichtdicke eine hermetische Abdichtung der Widerstandsschicht bilden und die Oberfläche der Widerstandsschicht kann durch ein Sputterverfahren insbesondere nicht konform bedeckt werden, so dass aufgrund der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht Vertiefungen gegenüber der Barriereschicht oder mikroskopische Hohlräume zwischen der Widerstandsschicht und der Barriereschicht Zurückbleiben können. Um diese Hohlräume zu bedecken, ist einerseits die bereits erwähnte ungewünscht große Schichtdicke der Barriereschicht erforderlich, während die Hohlräume darüber hinaus die angestrebte Schutzwirkung der Widerstandsschicht durch die Barriereschicht auch generell beeinträchtigen können. As an alternative to this, barrier layers for electrical resistance components can also be formed by inorganic materials in order to increase the protective effect against vaporous moisture. For this purpose, the barrier layer can be applied to the resistance layer, for example by a sputtering method, which, however, usually requires specific materials whose production is comparatively expensive. In addition, such inorganic barrier layers can only form a hermetic seal of the resistance layer with a relatively high layer thickness and the surface of the resistance layer can be covered by a sputtering process, in particular non-conformally, so that due to the surface structure of the resistance layer, depressions opposite the barrier layer or microscopic cavities between the resistance layer and of the barrier layer can remain. In order to cover these cavities, the previously mentioned undesirably large layer thickness of the barrier layer is necessary, while the cavities can also generally impair the desired protective effect of the resistance layer by the barrier layer.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein elektrisches Widerstandsbauelement zu schaffen, welches flach bzw. dünn ausgebildet werden kann und eine hohe Stabilität gegenüber Umwelteinflüssen und insbesondere Feuchtigkeitseinflüssen aufweist. It is an object of the invention to provide an electrical resistance component which can be made flat or thin and has a high level of stability with respect to environmental influences and in particular the influence of moisture.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein elektrisches Widerstandsbauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch, dass die Barriereschicht ein anorganisches Material umfasst und dass die Barriereschicht die Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht durchgehend und mit gleichmäßiger Dicke nachbildet. This object is achieved by an electrical resistance component having the features of claim 1 and in particular in that the barrier layer comprises an inorganic material and that the barrier layer simulates the surface structure of the resistance layer continuously and with a uniform thickness.
Durch das Bedecken der Widerstandsschicht mit einer durchgehenden Barriereschicht gleichmäßiger Dicke, welche die Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht entlang ihrer Oberfläche nachbildet, kann insbesondere eine konforme Bedeckung der Widerstands- schicht erreicht werden. Hierbei kann jede Stelle der Oberfläche der Widerstandsschicht an der dem Träger abgewandten Seite der Widerstandsschicht unmittelbar in Kontakt mit der Barriereschicht stehen. Ein durchgehend unmittelbarer Kontakt der Barriereschicht mit der Widerstandsschicht oder einer stromleitenden Schicht der Widerstandsschicht ist jedoch nicht zwingend erforderlich; wichtig ist vielmehr, dass die Barriereschicht eine durchgehende Barriere über der Widerstandsschicht bildet. By covering the resistive layer with a continuous barrier layer of uniform thickness, which imitates the surface structure of the resistive layer along its surface, a conformal covering of the resistive layer can be achieved. In this case, each point on the surface of the resistance layer on the side of the resistance layer facing away from the carrier can be in direct contact with the barrier layer. However, continuous direct contact of the barrier layer with the resistance layer or a current-conducting layer of the resistance layer is not absolutely necessary; what is important is that the barrier layer forms a continuous barrier over the resistive layer.
Das Nachbilden der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht entlang ihrer Oberfläche bedeutet, dass nicht etwa lediglich der Verlauf der Übergänge zwischen dem Träger und der Widerstandsschicht nachgebildet wird (beispielsweise ein stufenförmiger Übergang zwischen dem Nichtvorhandensein und dem Vorhandensein der Widerstandsschicht auf dem Träger); sondern die Oberflächenstruktur in denjenigen Bereichen, in denen überhaupt die Widerstandsschicht vorhanden ist, wird durch die Barriereschicht mit gleichmäßiger Dicke nachgebildet. Dadurch können insbesondere Lücken der Barriereschicht vermieden werden, so dass eine zuverlässige hermetische Abdichtung der Widerstandsschicht bereits bei einer geringen Schichtdicke erreicht werden kann. Durch das durchgehende Bedecken und Nachbilden der Widerstandsschicht ist die Widerstandsschicht nicht lediglich abschnittsweise, sondern insbesondere über die gesamte Oberfläche von der Barriereschicht bedeckt, um die gesamte Oberfläche der Widerstandsschicht gegen ein Durchdringen von Feuchtigkeit abzudichten. Replicating the surface structure of the resistive layer along its surface means that not only the course of the transitions between the carrier and the resistive layer is replicated (e.g. a stepped transition between the absence and the presence of the resistive layer on the carrier); but the surface structure in those areas in which the resistance layer is present at all is reproduced by the barrier layer with a uniform thickness. As a result, in particular gaps in the barrier layer can be avoided, so that reliable hermetic sealing of the resistance layer can be achieved even with a small layer thickness. Due to the continuous covering and reproduction of the resistance layer, the resistance layer is not only covered by the barrier layer in sections, but in particular over the entire surface, in order to seal the entire surface of the resistance layer against the penetration of moisture.
Das elektrische Widerstandsbauelement kann beispielsweise als ein Dünnfilm- Widerstandsbauelement ausgebildet sein (auch als Dünnschicht-Widerstandsbauelement bezeichnet). Bei derartigen Widerstandsbauelementen kann die Widerstandsschicht beispielsweise durch ein Sputter-Verfahren auf den Träger aufgebracht werden, so dass die Widerstandsschicht einen dünnen Film, insbesondere einen dünnen Metallfilm, auf dem Träger bilden kann. Die Widerstandsschicht eines Dünnfilm-Widerstandsbauelements kann zudem eine Schichtdicke aufweisen, welche geringer als eine Rauheit einer Oberfläche des Trägers ist. Beispielsweise kann eine Widerstandsschicht eines als Dünnfilm- Widerstandsbauelement ausgebildeten elektrischen Widerstandsbauelements eine Schichtdicke in einem Bereich von 50 Nanometer (nm) bis 500 Nanometer (nm) aufweisen. Ein üblicherweise bei solchen elektrischen Widerstandsbauelementen verwendeter Träger kann hingegen beispielsweise eine Oberfläche mit einer Rauheit von 1 Mikrometer (pm) bis 3 Mikrometer (pm) aufweisen, so dass die Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht an der dem Träger abgewandten Seite insbesondere vornehmlich durch die Rauheit der Oberfläche des Trägers bestimmt sein kann. Eine Rauheit der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht und/oder einer sonstigen im Zusammenhang mit der Erfindung genannten Oberfläche kann insbesondere durch die fünfte oder sechste Ordnung der Gestaltabweichung gemäß DIN 4760 bestimmt sein. The electrical resistance component can, for example, be in the form of a thin-film resistance component (also referred to as a thin-film resistance component). In the case of such resistance components, the resistance layer can be applied to the carrier by a sputtering method, for example, so that the resistance layer can form a thin film, in particular a thin metal film, on the carrier. In addition, the resistance layer of a thin-film resistance component can have a layer thickness which is less than a roughness of a surface of the carrier. For example, a resistance layer of an electrical resistance component designed as a thin-film resistance component can have a layer thickness in a range from 50 nanometers (nm) to 500 nanometers (nm). On the other hand, a carrier that is usually used in such electrical resistance components can, for example, have a surface with a roughness of 1 micrometer (pm) to 3 micrometers (pm), so that the surface structure of the resistance layer on the side facing away from the carrier is primarily determined by the roughness of the surface of the Carrier can be determined. A roughness of the surface structure of the resistance layer and/or another surface mentioned in connection with the invention can be determined in particular by the fifth or sixth order of the shape deviation according to DIN 4760.
Alternativ zu einer Ausbildung als Dünnfilm-Widerstandsbauelement kann das elektrische Widerstandsbauelement beispielsweise auch als ein Dickschicht-Widerstandsbauelement ausgebildet sein. Bei solchen elektrischen Widerstandsbauelementen kann die Widerstandsschicht insbesondere in Form einer Paste, beispielsweise einer Glaspaste, in welcher Metallpartikel oder Metalloxidpartikel enthalten sind, auf den Träger aufgebracht oder eingebrannt werden, wobei insbesondere ein Aufbringen mittels Siebdrucks vorgesehen sein kann. Derartige Widerstandsschichten können eine Schichtdicke von bis zu etwa 10 pm aufweisen, so dass bei einem als Dickschicht-Widerstandsbauelement ausgebildeten elektrischen Widerstandsbauelement die Schichtdicke der Widerstandsschicht eine Rauheit der Oberfläche des Trägers übersteigen kann, welche wiederum in einem Bereich von 1 pm bis 3 pm liegen kann. Die Widerstandsschicht kann bei einem solchen elektrischen Widerstandsbauelement jedoch selbst eine Rauheit aufweisen, welche letztlich die Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht an der dem Träger abgewandten Seite bestimmen kann. Beispielsweise kann auch eine Rauheit einer Oberfläche einer als Dickschichtwiderstandsschicht ausgebildeten Widerstandsschicht in einem Bereich von ca. 0,1 pm bis 3 pm liegen. As an alternative to being designed as a thin-film resistor component, the electrical resistor component can also be designed as a thick-film resistor component, for example. In such electrical resistance components, the resistance layer can be applied or baked onto the carrier, in particular in the form of a paste, for example a glass paste, which contains metal particles or metal oxide particles, wherein application by means of screen printing can be provided in particular. Such resistance layers can have a layer thickness of up to about 10 μm, so that in the case of an electrical resistance component designed as a thick-film resistance component, the layer thickness of the resistance layer can exceed a roughness of the surface of the carrier, which in turn can be in a range from 1 μm to 3 μm . In such an electrical resistance component, however, the resistance layer itself can have a roughness which can ultimately determine the surface structure of the resistance layer on the side facing away from the carrier. For example, a roughness of a surface of a resistive layer designed as a thick-film resistive layer can also be in a range of approximately 0.1 μm to 3 μm.
Ein Widerstandswert eines elektrischen Widerstandsbauelements, welches als Dickschicht- Widerstandsbauelement ausgebildet ist, kann insbesondere durch die Dichte der Metallpartikel oder der Metalloxidpartikel in der Paste bestimmt sein, welche als Dickschichtwiderstandsschicht auf den Träger aufgebracht wird. Es kann jedoch zusätzlich vorgesehen sein, eine solche Widerstandsschicht mit einer Trimmstruktur zu versehen, beispielsweise nach dem Anbringen der Widerstandsschicht auf dem Träger durch eine lithographische Behandlung oder eine Behandlung mittels eines Laserstrahls, um einen exakten Widerstandswert des elektrischen Widerstandsbauelements festzulegen. Bei einem als Dünnfilm- Widerstandsbauelement ausgebildeten elektrischen Widerstandsbauelement kann die Widerstandsschicht hingegen, wie bereits erläutert, zunächst einen dünnen und geschlossenen Metallfilm bilden, welcher jedoch mit einer Trimmstruktur versehen werden kann, um den gewünschten Widerstandswert exakt einzustellen. A resistance value of an electrical resistance component, which is designed as a thick-film resistance component, can be determined in particular by the density of the metal particles or the metal oxide particles in the paste, which is applied to the carrier as a thick-film resistance layer. However, provision can also be made to provide such a resistive layer with a trimming structure, for example after the resistive layer has been applied to the carrier by a lithographic treatment or a treatment using a laser beam, in order to define an exact resistance value of the electrical resistance component. In the case of an electrical resistance component designed as a thin-film resistance component, however, the resistance layer can initially form a thin and closed metal film, as already explained, which can, however, be provided with a trimming structure in order to precisely set the desired resistance value.
Ferner kann die Widerstandsschicht, unabhängig von einer Ausbildung des elektrischen Widerstandsbauelements als Dünnfilm-Widerstandsbauelement oder als Dickschicht- Widerstandsbauelement, elektrisch leitende und gegebenenfalls elektrisch nicht-leitende Materialien umfassen. Zudem kann die Widerstandsschicht eine stromleitende Schicht um- fassen, auf welcher - als T eil der Widerstandsschicht - insbesondere abschnittsweise eine zusätzliche, jedoch nicht konforme und insbesondere elektrisch nicht-leitende Materialschicht aufgebracht sein kann. Beispielsweise kann eine solche zusätzliche Materialschicht der Widerstandsschicht dazu dienen, den stromleitenden Teil der Widerstandsschicht zu stabilisieren. Insbesondere kann eine solche Materialschicht ein anorganisches Material umfassen und beispielsweise durch Sputtern auf einer stromleitenden Schicht der Widerstandsschicht aufgebracht sein, so dass sich die Materialschicht insbesondere an gegenüber dem Träger erhöhten Punkten der Oberfläche der stromleitenden Schicht ansammeln kann, während Vertiefungen mit einer Materialschicht geringerer Dicke bedeckt oder von der Materialschicht unbedeckt bleiben können. Eine solche zusätzliche Materialschicht der Widerstandsschicht kann an den Abschnitten, an denen die zusätzliche Materialschicht überhaupt vorhanden ist, eine Dicke aufweisen, die deutlich geringer ist als die Dicke der stromleitenden Schicht der Widerstandsschicht und/oder die ungefähr der Dicke der Barriereschicht entspricht oder geringer ist als diese. Furthermore, the resistance layer can comprise electrically conductive and optionally electrically non-conductive materials, regardless of whether the electrical resistance component is designed as a thin-film resistance component or as a thick-film resistance component. In addition, the resistive layer can include a current-conducting layer summarize, on which - as part of the resistance layer - an additional, but non-conformal and in particular electrically non-conductive material layer can be applied in particular sections. For example, such an additional material layer of the resistance layer can serve to stabilize the current-conducting part of the resistance layer. In particular, such a material layer can comprise an inorganic material and be applied, for example by sputtering, to an electrically conductive layer of the resistance layer, so that the material layer can accumulate in particular at points on the surface of the electrically conductive layer that are higher than the carrier, while depressions are covered with a material layer of lesser thickness or may remain uncovered by the layer of material. Such an additional material layer of the resistive layer can have a thickness at the sections where the additional material layer is present at all, which is significantly less than the thickness of the current-conducting layer of the resistive layer and/or which approximately corresponds to the thickness of the barrier layer or is less than this.
Insofern kann eine solche - hinsichtlich einer den Widerstandswert des elektrischen Widerstandsbauelements eigentlich festlegenden stromleitenden Schicht zusätzliche - Materialschicht der Widerstandschicht gegebenenfalls die Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht an einer dem Träger abgewandten Seite zumindest teilweise beeinflussen. Dementsprechend kann die Barriereschicht, welche die Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht nachbildet, bei derartigen Widerstandsschichten abschnittsweise die stromleitende Schicht und abschnittsweise die zusätzliche Materialschicht kontaktieren. Gegebenenfalls, bei einer vollständigen Bedeckung einer stromleitenden Schicht durch eine zusätzliche, jedoch nicht konforme Materialschicht, kann die Barriereschicht auch ausschließlich mit der zusätzlichen Materialschicht und nicht mit einer stromleitenden Schicht der Widerstandsschicht in Kontakt stehen. Eine solche Materialschicht als Teil der Widerstandsschicht unterscheidet sich jedoch insbesondere dadurch von der Barriereschicht, dass die zusätzliche Materialschicht die stromleitende Schicht der Widerstandsschicht nicht konform, also nicht mit gleichmäßiger Dicke, und/oder nicht durchgehend bedeckt. Eine solche zusätzliche Materialschicht ist jedoch nicht zwingend, vielmehr kann die Widerstandsschicht auch von einer stromleitenden Schicht gebildet sein, welche unmittelbar von der Barriereschicht bedeckt ist. In this respect, such a material layer of the resistance layer—with regard to an additional current-conducting layer that actually determines the resistance value of the electrical resistance component—may at least partially influence the surface structure of the resistance layer on a side facing away from the carrier. Accordingly, the barrier layer, which simulates the surface structure of the resistance layer, can contact the electrically conductive layer in sections and the additional material layer in sections in the case of such resistance layers. Optionally, if an electrically conductive layer is completely covered by an additional but non-conformal layer of material, the barrier layer can also only be in contact with the additional layer of material and not with an electrically conductive layer of the resistive layer. However, such a material layer as part of the resistance layer differs from the barrier layer in particular in that the additional material layer does not cover the current-conducting layer of the resistance layer conformally, ie not with a uniform thickness, and/or not continuously. However, such an additional material layer is not mandatory; rather, the resistance layer can also be formed by an electrically conductive layer which is directly covered by the barrier layer.
Indem die Widerstandsschicht die Oberflächenstruktur entlang ihrer Oberfläche aufweist, kann die Oberflächenstruktur insbesondere eine mikroskopische Rauheit der Oberfläche der Widerstandsschicht bestimmen. Beispielsweise kann die Widerstandsschicht, insbesondere eines Dünnfilm-Widerstandsbauelements, durch physikalische Gasphasenabscheidung, etwa ein Sputterverfahren, auf dem isolierenden Träger aufgebracht sein. Eine solche Wider- Standsschicht kann eine Dicke von 50 Nanometer bis 500 Nanometer aufweisen, während eine Rauheit der Oberfläche des Trägers jedoch in einem Bereich von ca. 0,1 pm bis 3 pm liegen kann. Insofern kann die Rauheit der Oberfläche der Widerstandsschicht bei einem Dünnfilm-Widerstandsbauelement im Wesentlichen durch die Rauheit der Oberfläche des Trägers bestimmt sein, so dass die Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht vornehmlich der Rauheit des Trägers folgen kann. Bei einem als Dickschicht-Widerstandsbauelement ausgebildeten elektrischen Widerstandsbauelement kann die Dicke der Widerstandsschicht eine Rauheit der Oberfläche des Trägers hingegen übersteigen, so dass bei derartigen Widerstandsbauelementen die Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht an der dem Träger abgewandten Seite nicht durch die bereits ausgeglichene Rauheit der Oberfläche des Trägers, sondern durch die Rauheit der Oberfläche der Widerstandsschicht selbst bestimmt sein kann. Auch diese Rauheit kann aufgrund des Aufbringens solcher Dickschichtwiderstandsschichten, beispielsweise mittels Siebdrucks, in einem Bereich von ca. 0,1 pm bis 3 pm liegen. Since the resistance layer has the surface structure along its surface, the surface structure can determine, in particular, a microscopic roughness of the surface of the resistance layer. For example, the resistance layer, in particular of a thin-film resistance component, can be applied to the insulating carrier by physical vapor deposition, for example a sputtering method. Such a contradiction The base layer can have a thickness of 50 nanometers to 500 nanometers, while a roughness of the surface of the carrier can, however, be in a range from approx. 0.1 μm to 3 μm. In this respect, the roughness of the surface of the resistance layer in a thin-film resistance component can essentially be determined by the roughness of the surface of the carrier, so that the surface structure of the resistance layer can primarily follow the roughness of the carrier. In the case of an electrical resistance component designed as a thick-film resistance component, however, the thickness of the resistance layer can exceed the roughness of the surface of the carrier, so that with such resistance components the surface structure of the resistance layer on the side facing away from the carrier is not affected by the already balanced roughness of the surface of the carrier, but can be determined by the roughness of the surface of the resistive layer itself. Due to the application of such thick-film resistance layers, for example by means of screen printing, this roughness can also be in a range from approximately 0.1 μm to 3 μm.
Insbesondere bei einer Ausbildung des elektrischen Widerstandsbauelement als Dünnfilm- Widerstandsbauelement kann die Widerstandsschicht ferner Lücken aufweisen, welche durch einen Abschattungseffekt beim Aufbringen der Widerstandsschicht auf dem Träger entstehen können. Beispielswiese kann eine solche Widerstandsschicht durch ein gerichtetes Verfahren, etwa ein Sputter-Verfahren, auf dem Träger aufgebracht werden. Der Träger kann einen überschatteten Abschnitt aufweisen, welcher bezüglich einer Richtung, entlang welcher die Widerstandsschicht aufgebracht wird, von einem weiteren Abschnitt des Trägers überdeckt sein und in dessen "Schatten" liegen kann. Das zum Bilden der Widerstandsschicht genutzte Material kann den überschatteten Abschnitt in solchen Fällen gegebenenfalls nicht oder nicht vollständig erreichen, so dass die Oberfläche des Trägers in dem überschatteten Abschnitt nicht von der Widerstandsschicht bedeckt ist, sondern die Widerstandsschicht eine Lücke bzw. ein „pinhole“ aufweist. Indem die Barriereschicht durchgehend aufgebracht ist und die Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht mit konstanter Dicke nachbildet, können auch solche Lücken der Widerstandsschicht, also der im Bereich der Lücke freiliegende Träger, gleichmäßig mit der Barriereschicht bedeckt sein, wobei die Barriereschicht „pinhole-free“ bzw. lückenlos ausgebildet ist. Auch etwaige Kanten solcher Lücken der Widerstandsschicht können dadurch von der Barriereschicht bedeckt sein, so dass die Kanten ebenfalls vor einem Kontakt mit Feuchtigkeit geschützt werden können. In den Lücken der Widerstandsschicht kann die Barriereschicht insbesondere unmittelbar an der Oberfläche des Trägers aufgebracht sein. Die Barriereschicht kann der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht nachfolgen, so dass die Rauheit der Oberfläche der Widerstandsschicht die Rauheit an einer Oberfläche der Barriereschicht an einer der Widerstandsschicht abgewandten Seite bestimmen kann. Bei der Oberflächenstruktur handelt es sich somit insbesondere um eine Struktur an der Oberfläche der Widerstandsschicht selbst und nicht um größere Strukturen oder Unterbrechungen der Widerstandsschicht, die insbesondere bei einem als Dickschicht-Widerstandsbauelement ausgebildeten elektrischen Widerstandsbauelement beispielsweise durch eine lithographische Behandlung oder eine Behandlung mittels eines Laserstrahls nach dem Anbringen der Widerstandsschicht auf dem Träger ausgebildet sein kann, um beispielsweise eine Widerstandsschicht auf einen bestimmten Widerstandswert zu trimmen. In particular when the electrical resistance component is designed as a thin-film resistance component, the resistance layer can also have gaps which can arise as a result of a shadowing effect when the resistance layer is applied to the carrier. For example, such a resistance layer can be applied to the carrier by a directional method, such as a sputtering method. The substrate may have an overshadowed portion which may be overlapped by and "shadowed" by another portion of the substrate with respect to a direction along which the resistive layer is applied. In such cases, the material used to form the resistive layer may not or not fully reach the shadowed section, so that the surface of the carrier in the shadowed section is not covered by the resistive layer, but the resistive layer has a gap or a "pinhole". . Since the barrier layer is applied continuously and replicates the surface structure of the resistance layer with a constant thickness, such gaps in the resistance layer, i.e. the carrier exposed in the area of the gap, can also be covered uniformly with the barrier layer, with the barrier layer being "pinhole-free" or gapless is trained. Any edges of such gaps in the resistance layer can also be covered by the barrier layer, so that the edges can also be protected from contact with moisture. In the gaps in the resistance layer, the barrier layer can be applied in particular directly to the surface of the carrier. The barrier layer can follow the surface structure of the resistance layer, so that the roughness of the surface of the resistance layer can determine the roughness on a surface of the barrier layer on a side facing away from the resistance layer. The surface structure is therefore in particular a structure on the surface of the resistive layer itself and not larger structures or interruptions in the resistive layer which, in particular in the case of an electrical resistive component designed as a thick-film resistive component, for example by a lithographic treatment or a treatment using a laser beam the application of the resistive layer on the carrier can be formed in order to trim a resistive layer to a specific resistance value, for example.
