RU2319246C1 - Thin-film resistor - Google Patents
Thin-film resistor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2319246C1 RU2319246C1 RU2006124119/09A RU2006124119A RU2319246C1 RU 2319246 C1 RU2319246 C1 RU 2319246C1 RU 2006124119/09 A RU2006124119/09 A RU 2006124119/09A RU 2006124119 A RU2006124119 A RU 2006124119A RU 2319246 C1 RU2319246 C1 RU 2319246C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrodes
- thin
- film
- resistive
- rectangular
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении тонкопленочных микросборок, а более конкретно для конструирования и изготовления тонкопленочных резисторов на диэлектрических подложках.The invention relates to the field of microelectronics and can be used in the manufacture of thin-film microassemblies, and more specifically for the design and manufacture of thin-film resistors on dielectric substrates.
Уровень техникиState of the art
Известен тонкопленочный резистор (ТПР) прямоугольной формы [1]. Недостатком данной типовой конструкции ТПР является то, что при коэффициенте формы kФ≤0,1 начинается значительный рост сопротивления RЭП его электродов и возрастающий вклад этого нестабильного сопротивления в общее сопротивление резистора.Known thin-film resistor (TPR) of a rectangular shape [1]. The disadvantage of this type design TPD is that the shape factor k at F ≤0,1 begins a significant increase of resistance R EP of its electrodes and increasing the contribution of the unstable resistance to the total resistance of the resistor.
В типовом случае контактные площадки для измерения сопротивления ТПР подключают к электродам таким образом, что ток протекает последовательно через первый электрод, затем через второй электрод. Обозначив длину резистивного элемента и его электродов через l, а ширину через b получимIn a typical case, the contact pads for measuring the TPR resistance are connected to the electrodes so that the current flows sequentially through the first electrode, then through the second electrode. Denoting the length of the resistive element and its electrodes by l, and the width by b, we obtain
где ρп - удельное поверхностное сопротивление проводящей пленки (электродов): kФ=l/b. При малых значениях kФ сопротивление RЭП увеличивает общее сопротивление ТПР и ухудшает его температурную стабильность из-за высокой чувствительности сопротивления проводящей пленки к воздействию температуры. Таким образом, ограничение kф≥0,1 [2] является серьезным препятствием при проектировании тонкопленочных микросборок, т.к. существенно снижает диапазон сопротивлений ТПР, изготавливаемых на одной плате.where ρ p - specific surface resistance of the conductive film (electrodes): k Ф = l / b. At small values of k f, the resistance R of the electric field increases the overall resistance of the TPR and worsens its temperature stability due to the high sensitivity of the resistance of the conductive film to temperature. Thus, the limitation of k f ≥0.1 [2] is a serious obstacle in the design of thin-film microassemblies, because significantly reduces the range of TPR resistances manufactured on one board.
Известен способ изготовления ТПР [3], заключающийся в напылении на подложку резистивного слоя и многослойной проводящей структуры, после чего проводят первую фотолитографию, выполняя после нее сквозное травление всех напыленных слоев до подложки. При второй фотолитографии покрывается фоторезистом вся подложка за исключением прямоугольных окон над резистивным элементом, после чего выполняется травление многослойной проводящей структуры.A known method of manufacturing TPR [3], which consists in spraying a resistive layer and a multilayer conductive structure onto a substrate, after which the first photolithography is carried out, after which through etching of all sprayed layers to the substrate is performed. In the second photolithography, the entire substrate is coated with photoresist except for rectangular windows above the resistive element, after which etching of the multilayer conductive structure is performed.
Недостатком этого способа является высокая себестоимость изготовления ТПР, связанная с необходимостью повторного травления проводящего слоя.The disadvantage of this method is the high cost of manufacturing TPR associated with the need for re-etching the conductive layer.