Die Dicke der Barriereschicht kann einem Abstand zwischen der Oberfläche der Barriereschicht an einer der Widerstandsschicht abgewandten Seite und der Oberfläche der Widerstandsschicht an der dem Träger abgewandten Seite entsprechen, wobei dieser Abstand an einer jeweiligen Stelle der Oberfläche der Widerstandsschicht insbesondere entlang einer Normale einer Tangente bestimmt sein kann, welche die Krümmung der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht an der jeweiligen Stelle der Oberfläche der Widerstandsschicht beschreibt. Die "Dicke" der Barriereschicht kann sich somit insbesondere bei geneigten Verläufen von einer "Höhe" der Barriereschicht unterscheiden, und auch die Barriereschicht kann an einer der Widerstandsschicht abgewandten Seite eine Oberflächenstruktur aufweisen und nicht plan ausgebildet sein. Die Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht wird somit nicht durch die Barriereschicht ausgeglichen oder überdeckt, sondern im Wesentlichen nachgebildet. The thickness of the barrier layer can correspond to a distance between the surface of the barrier layer on a side facing away from the resistance layer and the surface of the resistance layer on the side facing away from the carrier, this distance being determined at a particular point on the surface of the resistance layer, in particular along a normal of a tangent can, which describes the curvature of the surface structure of the resistance layer at the respective point on the surface of the resistance layer. The “thickness” of the barrier layer can thus differ from a “height” of the barrier layer, particularly in the case of inclined courses, and the barrier layer can also have a surface structure on a side facing away from the resistance layer and not be flat. The surface structure of the resistance layer is thus not compensated for or covered by the barrier layer, but is essentially reproduced.
Indem die Barriereschicht die Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht mit gleichmäßiger Dicke nachbildet, kann eine Oberflächenstruktur der Barriereschicht entlang ihrer Oberfläche an einer der Widerstandsschicht abgewandten Seite der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht folgen. Ein dreidimensionaler Verlauf der Oberflächenstruktur der Barriereschicht an der der Widerstandsschicht abgewandten Seite kann daher den dreidimensionalen Verlauf der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht an der dem Träger abgewandten Seite im Wesentlichen widerspiegeln, wobei ein Abstand zwischen der Oberfläche der Widerstandsschicht an der dem Träger abgewandten Seite und der Oberfläche der Barriereschicht an der der Widerstandsschicht abgewandten Seite entlang einer jeweiligen Normalen der Oberfläche der Widerstandsschicht stets der Dicke der Barriereschicht entsprechen kann. Umgekehrt kann eine Oberflächenstruktur der Barriereschicht an einer der Widerstandsschicht zugewandten Seite gewissermaßen ein Relief der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht an der dem Träger abgewandten Seite bilden. Insbesondere können sich ein dreidimensionaler Verlauf der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht entlang ihrer Oberfläche an der dem Träger abgewandten Seite und ein dreidimensionaler Verlauf der Oberflächenstruktur der Barriereschicht an einer der Widerstandsschicht zugewandten Seite somit einander entsprechen, so dass die Oberfläche der Widerstandsschicht an der dem Träger abgewandten Seite an jeder Stelle unmittelbar in Kontakt mit der Barriereschicht sein kann. Since the barrier layer simulates the surface structure of the resistance layer with a uniform thickness, a surface structure of the barrier layer can follow the surface structure of the resistance layer along its surface on a side facing away from the resistance layer. A three-dimensional course of the surface structure of the barrier layer on the side facing away from the resistance layer can therefore essentially reflect the three-dimensional course of the surface structure of the resistance layer on the side facing away from the carrier, with a distance between the surface of the resistance layer on the side facing away from the carrier and the surface of the Barrier layer on the side facing away from the resistance layer along a respective normal of the surface of the resistance layer can always correspond to the thickness of the barrier layer. Conversely, a surface structure of the barrier layer on a side facing the resistance layer can to a certain extent form a relief of the surface structure of the resistance layer on the side facing away from the carrier. In particular, can a three-dimensional course of the surface structure of the resistance layer along its surface on the side facing away from the carrier and a three-dimensional course of the surface structure of the barrier layer on a side facing away from the resistance layer thus correspond to one another, so that the surface of the resistance layer on the side facing away from the carrier at every point can be directly in contact with the barrier layer.
Durch das Nachbilden der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht und insbesondere eine hinreichend geringe Dicke der Barriereschicht kann auch eine Oberflächenstruktur der Barriereschicht an einer der Widerstandsschicht abgewandten Seite der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht, abgesehen von Verschiebungen oder Vergleichmäßigungen aufgrund der Dicke der Barriereschicht, im Wesentlichen entsprechen. Insbesondere kann eine Oberfläche der Barriereschicht um die Dicke der Barriereschicht gegenüber der Oberfläche der Widerstandsschicht verschoben sein, so dass beispielsweise eine Vertiefung der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht, welche eine bestimmte Breite bzw. einen bestimmten Abstand zwischen einander entgegengesetzten Begrenzungen aufweisen kann, als eine Vertiefung in der Oberflächenstruktur der Barriereschicht an der der Widerstandsschicht abgewandten Seite wiedergegeben sein kann, deren Breite beispielsweise um ca. die doppelte Dicke der Barriereschicht gegenüber der Breite der Vertiefung in der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht verringert ist. Hingegen können sich aufgrund der gleichmäßigen Bedeckung der Widerstandsschicht jeweilige Tiefen solcher Vertiefungen in der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht an der dem Träger abgewandten Seite und in der Oberflächenstruktur der Barriereschicht an der der Widerstandsschicht abgewandten Seite entsprechen. By replicating the surface structure of the resistance layer and in particular a sufficiently small thickness of the barrier layer, a surface structure of the barrier layer on a side facing away from the resistance layer can essentially correspond to the surface structure of the resistance layer, apart from shifts or equalization due to the thickness of the barrier layer. In particular, a surface of the barrier layer can be shifted by the thickness of the barrier layer in relation to the surface of the resistance layer, so that, for example, an indentation in the surface structure of the resistance layer, which can have a specific width or a specific distance between opposing boundaries, can be seen as an indentation in the Surface structure of the barrier layer can be reproduced on the side facing away from the resistance layer, the width of which is reduced, for example, by approximately twice the thickness of the barrier layer compared to the width of the depression in the surface structure of the resistance layer. On the other hand, due to the uniform coverage of the resistance layer, respective depths of such depressions in the surface structure of the resistance layer on the side facing away from the carrier and in the surface structure of the barrier layer on the side facing away from the resistance layer can correspond.
Die Rauheit der Oberflächenstruktur der Barriereschicht an ihrer der Widerstandsschicht abgewandten Seite kann demnach ähnlich der Rauheit der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht sein, wobei die Rauheit der Oberflächenstruktur der Barriereschicht allerdings aufgrund einer gewissen Vergleichmäßigung der bedeckten Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht etwas geringer sein kann als die Rauheit der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht. The roughness of the surface structure of the barrier layer on its side facing away from the resistance layer can therefore be similar to the roughness of the surface structure of the resistance layer, although the roughness of the surface structure of the barrier layer can be somewhat less than the roughness of the surface structure of the resistance layer due to a certain leveling out of the covered surface structure resistance layer.
Ein solches Nachbilden der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht ermöglicht trotz dünner Schichtdicke insbesondere einen dichten Abschluss zwischen der Widerstandsschicht und der Barriereschicht, um die Widerstandsschicht zuverlässig vor Korrosion und dadurch bedingten Veränderungen der elektrischen Charakteristika des elektrischen Widerstandsbauelements, etwa eines elektrischen Widerstands, zu schützen. Insbesondere können auch mikroskopische Vertiefungen und Hohlräume in der Oberflächenstruktur der Wi- derstandsschicht oder Lücken in der Widerstandsschicht durch die Barriereschicht präzise bedeckt bzw. ausgekleidet und nicht etwa lediglich überdeckt werden, so dass ein Zurückbleiben solcher Hohlräume zwischen der Widerstandsschicht und der Barriereschicht vermieden werden kann. Die Barriereschicht kann die Oberfläche der Widerstandsschicht, insbesondere auch bei einem Vorhandensein solcher Hohlräume oder Lücken in der Oberfläche der Widerstandschicht, vollständig und „pinhole-free“ bedecken. Such a replication of the surface structure of the resistance layer enables a tight seal between the resistance layer and the barrier layer in particular, despite the thin layer thickness, in order to reliably protect the resistance layer from corrosion and the resulting changes in the electrical characteristics of the electrical resistance component, such as an electrical resistance. In particular, microscopic depressions and cavities in the surface structure of the Wi- The resistance layer or gaps in the resistance layer are precisely covered or lined by the barrier layer and not just covered, so that such cavities can be avoided between the resistance layer and the barrier layer. The barrier layer can cover the surface of the resistance layer completely and "pinhole-free", in particular also when such cavities or gaps are present in the surface of the resistance layer.
Es ist jedoch auch bei einer die Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht nachbildenden Barriereschicht möglich, dass eine Vertiefung bzw. ein Hohlraum in der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht eine Breite aufweist, die geringer als die doppelte Dicke der Barriereschicht ist, so dass derart mikroskopische Vertiefungen und/oder Hohlräume gegebenenfalls vollständig durch die Barriereschicht aufgefüllt und verschlossen werden können. Im Bereich solcher gefüllter Hohlräume, insbesondere jedoch ausschließlich im Bereich solcher gefüllter Hohlräume, kann die Dicke der Barriereschicht ausgehend von einer Seite der Vertiefung oder des Hohlraums in Richtung der anderen Seite der Vertiefung des Hohlraums somit gegebenenfalls auch dem Abstand der beiden Seiten der Vertiefung oder des Hohlraums zueinander entsprechen. Zudem kann, bei solchen schmalen Hohlräumen oder Vertiefungen, die Dicke der Barriereschicht von einem tiefsten Punkt der Vertiefung bzw. des Hohlraums aus betrachtet gegebenenfalls der Tiefe der Vertiefung bzw. des Hohlraums entsprechen. Auch hierbei liegt jedoch letztlich eine Bedeckung der gesamten Widerstandsschicht mit einer Barriereschicht gleichmäßiger Dicke vor, da diese Abweichungen nicht durch die Barriereschicht selbst bestimmt sind, sondern aus der spezifischen Struktur der Oberfläche der Widerstandsschicht in einem solchen Bereich resultieren. However, it is also possible with a barrier layer that simulates the surface structure of the resistance layer for a depression or cavity in the surface structure of the resistance layer to have a width that is less than twice the thickness of the barrier layer, so that microscopic depressions and/or cavities of this type may appear can be completely filled and closed by the barrier layer. In the area of such filled cavities, but in particular exclusively in the area of such filled cavities, the thickness of the barrier layer, starting from one side of the depression or of the cavity in the direction of the other side of the depression of the cavity, can therefore also, if necessary, correspond to the distance between the two sides of the depression or of the Correspond to each other cavity. In addition, with such narrow cavities or indentations, the thickness of the barrier layer, viewed from a lowest point of the indentation or cavity, may correspond to the depth of the indentation or cavity. In this case too, however, the entire resistance layer is ultimately covered with a barrier layer of uniform thickness, since these deviations are not determined by the barrier layer itself, but result from the specific structure of the surface of the resistance layer in such an area.
Durch die Ausbildung der Barriereschicht mit einem anorganischen Material kann die Widerstandsschicht zuverlässig gegenüber einem Einfluss durch Feuchtigkeit in Dampfform geschützt werden, welche herkömmliche organische Barriereschichten durchdringen kann. Zwar kann eine solche konforme Barriereschicht mit einem anorganischen Material, wie einleitend erläutert, nicht durch das für elektrisches Widerstandsbauelemente übliches Sputtern erreicht werden, bei welchem Hohlräume zwischen der Widerstandsschicht und der Barriereschicht Zurückbleiben, jedoch ist beispielsweise ein Anbringen einer konformen anorganischen Barriereschicht durch Atomlagenabscheidung möglich. By forming the barrier layer with an inorganic material, the resistive layer can be reliably protected against an influence of moisture in vapor form, which can permeate conventional organic barrier layers. Although such a conformal barrier layer with an inorganic material, as explained in the introduction, cannot be achieved by the sputtering that is customary for electrical resistance components, in which cavities remain between the resistance layer and the barrier layer, it is possible, for example, to apply a conformal inorganic barrier layer by atomic layer deposition.
Bei einem solchen Verfahren zum Anbringen der Barriereschicht durch Atomlagenabscheidung kann die Widerstandsschicht beispielsweise zunächst mittels chemischer Gasphasenabscheidung in einer Reaktionskammer mit einem ersten Reaktanten bedeckt werden, welcher selbstbegrenzend mit der Oberfläche der Widerstandsschicht reagiert. Die selbstbe- grenzende Reaktion ermöglicht es, die Oberfläche der Widerstandsschicht mit maximal einer atomaren Lage des ersten Reaktanten zu bedecken, so dass eine konforme Schicht gebildet werden kann. In einem darauffolgenden Spül- bzw. Evakuierungsschritt können nicht reagiertes Gas des ersten Reaktanten sowie etwaige Reaktionsprodukte aus der Reaktionskammer entfernt werden, so dass lediglich die von dem Reaktanten auf der Oberfläche der Widerstandsschicht gebildete Schicht Zurückbleiben kann. Sodann kann in einem weiteren Schritt ein zweiter Reaktant in die Reaktionskammer eingeleitet werden, welcher selbstbegrenzend mit der Schicht des ersten Reaktant reagiert, welche die Widerstandsschicht bedeckt, um die von dem ersten Reaktanten gebildete Schicht wieder für eine Reaktion des ersten Reaktanten zu aktivieren. Nach einem erneuten Spül- oder Evakuierungsschritt, um Rückstände des zweiten Reaktanten zu entfernen, können die genannten Schritte als ein jeweiliger Zyklus der Atomlagenabscheidung wiederholt werden, wobei aufgrund des selbstbegrenzenden Charakters der Reaktionen in jedem Durchlauf insbesondere maximal eine atomare Lage auf der jeweiligen zuvor erstellten Schicht bzw. im ersten Schritt auf der Widerstandsschicht des elektrischen Bauelements aufgebracht werden kann. Dies ermöglicht es, die Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht in den jeweiligen Prozessschritten der Atomlagenabscheidung nachzubilden, so dass eine konforme Bedeckung der Widerstandsschicht und eine hermetische Abdichtung bereits bei geringen Schichtdicken erreicht werden können. Grundsätzlich kann es auch vorgesehen sein, in verschiedenen Zyklen verschiedene Materialien zu verwenden, so dass einzelne Lagen der durch Atomlagenabscheidung aufgebrachten Barriereschicht aus unterschiedlichen Materialien bzw. verschiedenen chemischen Verbindungen gebildet sein können. In such a method of applying the barrier layer by atomic layer deposition, the resistive layer may be first covered by chemical vapor deposition in a reaction chamber, for example, with a first reactant which reacts in a self-limiting manner with the surface of the resistive layer. The self- The bordering reaction allows the surface of the resistive layer to be covered with at most one atomic layer of the first reactant, so that a conformal layer can be formed. In a subsequent flushing or evacuation step, unreacted gas of the first reactant and any reaction products can be removed from the reaction chamber, so that only the layer formed by the reactant on the surface of the resistive layer can remain. Then, in a further step, a second reactant can be introduced into the reaction chamber which self-limitingly reacts with the layer of the first reactant covering the resistive layer to reactivate the layer formed by the first reactant for a reaction of the first reactant. After a new flushing or evacuation step to remove residues of the second reactant, the steps mentioned can be repeated as a respective cycle of atomic layer deposition, in particular, due to the self-limiting character of the reactions in each run a maximum of one atomic layer on the respective previously created layer or can be applied to the resistance layer of the electrical component in the first step. This makes it possible to reproduce the surface structure of the resistive layer in the respective process steps of the atomic layer deposition, so that a conformal covering of the resistive layer and a hermetic seal can be achieved even with small layer thicknesses. In principle, it can also be provided that different materials are used in different cycles, so that individual layers of the barrier layer applied by atomic layer deposition can be formed from different materials or different chemical compounds.
Geringfügige Unterschiede in der Dicke der Barriereschicht können sich jedoch auch bei einem Atomlagenabscheidungsverfahren beispielsweise ergeben, wenn ein jeweiliger Prozessschritt abgebrochen bzw. ein Spül- oder Evakuierungsschritt eingeleitet wird, bevor eine vollständige atomare Lage gebildet wurde, und geringfügige Fehlstellen bestehen bleiben. Diese Fehlstellen können jedoch in einem darauffolgenden Schritt unmittelbar ausgeglichen werden, so dass eine vollständige hermetische Abdichtung der Widerstandsschicht bereits ab einer Dicke der Barriereschicht von etwa 10 Nanometern oder von etwa 20 Nanometern erreicht werden kann. Grundsätzlich kann die Dicke der Barriereschicht vornehmlich durch die Anzahl durchgeführter Zyklen der Atomlagenabscheidung bestimmt sein. Ferner kann es vorgesehen sein, Zyklen der Atomlagenabscheidung durchzuführen, bis die Barriereschicht eine Dicke von etwa 50 Nanometer bis etwa 500 Nanometer oder eine Dicke von etwa 100 Nanometer aufweist, um eine zuverlässige hermetische Abdichtung bei effizienter Prozessdurchführung erreichen zu können. Allgemein ist ein Verfahren der Atomlagenabscheidung beispielsweise in US 4 058430 A erläutert. Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren zu entnehmen. However, minor differences in the thickness of the barrier layer can also occur in an atomic layer deposition process, for example if a respective process step is interrupted or a purging or evacuation step is initiated before a complete atomic layer has been formed and minor defects remain. However, these imperfections can be compensated for directly in a subsequent step, so that a complete hermetic sealing of the resistance layer can be achieved from a thickness of the barrier layer of around 10 nanometers or around 20 nanometers. In principle, the thickness of the barrier layer can be determined primarily by the number of cycles of atomic layer deposition that have been carried out. Furthermore, it can be provided to carry out cycles of the atomic layer deposition until the barrier layer has a thickness of approximately 50 nanometers to approximately 500 nanometers or a thickness of approximately 100 nanometers in order to be able to achieve a reliable hermetic seal with efficient process execution. In general, a method of atomic layer deposition is explained, for example, in US Pat. No. 4,058,430. Further embodiments of the invention can be found in the dependent claims, the description and the figures.
Bei einigen Ausführungsformen kann ein Verhältnis zwischen einer minimalen Dicke und einer maximalen Dicke der Barriereschicht größer als 0,8 und insbesondere größer als 0,9 sein. Die Barriereschicht kann somit konform entlang der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht ausgebildet sein und eine exakte Nachbildung der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht ohne deutliche Unterschiede in der Dicke ermöglichen, so dass eine Oberflächenstruktur einer Oberfläche der Barriereschicht an einer der Widerstandsschicht abgewandten Seite die Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht an der dem Träger abgewandten Seite im Wesentlichen wiedergeben kann. Wie erläutert, kann die Dicke der Barriereschicht insbesondere entlang einer jeweiligen Normalen an der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht an einer bestimmten Messstelle bestimmt sein, wobei geringfügige Dickenunterschiede der Barriereschicht beispielsweise durch eine geringe Anzahl an während einer Atomlagenabscheidung zum Anbringen der Barriereschicht entstehende Fehlstellen in einzelnen Lagen bedingt sein können. In some embodiments, a ratio between a minimum thickness and a maximum thickness of the barrier layer may be greater than 0.8, and more preferably greater than 0.9. The barrier layer can thus be formed conformingly along the surface structure of the resistance layer and enable an exact simulation of the surface structure of the resistance layer without significant differences in thickness, so that a surface structure of a surface of the barrier layer on a side facing away from the resistance layer has the surface structure of the resistance layer on the carrier Averted side can play essentially. As explained, the thickness of the barrier layer can be determined in particular along a respective normal to the surface structure of the resistance layer at a specific measuring point, with slight differences in thickness of the barrier layer being caused, for example, by a small number of defects in individual layers occurring during atomic layer deposition to attach the barrier layer can.
Die Dicke der Barriereschicht kann bei einigen Ausführungsformen geringer als eine Rauheit einer Oberfläche des Trägers und/oder geringer als eine Rauheit der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht sein. Wie bereits erläutert, kann bei einem Dünnfilm- Widerstandsbauelement eine Dicke der Widerstandsschicht geringer sein als eine Rauheit der Oberfläche des Trägers, auf welcher die Widerstandsschicht aufgebracht ist. Die Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht an der dem Träger abgewandten Seite kann daher vornehmlich durch die Rauheit der Oberfläche des Trägers bestimmt sein und letztlich eine vergleichbare, jedoch aufgrund der Dicke der Widerstandsschicht geringfügig kleinere Rauheit als die Oberfläche des Trägers aufweisen. Die Dicke der Barriereschicht kann in einem solchen Fall somit geringer sein als die Rauheit der Oberfläche des Trägers und die Rauheit der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht. Bei einem Dickschicht- Widerstandsbauelement kann hingegen die Widerstandsschicht eine Dicke aufweisen, welche eine Rauheit der Oberfläche des Trägers übersteigt, so dass die Widerstandsschicht die Rauheit der Oberfläche des Trägers überdecken und die Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht unmittelbar durch deren Rauheit bestimmt sein kann, wobei die Dicke der Barriereschicht geringer als die Rauheit der Widerstandsschicht sein kann. Unabhängig von der Ausbildung der Widerstandsschicht kann die Barriereschicht die Oberflächenstruktur jedoch gleichmäßig nachbilden, ohne dass die Rauheit der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht vollkommen vergleichmäßigt wird oder Vertiefungen vollständig aufgefüllt werden. Die Barriereschicht kann die Widerstandsschicht als eine dünne Schicht bedecken und dennoch eine hermetische Abdichtung ermöglichen. Durch eine derartige Barriereschicht können eine Rauheit der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht somit nicht lediglich überdeckt oder rauheitsbedingte Vertiefungen überspannt werden, sondern die Rauheit der Oberflächenstruktur kann durch die Barriereschicht unmittelbar nachgebildet werden, so dass die Oberfläche der Widerstandsschicht vollständig von der Barriereschicht kontaktiert sein kann. In some embodiments, the thickness of the barrier layer can be less than a roughness of a surface of the carrier and/or less than a roughness of the surface structure of the resistance layer. As already explained, in the case of a thin-film resistance component, the thickness of the resistance layer can be less than the roughness of the surface of the carrier on which the resistance layer is applied. The surface structure of the resistive layer on the side facing away from the carrier can therefore be primarily determined by the roughness of the surface of the carrier and ultimately have a comparable but slightly smaller roughness than the surface of the carrier due to the thickness of the resistive layer. In such a case, the thickness of the barrier layer can therefore be less than the roughness of the surface of the carrier and the roughness of the surface structure of the resistance layer. In the case of a thick-film resistance component, on the other hand, the resistance layer can have a thickness which exceeds the roughness of the surface of the carrier, so that the resistance layer covers the roughness of the surface of the carrier and the surface structure of the resistance layer can be directly determined by its roughness, with the thickness of the Barrier layer can be less than the roughness of the resistive layer. Irrespective of the formation of the resistance layer, however, the barrier layer can evenly reproduce the surface structure without the roughness of the surface structure of the resistance layer being completely evened out or indentations being completely filled. The barrier layer can cover the resistive layer as a thin layer and still allow for a hermetic seal. With such a barrier layer, a roughness of the surface structure of the resistance layer can not only be covered or depressions caused by roughness can be spanned, but the roughness of the surface structure can be directly reproduced by the barrier layer, so that the surface of the resistance layer can be completely contacted by the barrier layer.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Rauheit der Oberflächenstruktur der Barriereschicht an ihrer der Widerstandsschicht abgewandten Seite einen Wert besitzen, der im Bereich des 0,2-fachen bis 1,0-fachen des Werts der Rauheit der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht liegt. Dementsprechend kann die Barriereschicht eine gleichmäßige Dicke mit allenfalls geringfügigen Abweichungen aufweisen, so dass eine Oberflächenstruktur der Barriereschicht an einer der Widerstandsschicht abgewandten Seite im Wesentlichen durch die Rauheit der Oberfläche der Widerstandsschicht vorgegeben sein kann. In some embodiments, the roughness of the surface structure of the barrier layer on its side facing away from the resistive layer can have a value in the range of 0.2 to 1.0 times the value of the roughness of the surface structure of the resistive layer. Accordingly, the barrier layer can have a uniform thickness with at most minor deviations, so that a surface structure of the barrier layer on a side facing away from the resistance layer can essentially be predetermined by the roughness of the surface of the resistance layer.