Известны тонкопленочный резистор (прототип) и способ (прототип) его изготовления (см., патент РФ №2231150, Н01С 7/00, 17/00. Тонкопленочный резистор и способ его изготовления / В.Г.Спирин. - Опубл. 20.06.2004) [4], позволяющие расширить диапазон сопротивлений ТПР, изготавливаемых на одной плате.Known thin-film resistor (prototype) and method (prototype) of its manufacture (see, RF patent No. 2231150, НСС 7/00, 17/00. Thin-film resistor and method of its manufacture / V.G. Spirin. - Publish. 06.20.2004 ) [4], allowing to expand the range of TPR resistances manufactured on one board.
Согласно известному техническому решению конструкция ТПР (прототип) содержит прямоугольный резистивный элемент и два электрода из многослойной проводящей структуры, которые имеют гребенчатую форму и n резистивных элементов, расположенных параллельно ширине электродов, и n-1 прямоугольных окон, незанятых пленочными элементами и расположенных при окончании резистивных элементов перпендикулярно им, а коэффициент формы kФ каждого резистивного элемента должен находиться в пределах 0,07≤kФ≤0,13, при этом длина электродов должна быть не менее длины резистивных элементов.According to a known technical solution, the TPR design (prototype) contains a rectangular resistive element and two electrodes of a multilayer conductive structure that have a comb shape and n resistive elements parallel to the width of the electrodes, and n-1 rectangular windows that are not occupied by film elements and located at the end of the resistive elements perpendicular to them, and form factor F k each resistive element should be within 0,07≤k F ≤0,13, wherein the electrode length should be not less than the length of the resistive elements.
Известный способ (прототип) изготовления ТПР заключается в напылении на подложку резистивного слоя и многослойной проводящей структуры и осуществлении двойной фотолитографии, при этом после первой фотолитографии травлением многослойной проводящей структуры формируют встречно-гребенчатые электроды, второй фотолитографией формируют резистивные элементы. При второй фотолитографии фоторезист наносят на весь резистор за исключением окон, ширина окон равна минимальной ширине зазора между электродами, который достижим технологически, после чего в окнах производят травление резистивного слоя.The known method (prototype) for the manufacture of TPR consists in spraying a resistive layer and a multilayer conductive structure onto a substrate and performing double photolithography, and after the first photolithography, counter-comb electrodes are formed by etching the multilayer conductive structure, and resistive elements are formed by the second photolithography. In the second photolithography, a photoresist is applied to the entire resistor except for the windows, the width of the windows is equal to the minimum width of the gap between the electrodes, which is technologically achievable, after which the resistive layer is etched in the windows.
Недостатками известных технических решений являются высокая сложность конструкции ТПР, а также сложность его изготовления. К дополнительным недостаткам можно отнести достаточно высокую границу нижнего диапазона сопротивлений при заданных топологических и конструктивных размерах ТПР.The disadvantages of the known technical solutions are the high complexity of the design of the TPR, as well as the complexity of its manufacture. Additional disadvantages include a rather high boundary of the lower resistance range for given topological and structural dimensions of the TPR.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Задачей, на которую направлено изобретение, является снижение сложности конструкции ТПР, снижение сложности изготовления И IP, а также снижение границы нижнего диапазона сопротивлений при заданных топологических и конструктивных размерах ТПР.The objective of the invention is to reduce the complexity of the design of the TPR, reduce the complexity of manufacturing AND IP, as well as reduce the border of the lower resistance range for given topological and structural dimensions of the TPR.
Поставленная задача достигается за счет того, что тонкопленочный резистор содержит прямоугольный резистивный элемент, два электрода гребенчатой формы из многослойной проводящей структуры с гребнями, расположенными навстречу друг другу, и n прямоугольных резистивных элементов при n≥2, расположенных параллельно ширине электродов, а также дополнительно имеет (n-1) прямоугольных резистивных элементов, расположенных между торцами гребней одного из электродов и основаниями другого из электродов таким образом, что сформированная между электродами резистивная полоса выполнена в форме «меандра» одинаковой ширины, не имеющая разрывов, из однородного резистивного материала.The problem is achieved due to the fact that the thin-film resistor contains a rectangular resistive element, two comb-shaped electrodes of a multilayer conductive structure with ridges located towards each other, and n rectangular resistive elements with n≥2 located parallel to the width of the electrodes, and additionally has (n-1) rectangular resistive elements located between the ends of the ridges of one of the electrodes and the bases of the other of the electrodes so that formed between by birth, the resistive strip is made in the form of a meander of the same width, without gaps, from a homogeneous resistive material.