Ferner kann eine Rauheit einer Oberflächenstruktur der Barriereschicht an ihrer der Widerstandsschicht abgewandten Seite bei einigen Ausführungsformen geringer als eine Rauheit der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht sein. Insbesondere kann die Barriereschicht aufgrund des Nachbildens der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht eine gewisse Vergleichmäßigung bewirken, ohne jedoch eine Rauheit der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht gänzlich aufzuheben. Insofern kann auch die Oberflächenstruktur der Barriereschicht an ihrer der Widerstandsschicht abgewandten Seite eine Rauheit aufweisen, welche durch die Rauheit der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht bestimmt, jedoch aufgrund des Bedeckens der Widerstandsschicht gegenüber der Rauheit der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht verringert ist. Furthermore, in some embodiments, a roughness of a surface structure of the barrier layer on its side facing away from the resistance layer can be less than a roughness of the surface structure of the resistance layer. In particular, the barrier layer can bring about a certain leveling out due to the imitation of the surface structure of the resistance layer, but without completely eliminating a roughness of the surface structure of the resistance layer. In this respect, the surface structure of the barrier layer can also have a roughness on its side facing away from the resistance layer, which is determined by the roughness of the surface structure of the resistance layer, but is reduced compared to the roughness of the surface structure of the resistance layer due to the covering of the resistance layer.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht Rücksprünge bilden, wobei die Barriereschicht die Rücksprünge durchgehend und mit gleichmäßiger Dicke bedecken kann. Ein derartiger Rücksprung kann insbesondere einen überschatteten Abschnitt der Oberfläche der Widerstandsschicht bezüglich der Flächennormale des überschatteten Abschnitts überdecken, so dass die Flächennormale des überschatteten Abschnitts den Rücksprung schneidet. Indem die Barriereschicht auch die Rücksprünge mit konstanter Dicke, d.h. der konstanten Dicke, bedeckten kann, führt selbst ein solcher Rücksprung nicht zu einer Lücke der Barriereschicht. Vielmehr kann die Barriereschicht durchgehend und „pinhole-free“ bzw. lückenlos ausgebildet sein. Insbesondere kann ein Bedecken von Rücksprüngen durch Aufbringen der Barriereschicht mittels eines Atomlagenabschei- dungsverfahrens erreicht werden, wohingegen herkömmlicherweise zum Bilden von Barriereschichten genutzte gerichtete Verfahren, beispielsweise Sputter-Verfahren, aufgrund von Abschattungseffekten zu Lücken der Barriereschicht an solchen Rücksprüngen führen können. In some embodiments, the surface structure of the resistive layer can form recesses, wherein the barrier layer can cover the recesses continuously and with a uniform thickness. Such a recess can in particular cover a shadowed section of the surface of the resistive layer with respect to the surface normal of the shadowed section, so that the surface normal of the shadowed section intersects the recess. Since the barrier layer can also cover the recesses with a constant thickness, ie the constant thickness, even such a recess does not lead to a gap in the barrier layer. Rather, the barrier layer can be designed to be continuous and “pinhole-free” or gapless. In particular, recesses can be covered by applying the barrier layer using atomic layer deposition formation method can be achieved, whereas directional methods conventionally used to form barrier layers, for example sputtering methods, can lead to gaps in the barrier layer at such recesses due to shadowing effects.
Die Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht kann bei einigen Ausführungsformen alternativ oder zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Rücksprüngen offene Hohlräume mit Wandabschnitten bilden, wobei die Wandabschnitte eines jeweiligen Hohlraums einander bezüglich des jeweiligen Hohlraums gegenüberliegen. Insbesondere können die Flächennormalen der Wandabschnitte des jeweiligen Hohlraums einander in einem spitzen Winkel kreuzen. Bei derartigen Ausführungsformen kann die Barriereschicht die einander gegenüberliegenden Wandabschnitte des jeweiligen Hohlraums bedecken. Ein solcher offener Hohlraum kann, im Unterschied zu einer bloßen Vertiefung der Oberfläche der Widerstandsschicht mit einer konkaven Struktur, ferner einen Rücksprung bilden, so dass eine Normale der Oberfläche der Widerstandsschicht an einem tiefsten Punkt eines solchen Hohlraums insbesondere einen Wandabschnitt des Hohlraums bzw. den Rücksprung schneiden kann. Der tiefste Punkt des Hohlraums kann entlang dieser Normalen von dem Wandabschnitt bzw. dem Rücksprung überdeckt sein. Die Öffnung eines solchen Hohlraums kann beispielsweise nach oben, also weg von dem Träger, nach schräg oben oder seitlich ausgerichtet sein. In some embodiments, the surface structure of the resistance layer can form open cavities with wall sections as an alternative or in addition to the recesses described above, with the wall sections of a respective cavity lying opposite one another with respect to the respective cavity. In particular, the surface normals of the wall sections of the respective cavity can cross one another at an acute angle. In such embodiments, the barrier layer can cover the opposing wall sections of the respective cavity. Such an open cavity can, in contrast to a mere depression of the surface of the resistance layer with a concave structure, also form a recess, so that a normal of the surface of the resistance layer at a lowest point of such a cavity, in particular a wall section of the cavity or the recess can cut. The deepest point of the cavity can be covered by the wall section or the recess along this normal. The opening of such a cavity can, for example, be oriented upwards, ie away from the carrier, obliquely upwards or to the side.
Indem die Barriereschicht die Wandabschnitte solcher Hohlräume bedecken kann, können auch derartige Hohlräume durch die Barriereschicht konform bedeckt und/oder ausgekleidet werden. Die Barriereschicht kann somit nicht ausschließlich die Öffnung des Hohlraums verschließen, so dass ein Hohlraum zwischen der Widerstandsschicht und der Barriereschicht entsteht, sondern auch die Wandabschnitte des Hohlraums können von der Barriereschicht bedeckt werden. Dementsprechend kann auch eine der Widerstandsschicht abgewandte Oberfläche der Barriereschicht an der betreffenden Stelle einen Hohlraum mit einer Öffnung aufweisen, wobei dieser Hohlraum an der Oberfläche der Barriereschicht insbesondere ebenfalls einen Rücksprung aufweisen kann. Gegebenenfalls kann die Barriereschicht jedoch Hohlräume oder Vertiefungen in der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht, deren Tiefe geringer als die Dicke der Barriereschicht und/oder deren Wandabschnitte einen geringeren Abstand zueinander als die doppelte Dicke der Barriereschicht aufweisen, vollständig auffüllen. Since the barrier layer can cover the wall sections of such cavities, such cavities can also be conformally covered and/or lined by the barrier layer. The barrier layer can thus not only close the opening of the cavity, so that a cavity is formed between the resistance layer and the barrier layer, but the wall sections of the cavity can also be covered by the barrier layer. Accordingly, a surface of the barrier layer facing away from the resistance layer can also have a cavity with an opening at the relevant point, with this cavity on the surface of the barrier layer in particular also being able to have a recess. If necessary, however, the barrier layer can completely fill cavities or depressions in the surface structure of the resistance layer whose depth is less than the thickness of the barrier layer and/or whose wall sections have a smaller distance from one another than twice the thickness of the barrier layer.
Ferner kann sich die Widerstandsschicht bei einigen Ausführungsformen entlang einer Erstreckungsebene erstrecken, wobei wenigstens einer der Wandabschnitte eines jeweiligen Hohlraums der Widerstandsschicht bezüglich der Erstreckungsebene der Widerstandsschicht einen Winkel von >90 Grad einnehmen kann. Furthermore, in some embodiments, the resistive layer may extend along a plane of extension, wherein at least one of the wall sections of a respective Cavity of the resistive layer can take an angle of> 90 degrees with respect to the plane of extension of the resistive layer.
Wenigstens einer der Wandabschnitte des jeweiligen Hohlraums kann somit einen Rücksprung gegenüber der Erstreckungsebene bilden, so dass eine Flächennormale des wenigstens einen Wandabschnitts die Erstreckungsebene der Widerstandsschicht schneiden kann. Insbesondere kann die Flächennormale des wenigstens einen Wandabschnitts die Erstreckungsebene der Widerstandsschicht entlang einer von dem Wandabschnitt wegzeigenden Richtung schneiden. Der Wandabschnitt kann einen tieferen Punkt und insbesondere einen tiefsten Punkt des Hohlraums in Bezug auf eine Flächennormalen der Erstreckungsebene der Widerstandsschicht dementsprechend überdecken. Auch solche, gegenüber der Erstreckungsebene gewissermaßen überhängende Wandabschnitte eines Hohlraums können jedoch von der Barriereschicht mit gleichmäßiger Dicke entsprechend den sonstigen Abschnitten der Oberfläche der Widerstandsschichtbedeckt sein, so dass zwischen dem Wandabschnitt und der Barriereschicht kein Hohlraum entsteht, welcher den Schutz der Widerstandsschicht beeinträchtigen könnte. At least one of the wall sections of the respective cavity can thus form a recess with respect to the plane of extension, so that a surface normal of the at least one wall section can intersect the plane of extension of the resistance layer. In particular, the surface normal of the at least one wall section can intersect the extension plane of the resistance layer along a direction pointing away from the wall section. Accordingly, the wall section can cover a lower point and in particular a lowest point of the cavity in relation to a surface normal of the extension plane of the resistance layer. However, such wall sections of a cavity that overhang the extension plane to a certain extent can also be covered by the barrier layer with a uniform thickness corresponding to the other sections of the surface of the resistance layer, so that no cavity is created between the wall section and the barrier layer that could impair the protection of the resistance layer.
Bei einigen Ausführungsformen kann eine der Widerstandsschicht zugewandte Oberfläche des Trägers zumindest einen Rücksprung bilden, wobei die Widerstandsschicht im Bereich des Rücksprungs eine Lücke aufweisen kann. Ferner kann die Barriereschicht den Rücksprung des Trägers und die in der Umgebung der Lücke vorhandene Widerstandsschicht durchgehend und mit gleichmäßiger Dicke bedecken. Insbesondere kann das elektrische Widerstandsbauelement bei solchen Ausführungsformen als Dünnfilm- Widerstandsbauelement ausgebildet sein. In some embodiments, a surface of the carrier facing the resistance layer can form at least one recess, it being possible for the resistance layer to have a gap in the region of the recess. Further, the barrier layer can cover the recess of the substrate and the resistance layer present in the vicinity of the gap continuously and with a uniform thickness. In particular, in such embodiments, the electrical resistance component can be in the form of a thin-film resistance component.
Insbesondere bei einem Aufbringen der Widerstandsschicht durch ein gerichtetes Verfahren kann ein Rücksprung der Oberfläche des Trägers einen Abschnitt der Oberfläche des Trägers bezüglich einer Richtung, entlang welcher das Material zum Bilden der Widerstandsschicht auf den Träger aufgetragen wird, überschatten, so dass das Material den überschatteten Abschnitt der Oberfläche des Trägers sowie den Rücksprung nicht erreicht. In diesen Bereichen kann daher an der Oberfläche des Trägers eine Lücke bzw. ein „pinhole“ der Widerstandsschicht entstehen. Die durchgehende Barriereschicht kann hingegen auch solche Lücken der Widerstandsschicht und, im Bereich der Lücken, den Rücksprung der Oberfläche des Trägers und/oder den überschatteten Abschnitt, mit der konstanten Dicke bedecken. Daher kann die durchgehende Barriereschicht „pinhole-free“ bzw. lückenlos ausgebildet sein, auch wenn die Widerstandsschicht Lücken aufweist. Insbesondere kann auch der Träger einen Hohlraum mit einander gegenüberliegenden Wandabschnitten bilden, deren Flächen- normalen sich in einem spitzen Winkel kreuzen, wobei die Widerstandsschicht zumindest an einem der Wandabschnitte eine von der Barriereschicht mit der konstanten Dicke bedeckte Lücke aufweisen kann. In particular, when applying the resistive layer by a directional method, a recess of the surface of the substrate may overshadow a portion of the surface of the substrate with respect to a direction along which the material for forming the resistive layer is applied to the substrate, so that the material covers the shadowed portion the surface of the carrier and the recess is not reached. In these areas, a gap or a "pinhole" in the resistance layer can therefore form on the surface of the carrier. The continuous barrier layer, on the other hand, can also cover such gaps in the resistive layer and, in the region of the gaps, the recess of the surface of the support and/or the shadowed section with the constant thickness. The continuous barrier layer can therefore be formed “pinhole-free” or without gaps, even if the resistance layer has gaps. In particular, the carrier can also form a cavity with opposite wall sections whose surface normal cross each other at an acute angle, wherein the resistive layer may have a gap covered by the barrier layer of constant thickness at least at one of the wall portions.
Die Barriereschicht kann bei einigen Ausführungsformen eine Dicke von maximal 1000 Nanometer (nm) besitzen. Alternativ oder zusätzlich kann die Barriereschicht bei einigen Ausführungsformen eine Dicke von zumindest 5 Nanometer (nm) besitzen. Insbesondere kann die Dicke der Barriereschicht in einem Bereich zwischen 20 Nanometer (nm) und 500 Nanometer (nm) oder in Bereich zwischen 100 Nanometer (nm) und 500 Nanometer (nm) liegen. In some embodiments, the barrier layer may have a maximum thickness of 1000 nanometers (nm). Alternatively or additionally, in some embodiments, the barrier layer may have a thickness of at least 5 nanometers (nm). In particular, the thickness of the barrier layer can be in a range between 20 nanometers (nm) and 500 nanometers (nm) or in a range between 100 nanometers (nm) and 500 nanometers (nm).
Eine derart dünne Barriereschicht kann insbesondere auch eine insgesamt dünne Ausbildung des elektrischen Widerstandsbauelements ermöglichen. Hierbei kann, insbesondere bei einer Anbringung der Barriereschicht durch ein Verfahren der Atomlagenabscheidung, bereits eine Barriereschicht mit einer Dicke von lediglich 100 nm eine vollständig hermetische Abdichtung der Widerstandsschicht ermöglichen, um diese gegenüber eintretender Feuchtigkeit und insbesondere gegenüber einer Beeinflussung durch Wasserdampf schützen zu können. Durch eine weitere Verdickung auf etwa 500 nm kann die hermetische Abdichtung weiter abgesichert werden und einzelne Schritte während des Anbringens der Barriereschicht können beschleunigt erfolgen, indem beispielsweise nicht sichergestellt werden muss, dass bei einem Verfahren der Atomlagenabscheidung bei jedem Prozessschritt eine vollständige Lage ohne jegliche Fehstellung erzeugt wird. Such a thin barrier layer can in particular also enable the electrical resistance component to be designed to be thin overall. A barrier layer with a thickness of just 100 nm can enable the resistance layer to be completely hermetically sealed, in particular when the barrier layer is applied using an atomic layer deposition process, in order to be able to protect it from ingress of moisture and in particular from the influence of water vapor. A further thickening to around 500 nm can further secure the hermetic seal and individual steps during the attachment of the barrier layer can be accelerated, for example by not having to ensure that a complete layer without any defects is produced in every process step in an atomic layer deposition process becomes.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Barriereschicht mehrere parallel übereinander verlaufende atomare Lagen umfassen, welche die Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht nachbilden. Insbesondere kann die Barriereschicht mehrere durchgängige atomare oder annähernd durchgängige atomare Lagen umfassen, welche übereinanderliegen. Beispielsweise kann jede der atomaren Lage die Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht mit einer gleichmäßigen Dicke nachbilden, wobei einzelne atomare Lagen gegebenenfalls zwar geringfügige Fehlstellen aufweisen können, solche Fehlstellen jedoch durch die darauffolgenden atomaren Lagen ausgeglichen werden können. Insbesondere können die jeweiligen atomaren Lagen auch die vorstehend für die Barriereschicht erläuterten Merkmale aufweisen und beispielsweise einen Wandabschnitt eines Hohlraums, einen von der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht gebildeten Rücksprung, einen von der Oberfläche des Trägers gebildeten Rücksprung und/oder eine Lücke der Widerstandsschicht mit konstanter Dicke bedecken. Die mehreren atomaren Lagen der Barriereschicht können aus demselben Mate- rial bestehen, oder verschiedene atomare Lagen können aus sich voneinander unterscheidenden Materialien gebildet sein. In some embodiments, the barrier layer can comprise a plurality of atomic layers running parallel one above the other, which simulate the surface structure of the resistance layer. In particular, the barrier layer can comprise a plurality of continuous atomic or approximately continuous atomic layers which lie on top of one another. For example, each of the atomic layers can replicate the surface structure of the resistance layer with a uniform thickness, with individual atomic layers possibly having minor imperfections, but such imperfections being able to be compensated for by the subsequent atomic layers. In particular, the respective atomic layers can also have the features explained above for the barrier layer and, for example, cover a wall section of a cavity, a recess formed by the surface structure of the resistive layer, a recess formed by the surface of the carrier and/or a gap in the resistive layer with a constant thickness . The multiple atomic layers of the barrier layer can be made of the same material rial, or different atomic layers can be made of different materials from each other.
Bei Ausführungsformen mit unterschiedlichen Materialien kann die Barriereschicht eine Anordnung von mehreren (z.B. mindestens zehn) atomaren Lagen eines ersten Materials A übereinander aufweisen, und über einer solchen Anordnung kann die Barriereschicht wenigstens eine weitere Anordnung von mehreren (z.B. mindestens zehn) atomaren Lagen eines sich von dem ersten Material A unterscheidenden zweiten Materials B übereinander aufweisen. Optional kann die Barriereschicht über der weiteren Anordnung noch wenigstens eine Anordnung von mehreren (z.B. mindestens zehn) atomaren Lagen eines dritten Materials C übereinander aufweisen. Ferner kann bei einigen Ausführungsformen eine Wiederholung von derartigen Schichtanordnungen vorgesehen sein, so dass die Barriereschicht eine Folge von mehreren verschiedenen Schichtanordnungen nach dem Schema ABAB... oder nach dem Schema ABCABC... übereinander aufweisen kann. In embodiments with different materials, the barrier layer can have an arrangement of several (e.g. at least ten) atomic layers of a first material A one on top of the other, and over such an arrangement the barrier layer can have at least one further arrangement of several (e.g. at least ten) atomic layers of a different from second material B differing from the first material A one on top of the other. Optionally, the barrier layer over the further arrangement can also have at least one arrangement of several (e.g. at least ten) atomic layers of a third material C on top of one another. Furthermore, in some embodiments, a repetition of such layer arrangements can be provided, so that the barrier layer can have a sequence of several different layer arrangements according to the ABAB... scheme or according to the ABCABC... scheme one on top of the other.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Barriereschicht eine amorphe Struktur aufweisen. Während bei kristallinen Barriereschichten Korngrenzen aufgrund von Gitterfehlern auftreten können, an welchen Bereiche des Kristalls unterschiedlicher Ausrichtung aneinanderstoßen, kann eine amorphe Struktur der Barriereschicht eine gleichmäßige und hermetische Bedeckung der Widerstandsschicht ermöglichen. Die Barriereschicht kann somit ohne Risse oder Unterbrechungen, insbesondere auch in einzelnen atomaren Lagen, ausgebildet sein, welche die zulässige Abdichtung der Widerstandsschicht gegenüber Umwelteinflüssen und insbesondere Feuchtigkeit beeinträchtigen könnten. Beispielsweise kann eine solche amorphe Struktur der Barriereschicht durch Atomlagenabscheidung erreicht werden. In some embodiments, the barrier layer may have an amorphous structure. While crystalline barrier layers may have grain boundaries due to lattice defects where regions of the crystal of different orientation abut, an amorphous structure of the barrier layer can allow for a uniform and hermetic coverage of the resistive layer. The barrier layer can thus be formed without cracks or interruptions, in particular also in individual atomic layers, which could impair the permissible sealing of the resistance layer against environmental influences and in particular moisture. For example, such an amorphous structure of the barrier layer can be achieved by atomic layer deposition.
Alternativ oder zusätzlich kann die Barriereschicht bei einigen Ausführungsformen eine teilkristalline Struktur aufweisen. Eine teilkristalline Struktur kann insbesondere durch mehrere kleine Kristalle gebildet sein, welche an jeweiligen Korngrenzen miteinander verbunden sind. Bei einer solchen Struktur können somit insbesondere abschnittsweise Kristallisierungen erfolgen, wobei jedoch keine durchgehende kristalline Struktur entsteht. Beispielsweise können teilkristalline Strukturen im Zuge einer Atomlagenabscheidung zum Anbringen der Barriereschicht entstehen, indem die jeweiligen Reaktionen zum Bilden einer Lage geringfügig zeitversetzt erfolgen, so dass sich abschnittsweise, jedoch keine durchgehenden, Kristalle bilden können, die dann an Korngrenzen aneinander stoßen, um die jeweilige Lage zu bilden. Bei einigen Ausführungsformen kann die Barriereschicht, wie bereits erwähnt, mehrlagig ausgebildet ist. Insbesondere können bei einer Atomlagenabscheidung einzelne Lagen in mehreren Prozessschritten und/oder Zyklen aufgebracht werden, welche letztlich gemeinsam die Barriereschicht bilden können. Bei den Lagen kann es sich insbesondere um die bereits genannten mehreren parallel übereinander verlaufenden atomaren Lagen handeln. Alternatively or additionally, the barrier layer can have a partially crystalline structure in some embodiments. A partially crystalline structure can be formed in particular by a number of small crystals which are connected to one another at the respective grain boundaries. With such a structure, crystallizations can take place in particular in sections, but no continuous crystalline structure is formed. For example, semi-crystalline structures can arise in the course of an atomic layer deposition for applying the barrier layer, in that the respective reactions for forming a layer take place with a slight time delay, so that crystals can form in sections, but not continuously, which then collide at grain boundaries to form the respective layer to build. In some embodiments, the barrier layer can, as already mentioned, be formed in multiple layers. In particular, in the case of an atomic layer deposition, individual layers can be applied in a number of process steps and/or cycles, which can ultimately together form the barrier layer. The layers can in particular be the already mentioned several atomic layers running parallel one above the other.
Die Barriereschicht kann bei einigen Ausführungsformen zumindest eine Lage mit einer amorphen Struktur aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Barriereschicht bei einigen Ausführungsformen zumindest eine Lage mit einer teilkristallinen Struktur aufweisen. Insbesondere kann die die Barriereschicht bei einigen Ausführungsformen zumindest eine Lage mit einer amorphen Struktur und zumindest eine Lage mit einer teilkristallinen Struktur aufweisen. In some embodiments, the barrier layer can have at least one layer with an amorphous structure. Alternatively or additionally, in some embodiments the barrier layer can have at least one layer with a partially crystalline structure. In particular, in some embodiments the barrier layer can have at least one layer with an amorphous structure and at least one layer with a partially crystalline structure.
Ferner kann die Barriereschicht bei einigen Ausführungsformen eine aus einem ersten Material gebildete erste Lage und eine aus einem zweiten Material gebildete zweite Lage aufweisen, wobei sich das erste Material und das zweite Material voneinander unterscheiden können. Sofern die Barriereschicht, wie bereits erläutert, mehrere Anordnungen von jeweils mehreren Lagen verschiedener Materialien aufweist, können bei einem Atomlagenabscheidungsverfahren zunächst in mehreren Prozesszyklen mehrere atomare Lagen desselben Materials abgeschieden werden, um eine erste Schichtanordnung zu bilden. Nach einer vorbestimmten Anzahl von atomaren Lagen kann eine atomare Lage eines anderen Materials abgeschieden werden, indem beispielsweise die zuvor genutzten Reaktanden verändert werden. Auch darauffolgend können wiederum mehrere atomare Lagen dieses anderen Materials abgeschieden werden, um gemeinsam eine zweite Schichtanordnung der Barriereschicht zu bilden. Optional kann auf diese Weise eine sich wiederholende Abfolge von mehreren verschiedenen Schichtanordnungen gebildet werden, und/oder es können mehr als zwei verschiedene Materialien für die unterschiedlichen Schichtanordnungen vorgesehen werden. Furthermore, in some embodiments, the barrier layer can have a first layer formed from a first material and a second layer formed from a second material, wherein the first material and the second material can differ from one another. If the barrier layer, as already explained, has multiple arrangements of multiple layers of different materials, in an atomic layer deposition method, multiple atomic layers of the same material can first be deposited in multiple process cycles in order to form a first layer arrangement. After a predetermined number of atomic layers, an atomic layer of a different material can be deposited, for example by changing the previously used reactants. A plurality of atomic layers of this other material can also subsequently be deposited in order to jointly form a second layer arrangement of the barrier layer. Optionally, a repeating sequence of several different layer arrangements can be formed in this way, and/or more than two different materials can be provided for the different layer arrangements.
Beispielsweise kann es vorgesehen sein, eine erste Lage der Barriereschicht, insbesondere mittels Atomlagenabscheidung, aus einem Material zu bilden, welches die Widerstandsschicht als eine amorphe Struktur bedeckt. Daraufhin kann beispielsweise eine folgende Lage vorgesehen sein, für welche ein Material verwendet wird, welches eine teilkristalline Struktur bildet. Grundsätzlich kann die Barriereschicht aus beliebigen Kombinationen von Lagen amorpher Struktur und Lagen teilkristalliner Struktur gebildet sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass sämtliche der mehreren Lagen der Barriereschicht eine amorphe Struktur oder eine teilkristalline Struktur aufweisen und/oder aus demselben Material gebildet sind. Die Verwendung verschiedener Materialen und/oder Lagen verschiedener Struktur kann jedoch gegebenenfalls die Undurchlässigkeit der Barriereschicht gegenüber Feuchtigkeit weiter erhöhen. For example, provision can be made for a first layer of the barrier layer to be formed, in particular by means of atomic layer deposition, from a material which covers the resistance layer as an amorphous structure. A following layer can then be provided, for example, for which a material is used which forms a partially crystalline structure. In principle, the barrier layer can be formed from any combination of layers with an amorphous structure and layers with a partially crystalline structure. However, it can also be provided that all of the multiple layers of the barrier layer have an amorphous structure or a partially crystalline structure and/or are made of the same material are formed. However, the use of different materials and/or layers of different structures may further increase the moisture impermeability of the barrier layer.
Die Barriereschicht kann bei einigen Ausführungsformen elektrisch isolierend oder halbleitend ausgebildet sein. Insbesondere kann somit während der vorgesehenen Nutzung des elektrischen Bauelements kein Stromfluss zwischen der Barriereschicht und dem elektrischen Anschluss erfolgen. In some embodiments, the barrier layer can be electrically insulating or semiconductive. In particular, no current can flow between the barrier layer and the electrical connection during the intended use of the electrical component.
Insbesondere kann das elektrische Widerstandsbauelement bei einigen Ausführungsformen zwei an dem Träger angebrachte elektrische Anschlüsse umfassen, welche durch die Widerstandsschicht miteinander verbunden sind. In particular, in some embodiments the electrically resistive component can comprise two electrical connections which are attached to the carrier and which are connected to one another by the resistive layer.
Ferner kann die Barriereschicht bei einigen Ausführungsformen hermetisch abdichtend ausgebildet sein. Die Barriereschicht kann somit einen zuverlässigen Schutz der Widerstandsschicht gegenüber Feuchtigkeit in flüssiger Form und/oder in Dampfform ermöglichen. Furthermore, in some embodiments, the barrier layer can be hermetically sealed. The barrier layer can thus enable reliable protection of the resistance layer against moisture in liquid form and/or in vapor form.
Die Barriereschicht kann bei einigen Ausführungsformen durch Atomlagenabscheidung auf die Widerstandsschicht gebildet sein. The barrier layer may be formed by atomic layer deposition onto the resistive layer in some embodiments.
Wie bereits erläutert, kann es das Anbringen der Barriereschicht durch Atomlagenabscheidung ermöglichen, die Barriereschicht dünn auf dem Träger aufzubringen und die Oberfläche der Widerstandsschicht mit gleichmäßiger Dicke zu bedecken, so dass eine konforme Barriereschicht mit einem anorganischen Material gebildet werden kann. Das Abringen der Barriereschicht durch Atomlagenabscheidung kann somit insbesondere das genannte präzise Nachbilden der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht ermöglichen. Zudem kann eine Atomlagenabscheidung in einem großen Prozessfenster bzw. in einem großen Temperaturbereich durchgeführt werden, so dass die Barriereschicht schonend auf der Widerstandsschicht angebracht und eine Beschädigung der Widerstandsschicht oder eine Veränderung deren elektrischer Charakteristika durch das Anbringen der Barriereschicht vermieden werden können. Die Widerstandsschicht kann somit durch Atomlagenabscheidung mit einer dünnen, anorganischen Barriereschicht bedeckt werden, wobei sowohl ein hoher Schutz der Widerstandsschicht gegenüber Umwelteinflüssen und insbesondere gegenüber einer Beschädigung durch Korrosion infolge von eintretender Feuchtigkeit erreicht werden als auch sichergestellt werden kann, dass die zuvor festgelegten elektrischen Eigenschaften des elektrischen Widerstandsbauelements, etwa ein exakt getrimmter Widerstand, durch das Anbringen der Barriereschicht nicht verändert oder beeinträchtigt werden. Somit ermöglicht eine solche Barriereschicht die erforderliche Genauigkeit elektrischer Widerstandsbauelemente zu erreichen und deren Langzeitstabilität gegenüber Umwelteinflüssen und unter Last sicherzustellen. As discussed above, attaching the barrier layer by atomic layer deposition can allow the barrier layer to be thinly deposited on the substrate and to cover the surface of the resistive layer with a uniform thickness, so that a conformal barrier layer can be formed with an inorganic material. The application of the barrier layer by atomic layer deposition can thus in particular make it possible to precisely reproduce the surface structure of the resistance layer. In addition, atomic layer deposition can be carried out in a large process window or in a large temperature range, so that the barrier layer can be applied gently to the resistive layer and damage to the resistive layer or a change in its electrical characteristics through the application of the barrier layer can be avoided. The resistive layer can thus be covered with a thin, inorganic barrier layer by atomic layer deposition, whereby both a high level of protection of the resistive layer against environmental influences and in particular against damage due to corrosion due to the ingress of moisture can be achieved and it can be ensured that the previously defined electrical properties of the Electrical resistance component, such as a precisely trimmed resistor, are not changed or affected by the attachment of the barrier layer. Thus made possible such a barrier layer to achieve the required accuracy of electrical resistance components and to ensure their long-term stability against environmental influences and under load.
Die Barriereschicht kann bei einigen Ausführungsformen ein Metalloxid, ein Halbleiteroxid, ein Metallnitrid, ein Halbleiternitrid, ein Metalloxynitrid und/oder ein Halbleiteroxynitrid umfassen. Insbesondere kann die Barriereschicht bei solchen Ausführungsformen Aluminiumoxid (AI2O3), Titanoxid (TiC>2), Titannitrid (TiNx) Hafniumdioxid (HfC>2), Zirkondioxid (ZrC>2) und/oder Wolframoxid (WO)umfassen. The barrier layer may include a metal oxide, a semiconductor oxide, a metal nitride, a semiconductor nitride, a metal oxynitride, and/or a semiconductor oxynitride in some embodiments. In particular, in such embodiments, the barrier layer may comprise alumina (Al2O3), titanium oxide (TiC>2), titanium nitride ( TiNx ), hafnia (HfC>2), zirconia (ZrC>2), and/or tungsten oxide (WO).
Solche Materialien eignen sich insbesondere dazu, mittels Atomlagenabscheidung auf der Widerstandsschicht aufgebracht zu werden, wozu insbesondere verhältnismäßig große Prozessfenster und/oder Temperaturbereiche bereitstehen. Beispielsweise kann eine Alumini- umoxidschicht in einem Temperaturbereich von etwa 20°C bis 400°C mittels Atomlagenabscheidung auf der Widerstandsschicht aufgebracht werden. Such materials are particularly suitable for being applied to the resistive layer by means of atomic layer deposition, for which purpose, in particular, relatively large process windows and/or temperature ranges are available. For example, an aluminum oxide layer can be applied to the resistive layer in a temperature range of approximately 20° C. to 400° C. by means of atomic layer deposition.
Wie bereits erläutert, kann die Barriereschicht insbesondere mehrere Lagen verschiedener Materialien umfassen, wobei für die jeweiligen Lagen insbesondere die vorstehend genannten Materialien oder Gruppen von Materialien in Betracht kommen. As already explained, the barrier layer can, in particular, comprise a plurality of layers of different materials, with the above-mentioned materials or groups of materials being particularly suitable for the respective layers.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Barriereschicht zumindest teilweise von einer Schutzschicht bedeckt sein. Eine solche Schutzschicht kann einen zusätzlichen Schutz der Widerstandsschicht gegenüber Umwelteinflüssen ermöglichen, indem durch die Schutzschicht bereits die Barriereschicht gegenüber Feuchtigkeitseinflüssen abgeschirmt sein kann. Die Schutzschicht muss jedoch - aufgrund der bereits konformen Bedeckung der Widerstandsschicht durch die Barriereschicht - die Barriereschicht nicht zwangsläufig konform bedecken. Vielmehr können beispielsweise geringfügige Hohlräume zwischen einer Oberfläche der Barriereschicht an einer der Widerstandsschicht abgewandten Seite und der Schutzschicht tolerierbar sein, da die Widerstandsschicht durch die Barriereschicht bereits zuverlässig und insbesondere gegen möglicherweise in diese Hohlräume eintretende und/oder sich dort sammelnde Flüssigkeit zuverlässig geschützt sein kann. Die Schutzschicht kann den Schutz der Widerstandsschicht vor Umwelteinflüssen somit erweitern, kann jedoch gegebenenfalls eine geringere Schutzwirkung als die Barriereschicht entfalten und daher auf einfache Weise angebracht werden. In some embodiments, the barrier layer may be at least partially covered by a protective layer. Such a protective layer can enable additional protection of the resistance layer against environmental influences, in that the barrier layer can already be shielded against the influence of moisture by the protective layer. However, the protective layer does not necessarily have to cover the barrier layer in a conformal manner, due to the already conformal covering of the resistance layer by the barrier layer. Rather, for example, minor cavities between a surface of the barrier layer on a side facing away from the resistance layer and the protective layer can be tolerable, since the resistance layer can already be reliably protected by the barrier layer and in particular against liquid possibly entering and/or collecting in these cavities. The protective layer can thus extend the protection of the resistance layer against environmental influences, but it can optionally develop a lower protective effect than the barrier layer and can therefore be applied in a simple manner.
Die Schutzschicht kann bei einigen Ausführungsformen ein organisches Material umfassen. Insbesondere kann die Schutzschicht bei einigen Ausführungsformen aus einem organi- sehen Material ausgebildet sein und/oder aus einem organischen Material bestehen. Ferner kann die Schutzschicht bei einigen Ausführungsformen alternativ oder zusätzlich ein anorganisches Material umfassen. Auch eine Kombination organischer und anorganischer Materialien kann vorgesehen sein, um die Schutzschicht zu bilden. The protective layer may comprise an organic material in some embodiments. In particular, in some embodiments, the protective layer can be made of an organic be formed see material and / or consist of an organic material. Furthermore, in some embodiments, the protective layer may alternatively or additionally comprise an inorganic material. A combination of organic and inorganic materials can also be provided to form the protective layer.
Eine insbesondere organische Schutzschicht kann eine vorteilhafte Ergänzung zu einer anorganischen Barriereschicht bilden, indem die organische Schutzschicht bereits einen zuverlässigen Schutz der Widerstandsschicht gegenüber Feuchtigkeit in flüssiger Form, etwa durch Betauung, bilden kann, während die konforme, anorganische Barriereschicht den Schutz der Widerstandsschicht insbesondere gegenüber Feuchtigkeit in Dampfform vervollständigen kann. Auch die Schutzschicht als organische Schicht kann dünn ausgebildet werden, so dass die Barriereschicht und die Schutzschicht gemeinsam eine dünne Abdeckung der Widerstandsschicht bilden können, um diese vollständig gegenüber einem Einfluss von Feuchtigkeit zu schützen. A protective layer, in particular organic, can form an advantageous addition to an inorganic barrier layer, in that the organic protective layer can already provide reliable protection for the resistance layer against moisture in liquid form, for example due to condensation, while the conforming, inorganic barrier layer protects the resistance layer in particular against moisture can complete in vapor form. The protective layer as an organic layer can also be made thin, so that the barrier layer and the protective layer can together form a thin covering of the resistance layer in order to protect it completely against the influence of moisture.
Zusätzlich zu der doppelten Schutzwirkung kann eine solche Schutzschicht und insbesondere eine organische Schutzschicht während der Herstellung des elektrischen Widerstandsbauelements auch als eine Ätzmaske verwendet werden, um die zuvor angebrachte Barriereschicht beispielsweise in einem Bereich des elektrischen Anschlusses nasschemisch entfernen zu können. Dies ermöglicht es, auf etwaige zusätzliche Strukturierungsschritte zu verzichten, um etwa eine durch Atomlagenabscheidung angebrachte Barriereschicht, welche die gesamte Oberfläche des dem Verfahren der Atomlagenabscheidung ausgesetzten Teils des elektrischen Widerstandsbauelements bedecken kann, in bestimmten Bereichen wieder entfernen zu können. Vielmehr kann dies auf komfortable und einfache Weise durch einen nachfolgenden Ätzschritt unter Verwendung der Schutzschicht als Ätzmaske erfolgen. In addition to the double protective effect, such a protective layer and in particular an organic protective layer can also be used as an etching mask during production of the electrical resistance component in order to be able to wet-chemically remove the previously applied barrier layer, for example in an area of the electrical connection. This makes it possible to dispense with any additional structuring steps in order, for example, to be able to remove again in specific areas a barrier layer applied by atomic layer deposition, which can cover the entire surface of the part of the electrical resistance component exposed to the method of atomic layer deposition. Rather, this can be done in a convenient and simple manner by a subsequent etching step using the protective layer as an etching mask.
Beispielsweise kann die Schutzschicht bei einigen Ausführungsformen ein Epoxidharz, ein Polyimid, ein Polyamid, ein Polyimidamid, ein Silikonharz, ein Acrylat ein Polyurethan und/oder Siliziumdioxid (SiÜ2) umfassen. For example, in some embodiments, the protective layer may include an epoxy resin, a polyimide, a polyamide, a polyimideamide, a silicone resin, an acrylate, a polyurethane, and/or silicon dioxide (SiO2).
Die Widerstandsschicht kann bei einigen Ausführungsformen eine Trimmstruktur aufweisen. Beispielsweise kann durch eine solche Trimmstruktur ein Widerstandswert der Widerstandsschicht präzise festgelegt sein. The resistive layer may have a trimming structure in some embodiments. For example, a resistance value of the resistance layer can be precisely defined by such a trimming structure.
Die Trimmstruktur kann entlang einer Erstreckungsebene der Widerstandsschicht insbesondere Einschnitte und/oder Einschnürungen der Widerstandsschicht bilden. Durch solche Einschnitte oder Einschnürungen kann die Trimmstruktur die Oberfläche der Widerstandsschicht insbesondere unterbrechen, so dass die Trimmstruktur nicht Teil der Oberflächenstruktur entlang der Oberfläche der Widerstandsschicht sein kann, sondern einen demgegenüber größere Struktur bilden kann. Die Einschnitte und/oder Einschnürungen können sich insbesondere von der Oberfläche der Widerstandsschicht bis zu einer Oberfläche des Trägers erstrecken und die Widerstandsschicht vollständig durchtrennen. Beispielsweise kann eine Trimmstruktur lithografisch oder durch Laserstrukturierung gebildet werden, nachdem die Widerstandsschicht auf den Träger aufgetragen wurde. The trimming structure can in particular form incisions and/or constrictions of the resistance layer along an extension plane of the resistance layer. The trimming structure can damage the surface of the resistance layer through such incisions or constrictions interrupt in particular, so that the trimming structure can not be part of the surface structure along the surface of the resistive layer, but can form a contrast larger structure. The incisions and/or constrictions can in particular extend from the surface of the resistance layer to a surface of the carrier and completely sever the resistance layer. For example, a trimming structure can be formed lithographically or by laser structuring after the resistive layer has been applied to the substrate.
Die Widerstandsschicht kann bei einigen Ausführungsformen Chrom, Nickel oder ein Cermet umfassen. Ferner kann die Widerstandsschicht beispielsweise Silizium, Tantal, Molybdän, Niob, Aluminium, Kupfer, Titan, Kohlenstoff und/oder Tantalnitrid umfassen. Insbesondere kann die Widerstandsschicht als ein Dünnfilmwiderstand ausgebildet sein, wobei gerade Dünnfilmwiderstände aufgrund der geringen Schichtdicke anfällig gegenüber Korrosion sein können und daher eines zuverlässigen Schutzes gegenüber Feuchtigkeit bedürfen. Alternativ dazu kann die Widerstandsschicht beispielsweise als ein Dickschichtwiderstand ausgebildet sein, wobei insbesondere ein solcher Dickschichtwiderstand ein Cermet umfassen kann. Auch Cermet-Dickschichtwiderstände können durch Korrosion ungewünscht beeinflusst werden, so dass eine zuverlässige Abdichtung gegenüber Feuchtigkeit bei solchen Dickschichtwiderständen gleichermaßen erforderlich ist. The resistive layer may include chromium, nickel, or a cermet in some embodiments. Furthermore, the resistance layer can include, for example, silicon, tantalum, molybdenum, niobium, aluminum, copper, titanium, carbon and/or tantalum nitride. In particular, the resistance layer can be embodied as a thin-film resistor, with thin-film resistors in particular being susceptible to corrosion due to the small layer thickness and therefore requiring reliable protection against moisture. As an alternative to this, the resistance layer can be in the form of a thick-film resistor, for example, it being possible for such a thick-film resistor to include a cermet. Cermet thick-film resistors can also be undesirably affected by corrosion, so that a reliable seal against moisture is equally necessary for such thick-film resistors.
Die Widerstandsschicht kann bei einigen Ausführungsformen plan ausgebildet sein. Insbesondere kann der Träger bei solchen Ausführungsformen quaderförmig ausgebildet sein, wobei die Widerstandsschicht an einer Fläche des Trägers ausgebildet sein kann. In some embodiments, the resistive layer may be planar. In particular, the carrier can be cuboid in such embodiments, it being possible for the resistance layer to be formed on a surface of the carrier.
Alternativ dazu kann die Widerstandsschicht bei einigen Ausführungsformen hohlzylindrisch ausgebildet sein. Bei solchen Ausführungsformen kann der Träger insbesondere zylindrisch ausgebildet sein, wobei die Widerstandsschicht den Träger umfänglich umgeben kann. Zudem kann bei solchen Ausführungsformen der elektrische Anschluss als eine Kappe ausgebildet sein, welche eine Stirnseite des Trägers überdeckt, und/oder der an dem Träger können zwei, einander gegenüberliegende elektrische Anschlüsse ausgebildet sein, welche als eine jeweilige Kappe an einer Stirnseite des zylinderförmigen Trägers ausgebildet sind. As an alternative to this, in some embodiments the resistance layer can be in the form of a hollow cylinder. In such embodiments, the carrier can in particular be of cylindrical design, in which case the resistance layer can surround the carrier circumferentially. In addition, in such embodiments, the electrical connection can be designed as a cap that covers an end face of the carrier, and/or two opposite electrical connections can be designed on the carrier, which are designed as a respective cap on an end face of the cylindrical carrier are.
Ferner kann die Widerstandsschicht bei einigen Ausführungsformen mäanderartig oder spiralförmig ausgebildet sein. Grundsätzlich kann die Form der Widerstandsschicht durch die Form des Trägers bestimmt sein, welche insbesondere von dem vorgesehenen Einsatz des Widerstandsbauelements abhängen kann. Der Träger kann bei einigen Ausführungsformen ein Keramiksubstrat umfassen und insbesondere Aluminiumoxid (AI2O3), Aluminiumnitrid (AIN) und/oder Siliziumdioxid (SiC>2) umfassen. Insbesondere kann der Träger aus einem Keramiksubstrat gefertigt sein und/oder bestehen. Furthermore, in some embodiments, the resistive layer can be designed in a meandering or spiral shape. In principle, the shape of the resistance layer can be determined by the shape of the carrier, which can depend in particular on the intended use of the resistance component. In some embodiments, the carrier can comprise a ceramic substrate and in particular comprise aluminum oxide (Al2O3), aluminum nitride (AlN) and/or silicon dioxide (SiO2). In particular, the carrier can be made and/or consist of a ceramic substrate.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Widerstandsbauelements und insbesondere eines elektrischen Widerstandsbauelements, insbesondere eines elektrischen Widerstandsbauelements gemäß einem der vorstehend erläuterten Ausführungsformen, mit den Schritten: The invention also relates to a method for producing an electrical resistance component and in particular an electrical resistance component, in particular an electrical resistance component according to one of the embodiments explained above, with the steps:
Bereitstellen eines elektrisch isolierenden Trägers, providing an electrically insulating carrier,
Anbringen zumindest eines elektrischen Anschlusses an dem Träger, Anbringen zumindest einer Widerstandsschicht auf dem T räger, wobei die Widerstandsschicht an einer dem Träger abgewandten Seite entlang ihrer Oberfläche eine Oberflächenstruktur aufweist, und Attaching at least one electrical connection to the carrier, attaching at least one resistance layer to the carrier, the resistance layer having a surface structure along its surface on a side facing away from the carrier, and
Bedecken der Widerstandsschicht mit einer Barriereschicht, welche ein anorganisches Material umfasst und die Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht durchgehend und mit gleichmäßiger Dicke nachbildet. Covering the resistive layer with a barrier layer which comprises an inorganic material and reproduces the surface structure of the resistive layer continuously and with a uniform thickness.
Beispielsweise kann die Widerstandsschicht nach oder vor dem zumindest einen Anschlusselement auf dem T räger angebracht werden und die Widerstandsschicht kann derart angebracht werden, dass sie das Anschlusselement kontaktiert. Ferner können an dem Träger an einander gegenüberliegenden Seiten zwei jeweilige elektrische Anschlüsse angebracht werden. Insbesondere kann ein elektrischer Anschluss durch Siebdruck und anschließenden Einbrand von leitfähigen Metallpasten additiv an dem Träger angebracht werden. Die Widerstandsschicht kann beispielsweise als Dünnfilm-Widerstand ausgebildet und durch ein physikalisches Gasphasenabscheidungsverfahren an dem Träger angebracht werden und/oder eine dünne Metallschicht bilden, welche beispielsweise Nickel, Chrom oder Cermet umfassen kann. Alternativ dazu kann die Widerstandsschicht als Dickschicht-Widerstand ausgebildet sein und insbesondere als eine Paste, insbesondere eine Glaspaste mit Metallpartikeln oder mit Metalloxidpartikeln, mittels Siebdrucks auf dem T räger aufgebracht werden. For example, the resistive layer can be applied to the carrier after or before the at least one connection element, and the resistive layer can be applied in such a way that it contacts the connection element. Furthermore, two respective electrical connections can be attached to the carrier on opposite sides. In particular, an electrical connection can be applied additively to the carrier by screen printing and subsequent firing of conductive metal pastes. The resistive layer can be designed as a thin-film resistor, for example, and attached to the carrier by a physical vapor deposition process and/or form a thin metal layer, which can comprise nickel, chromium or cermet, for example. As an alternative to this, the resistance layer can be in the form of a thick-film resistor and, in particular, applied as a paste, in particular a glass paste with metal particles or with metal oxide particles, to the carrier by means of screen printing.