Поставленная задача достигается также за счет того, что способ изготовления тонкопленочного резистора заключается в напылении на диэлектрическую подложку резистивного слоя, на поверхность которого наносят многослойную проводящую структуру, а затем, используя фотолитографию, получают рисунки резистора и контактных площадок гребенчатой формы, причем технологическую операцию фотолитографии проводят однократно, в результате которой формируют рисунки электродов на многослойной проводящей структуры.The task is also achieved due to the fact that the method of manufacturing a thin-film resistor consists in spraying a resistive layer onto a dielectric substrate, onto the surface of which a multilayer conductive structure is applied, and then using photolithography, patterns of the resistor and contact pads are comb-shaped, and the photolithography process is carried out once, as a result of which patterns of electrodes are formed on a multilayer conductive structure.
Отличительные признакиFeatures
Отличительными признаками заявленной конструкции ТПР по сравнению с прототипом являются:Distinctive features of the claimed design TPR in comparison with the prototype are:
1. Использование в качестве дополнительного элемента проводимости (сопротивления) (n-1) участков резистивной пленки, расположенных между торцами выступов одного из гребенчатых электродов и основанием другого из гребенчатых электродов.1. Using as an additional element of conductivity (resistance) (n-1) sections of the resistive film located between the ends of the protrusions of one of the comb electrodes and the base of the other of the comb electrodes.
2. Расположение (n-1) резистивных элементов относительно электродов.2. The location (n-1) of the resistive elements relative to the electrodes.
Отличительными признаками заявленного способа изготовления ТПР по сравнению с прототипом являются:Distinctive features of the claimed method of manufacturing TPR in comparison with the prototype are:
1. Уменьшение количества технологических операций фотолитографии до одной.1. Reducing the number of technological operations of photolithography to one.
2. Отсутствие необходимости в точном позиционировании покрытия фоторезистом для формирования (n-1) окон заданной ширины в различных координатных областях подложки.2. No need for precise positioning of the coating with a photoresist to form (n-1) windows of a given width in different coordinate regions of the substrate.
Перечень фигур чертежейList of drawings
Конструкция ТПР представлена на фиг.1 фронтальной и профильной проекциями.The design of the TPR is shown in Fig. 1 by the frontal and profile projections.
Элементы конструкции обозначены следующими позициями: 1 - диэлектрическая подложка; 2 - резистивный слой; 3 - электроды гребенчатой формы из многослойной проводящей структуры с гребнями, расположенными навстречу друг другу; А и Б - точки присоединения резистора в электрической схеме.The structural elements are indicated by the following positions: 1 - dielectric substrate; 2 - resistive layer; 3 - comb-shaped electrodes from a multilayer conductive structure with ridges located towards each other; A and B are the connection points of the resistor in the electrical circuit.
На фиг.2 представлена электрическая модель участка ТПР, на которой: I - ток, протекающий через резистор; ρij - удельное поверхностное сопротивление участков слоев резистора; φij - узловые потенциалы участков слоев резистора.Figure 2 presents the electric model of the TPR section, in which: I - current flowing through the resistor; ρ ij is the specific surface resistance of the sections of the resistor layers; φ ij are the node potentials of the sections of the resistor layers.