Ferner kann es vorgesehen sein, dass die Widerstandsschicht eine auf dem Träger aufgebrachte stromleitende Schicht aufweist, welche vor dem Bedecken der Widerstandsschicht mit der Barriereschicht mit einer zusätzlichen, jedoch nicht konformen und/oder nicht durchgehenden zusätzlichen Materialschicht bedeckt werden kann, um die stromleitende Schicht der Widerstandsschicht zu stabilisieren. Eine solche zusätzliche Materialschicht der Wider- Standsschicht kann insbesondere durch Sputtern auf die stromleitende Schicht aufgebracht werden, wobei die stromleitende Schicht und die zusätzliche Materialschicht bei solchen Ausführungsformen gemeinsam die Widerstandsschicht bilden, welche daraufhin gleichmäßig mit der Barriereschicht bedeckt werden kann. Grundsätzlich kann die Widerstandsschicht jedoch auch ausschließlich von einer stromleitenden Schicht gebildet sein. Furthermore, it can be provided that the resistive layer has an electrically conductive layer applied to the carrier, which before covering the resistive layer with the barrier layer can be covered with an additional, but non-conformal and/or non-continuous, additional material layer in order to protect the electrically conductive layer of the to stabilize the resistive layer. Such an additional material layer of resistance The static layer can be applied to the conductive layer in particular by sputtering, with the conductive layer and the additional material layer together forming the resistive layer in such embodiments, which can then be evenly covered with the barrier layer. In principle, however, the resistance layer can also be formed exclusively by a current-conducting layer.
Wie vorstehend bereits erläutert, kann durch das exakte Nachbilden der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht, welche beispielsweise aufgrund von Unregelmäßigkeiten während eines physikalischen Gasabscheidungsverfahrens zum Anbringen der Widerstandsschicht oder eine Rauheit der Oberfläche des Trägers oder eine bei einem Anbringen der Widerstandsschicht durch Siebdruck entstehende Rauheit bestimm sein kann, eine zuverlässige Abdichtung der Widerstandsschicht durch die Barriereschicht gegenüber eintretender Feuchtigkeit erreicht werden. Indem die Barriereschicht zudem ein anorganisches Material umfasst, kann ein zuverlässiger Schutz insbesondere auch gegenüber Feuchtigkeit in Dampfform erreicht werden. As already explained above, by the exact reproduction of the surface structure of the resistive layer, which can be determined, for example, due to irregularities during a physical gas deposition process for applying the resistive layer or a roughness of the surface of the carrier or a roughness arising when the resistive layer is applied by screen printing, a reliable sealing of the resistance layer can be achieved by the barrier layer against incoming moisture. Since the barrier layer also includes an inorganic material, reliable protection can be achieved, in particular against moisture in vapor form.
Die Barriereschicht kann bei einigen Ausführungsformen durch Atomlagenabscheidung auf der Widerstandsschicht aufgebracht werden. Dies ermöglicht insbesondere das Anbringen der Barriereschicht in einem verhältnismäßig großen Prozessfenster bzw. in einem verhältnismäßig großen Temperaturbereich. Die Barriereschicht kann im Zuge des Atomlagenabscheidungsverfahrens insbesondere durch mehrere parallele atomare Lagen sukzessive auf der Widerstandsschicht aufgebracht werden, um die Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht mit einer gleichmäßigen Dicke, die im Wesentlichen durch die Anzahl an atomaren Lagen bzw. an aufeinanderfolgend durchgeführten Zyklen des Atomlagenabscheidungsverfahrens bestimmt sein kann, nachzubilden. Hierdurch kann eine hermetische Abdichtung der Widerstandsschicht und insbesondere sämtlicher Bereiche der Widerstandsschicht erreicht werden, wobei beispielsweise auch von der Oberflächenstruktur gebildete Hohlräume, von der Oberflächenstruktur der Widerstandsschicht gebildete Rücksprünge, von der Oberfläche des Trägers gebildete Rücksprünge und/oder Lücken der Widerstandsschicht gleichmäßig von der Barriereschicht bedeckt bzw. ausgekleidet werden können. The barrier layer may be deposited on the resistive layer by atomic layer deposition in some embodiments. In particular, this allows the barrier layer to be applied in a relatively large process window or in a relatively large temperature range. In the course of the atomic layer deposition process, the barrier layer can be applied successively to the resistive layer, in particular by a plurality of parallel atomic layers, in order to cover the surface structure of the resistive layer with a uniform thickness, which can be determined essentially by the number of atomic layers or the number of cycles of the atomic layer deposition process carried out in succession , to replicate. In this way, a hermetic seal of the resistance layer and in particular all areas of the resistance layer can be achieved, with cavities formed by the surface structure, recesses formed by the surface structure of the resistance layer, recesses formed by the surface of the carrier and/or gaps in the resistance layer being uniformly separated from the barrier layer, for example can be covered or lined.
Die Widerstandsschicht kann bei einigen Ausführungsformen mit mehreren Lagen bedeckt werden, welche gemeinsam die Barriereschicht bilden. Wie vorstehend bereits erläutert, kann dies insbesondere durch Atomlagenabscheidung erfolgen, indem in aufeinanderfolgenden Zyklen der Atomlagenabscheidung jeweilige atomare Lagen erzeugt werden, welche die zuvor erzeugten Lagen bedecken. Ferner kann bei einigen Ausführungsformen eine erste Lage der mehreren Lagen aus einem ersten Material gebildet und eine zweite Lage der mehreren Lagen aus einem zweiten Material gebildet werden, wobei sich das erste Material und das zweite Material voneinander unterscheiden können. Insbesondere kann die Barriereschicht ais ein Laminat von Lagen verschiedener Materialen gebildet sein, wobei insbesondere die vorstehend bereits genannten Materialien für die einzelnen Lagen in Betracht kommen können. In some embodiments, the resistive layer may be covered with multiple layers, which together form the barrier layer. As already explained above, this can be done in particular by atomic layer deposition, in that in successive cycles of the atomic layer deposition, respective atomic layers are produced which cover the previously produced layers. Further, in some embodiments, a first layer of the plurality of layers may be formed from a first material and a second layer of the plurality of layers may be formed from a second material, where the first material and the second material may differ from one another. In particular, the barrier layer can be formed as a laminate of layers of different materials, in which case, in particular, the materials already mentioned above can be considered for the individual layers.
Alternativ oder zusätzlich kann bei einigen Ausführungsformen zumindest eine Lage der mehreren Lagen eine amorphe Struktur aufweisen und/oder zumindest eine Lage der mehreren Lagen kann eine teilkristalline Struktur aufweisen. Insbesondere kann die Barriereschicht sowohl Lagen teilkristalliner Struktur als auch Lagen amorpher Struktur aufweisen, um eine möglichst undurchlässige Abdichtung der Widerstandsschicht erreichen zu können. Beispielsweise können derartige amorphe und/oder teilkristalline Lagen durch die Wahl geeigneter Materialien in einem Atomlagenabscheidungsverfahren zum Erzeugen der jeweiligen Lage gebildet werden. Alternatively or additionally, in some embodiments at least one layer of the multiple layers may have an amorphous structure and/or at least one layer of the multiple layers may have a semi-crystalline structure. In particular, the barrier layer can have both layers with a partially crystalline structure and layers with an amorphous structure in order to be able to achieve the most impermeable possible sealing of the resistance layer. For example, such amorphous and/or partially crystalline layers can be formed by choosing suitable materials in an atomic layer deposition process to produce the respective layer.
Die Barriereschicht kann bei einigen Ausführungsformen eine Dicke von maximal 1000 Nanometer (nm) besitzen. Alternativ oder zusätzlich kann die Barriereschicht eine Dicke von zumindest 5 Nanometer (nm) besitzen. Insbesondere kann eine Barriereschicht, die durch Atomlagenabscheidung auf die Widerstandsschicht aufgebracht wurde, bei einer solchen Dicke bereits eine zuverlässige Abdichtung der Widerstandsschicht bilden, wobei die Barriereschicht insbesondere bei einer Dicke von 10 nm, 20 nm oder 100 nm bereits vollständig hermetisch abdichtend sein kann. Die Barriereschicht kann daher insbesondere eine Dicke von etwa 10 nm, etwa 20 nm, etwa 50 nm oder etwa 100 nm aufweisen. In some embodiments, the barrier layer may have a maximum thickness of 1000 nanometers (nm). Alternatively or additionally, the barrier layer can have a thickness of at least 5 nanometers (nm). In particular, a barrier layer that was applied to the resistance layer by atomic layer deposition can already form a reliable seal for the resistance layer with such a thickness, wherein the barrier layer can already be completely hermetically sealed with a thickness of 10 nm, 20 nm or 100 nm. The barrier layer can therefore in particular have a thickness of approximately 10 nm, approximately 20 nm, approximately 50 nm or approximately 100 nm.
Bei einigen Ausführungsformen kann auf die Barriereschicht eine Schutzschicht aufgebracht werden. Durch eine solche Schutzschicht kann der bereits von der Barriereschicht bereitgestellte Schutz der Widerstandsschicht gegenüber Umwelteinflüssen und insbesondere Feuchtigkeit vervollständigt werden, um beispielsweise Feuchtigkeit in flüssiger Form bereits von der Barriereschicht abzuhalten. In some embodiments, a protective layer can be applied to the barrier layer. Such a protective layer can complete the protection of the resistance layer against environmental influences and in particular moisture, which is already provided by the barrier layer, in order, for example, to keep moisture in liquid form away from the barrier layer.
Die Schutzschicht kann bei einigen Ausführungsformen ein organisches Material umfassen. Dies kann insbesondere einen Durchtritt von Feuchtigkeit in flüssiger Form verhindern, wohingegen die ein anorganisches Material umfassende Barriereschicht einen Durchtritt von Feuchtigkeit in Dampfform zu der Widerstandsschicht verhindern kann. Durch das Zusammenwirken der Schutzschicht und der Barriereschicht kann die Widerstandsschicht somit vollständig gegenüber Einflüssen von Feuchtigkeit geschützt werden. Ferner kann die Schutzschicht bei einigen Ausführungsformen ein anorganisches Material und/oder eine Kombination organischer und anorganischer Materialien umfassen. The protective layer may comprise an organic material in some embodiments. In particular, this can prevent passage of moisture in liquid form, whereas the barrier layer comprising an inorganic material can prevent passage of moisture in vapor form to the resistance layer. Through the interaction of the protective layer and the barrier layer, the resistance layer can thus be completely protected against the effects of moisture. Furthermore, the Protective layer in some embodiments comprise an inorganic material and / or a combination of organic and inorganic materials.
Die Schutzschicht kann bei einigen Ausführungsformen mittels Siebdrucks strukturiert auf die Barriereschicht aufgebracht werden. In some embodiments, the protective layer can be applied to the barrier layer in a structured manner by means of screen printing.
Ferner kann die Barriereschicht im Bereich des Anschlusselements bei einigen Ausführungsformen nasschemisch entfernt werden, wobei die Schutzschicht als Ätzmaske verwendet werden kann. Indem die Schutzschicht insbesondere strukturiert auf die Barriereschicht aufgebracht werden kann, kann die Schutzschicht derart auf die Barriereschicht aufgebracht werden, dass die zum Schutz der Widerstandsschicht erforderlichen Abschnitte der Barriereschicht von der Schutzschicht bedeckt sind und somit beim Ätzen erhalten bleiben können. Hingegen können Abschnitte der Barriereschicht, welche den zumindest einen elektrischen Anschluss bedecken, durch Verwenden der Schutzschicht als Ätzmaske auf einfache Weise nasschemisch entfernt werden, ohne dass weitere und aufwendige Strukturierungsschritte der Barriereschicht erforderlich sind. Furthermore, in some embodiments, the barrier layer in the area of the connection element can be removed by wet-chemical means, in which case the protective layer can be used as an etching mask. Since the protective layer can be applied to the barrier layer in a structured manner, the protective layer can be applied to the barrier layer in such a way that the sections of the barrier layer required to protect the resistance layer are covered by the protective layer and can thus be retained during etching. On the other hand, sections of the barrier layer which cover the at least one electrical connection can easily be removed wet-chemically by using the protective layer as an etching mask, without further and complex structuring steps of the barrier layer being necessary.
Insbesondere kann die Barriereschicht die Widerstandsschicht über jeweilige Kanten der Oberfläche der Widerstandsschicht hinaus bedecken, so dass die Widerstandsschicht an einer dem Träger zugewandten Seite von dem Träger und an sämtlichen weiteren Abschnitten von der Barriereschicht umgeben sein kann. Die Widerstandsschicht kann somit, insbesondere auch nach einem nasschemischen Entfernen der Barriereschicht im Bereich des elektrischen Anschlusses, vollständig umgeben und hermetisch abgedichtet sein. In particular, the barrier layer can cover the resistance layer beyond respective edges of the surface of the resistance layer, so that the resistance layer can be surrounded by the carrier on a side facing the carrier and by the barrier layer on all other sections. The resistance layer can thus be completely surrounded and hermetically sealed, in particular also after wet-chemical removal of the barrier layer in the area of the electrical connection.
Ferner kann die Widerstandsschicht bei einigen Ausführungsformen vor dem Aufbringen der Barriereschicht mit einer Trimmstruktur versehen werden. Dies kann insbesondere lithografisch und/oder durch eine Laserstrukturierung erfolgen. Eine solche Trimmstruktur kann es beispielsweise ermöglichen, einen elektrischen Widerstand der Widerstandsschicht exakt festzulegen, wobei die Trimmstruktur beispielsweise Einschnitte und/oder Einschnürungen in der Widerstandsschicht bilden kann. Furthermore, in some embodiments, the resistive layer may be provided with a trimming structure before applying the barrier layer. In particular, this can be done lithographically and/or by laser structuring. Such a trimming structure can make it possible, for example, to precisely define an electrical resistance of the resistance layer, with the trimming structure being able to form incisions and/or constrictions in the resistance layer, for example.
Die genannten Schritte zum Herstellen eines elektrischen Widerstandsbauelements können insbesondere auf einem Waver-Level erfolgen, indem die Schritte für mehrere miteinander verbundene elektrische Widerstandsbauelemente gemeinsam durchgeführt und die elektrischen Widerstandsbauelemente danach vereinzelt, insbesondere zersägt, werden. Ferner richtet sich die Erfindung auch auf ein elektrisches Widerstandsbauelement, welches durch ein Verfahren gemäß den erläuterten Ausführungsformen hergestellt ist. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auch auf ein elektrisches Widerstandsbauelement, welches im Verfahren gemäß den erläuterten Ausführungsformen hergestellt ist. The steps mentioned for producing an electrical resistance component can be carried out in particular at a wafer level by carrying out the steps for a plurality of electrical resistance components connected to one another together and then separating the electrical resistance components, in particular sawing them up. Furthermore, the invention is also directed to an electrical resistance component which is produced by a method according to the explained embodiments. In particular, the invention also relates to an electrical resistance component which is produced using the method according to the explained embodiments.
Die Erfindung wird im Folgenden rein beispielhaft anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. The invention is explained below purely by way of example using embodiments with reference to the drawings.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1A bis 1 F eine jeweilige schematische Darstellung eines elektrischen Widerstandsbauelements, welches als elektrisches Widerstandsbauelement ausgebildet ist, in verschiedenen Schritten eines Verfahrens zum Herstellen des elektrischen Widerstandsbauelements, 1A to 1F show a respective schematic representation of an electrical resistance component, which is designed as an electrical resistance component, in various steps of a method for producing the electrical resistance component,
Fig. 2A und 2B eine jeweilige schematische Detailansicht eines Abschnitts eines elektrischen Widerstandsbauelements, welches als Dickschicht- Widerstandsbauelement ausgebildet ist und eine Widerstandsschicht mit einer Oberflächenstruktur entlang ihrer Oberfläche aufweist, die von einer die Oberflächenstruktur mit gleichmäßiger Dicke nachbildenden Barriereschicht überdeckt ist, wobei in Fig. 2B zusätzlich eine die Barriereschicht überdeckende Schutzschicht gezeigt ist, 2A and 2B each show a schematic detailed view of a section of an electrical resistance component which is designed as a thick-film resistance component and has a resistance layer with a surface structure along its surface, which is covered by a barrier layer which simulates the surface structure with a uniform thickness, wherein in Fig. 2B additionally shows a protective layer covering the barrier layer,
Fig. 3A bis 3C eine jeweilige weitere schematische Detailansicht eines Abschnitts des elektrischen Widerstandsbauelements zur Veranschaulichung der Ausbildung der Barriereschicht mit mehreren atomaren Lagen, einer an der Widerstandsschicht ausgebildeten Tri mm Struktur, eines von der Barriereschicht nachgebildeten Hohlraums der Oberfläche der Widerstandsschicht sowie einer Widerstandsschicht, welche eine stromleitende Schicht und eine zusätzliche Materialschicht umfasst, 3A to 3C a respective further schematic detailed view of a section of the electrical resistance component to illustrate the formation of the barrier layer with several atomic layers, a trimming structure formed on the resistance layer, a cavity of the surface of the resistance layer replicated by the barrier layer and a resistance layer which comprises a current-conducting layer and an additional layer of material,
Fig. 4A bis 4D eine jeweilige schematische Detailansicht eines Abschnitts eines elektrischen Widerstandsbauelements entsprechend den Fig. 2A bzw. 2B, wobei das Widerstandsbauelement jedoch als Dünnfilm- Widerstandsbauelement ausgebildet ist, sowie eine schematische Detailansicht zur Veranschaulichung einer an der Widerstandsschicht ausgebildeten Trimmstruktur und eine schematische Detailansicht zur Veranschaulichung einer durch einen Abschattungseffekt entstehenden Lücke der Widerstandsschicht und 4A to 4D each show a schematic detailed view of a section of an electrical resistance component corresponding to FIGS. 2A and 2B, the resistance component however being in the form of a thin-film resistance component, as well as a schematic detailed view for illustrating a trimming structure formed on the resistance layer and a schematic detailed view to the Illustration of a gap in the resistive layer caused by a shadowing effect and
Fig. 5A und 5B eine perspektivische Darstellung und eine Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform des elektrischen Widerstandsbauelements, welche einen zylinderförmigen Träger aufweist. 5A and 5B show a perspective view and a cross-sectional view of an embodiment of the electrical resistance component which has a cylindrical carrier.
Die Fig. 1A bis 1 F veranschaulichen schematisch ein Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Widerstandsbauelements 11 , wobei das vollständige elektrische Widerstandsbauelement 11 in Fig. 1 F schematisch in einer Querschnittsdarstellung gezeigt ist. 1A to 1F schematically illustrate a method for producing an electrical resistance component 11, the complete electrical resistance component 11 being shown schematically in a cross-sectional view in FIG. 1F.
In einem in Fig. 1A gezeigten ersten Schritt 101 wird bei diesem Verfahren ein elektrisch isolierender Träger 13 bereitgestellt, welcher hier beispielhaft quaderförmig ausgebildet ist. Der Träger 13 kann insbesondere ein Keramiksubstrat umfassen und beispielsweise aus Aluminiumoxid (AI2O3) ausgebildet sein und/oder bestehen. In a first step 101 shown in FIG. 1A in this method, an electrically insulating carrier 13 is provided, which is embodied here by way of example as a cuboid. The carrier 13 can in particular comprise a ceramic substrate and can be formed and/or consist of aluminum oxide (Al2O3), for example.
In einem darauffolgenden, in Fig. 1 B dargestellten Schritt 103 werden zwei elektrische Anschlüsse 17 an den Träger 13 angebracht, wobei die Anschlüsse 17 beispielsweise durch Siebdruck und einen anschließenden Einbrand von leitfähigen Metallpasten angebracht werden können. Die beiden elektrischen Anschlüsse 17 können insbesondere jeweilige elektrische Kontakte bilden, über welche das elektrische Widerstandsbauelement 11 mit weiteren Bauelementen elektrisch verbunden werden kann. In a subsequent step 103 shown in FIG. 1B, two electrical connections 17 are attached to the carrier 13, it being possible for the connections 17 to be attached, for example, by screen printing and subsequent firing of conductive metal pastes. The two electrical connections 17 can in particular form respective electrical contacts via which the electrical resistance component 11 can be electrically connected to other components.
In einem Schritt 105 wird sodann eine Widerstandsschicht 15 auf dem Träger 13 angebracht, wobei die Widerstandsschicht 15 die beiden elektrischen Anschlüsse 17 miteinander verbindet. Beispielsweise kann die Widerstandsschicht 15 durch physikalische Gasphasenabscheidung auf dem Träger 13 angebracht werden und eine dünne Metallschicht bilden, wobei zum Anbringen der Widerstandsschicht 15 insbesondere ein Sputterverfahren zum Einsatz kommen kann, bei welchem ein gerichteter Materialauftrag erfolgt. Insbesondere kann das Widerstandsbauelement 11 durch derartiges Anbringen der Widerstandsschicht 15 als ein Dünnfilm-Widerstandsbauelement ausgebildet werden (auch als Dünnschicht- Widerstandsbauelement bezeichnet), wobei die Widerstandsschicht 15 eine Dicke im Bereich von 50 Nanometer bis 500 Nanometer aufweisen kann (vgl. hierzu auch Fig. 4A bis 4D). Alternativ dazu kann das Widerstandsbauelement 11 jedoch auch als Dickschicht- Widerstandsbauelement ausgebildet sein, wobei die Widerstandsschicht 15 eines solchen Widerstandsbauelements 11 beispielsweise von einer Metallpartikel oder Metalloxidpartikel umfassenden Glaspaste gebildet und mittels Siebdrucks auf dem Träger 13 aufgebracht werden kann (vgl. hierzu auch Fig. 2A bis 3C). Eine derart auf dem Träger 13 aufgebrachte Widerstandsschicht 15 kann beispielsweise eine Dicke von bis zu 10 pm aufweisen. Ferner ist es auch möglich, zunächst die Widerstandsschicht 15 und darauffolgend die elektrischen Anschlüsse 17 an dem Träger 13 anzubringen. In a step 105, a resistance layer 15 is then applied to the carrier 13, the resistance layer 15 connecting the two electrical connections 17 to one another. For example, the resistive layer 15 can be attached to the carrier 13 by physical vapor deposition and form a thin metal layer, wherein a sputtering method can be used to attach the resistive layer 15, in which a directed material application takes place. In particular, by applying the resistive layer 15 in this way, the resistive component 11 can be formed as a thin-film resistive component (also referred to as a thin-film resistive component), wherein the resistive layer 15 can have a thickness in the range from 50 nanometers to 500 nanometers (cf. also Fig. 4A to 4D). As an alternative to this, the resistance component 11 can also be embodied as a thick-film resistance component, with the resistance layer 15 of such a resistance component 11 being formed, for example, from a glass paste comprising metal particles or metal oxide particles and applied to the carrier 13 by means of screen printing (cf. also Fig. 2A to 3C). A resistance layer 15 applied to the carrier 13 in this way can have a thickness of up to 10 μm, for example. Furthermore, it is also possible to first attach the resistance layer 15 and then the electrical connections 17 to the carrier 13 .
Beispielsweise kann die Widerstandsschicht 15 durch eine dünne Metallschicht gebildet sein, die beispielsweise Nickel oder Chrom umfassen und insbesondere mittels physikalischer Gasphasenabscheidung an dem Träger 13 angebracht werden kann. Alternativ dazu kann eine Widerstandsschicht beispielsweise von einer Cermet-Dickschicht gebildet sein. Insbesondere eine Ausbildung aus Nickel oder Chrom ermöglicht es jedoch, die Widerstandsschicht 15 als einen Dünnfilmwiderstand auf dem Träger 13 anzubringen, so dass eine flache Ausbildung des elektrischen Widerstandsbauelements 11 bzw. des Widerstandsbauelements erreicht werden kann. For example, the resistance layer 15 can be formed by a thin metal layer, which can comprise nickel or chromium, for example, and can be attached to the carrier 13 in particular by means of physical vapor deposition. As an alternative to this, a resistance layer can be formed, for example, from a cermet thick layer. In particular, however, formation from nickel or chromium makes it possible to apply the resistance layer 15 as a thin-film resistor on the carrier 13, so that a flat configuration of the electrical resistance component 11 or the resistance component can be achieved.
Um an der Widerstandsschicht 15 einen bestimmten elektrischen Widerstand festlegen zu können, kann die Widerstandsschicht 15 in einem in den Fig. 1A bis 1 F nicht veranschaulichten Schritt mit einer Trimmstruktur 47 versehen werden, indem beispielsweise lithografisch oder mittels Laserstrukturierung Einschnitte und/oder Einschnürungen in der Widerstandsschicht 15 angebracht werden. Solche Einschnitte oder Einschnürungen können Abschnitte der Widerstandsschicht 15 bezüglich einer Draufsicht unterbrechen bzw. voneinander trennen, und können bezüglich einer Seitenansicht durch die Widerstandsschicht 15 hindurch bis zu dem Träger 13 reichen (vgl. auch Fig. 3B und 4C). Beispielsweise kann es daher vorgesehen sein, die Widerstandsschicht 15 zwischen den in den Figuren 1C und 1 D veranschaulichten Schritten mit einer Trimmstruktur 47 zu versehen. In order to be able to set a certain electrical resistance on the resistance layer 15, the resistance layer 15 can be provided with a trimming structure 47 in a step not illustrated in FIGS. 1A to 1F, for example by making incisions and/or constrictions in the Resistance layer 15 are attached. Such cuts or constrictions may interrupt portions of the resistive layer 15 in a plan view, and may extend through the resistive layer 15 to the substrate 13 in a side view (see also Figures 3B and 4C). Provision can therefore be made, for example, for the resistance layer 15 to be provided with a trimming structure 47 between the steps illustrated in FIGS. 1C and 1D.
Unabhängig von der vorstehend erläuterten Trimmstruktur 47, durch welche insbesondere bewusst bis zu dem Träger 13 reichende Unterbrechungen an der Widerstandsschicht 15 ausgebildet werden können, weist die Widerstandsschicht 15 an einer dem Träger 13 abgewandten Seite 25 eine Oberfläche 19 mit einer Oberflächenstruktur 21 auf, welche beispielsweise eine Rauheit der Oberfläche 19 der Widerstandsschicht 15 bestimmen kann (vgl. Fig. 2A bis 4D). Im Unterschied zu der bewusst angebrachten Trimmstruktur 47 kann die Oberflächenstruktur 21 vornehmlich durch den Prozess zum Anbringen der Widerstandsschicht 15 auf dem Träger 13 bedingt sein, indem sich beispielsweise während eines Sput- terverfahrens und/oder Siebdruckverfahrens verschiedene Strukturen bzw. Höhen der Widerstandsschicht 15 in Bezug auf den Träger 13 ausbilden können, die sich in einer mikroskopischen, nicht gezielt erzeugten Oberflächenstruktur 21 mit einer Rauheit im Bereich von etwa 0,1 pm bis 3 pm niederschlagen kann. Ferner kann, insbesondere bei einer Ausbildung des Widerstandsbauelements 11 als Dünnfilm-Widerstandsbauelement eine Dicke der Widerstandsschicht 15 geringer sein als eine Rauheit einer Oberfläche 71 des Trägers 13, auf welcher die Widerstandsschicht 15 aufgebracht wird (vgl. Fig. 4A bis 4D). Bei einem solchen elektrischen Widerstandsbauelement 11 kann die Oberflächenstruktur daher im Wesentlichen durch die Rauheit der Oberfläche 71 des Trägers 13 bestimmt sein. Beispielsweise kann die Rauheit der Oberfläche 71 des Trägers 13 in einem Bereich von 1 pm bis 3 pm liegen, während die Dicke der Widerstandsschicht 15 eines als Dünnfilm-Widerstandsbauelement ausgebildeten Widerstandsbauelements 11 in einem Bereich von 50 Nanometer bis 500 Nanometer liegen kann. Bei einem als Dickschicht-Widerstandsbauelement ausgebildeten Widerstandsbauelement 11 kann eine Dicke der Widerstandsschicht hingegen bis zu 10 pm betragen und somit eine Rauheit der Oberfläche 71 des Trägers übersteigen, so dass die Oberflächenstruktur 21 der Widerstandsschicht 15 in einem solchen Fall durch die Rauheit der Widerstandsschicht 15 selbst bestimmt sein kann (vgl. Fig. 2A bis 3C). Eine solche Rauheit kann in dem vorstehend genannten Bereich von etwa 0,1 pm bis 3 pm liegen und somit im Wesentlichen der Rauheit der Oberfläche 71 des Trägers 13 entsprechen. Irrespective of the trimming structure 47 explained above, through which interruptions in the resistance layer 15 extending as far as the carrier 13 can be deliberately formed, the resistance layer 15 has a surface 19 on a side 25 facing away from the carrier 13 with a surface structure 21 which, for example a roughness of the surface 19 of the resistive layer 15 can be determined (cf. FIGS. 2A to 4D). In contrast to the deliberately applied trimming structure 47, the surface structure 21 can primarily be caused by the process for applying the resistive layer 15 to the carrier 13, for example by different structures or heights of the resistive layer 15 during a sputtering process and/or screen printing process can form on the carrier 13, which can be reflected in a microscopic, not specifically produced surface structure 21 with a roughness in the range of about 0.1 μm to 3 μm. Furthermore, particularly when the resistance component 11 is configured as a thin-film resistance component, the thickness of the resistance layer 15 can be less than the roughness of a surface 71 of the carrier 13 on which the resistance layer 15 is applied (cf. FIGS. 4A to 4D). In the case of such an electrical resistance component 11 , the surface structure can therefore be essentially determined by the roughness of the surface 71 of the carrier 13 . For example, the roughness of the surface 71 of the carrier 13 can be in a range from 1 μm to 3 μm, while the thickness of the resistive layer 15 of a resistive component 11 designed as a thin-film resistive component can be in a range from 50 nanometers to 500 nanometers. In contrast, in the case of a resistance component 11 designed as a thick-film resistance component, the thickness of the resistance layer can be up to 10 μm and thus exceed the roughness of the surface 71 of the carrier, so that the surface structure 21 of the resistance layer 15 in such a case is affected by the roughness of the resistance layer 15 itself can be determined (see Figs. 2A to 3C). Such a roughness can be in the aforementioned range of approximately 0.1 μm to 3 μm and thus essentially correspond to the roughness of the surface 71 of the carrier 13 .
Bei elektrischen Widerstandsbauelementen 11 besteht grundsätzlich die Anforderung, diese elektrischen Widerstandsbauelemente 11 möglichst klein und insbesondere flach bzw. dünn auszubilden, jedoch gleichzeitig eine hohe Genauigkeit und Stabilität über einen langen Zeitraum und unter Last zu gewährleisten. Beispielsweise kann es erforderlich sein, dass ein an einer als Widerstandsschicht ausgebildeten Widerstandsschicht 15 eingestellter Widerstand über einen langen Nutzungszeitraum, beispielsweise 1000 Stunden bei 10% Nennlast, allenfalls eine Veränderung von 0,1% erfährt. Zudem ist eine hohe Genauigkeit des eingestellten Widerstandswerts erforderlich, wobei eine Toleranz beispielsweise zwischen 1% und 0,01% gefordert sein kann. Jedoch weisen die erforderlichen dünnen Widerstandsschichten 15 aufgrund der geringen Schichtdicke bei einem gleichzeitigen Anliegen elektrischer Spannung häufig eine hohe Sensitivität gegenüber einer Korrosion durch anodische Oxidation auf, so dass die Langzeitstabilität eines solchen elektrischen Widerstandsbauelements 11 durch einen Kontakt mit Feuchtigkeit beeinträchtigt werden kann. In the case of electrical resistance components 11, there is a fundamental requirement to design these electrical resistance components 11 as small and in particular as flat or thin, but at the same time to ensure high accuracy and stability over a long period of time and under load. For example, it may be necessary for a resistance set on a resistance layer 15 designed as a resistance layer to experience a change of at most 0.1% over a long period of use, for example 1000 hours at 10% nominal load. In addition, a high degree of accuracy of the set resistance value is required, with a tolerance for example between 1% and 0.01% being required. However, the required thin resistance layers 15 often have a high sensitivity to corrosion by anodic oxidation due to the small layer thickness when electrical voltage is applied at the same time, so that the long-term stability of such an electrical resistance component 11 can be impaired by contact with moisture.
Daher wird die Widerstandsschicht 15 in einem in Fig. 1 D gezeigten Schritt 107 mit einer Barriereschicht 23 bedeckt, welche ein anorganisches Material umfasst und die Oberflächenstruktur 21 der bedeckten Widerstandsschicht 15 mit gleichmäßiger Dicke D nachbildet (vgl. auch Fig. 2A bis 4D). Insbesondere kann die Barriereschicht 23 durch Atomlagenabscheidung auf der Widerstandsschicht 15 aufgebracht werden, um deren Oberflächenstruk- tur 21 an der dem Träger 13 abgewandten Seite 25 exakt nachbilden zu können. Eine solche Atomlagenabscheidung kann es insbesondere ermöglichen, die Barriereschicht 23 als eine konforme Schicht mit gleichmäßiger Dicke D auszubilden, um die Oberflächenstruktur 21 der Widerstandsschicht 15 exakt nachzubilden. Zudem kann eine Atomlagenabscheidung in einem verhältnismäßig breiten Prozessfenster bzw. in einem breiten Temperaturbereich erfolgen, so dass die Barriereschicht 23 schonend auf der Widerstandsschicht 15 aufgebracht und sichergestellt werden kann, dass beispielsweise ein an der Widerstandsschicht 15 eingestellter Widerstand durch das Anbringen der Barriereschicht 23 nicht verändert werden. Therefore, in a step 107 shown in FIG. 1D, the resistive layer 15 is covered with a barrier layer 23, which comprises an inorganic material and replicates the surface structure 21 of the covered resistive layer 15 with a uniform thickness D (cf. also FIGS. 2A to 4D). In particular, the barrier layer 23 can be applied to the resistive layer 15 by atomic layer deposition in order to structure 21 to be able to replicate exactly on the side 25 facing away from the carrier 13 . In particular, such an atomic layer deposition can make it possible to form the barrier layer 23 as a conformal layer with a uniform thickness D in order to reproduce the surface structure 21 of the resistance layer 15 exactly. In addition, atomic layer deposition can take place in a relatively wide process window or in a wide temperature range, so that the barrier layer 23 can be gently applied to the resistance layer 15 and it can be ensured that, for example, a resistance set on the resistance layer 15 is not changed by the attachment of the barrier layer 23 become.
Indem die Barriereschicht 23 ein anorganisches Material umfasst, kann die Barriereschicht 23 insbesondere einen zuverlässigen Schutz der Widerstandsschicht 15 gegenüber Feuchtigkeit in Dampfform bieten, wobei die Barriereschicht 23 die Widerstandsschicht 15 hermetisch abdichten kann. Hierzu kommen für die Barriereschicht 23 verschiedene Materialien in Frage und die Barriereschicht 23 kann beispielsweise ein Metalloxid, ein Halbleiteroxid, ein Metallnitrid, ein Halbleiternitrid, ein Metalloxynitrid und/oder ein Halbleiteroxynitrid umfassen. Insbesondere kann die Barriereschicht 15 Aluminiumoxid (AI2O3 oder AhO3:N), Titanoxid (TiÜ2) Titannitrid (TiNx), Hafniumdioxid (HfÜ2), Zirkondioxid (ZrC ) und/oder Wolframoxid (WO) umfassen, welche beispielsweise durch Atomlagenabscheidung auf der Widerstandsschicht aufgebracht werden können. Bei einer Ausbildung der Barriereschicht 23 mit den vorstehend genannten Materialien kann die Barriereschicht 23 zudem insbesondere elektrisch isolierend oder halbleitend ausgebildet sein, so dass ein Stromfluss durch das elektrische Widerstandsbauelement 11 bzw. zwischen den beiden Anschlüssen 17 vollständig durch die Widerstandsschicht 15 erfolgen und beispielsweise ein vorgegebener Widerstandswert des elektrischen Widerstandsbauelements 11 präzise vorgegeben werden kann. In particular, by the barrier layer 23 comprising an inorganic material, the barrier layer 23 can provide a reliable protection of the resistive layer 15 against moisture in vapor form, wherein the barrier layer 23 can hermetically seal the resistive layer 15 . For this purpose, various materials are suitable for the barrier layer 23 and the barrier layer 23 can comprise, for example, a metal oxide, a semiconductor oxide, a metal nitride, a semiconductor nitride, a metal oxynitride and/or a semiconductor oxynitride. In particular, the barrier layer 15 can comprise aluminum oxide (AI2O3 or AhO3:N), titanium oxide (TiÜ2), titanium nitride (TiN x ), hafnium dioxide (HfÜ2), zirconium dioxide (ZrC) and/or tungsten oxide (WO), which are applied to the resistance layer, for example by atomic layer deposition can become. If the barrier layer 23 is formed using the above-mentioned materials, the barrier layer 23 can also be designed to be electrically insulating or semiconducting, in particular, so that a current can flow through the electrical resistance component 11 or between the two terminals 17 completely through the resistance layer 15 and, for example, a predetermined one Resistance value of the electrical resistance component 11 can be specified precisely.
Ferner kann die Barriereschicht 23 eine amorphe Struktur aufweisen, welche beispielsweise ebenfalls unmittelbar infolge eines Anbringens der Barriereschicht 23 mittels Atomlagenabscheidung entstehen kann. Eine solche amorphe Struktur kann im Vergleich zu kristallinen Strukturen gleichmäßig ausgebildet sein und insbesondere keine Korngrenzen aufweisen, an welchen verschieden ausgerichtete Abschnitte eines Kristalls aneinandergrenzen. Während solche Korngrenzen ungewünschte Brüche in einer kristallinen Struktur bilden und die Abdichtung der Widerstandsschicht 15 beeinträchtigen können, kann durch eine amorphe und anorganische Barriereschicht 23 eine zuverlässige Abdichtung insbesondere gegen Feuchtigkeit in Dampfform erreicht werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Barriereschicht 23 jedoch auch eine teilkristalline Struktur aufweisen. Die Fig. 2A bis 4D zeigen schematische Detailansichten, um das Nachbilden der Oberflächenstruktur 19 der Widerstandsschicht 15 durch die Barriereschicht 23 zu veranschaulichen. In den Fig. 2A bis 3C ist ein elektrisches Widerstandsbauelement 11 veranschaulicht, welches als Dickschicht-Widerstandsbauelement ausgebildet ist, bei welchem eine Dicke der Widerstandsschicht 15 eine Rauheit der Oberfläche 71 des Trägers 13 übersteigt. In den Fig. 4A bis 4D ist hingegen schematisch ein elektrisches Widerstandsbauelement 11 veranschaulicht, welches als Dünnfilm-Widerstandsbauelement ausgebildet ist und bei welchem die Rauheit der Oberfläche 71 des Trägers 13 größer ist als die Dicke der Widerstandsschicht 15. Aufgrund der lediglich schematischen Darstellung lassen sich den Fig. 2A bis 4D darüber hinaus jedoch keine exakten Größen- oder Längenverhältnisse entnehmen. Insbesondere müssen die Verhältnisse zwischen einer Dicke der Widerstandsschicht 15 und deren Rauheit oder ein Verhältnis zwischen der Dicke D der Barriereschicht 23 und der Dicke der Widerstandsschicht 15 nicht stets genau der jeweiligen Darstellung in den Fig. 2A bis 4D entsprechen. Furthermore, the barrier layer 23 can have an amorphous structure, which, for example, can likewise arise directly as a result of the barrier layer 23 being applied by means of atomic layer deposition. Such an amorphous structure can be formed uniformly in comparison to crystalline structures and in particular have no grain boundaries at which differently oriented sections of a crystal adjoin one another. While such grain boundaries can form undesirable fractures in a crystalline structure and impair the sealing of the resistive layer 15, an amorphous and inorganic barrier layer 23 can provide a reliable seal, particularly against moisture in vapor form. Alternatively or additionally, however, the barrier layer 23 can also have a partially crystalline structure. 2A to 4D show schematic detailed views in order to illustrate the imitation of the surface structure 19 of the resistance layer 15 by the barrier layer 23. FIG. An electrical resistance component 11 is illustrated in FIGS. 2A to 3C, which is designed as a thick-film resistance component in which a thickness of the resistance layer 15 exceeds a roughness of the surface 71 of the carrier 13 . 4A to 4D, on the other hand, schematically illustrate an electrical resistance component 11, which is designed as a thin-film resistance component and in which the roughness of the surface 71 of the carrier 13 is greater than the thickness of the resistance layer 15. Due to the merely schematic representation, However, no exact size or length relationships can be found in FIGS. 2A to 4D. In particular, the ratios between a thickness of the resistance layer 15 and its roughness or a ratio between the thickness D of the barrier layer 23 and the thickness of the resistance layer 15 do not always have to correspond exactly to the respective illustration in FIGS. 2A to 4D.
Wie beispielsweise Fig. 2A und 4A zeigen, folgt der dreidimensionale Verlauf einer Oberflächenstruktur 55 der Barriereschicht 23 an einer Seite 29 der Barriereschicht 23, welche der Widerstandsschicht 15 abgewandt ist, aufgrund der Ausbildung der Barriereschicht 23 mit einer gleichmäßigen Dicke D präzise der Oberflächenstruktur 21 der Widerstandsschicht 15 entlang deren Oberfläche 19 an der Seite 25, welche dem Träger 13 abgewandt ist. Im Grunde entspricht die Oberflächenstruktur 55 der Barriereschicht 23 somit der Oberflächenstruktur 21 der Widerstandsschicht 15, wobei jedoch beispielsweise eine Breite B1 einer Vertiefung 53 bzw. ein Abstand zwischen zwei Abschnitten 67 an der Oberfläche 19 der Widerstandsschicht 15 bei der entsprechenden Vertiefung 53 in der Oberflächenstruktur 55 der Barriereschicht 23 um die doppelte Dicke D der Barriereschicht 23 verringert sein kann. Eine Breite B2 bzw. ein Abstand zwischen zwei Abschnitten 69 an der Oberfläche 55 der Barriereschicht 23, welche auf gleicher Höhe wie die Abschnitte 67 an der Oberfläche 19 der Widerstandsschicht 15 ausgebildet sind, kann somit der Breite B1 verringert um die doppelte Dicke D der Barriereschicht 23 entsprechen. As shown in Figs. 2A and 4A, for example, the three-dimensional course of a surface structure 55 of the barrier layer 23 on a side 29 of the barrier layer 23, which faces away from the resistance layer 15, precisely follows the surface structure 21 of the barrier layer 23 due to the formation of the barrier layer 23 with a uniform thickness D Resistive layer 15 along its surface 19 on the side 25 which faces away from the carrier 13. Basically, the surface structure 55 of the barrier layer 23 corresponds to the surface structure 21 of the resistance layer 15, but for example a width B1 of a depression 53 or a distance between two sections 67 on the surface 19 of the resistance layer 15 at the corresponding depression 53 in the surface structure 55 of the barrier layer 23 can be reduced by twice the thickness D of the barrier layer 23 . A width B2 or a distance between two sections 69 on the surface 55 of the barrier layer 23, which are formed at the same height as the sections 67 on the surface 19 of the resistance layer 15, can thus reduce the width B1 by twice the thickness D of the barrier layer 23 match.
Indem die Barriereschicht 23 die Oberflächenstruktur 21 der Oberfläche 19 der Widerstandsschicht 15 nachbildet, folgt die Oberflächenstruktur 55 der Barriereschicht 23 dem Verlauf der Oberflächenstruktur 21 der Oberfläche 19 der Widerstandsschicht 15 somit gewissermaßen in einem Abstand, welcher der Dicke D der Barriereschicht 23 entspricht. Hingegen entspricht eine Struktur der Barriereschicht 23 an einer der Widerstandsschicht 15 zugewandten Seite 27 gerade der Oberflächenstruktur 21 der Oberfläche 19 der Widerstandsschicht 15, indem sich die Barriereschicht 23 an der Seite 27 unmittelbar an die Widerstandsschicht 15 anschließt und an der Widerstandsschicht 15 bzw. deren Oberfläche 19 anliegt. Die Oberfläche 19 der Widerstandsschicht 15 kann daher insbesondere an jeder Stelle von der Barriereschicht 23 kontaktiert sein. Since the barrier layer 23 simulates the surface structure 21 of the surface 19 of the resistance layer 15, the surface structure 55 of the barrier layer 23 follows the course of the surface structure 21 of the surface 19 of the resistance layer 15, so to speak, at a distance which corresponds to the thickness D of the barrier layer 23. On the other hand, a structure of the barrier layer 23 on a side 27 facing the resistance layer 15 corresponds precisely to the surface structure 21 of the surface 19 of the resistance layer 15 in that the barrier layer 23 on the side 27 is directly adjacent to the resistance layer 15 connects and rests against the resistance layer 15 or its surface 19 . The surface 19 of the resistance layer 15 can therefore be contacted by the barrier layer 23 in particular at any point.
Ferner zeigt Fig. 2A, dass die Oberflächenstruktur 21 der Oberfläche 19 der Widerstandsschicht 15 einen offenen Hohlraum 31 bilden kann, welcher in dem gezeigten Querschnitt durch zwei einander gegenüberliegende Wandabschnitte 33 und 35 begrenzt ist. Der Hohlraum 31 weist zudem eine nach oben ausgerichtete, also von dem Träger 13 wegzeigende Öffnung 39 auf. Im Unterschied zu ebenfalls an der Oberflächenstruktur 21 ausgebildeten Vertiefungen 53 ist der Hohlraum 31 durch einen von dem Wandabschnitt 35 gebildeten Rücksprung 37 der Widerstandsschicht 15 begrenzt, welcher gewissermaßen gegenüber einer Erstreckungsebene E der Widerstandsschicht 15 überhängt (vgl. auch Fig. 3C). Furthermore, FIG. 2A shows that the surface structure 21 of the surface 19 of the resistance layer 15 can form an open cavity 31 which is delimited in the cross section shown by two wall sections 33 and 35 lying opposite one another. The cavity 31 also has an opening 39 which is directed upwards, ie points away from the carrier 13 . In contrast to depressions 53 also formed on the surface structure 21, the cavity 31 is delimited by a recess 37 of the resistance layer 15 formed by the wall section 35, which to a certain extent overhangs an extension plane E of the resistance layer 15 (cf. also Fig. 3C).
Trotz dieses Rücksprungs 37 der Widerstandsschicht 15 bedeckt die Barriereschicht 23 die beiden Wandabschnitte 33 und 35 des Hohlraums 31 der Oberflächenstruktur 21 und somit auch den Rücksprung 37 mit der gleichmäßigen Dicke D und kleidet den Hohlraum 31 vollständig aus (vgl. auch Fig. 3C). Die Oberfläche des Hohlraums 31 der Widerstandsschicht 15, einschließlich des Rücksprungs 37, ist gleichmäßig von der Barriereschicht 23 bedeckt, so dass die Oberflächenstruktur 55 der Barriereschicht 23 an der Seite 29, welche der Widerstandsschicht 15 abgewandt ist, im Bereich des Hohlraums 31 ebenfalls einen Hohlraum mit einer Öffnung aufweist. Insofern verschließt die Barriereschicht 23 insbesondere nicht die Öffnung 39 des Hohlraums 31 der Oberflächenstruktur 21 der Oberfläche 19 der Widerstandsschicht 15 und es entsteht kein Hohlraum zwischen der Widerstandsschicht 15 und der Barriereschicht 23, welcher die Abdichtung der Widerstandsschicht 15 durch die Barriereschicht 23 oder die Stabilität dieser Abdichtung beeinträchtigen könnte. Despite this recess 37 of the resistance layer 15, the barrier layer 23 covers the two wall sections 33 and 35 of the cavity 31 of the surface structure 21 and thus also the recess 37 with the uniform thickness D and completely lines the cavity 31 (cf. also Fig. 3C). The surface of the cavity 31 of the resistance layer 15, including the recess 37, is evenly covered by the barrier layer 23, so that the surface structure 55 of the barrier layer 23 on the side 29 facing away from the resistance layer 15 also has a cavity in the region of the cavity 31 with an opening. In this respect, the barrier layer 23 in particular does not close the opening 39 of the cavity 31 of the surface structure 21 of the surface 19 of the resistance layer 15 and there is no cavity between the resistance layer 15 and the barrier layer 23, which would prevent the resistance layer 15 from being sealed by the barrier layer 23 or the stability of this could affect sealing.
Bei der in Fig. 2A bis 30 veranschaulichten Ausführungsform eines Dickschicht- Widerstandsbauelements sind die Wandabschnitte 33 und 35 und der Hohlraum 31 der Widerstandsschicht 15 von der Widerstandsschicht 15 selbst gebildet. Hingegen weist bei der anhand der Fig. 4A bis 4D veranschaulichten Ausführungsform eines Dünnfilm-Widerstandsbauelements die Oberfläche 71 des Trägers 15 zwei Rücksprünge 38 auf, und die Widerstandsschicht 15 weist im Bereich der Rücksprünge 38 des Trägers 15 eine jeweilige Lücke 49 bzw. ein „pinhole“ auf. Insbesondere können solche Lücken 49 aufgrund eines Abschattungseffekts während eines Aufbringens der Widerstandsschicht 15 auf dem Träger 13 entstehen, wenn die Widerstandsschicht 15 durch ein gerichtetes Verfahren, etwa ein Sput- ter-Verfahren, aufgebracht wird. Wie die vergrößerte Ansicht gemäß Fig. 4D veranschaulicht, kann das zum Bilden der Widerstandsschicht 15 verwendete Material, wenn dieses gerichtet entlang einer Richtung S aufgebracht wird, den Rücksprung 38 der Oberfläche 71 des Trägers 13 sowie einen von dem Rücksprung 38 bezüglich der Richtung S überschatteten Abschnitt 79 der Oberfläche 71 des Trägers 13 nicht erreichen, so dass die Lücke 49 in der Widerstandsschicht 15 entsteht. Ferner kann die Widerstandsschicht 15 bei einem als Dünnfilm-Widerstandsbauelement ausgebildeten Widerstandsbauelement 15 an ihrer Oberseite eine in den Figuren nicht gezeigte zusätzliche Materialschicht aufweisen, um einen stromleitenden Teil der Widerstandsschicht 15 zu stabilisieren. Auch eine solche zusätzliche Schicht kann insbesondere durch ein gerichtetes Verfahren auf der stromleitenden Schicht der Widerstandsschicht 15 aufgetragen sein, so dass bei der zusätzlichen Materialschicht ebenfalls die vorstehend erläuterten Abschattungseffekte auftreten können und die zusätzliche Materialschicht nicht durchgehend und „pinhole-free“ gebildet sein kann. In the embodiment of a thick film resistive component illustrated in Figures 2A to 30, the wall sections 33 and 35 and the cavity 31 of the resistive layer 15 are formed by the resistive layer 15 itself. In contrast, in the embodiment of a thin-film resistance component illustrated with reference to FIGS. 4A to 4D, the surface 71 of the carrier 15 has two recesses 38, and the resistance layer 15 has a respective gap 49 or a "pinhole" in the region of the recesses 38 of the carrier 15 " on. In particular, such gaps 49 can arise as a result of a shadowing effect during the application of the resistive layer 15 to the carrier 13 if the resistive layer 15 is applied by a directional method, such as a sputtering method. As illustrated in the enlarged view of FIG. 4D, the material used to form the resistive layer 15, when oriented, can be used is applied along a direction S, does not reach the recess 38 of the surface 71 of the carrier 13 and a section 79 of the surface 71 of the carrier 13 that is overshadowed by the recess 38 with respect to the direction S, so that the gap 49 is formed in the resistance layer 15. Furthermore, in the case of a resistance component 15 designed as a thin-film resistance component, the resistance layer 15 can have an additional material layer (not shown in the figures) on its upper side in order to stabilize a current-conducting part of the resistance layer 15 . Such an additional layer can also be applied in particular by a directed method on the current-conducting layer of the resistance layer 15, so that the shading effects explained above can also occur with the additional material layer and the additional material layer cannot be formed continuously and "pinhole-free".
Während die Widerstandsschicht 15 im Bereich der Rücksprünge 38 des Trägers 15 somit Lücken 49 aufweist, bedeckt die Barriereschicht 23 auch die Rücksprünge 38 des Trägers 13, die überschatteten Abschnitte 79 sowie die in der Umgebung der Lücke 49 vorhandene Widerstandsschicht 15 durchgehend mit der gleichmäßigen Dicke D (vgl. Fig. 4A, 4B und 4D). Insbesondere sind somit auch Kanten 77 der Lücke 49 konform von der Barriereschicht 23 bedeckt, so dass eine Beeinflussung der Widerstandsschicht 15 an den Kanten 77 durch Feuchtigkeit vermieden werden kann (vgl. Fig. 4D). Ferner bildet der Träger 13 im Bereich der Rücksprünge 38 wiederum jeweilige Hohlräume 31 , wobei ein von dem jeweiligen Rücksprung 38 gebildeter Wandabschnitt 35 die Lücke 49 aufweist und nicht von der Widerstandsschicht 15 bedeckt ist, während ein entgegengesetzter, keinen Rücksprung bildender Wandabschnitt 33 des Trägers 13 von der Widerstandsschicht 15 bedeckt ist. Die Barriereschicht 23 kleidet die Hohlräume 31 jedoch vollständig konform mit der konstanten Dicke D aus. While the resistance layer 15 thus has gaps 49 in the region of the recesses 38 of the carrier 15, the barrier layer 23 also covers the recesses 38 of the carrier 13, the shadowed sections 79 and the resistance layer 15 present in the vicinity of the gap 49 with the uniform thickness D throughout (See Figures 4A, 4B and 4D). In particular, edges 77 of the gap 49 are thus also covered by the barrier layer 23 in a conformal manner, so that an influence on the resistance layer 15 at the edges 77 by moisture can be avoided (cf. FIG. 4D). Furthermore, the carrier 13 in turn forms respective cavities 31 in the region of the recesses 38, with a wall section 35 formed by the respective recess 38 having the gap 49 and not being covered by the resistance layer 15, while an opposite wall section 33 of the carrier 13 is covered by the resistive layer 15. However, the barrier layer 23 lines the cavities 31 completely conformally with the constant thickness D.
Fig. 3C zeigt für eine Ausführungsform eines Dickschicht-Widerstandsbauelements nochmals vergrößert einen Abschnitt der Widerstandsschicht 15, in welchem die Oberflächenstruktur 21 der Widerstandsschicht 15 entlang deren Oberfläche 19 an der Seite 25, welche dem Träger 13 abgewandt ist, den Hohlraum 31 bildet. Wie aus Fig. 3C ersichtlich wird, nimmt der Wandabschnitt 35, welcher den Rücksprung 37 bildet, mit der Erstreckungsebene E, entlang welcher sich die Widerstandsschicht 15 erstreckt, einen Winkel von >90 Grad ein. Daher schneidet eine Normale N1 der Oberflächenstruktur 21 im Bereich des Wandabschnitts 35 die Erstreckungsebene E der Widerstandsschicht 15 in von der Oberfläche 19 der Widerstandsschicht 25 wegzeigender Richtung. Zudem schneidet eine Normale N2 der Oberflächenstruktur 21 an einem tiefsten Punkt 57 des Hohlraums 31 in von der Oberfläche 19 der Widerstandsschicht 15 wegzeigender Richtung den Wandabschnitt 35 bzw. den Rücksprung 37, welcher insofern gegenüber der Erstreckungsebene E der Widerstandsschicht 15 überhängt. Der Hohlraum 31 wird vollkommen von der Barriereschicht 23 bedeckt und ausgekleidet, so dass auch die Oberflächenstruktur 55 der Barriereschicht 23 einen entsprechenden Hohlraum aufweist. Dieselben geometrischen Beziehungen bestehen auch bei den anhand der Fig. 4A, 4B und 4D veranschaulichten Rücksprüngen 38 der Oberfläche 71 des Trägers 13 und den Hohlräumen 31 , wobei die Rücksprünge 38 insbesondere einen Winkel von >90 Grad mit einer Erstreckungsebene des Trägers 13 einnehmen und sich die genannten Normalen in diesem Fall auf die Oberfläche 71 des Trägers 13 beziehen können. 3C shows a further enlarged section of the resistance layer 15 for one embodiment of a thick-film resistance component, in which the surface structure 21 of the resistance layer 15 forms the cavity 31 along its surface 19 on the side 25 facing away from the carrier 13. As can be seen from FIG. 3C, the wall section 35, which forms the recess 37, occupies an angle of >90 degrees with the extension plane E, along which the resistance layer 15 extends. Therefore, a normal N1 of the surface structure 21 in the area of the wall section 35 intersects the extension plane E of the resistance layer 15 in the direction pointing away from the surface 19 of the resistance layer 25 . In addition, a normal N2 of the surface structure 21 intersects the wall section 35 or the wall section 35 at a lowest point 57 of the cavity 31 in the direction pointing away from the surface 19 of the resistance layer 15 Recess 37, which in this respect overhangs the extension plane E of the resistance layer 15. The cavity 31 is completely covered and lined by the barrier layer 23, so that the surface structure 55 of the barrier layer 23 also has a corresponding cavity. The same geometric relationships also exist in the case of the recesses 38 of the surface 71 of the carrier 13 and the cavities 31 illustrated with reference to FIGS. 4A, 4B and 4D, the recesses 38 in particular taking up an angle of >90 degrees with an extension plane of the carrier 13 and themselves in this case, the normals mentioned can relate to the surface 71 of the carrier 13 .
Ferner zeigt Fig. 2A wiederum für die Ausführungsform eines Dickschicht-Widerstandsbauelements, dass die Oberflächenstruktur 21 einen weiteren Hohlraum 51 aufweisen kann, welcher jedoch von der Barriereschicht 23 gefüllt ist und dessen Öffnung daher von der Barriereschicht 23 verschlossen wird. Derartige gefüllte Hohlräume 51 können während des Bedeckens der Widerstandsschicht 15 mit der Barriereschicht 23 entstehen, wenn jeweilige Wandabschnitte 59 des Hohlraums 51 einen geringeren Abstand als die doppelte Dicke D der Barriereschicht 23 zueinander aufweisen. Insofern kann die Dicke der Barriereschicht 23 gemessen von einem tiefsten Punkt eines solchen gefüllten Hohlraums 51 gegebenenfalls etwa der Tiefe des Hohlraums 51 entsprechen, so dass sich die Dicke der Barriereschicht 23 an einem solchen Messpunkt trotz der exakten Nachbildung der Oberflächenstruktur 21 mit gleichmäßiger Dicke D von dieser gleichmäßigen Dicke D unterscheiden kann. Dies ergibt sich jedoch, wie vorstehend erläutert, lediglich aufgrund des geringen Abstands der beiden Wandabschnitte 59 des Hohlraums 51 zueinander und nicht aufgrund eines ungleichmäßigen Nachbildens der Oberflächenstruktur 21 der Oberfläche 19 der Widerstandsschicht 15, so dass letztlich auch in dem Hohlraum 51 eine konforme Nachbildung der Oberflächenstruktur 21 durch die Barriereschicht 23 erfolgt. Auch dies kann grundsätzlich auch bei einem als Dünnfilm-Widerstandsbauelement ausgebildeten elektrischen Widerstandsbauelement 11 erfolgen. Furthermore, FIG. 2A again shows for the embodiment of a thick-film resistance component that the surface structure 21 can have a further cavity 51 which, however, is filled by the barrier layer 23 and whose opening is therefore closed by the barrier layer 23 . Such filled cavities 51 can arise during the covering of the resistance layer 15 with the barrier layer 23 if respective wall sections 59 of the cavity 51 have a smaller distance than twice the thickness D of the barrier layer 23 from one another. In this respect, the thickness of the barrier layer 23, measured from a lowest point of such a filled cavity 51, may correspond approximately to the depth of the cavity 51, so that the thickness of the barrier layer 23 at such a measuring point, despite the exact simulation of the surface structure 21 with a uniform thickness D of of this uniform thickness D can differ. However, as explained above, this is only due to the small distance between the two wall sections 59 of the cavity 51 and not due to an uneven simulation of the surface structure 21 of the surface 19 of the resistance layer 15, so that ultimately in the cavity 51 a conformal simulation of the Surface structure 21 takes place through the barrier layer 23. In principle, this can also be done with an electrical resistance component 11 embodied as a thin-film resistance component.
Aus Fig. 3A geht zudem hervor, dass die Barriereschicht 23 mehrere parallele und übereinander liegende Lagen 41 umfassen kann, wobei jede Lage 41 eine einzige atomare Lage oder eine Anordnung von mehreren atomaren Lagen aufweisen kann. Die Lagen 41 bilden dementsprechend die Oberflächenstruktur 21 der Oberfläche 19 der Widerstandsschicht 15 ebenfalls nach und durch das parallele Übereinanderliegen der Lagen 41 kann die Dicke D der Barriereschicht 23 letztlich vornehmlich durch die Anzahl der Lagen 41 , insbesondere atomarer Lagen, bestimmt sein. Eine solche mehrlagige Ausbildung der Barriereschicht 23 kann auch bei dem anhand der Fig. 4A bis 4D veranschaulichten Widerstandsbauelement 11 vorgesehen sein (Dünnfilm-Widerstandsbauelement). Wie bereits erläutert, umfasst die Barriereschicht 23 ein anorganisches Material und kann eine amorphe und/oder eine teilkristalline Struktur aufweisen. Es kann zudem vorgesehen sein, dass die Lagen 41 verschiedene Materialien umfassen und die Barriereschicht 23 als ein Laminat verschiedener Materialien ausgebildet ist. Ferner kann es vorgesehen sein, dass einige der Lagen 41 eine amorphe Struktur bilden, während andere der Lagen 41 eine teilkristalline Struktur bilden. Die Barriereschicht 23 kann somit eine Kombination amorpher und teilkristalliner Lagen 41 umfassen, wobei die jeweiligen Strukturen insbesondere durch die Wahl geeigneter Materialien und/oder Prozessbedingungen während eines jeweiligen Zyklus eines Atomlagenabscheidungsverfahrens erzeugt werden können. Bei einem solchen Laminat verschiedener Materialien können die einzelnen Lagen 41 eines jeweiligen Materials insbesondere eine Mehrzahl atomarer Lagen umfassen (z.B. jeweils zehn atomare Lagen oder mehr). It is also apparent from FIG. 3A that the barrier layer 23 can comprise a plurality of parallel layers 41 lying one on top of the other, it being possible for each layer 41 to have a single atomic layer or an arrangement of a plurality of atomic layers. The layers 41 accordingly also simulate the surface structure 21 of the surface 19 of the resistance layer 15 and due to the parallel superposition of the layers 41, the thickness D of the barrier layer 23 can ultimately be primarily determined by the number of layers 41, in particular atomic layers. Such a multi-layer formation of the barrier layer 23 can also be provided in the case of the resistance component 11 illustrated with reference to FIGS. 4A to 4D (thin-film resistance component). As already explained, the barrier layer 23 comprises an inorganic material and can have an amorphous and/or a partially crystalline structure. It can also be provided that the layers 41 comprise different materials and the barrier layer 23 is designed as a laminate of different materials. Furthermore, it can be provided that some of the layers 41 form an amorphous structure, while others of the layers 41 form a partially crystalline structure. The barrier layer 23 can thus comprise a combination of amorphous and partially crystalline layers 41, it being possible for the respective structures to be produced in particular by selecting suitable materials and/or process conditions during a respective cycle of an atomic layer deposition method. In such a laminate of different materials, the individual layers 41 of a respective material can in particular comprise a plurality of atomic layers (eg ten atomic layers each or more).
Grundsätzlich können solche atomare Lagen 41 in Fig. 3A nicht gezeigte Fehlstellen aufweisen, welche beispielsweise durch ein Beenden eines Prozessschritts einer Atomlagenabscheidung vor einem vollständigen Ausbilden einer Lage 41 entstehen können, wobei durch die sich überlagernden Lagen 41 letztlich eine hermetische Barriereschicht 23 gebildet werden kann. Aufgrund solcher Fehlstellen kann jedoch auch die Dicke D der Barriereschicht 23 geringfügig variieren, wobei ein Verhältnis zwischen einer minimalen Dicke und einer maximalen Dicke der Barriereschicht 23 jedoch größer als 0,8 und insbesondere größer als 0,9 sein kann. Die Dicke D der Barriereschicht 23 kann insbesondere kleiner als 500 nm sein und/oder zumindest 100 nm betragen, wobei eine Dicke D der Barriereschicht 23 von 100 nm bereits eine hermetische Abdichtung der Widerstandsschicht 15 ermöglichen kann, während durch Erhöhen der Dicke D auf bis zu 500 nm insbesondere die Widerstandskraft der Barriereschicht 23 und somit deren Zuverlässigkeit zur Abschirmung der Widerstandsschicht 15 gegen Feuchtigkeit erhöht werden kann. In principle, such atomic layers 41 can have defects, not shown in FIG. Due to such imperfections, however, the thickness D of the barrier layer 23 can also vary slightly, in which case a ratio between a minimum thickness and a maximum thickness of the barrier layer 23 can be greater than 0.8 and in particular greater than 0.9. The thickness D of the barrier layer 23 can in particular be less than 500 nm and/or at least 100 nm, with a thickness D of the barrier layer 23 of 100 nm already enabling hermetic sealing of the resistance layer 15, while increasing the thickness D up to 500 nm, in particular the resistance of the barrier layer 23 and thus its reliability for shielding the resistance layer 15 against moisture can be increased.
Zudem wird aus den Fig. 2A bis 4D ersichtlich, dass die Rauheit der Oberflächenstruktur 55 der Barriereschicht 23 in einem Bereich des 0,2-fachen bis 1 ,0-fachen der Rauheit der Oberflächenstruktur 21 der Widerstandsschicht 15 liegen kann und dass die Rauheit der Oberflächenstruktur 55 der Barriereschicht 23 geringer als die Rauheit der Oberflächenstruktur 21 der Widerstandsschicht 15 sein kann, da die Barriereschicht 23 eine gewisse Vergleichmäßigung bewirkt . Fig. 3B veranschaulicht nochmals, dass die Oberflächenstruktur 21 der Widerstandsschicht 15 letztlich durch deren Rauheit bestimmt ist und im Vergleich zu der Trimmstruktur 47 bei einem als Dickschicht-Widerstandsbauelement ausgebildeten Widerstandsbauelement 11 eine mikroskopische Struktur entlang der Oberfläche 19 der Wider- Standsschicht 15 bildet, welche durch den gezeigten Einschnitt der Trimmstruktur 47 in zwei Abschnitte 61 und 62 getrennt ist. Die Trimmstruktur 47 bildet entsprechen nicht die Oberflächenstruktur 21 der Widerstandsschicht 15, sondern stellt vielmehr eine Überlagerung dieser Oberflächenstruktur 21 dar. In addition, it can be seen from FIGS. 2A to 4D that the roughness of the surface structure 55 of the barrier layer 23 can be in a range of 0.2 times to 1.0 times the roughness of the surface structure 21 of the resistance layer 15 and that the roughness of the Surface structure 55 of the barrier layer 23 can be less than the roughness of the surface structure 21 of the resistance layer 15, since the barrier layer 23 causes a certain leveling out. 3B illustrates again that the surface structure 21 of the resistance layer 15 is ultimately determined by its roughness and, in comparison to the trimming structure 47 in a resistance component 11 designed as a thick-film resistance component, a microscopic structure along the surface 19 of the resistance Standing layer 15 forms, which is separated by the incision shown in the trimming structure 47 into two sections 61 and 62. The trimming structure 47 does not correspond to the surface structure 21 of the resistance layer 15, but rather represents an overlay of this surface structure 21.
Bei einem als Dünnfilm-Widerstandsbauelement kann hingegen, wie Fig. 4C veranschaulicht, die Dicke der Widerstandsschicht 15 geringer als eine Rauheit der Oberflächenstruktur 21 der Widerstandsschicht 15 sein, so dass die Trimmstruktur 47 lediglich einen im Vergleich zu der Rauheit der Oberflächenstruktur 21 geringfügigen Einschnitt bilden kann. In the case of a thin-film resistance component, on the other hand, as shown in FIG. 4C, the thickness of the resistance layer 15 can be less than a roughness of the surface structure 21 of the resistance layer 15, so that the trimming structure 47 only forms a slight incision compared to the roughness of the surface structure 21 can.
Nachdem die Barriereschicht 23 angebracht und die Widerstandsschicht 15 mit gleichmäßiger Dicke D bedeckt wurde, kann in einem Schritt 109 eine Schutzschicht 43 auf der Barriereschicht 23 aufgebracht werden (vgl. Fig. 1 D). Diese Schutzschicht kann insbesondere ein organisches Material umfassen und strukturiert mittels Siebdrucks auf der Barriereschicht 23 aufgebracht werden. Die Schutzschicht 43 muss die Oberflächenstruktur 55 der Barriereschicht 23 jedoch nicht zwangsläufig vollständig nachbilden, sondern in Bereichen von Vertiefungen oder Hohlräumen der Oberflächenstruktur 55 der Barriereschicht 23 können gegebenenfalls Hohlräume zwischen der Barriereschicht 23 und der Schutzschicht 43 entstehen. Solche Hohlräume können jedoch, wie die Fig. 2B und 4B veranschaulichen, weitestgehend durch ein sorgfältiges Aufbringen der Schutzschicht 43 vermieden werden. After the barrier layer 23 has been applied and the resistive layer 15 has been covered with a uniform thickness D, a protective layer 43 can be applied to the barrier layer 23 in a step 109 (cf. FIG. 1D). This protective layer can in particular comprise an organic material and be applied to the barrier layer 23 in a structured manner by means of screen printing. However, the protective layer 43 does not necessarily have to completely reproduce the surface structure 55 of the barrier layer 23; However, such cavities can be largely avoided by careful application of the protective layer 43, as illustrated in FIGS. 2B and 4B.
Indem die Schutzschicht 43 ein organisches Material umfassen kann, kann der Schutz der Widerstandsschicht 15 gegenüber Umwelteinflüssen vervollkommnet werden. Insbesondere kann die Schutzschicht 43 zuverlässig einen Durchtritt von Feuchtigkeit in flüssiger Form, etwa von Tau, ermöglichen, während die Barriereschicht 23 die Widerstandsschicht 15 vor unter Umständen durch die organische Schutzschicht 43 hindurchtretende Feuchtigkeit in Dampfform abdichten kann. Eine etwaige Beschädigung der Widerstandsschicht 15 und/oder eine Veränderung deren elektrischer Eigenschaften, beispielsweise eines Widerstandswerts, aufgrund von Korrosion kann somit zuverlässig verhindert werden. Die Schutzschicht 43 kann jedoch auch ein anorganisches Material umfassen und Kombinationen organischer und anorganischer Materialien sind ebenfalls möglich. Since the protective layer 43 can comprise an organic material, the protection of the resistance layer 15 against environmental influences can be perfected. In particular, the protective layer 43 can reliably allow moisture in liquid form, such as dew, to pass through, while the barrier layer 23 can seal off the resistance layer 15 from moisture in vapor form possibly penetrating through the organic protective layer 43 . Any damage to the resistance layer 15 and/or a change in its electrical properties, for example a resistance value, due to corrosion can thus be reliably prevented. However, the protective layer 43 can also comprise an inorganic material and combinations of organic and inorganic materials are also possible.
Beispielsweise kann die Schutzschicht 43 als organisches Material ein Epoxydharz, ein Polyimid, ein Polyamid, ein Polyimidamid, ein Silikonharz, ein Acrylat und/oder ein Polyurethan umfassen. Ferner kann die Schutzschicht 43 beispielsweise Siliziumdioxid (SiC>2) umfassen. Zusätzlich zu der gesteigerten Schutzwirkung der Widerstandsschicht 15 kann die Schutzschicht 43 aufgrund deren Strukturierung ferner dazu genutzt werden, in einem Schritt 109 als Ätzmaske 45 verwendet zu werden, um die Barriereschicht 23 in einem jeweiligen Bereich 65 der Anschlüsse 17 nasschemisch zu entfernen (vgl. Fig. 1 F). Die insbesondere durch Atomlagenabscheidung aufgebrachte Barriereschicht 23 kann somit auf einfache Weise und insbesondere ohne das Erfordernis zusätzlicher und komplizierter Strukturierungsschritte von den Anschlüssen 17 entfernt werden, um eine elektrische Verbindung des elektrischen Widerstandsbauelements 11 mit weiteren elektrischen Bauelementen zu ermöglichen. Somit kann das gezeigte elektrische Widerstandsbauelement 11 auf einfache Weise und kostengünstig sowohl als ein dünnes Bauelement 11 ausgebildet werden, wobei jedoch zugleich eine hohe Stabilität über einen langen Zeitraum aufgrund des zuverlässigen Schutzes der Widerstandsschicht gegenüber Umwelteinflüssen gewährleistet werden kann. For example, the protective layer 43 can comprise an epoxy resin, a polyimide, a polyamide, a polyimidamide, a silicone resin, an acrylate and/or a polyurethane as the organic material. Furthermore, the protective layer 43 can comprise silicon dioxide (SiC>2), for example. In addition to the increased protective effect of the resistance layer 15, the protective layer 43, due to its structuring, can also be used in a step 109 as an etching mask 45 in order to wet-chemically remove the barrier layer 23 in a respective area 65 of the connections 17 (cf. Fig .1F). The barrier layer 23 applied in particular by atomic layer deposition can thus be removed from the connections 17 in a simple manner and in particular without the need for additional and complicated structuring steps in order to enable an electrical connection of the electrical resistance component 11 to further electrical components. Thus, the electrical resistance component 11 shown can be formed easily and inexpensively as a thin component 11, but at the same time high stability can be ensured over a long period of time due to the reliable protection of the resistance layer against environmental influences.
Während die Schritte zum Herstellen des elektrischen Widerstandsbauelements 11 in den Fig. 1A und 1 F für ein einziges elektrisches Widerstandsbauelement gezeigt sind, kann es insbesondere auch vorgesehen sein, dass die anhand der Fig. 1A bis 1 F erläuterten Schritte auf einem Wafer-Level erfolgen, wobei die jeweiligen elektrischen Widerstandsbauelemente 11 durch darauffolgendes Zersägen des Wafers vereinzelt werden können. While the steps for producing the electrical resistance component 11 are shown in FIGS. 1A and 1F for a single electrical resistance component, it can also be provided in particular that the steps explained with reference to FIGS. 1A to 1F take place at a wafer level , wherein the respective electrical resistance components 11 can be singulated by subsequent sawing of the wafer.
Das schematisch in Fig. 1 F im Querschnitt gezeigte elektrische Widerstandsbauelement 11 kann insbesondere quaderförmig sein, so dass die Widerstandsschicht 15 plan an einer Oberfläche des Trägers 13 angebracht sein kann. Hingegen zeigen die Fig. 5A und 5B eine weitere Ausführungsform, bei welcher der Träger 13 als Zylinder und die Widerstandsschicht 15 entsprechend als Hohlzylinder ausgebildet sind, wobei die Widerstandsschicht 15 den Träger 13 umfänglich umgibt (vgl. Fig 5B). Gleichermaßen kann auch die Schutzschicht 43 die Barriereschicht 23 bei solchen Ausführungsformen hohlzylinderförmig umgeben. Wie Fig. 5A zeigt, können die Anschlüsse 17 eines solchen zylinderförmigen elektrischen Widerstandsbauelements 11 insbesondere als Kappen an dem Träger 13 ausgebildet sein, wobei die Widerstandsschicht 15 durch die Barriereschicht 23 und die Schutzschicht 43 vollständig nach außen hermetisch abgedichtet sein kann. The electrical resistance component 11 shown schematically in cross-section in FIG. 1F can in particular be cuboid, so that the resistance layer 15 can be fitted flat on a surface of the carrier 13 . In contrast, FIGS. 5A and 5B show a further embodiment in which the carrier 13 is designed as a cylinder and the resistance layer 15 is correspondingly designed as a hollow cylinder, with the resistance layer 15 surrounding the carrier 13 (see FIG. 5B). Equally, the protective layer 43 can also surround the barrier layer 23 in the form of a hollow cylinder in such embodiments. As FIG. 5A shows, the connections 17 of such a cylindrical electrical resistance component 11 can be designed in particular as caps on the carrier 13, the resistance layer 15 being able to be completely hermetically sealed to the outside by the barrier layer 23 and the protective layer 43.
Alternativ zu der Ausführungsform der Fig. 5A, bei welcher der T räger 13 und die Anschlüsse 17 einen gegenüber der Barriereschicht 23 und der Schutzschicht 43 verringerten Radius aufweisen, kann es auch vorgesehen sein, dass die Anschlüsse 17 mit demselben Radius wie die Schutzschicht 43 ausgebildet sind und die Stirnseiten eines zylinderförmigen elektrischen Widerstandsbauelements 11 vollständig bedecken. Dabei kann es auch vorgesehen sein, dass die Anschlüsse erst nach dem Anbringen der Widerstandsschicht 15, der Barrier- eschicht 23 und/oder der Schutzschicht 43 ausgebildet werden, wobei die Barriereschicht 23 die Widerstandsschicht 15 bei solchen Ausführungsformen insbesondere nicht in Richtung der Stirnseiten des Zylinders bedecken kann, um einen Kontakt zwischen den Anschlüssen 17 und der Widerstandsschicht 15 zu ermöglichen. As an alternative to the embodiment of FIG. 5A, in which the carrier 13 and the connections 17 have a reduced radius compared to the barrier layer 23 and the protective layer 43, it can also be provided that the connections 17 are formed with the same radius as the protective layer 43 are and completely cover the end faces of a cylindrical electrical resistance component 11 . It can also be provided that the connections only after the application of the resistance layer 15, the barrier e layer 23 and/or the protective layer 43 can be formed, whereby the barrier layer 23 cannot cover the resistive layer 15 in such embodiments, in particular in the direction of the end faces of the cylinder, in order to allow contact between the terminals 17 and the resistive layer 15.
11 elektrisches Widerstandsbauelement, 11 electrical resistance component,
13 Träger 13 carriers
15 Widerstandsschicht 15 resistive layer
17 elektrischer Anschluss 17 electrical connection
19 Oberfläche der Widerstandsschicht 19 Surface of the resistive layer
21 Oberflächenstruktur 21 surface texture
23 Barriereschicht 23 barrier layer
25 dem Träger abgewandte Seite der Widerstandsschicht25 the carrier side facing away from the resistance layer
27 der Widerstandsschicht zugewandte Seite der Barriereschicht27 side of the barrier layer facing the resistance layer
29 der Widerstandsschicht abgewandte Seite der Barriereschicht29 side of the barrier layer facing away from the resistance layer
31 offener Hohlraum 31 open cavity
33 Wandabschnitt 33 wall section
35 Wandabschnitt 35 wall section
37 Rücksprung 37 return
39 Öffnung 39 opening
41 atomare Lage 41 atomic layer
43 Schutzschicht 43 protective layer
45 Ätzmaske 45 etching mask
47 Tri mm Struktur 47 trim mm structure
49 Lücke 49 gap
51 gefüllter Hohlraum 51 filled cavity
53 Vertiefung 53 deepening
55 Oberflächenstruktur der Barriereschicht 55 Surface structure of the barrier layer
57 tiefster Punkt 57 lowest point
59 Wandabschnitt des gefüllten Hohlraums 59 wall section of the filled cavity
61 Abschnitt der Widerstandsschicht 61 section of the resistive layer
63 Abschnitt der Widerstandsschicht 63 section of resistive layer
65 Bereich der Barriereschicht 65 area of the barrier layer
67 Abschnitt der Oberfläche der Widerstandsschicht 67 section of the surface of the resistive layer
69 Abschnitt der Oberfläche der Barriereschicht 69 section of the surface of the barrier layer
71 Oberfläche des Trägers 71 surface of the carrier
77 Kante 77 edge
101 Bereitstellen eines Trägers 101 Providing a carrier
103 Anbringen eines Anschlusses 103 Attaching a connector
105 Anbringen einer Widerstandsschicht 107 Bedecken der Widerstandsschicht mit einer Barriereschicht105 Attaching a resistive layer 107 Covering the resistive layer with a barrier layer
109 Aufbringen einer Schutzschicht 109 Applying a protective layer
111 Nasschemisches Entfernen der Barriereschicht 111 Wet chemical removal of the barrier layer
B1 Breite B1 width
B2 Breite B2 width
D Dicke der Barriereschicht D Thickness of the barrier layer
E Erstreckungsebene E extension plane
N1 Normale der Oberfläche der Widerstandsschicht N1 normal to the surface of the resistive layer
N2 Normale der Oberfläche der Widerstandsschicht N2 Normal of the surface of the resistive layer
S Richtung S direction

Claims

Vishay Electronic GmbH Vishay Electronics GmbH
Ansprüche Expectations
1. Elektrisches Widerstandsbauelement (11), mit einem elektrisch isolierenden Träger (13), zumindest einer Widerstandsschicht (15) auf dem Träger (13), und zumindest einem an dem Träger (13) ausgebildeten, mit der Widerstandsschicht (15) verbundenen elektrischen Anschluss (17), wobei die Widerstandsschicht (15) an einer dem Träger (13) abgewandten Seite (25) entlang ihrer Oberfläche (19) eine Oberflächenstruktur (21) aufweist, und wobei die Widerstandsschicht (15) von einer Barriereschicht (23) bedeckt ist, wobei die Barriereschicht (23) ein anorganisches Material umfasst, und wobei die Barriereschicht (23) die Oberflächenstruktur (21) der Widerstandsschicht (15) durchgehend und mit gleichmäßiger Dicke (D) nachbildet. 1. Electrical resistance component (11), having an electrically insulating carrier (13), at least one resistance layer (15) on the carrier (13), and at least one electrical connection formed on the carrier (13) and connected to the resistance layer (15). (17), the resistance layer (15) having a surface structure (21) along its surface (19) on a side (25) remote from the carrier (13), and the resistance layer (15) being covered by a barrier layer (23). , wherein the barrier layer (23) comprises an inorganic material, and wherein the barrier layer (23) simulates the surface structure (21) of the resistance layer (15) continuously and with a uniform thickness (D).
2. Elektrisches Widerstandsbauelement (11) nach Anspruch 1, wobei ein Verhältnis zwischen einer minimalen Dicke und einer maximalen Dicke der Barriereschicht (23) größer als 0,8, insbesondere größer als 0,9 ist. 2. Electrical resistance component (11) according to claim 1, wherein a ratio between a minimum thickness and a maximum thickness of the barrier layer (23) is greater than 0.8, in particular greater than 0.9.
3. Elektrisches Widerstandsbauelement (11) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Dicke (D) der Barriereschicht (23) geringer als eine Rauheit einer Oberfläche des Trägers (13) und/oder eine Rauheit der Oberflächenstruktur (21) der Widerstandsschicht (15) ist. 3. Electrical resistance component (11) according to claim 1 or 2, wherein the thickness (D) of the barrier layer (23) is less than a roughness of a surface of the carrier (13) and/or a roughness of the surface structure (21) of the resistance layer (15) is.
4. Elektrisches Widerstandsbauelement (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Rauheit einer Oberflächenstruktur (55) der Barriereschicht (23) an ihrer der Widerstandsschicht (15) abgewandten Seite (29) geringer ist als eine Rauheit der Oberflächenstruktur (21) der Widerstandsschicht (15). 4. Electrical resistance component (11) according to one of the preceding claims, wherein a roughness of a surface structure (55) of the barrier layer (23) on its side (29) facing away from the resistance layer (15) is less than a roughness of the surface structure (21) of the resistance layer (15).
5. Elektrisches Widerstandsbauelement (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Oberflächenstruktur (21) der Widerstandsschicht (15) Rücksprünge (37) bildet, wobei die Barriereschicht (23) die Rücksprünge (37) durchgehend und mit gleichmäßiger Dicke (D) bedeckt; und/oder wobei die Oberflächenstruktur (21) der Widerstandsschicht (15) offene Hohlräume (31) mit Wandabschnitten (33, 35) bildet, wobei die Wandabschnitte (33, 35) eines jeweiligen Hohlraums (31) sich bezüglich des jeweiligen Hohlraums (31) einander gegenüberliegen, wobei die Barriereschicht (23) die Wandabschnitte (33, 35) des jeweiligen Hohlraums (31) bedeckt. 5. Electrical resistance component (11) according to any one of the preceding claims, the surface structure (21) of the resistance layer (15) forming recesses (37), the barrier layer (23) covering the recesses (37) continuously and with a uniform thickness (D); and/or wherein the surface structure (21) of the resistance layer (15) forms open cavities (31) with wall sections (33, 35), the wall sections (33, 35) of a respective cavity (31) being in relation to the respective cavity (31) opposite one another, the barrier layer (23) covering the wall sections (33, 35) of the respective cavity (31).
6. Elektrisches Widerstandsbauelement (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine der Widerstandsschicht (15) zugewandte Oberfläche (71) des Trägers (13) zumindest einen Rücksprung (38) bildet, wobei die Widerstandsschicht (15) im Bereich des Rücksprungs (38) eine Lücke (49) aufweist, und wobei die Barriereschicht (23) den Rücksprung (38) des Trägers (13) und die in der Umgebung der Lücke (49) vorhandene Widerstandsschicht (15) durchgehend und mit gleichmäßiger Dicke (D) bedeckt. 6. Electrical resistance component (11) according to one of the preceding claims, wherein a surface (71) of the carrier (13) facing the resistance layer (15) forms at least one recess (38), the resistance layer (15) in the region of the recess (38 ) has a gap (49), and wherein the barrier layer (23) covers the recess (38) of the carrier (13) and the resistive layer (15) present in the vicinity of the gap (49) continuously and with a uniform thickness (D).
7. Elektrisches Widerstandsbauelement (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Barriereschicht (23) eine Dicke (D) von maximal 1000 Nanometer besitzt; und/oder wobei die Barriereschicht (23) eine Dicke (D) von zumindest 5 Nanometer besitzt. 7. Electrical resistance component (11) according to any one of the preceding claims, wherein the barrier layer (23) has a thickness (D) of at most 1000 nanometers; and/or wherein the barrier layer (23) has a thickness (D) of at least 5 nanometers.
8. Elektrisches Widerstandsbauelement (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Barriereschicht (23) eine amorphe Struktur und/oder eine teilkristalline Struktur aufweist. 8. Electrical resistance component (11) according to one of the preceding claims, wherein the barrier layer (23) has an amorphous structure and/or a partially crystalline structure.
9. Elektrisches Widerstandsbauelement (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Barriereschicht (23) mehrere parallel übereinander verlaufende atomare Lagen (41) umfasst, welche die Oberflächenstruktur (21) der Widerstandsschicht (15) nachbilden. 9. Electrical resistance component (11) according to one of the preceding claims, wherein the barrier layer (23) comprises a plurality of parallel superimposed atomic layers (41) which simulate the surface structure (21) of the resistance layer (15).
10. Elektrisches Widerstandsbauelement (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Barriereschicht (23) zumindest eine Lage (41) mit einer amorphen Struktur und/oder zumindest eine Lage (41) mit einer teilkristallinen Struktur aufweist. 10. Electrical resistance component (11) according to any one of the preceding claims, wherein the barrier layer (23) has at least one layer (41) with an amorphous structure and/or at least one layer (41) with a partially crystalline structure.
11 . Elektrisches Widerstandsbauelement (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Barriereschicht (23) wenigstens eine aus einem ersten Material gebildete erste Lage und wenigstens eine aus einem zweiten Material gebildete zweite Lage aufweist, wobei sich das erste Material und das zweite Material voneinander unterscheiden. 11 . Electrical resistance component (11) according to one of the preceding claims, wherein the barrier layer (23) comprises at least one first layer formed from a first material and at least one second layer formed from a second material, the first material and the second material being different from one another.
12. Elektrisches Widerstandsbauelement (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Barriereschicht (23) elektrisch isolierend oder halbleitend ausgebildet ist. 12. Electrical resistance component (11) according to any one of the preceding claims, wherein the barrier layer (23) is electrically insulating or semiconductive.
13. Elektrisches Widerstandsbauelement (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Barriereschicht (23) hermetisch abdichtend ausgebildet ist. 13. Electrical resistance component (11) according to one of the preceding claims, wherein the barrier layer (23) is designed to be hermetically sealed.
14. Elektrisches Widerstandsbauelement (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Barriereschicht (23) durch Atomlagenabscheidung auf die Widerstandsschicht (15) gebildet ist. 14. Electrical resistance component (11) according to any one of the preceding claims, wherein the barrier layer (23) is formed by atomic layer deposition onto the resistance layer (15).
15. Elektrisches Widerstandsbauelement (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Barriereschicht (23) ein Metalloxid, ein Halbleiteroxid, ein Metallnitrid, ein Halbleiternitrid, ein Metalloxi nitrid und/oder ein Halbleiteroxinitrid umfasst, insbesondere Aluminiumoxid (AI2O3), Titanoxid (TiC>2) , Titannitrid (TiNx), Hafniumdioxid (HfC>2) , Zirkondioxid (ZrC>2) und/oder Wolframoxid (WO). 15. Electrical resistance component (11) according to one of the preceding claims, wherein the barrier layer (23) comprises a metal oxide, a semiconductor oxide, a metal nitride, a semiconductor nitride, a metal oxynitride and/or a semiconductor oxynitride, in particular aluminum oxide (AI2O3), titanium oxide (TiC >2) , titanium nitride (TiN x ), hafnium dioxide (HfC>2) , zirconium dioxide (ZrC>2) and/or tungsten oxide (WO).
16. Elektrisches Widerstandsbauelement (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Barriereschicht (23) zumindest teilweise von einer Schutzschicht (43) bedeckt ist. 16. Electrical resistance component (11) according to any one of the preceding claims, wherein the barrier layer (23) is at least partially covered by a protective layer (43).
17. Elektrisches Widerstandsbauelement (11) nach Anspruch 16, wobei die Schutzschicht (43) ein organisches Material und/oder ein anorganisches Material umfasst. Elektrisches Widerstandsbauelement (11) nach Anspruch 16 oder 17, wobei die Schutzschicht (43) ein Epoxidharz, ein Polyimid, ein Polyamid, ein Polyimidamid, ein Silikonharz, ein Acrylat, ein Polyurethan und/oder Siliziumdioxid (SiC>2) umfasst. Elektrisches Widerstandsbauelement (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Widerstandsschicht (15) eine Trimmstruktur (47) aufweist. Elektrisches Widerstandsbauelement (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Widerstandsschicht Chrom, Nickel, Silizium, Tantal, Molybdän, Niob, Aluminium, Kupfer, Titan, Kohlenstoff, Tantalnitrid und/oder ein Cermet umfasst. Elektrisches Widerstandsbauelement (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Widerstandsschicht (15) plan, hohlzylindrisch, mäanderartig oder spiralförmig ausgebildet ist. Elektrisches Widerstandsbauelement (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger (13) ein Keramiksubstrat, insbesondere Aluminiumoxid (AI2O3), Aluminiumnitrid (AIN) und/oder Siliziumdioxid (SiC>2), umfasst. Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Widerstandsbauelements (11), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten: 17. Electrical resistance component (11) according to claim 16, wherein the protective layer (43) comprises an organic material and/or an inorganic material. Electrical resistance component (11) according to claim 16 or 17, wherein the protective layer (43) comprises an epoxy resin, a polyimide, a polyamide, a polyimidamide, a silicone resin, an acrylate, a polyurethane and/or silicon dioxide (SiC>2). Electrical resistance component (11) according to one of the preceding claims, wherein the resistance layer (15) has a trimming structure (47). Electrical resistance component (11) according to one of the preceding claims, wherein the resistance layer comprises chromium, nickel, silicon, tantalum, molybdenum, niobium, aluminum, copper, titanium, carbon, tantalum nitride and/or a cermet. Electrical resistance component (11) according to one of the preceding claims, in which the resistance layer (15) is planar, hollow-cylindrical, meandering or spiral-shaped. Electrical resistance component (11) according to one of the preceding claims, wherein the carrier (13) comprises a ceramic substrate, in particular aluminum oxide (AI2O3), aluminum nitride (AIN) and/or silicon dioxide (SiC>2). Method for producing an electrical resistance component (11), in particular according to one of the preceding claims, having the steps:
Bereitstellen (101) eines elektrisch isolierenden Trägers (13), Providing (101) an electrically insulating carrier (13),
- Anbringen (103) zumindest eines elektrischen Anschlusses (17) an dem Träger (13), - Attaching (103) at least one electrical connection (17) to the carrier (13),
- Anbringen (105) zumindest einer Widerstandsschicht (15) auf dem Träger (13), wobei die Widerstandsschicht (15) an einer dem Träger (13) abgewandten Seite (25) entlang ihrer Oberfläche (19) eine Oberflächenstruktur (21) aufweist, und Bedecken (107) der Widerstandsschicht (15) mit einer Barriereschicht (23), welche ein anorganisches Material umfasst und die Oberflächenstruktur (21) der Widerstandsschicht (15) durchgehend und mit gleichmäßiger Dicke (D) nachbildet. - Attaching (105) at least one resistance layer (15) to the carrier (13), the resistance layer (15) having a surface structure (21) along its surface (19) on a side (25) facing away from the carrier (13), and Covering (107) the resistance layer (15) with a barrier layer (23), which comprises an inorganic material and the surface structure (21) of the resistance layer (15) continuously and with a uniform thickness (D) simulates.
24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei die Barriereschicht (23) durch Atomlagenabscheidung auf der Widerstandsschicht (15) aufgebracht wird. 24. The method according to claim 23, wherein the barrier layer (23) is applied by atomic layer deposition on the resistive layer (15).
25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei die Widerstandsschicht (15) mit mehreren Lagen (41) bedeckt wird, welche gemeinsam die Barriereschicht (23) bilden. 25. The method according to claim 24, wherein the resistance layer (15) is covered with a plurality of layers (41) which together form the barrier layer (23).
26. Verfahren nach Anspruch 25, wobei eine erste Lage der mehreren Lagen (41) aus einem ersten Material gebildet und eine zweite Lage der mehreren Lagen (41) aus einem zweiten Material gebildet wird, wobei sich das erste Material und das zweite Material voneinander unterscheiden. The method of claim 25, wherein a first layer of the plurality of layers (41) is formed from a first material and a second layer of the plurality of layers (41) is formed from a second material, the first material and the second material being different from each other .
27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, wobei zumindest eine Lage der mehreren Lagen (41) eine amorphe Struktur aufweist und/oder wobei zumindest eine Lage der mehreren Lagen (41) eine teilkristalline Struktur aufweist. 27. The method according to claim 25 or 26, wherein at least one layer of the plurality of layers (41) has an amorphous structure and/or wherein at least one layer of the plurality of layers (41) has a partially crystalline structure.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 27, wobei die Barriereschicht (23) eine Dicke (D) von maximal 1000 Nanometer besitzt; und/oder wobei die Barriereschicht (23) eine Dicke (D) von zumindest 5 Nanometer besitzt. 28. The method according to any one of claims 23 to 27, wherein the barrier layer (23) has a thickness (D) of at most 1000 nanometers; and/or wherein the barrier layer (23) has a thickness (D) of at least 5 nanometers.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 28, wobei auf die Barriereschicht (23) eine Schutzschicht (43) aufgebracht wird (109). 29. The method according to any one of claims 23 to 28, wherein a protective layer (43) is applied (109) to the barrier layer (23).
30. Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Schutzschicht (43) ein organisches und/oder ein anorganisches Material umfasst. 30. The method according to claim 29, wherein the protective layer (43) comprises an organic and/or an inorganic material.
31 . Verfahren nach Anspruch 29 oder 30, wobei die Schutzschicht (43) mittels Siebdrucks strukturiert auf die Barriereschicht (23) aufgebracht wird. 32. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 31 , wobei die Barriereschicht (23) im Bereich (65) des Anschlusses (17) nasschemisch entfernt wird, wobei die Schutzschicht (43) als Ätzmaske (45) verwendet wird (111). 31 . Method according to Claim 29 or 30, in which the protective layer (43) is applied to the barrier layer (23) in a structured manner by means of screen printing. 32. The method according to any one of claims 29 to 31, wherein the barrier layer (23) in the region (65) of the connection (17) is removed wet-chemically, the protective layer (43) being used as an etching mask (45) (111).
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