На фиг.3 представлено поле узловых потенциалов φij [мВ], полученных в результате моделирования на ЭВМ при I=1 мА, удельном поверхностном сопротивлении многослойной проводящей структуры удельном поверхностном сопротивлении резистивного слоя Figure 3 presents the field of nodal potentials φ ij [mV] obtained as a result of computer simulation at I = 1 mA, specific surface resistance of a multilayer conductive structure surface resistivity of the resistive layer
Сведения, подтверждающие возможность осуществленияInformation confirming the possibility of implementation
Сущность изобретения поясняется на фиг.1-3. Простота конструкции ТПР, представленной на фиг.1 очевидна. ГПР, выполненный согласно данной конструкции, состоит всего из трех разнородных элементов: диэлектрической подложки 1, резистивного слоя 2 прямоугольной формы и гребенчатых электродов 3, предпочтительно выполняемых из многослойной проводящей структуры, например, V-Cu-Ni или V-Al.The invention is illustrated in figures 1-3. The simplicity of the TPR design shown in FIG. 1 is obvious. The GPR made according to this design consists of only three dissimilar elements: a
Рассчитать сопротивление такого резистора на этапе конструирования, используя известные из работ [1÷3] аналитические зависимости, можно лишь с большой степенью приближения, т.к. невозможно учесть все краевые эффекты и траектории силовых линий электрического поля (линии тока), проходящие через все элементы конструкции фиг.1. Однако такое положение вряд ли можно считать большим недостатком заявленного технического решения. Для приближенной оценки сопротивления ТПР достаточно использовать компьютерное моделирование, используя в качестве электрической модели схему фиг.2, а точная оценка может быть получена путем измерения на натурной модели (опытных лабораторных образцах). Схема фиг.2 достаточно полно имитирует электрические явления (поля) пленочных структур, а узловые потенциалы φij полностью определяют величины и направления поверхностных токов iij, протекающих через все элементы конструкции ТПР.It is possible to calculate the resistance of such a resistor at the design stage using the analytical dependences known from [1–3] only with a large degree of approximation, since it is impossible to take into account all the edge effects and trajectories of the lines of force of the electric field (streamlines) passing through all the structural elements of figure 1. However, this situation can hardly be considered a big drawback of the claimed technical solution. For an approximate assessment of the TPR resistance, it is sufficient to use computer simulation using the circuit of Fig. 2 as an electrical model, and an accurate estimate can be obtained by measuring on a full-scale model (experimental laboratory samples). The circuit of Fig. 2 sufficiently imitates the electrical phenomena (fields) of film structures, and the nodal potentials φ ij completely determine the magnitudes and directions of the surface currents i ij flowing through all the elements of the TPR structure.
На фиг.3а представлен результат электрического моделирования прототипа, фиг.3б заявленного технического решения. Выбрав геометрически подобные точки с потенциалами φij на плоскости первого гребенчатого электрода и с потенциалами - второго, можно достаточно точно рассчитать сопротивление ТПР и электродов по формулеOn figa presents the result of electrical modeling of the prototype, figb claimed technical solutions. Selecting geometrically similar points with potentials φ ij on the plane of the first comb electrode and with potentials - second, you can accurately calculate the resistance of the TPR and electrodes according to the formula
где m - количество подобных узловых точек на каждом электроде (в идеальном случае m→∞), I - ток, заданный при моделировании. Фрагмент полной распечатки поля на фиг.3в есть результат при токе I=1 мА, при этом значения φij получены в мВ.where m is the number of similar nodal points on each electrode (in the ideal case, m → ∞), I is the current specified in the simulation. A fragment of a full listing of the field in Fig. 3c is the result at a current I = 1 mA, and the values of φ ij are obtained in mV.
Основные параметры моделирования, проведенные для анализа заявленного технического решения были выбраны такие же, как у прототипа: подложка 1 выполнена из материала ситалл; резистивный слой 2 выполнен из сплава РС3710 с удельным поверхностным сопротивлением этого слоя в качестве многослойной проводящей структуры 3 использовались материалы V-Al с удельным поверхностным сопротивлением топологические и конструктивные размеры сохранены.The main modeling parameters carried out to analyze the claimed technical solution were chosen the same as those of the prototype:
Анализ поля фиг.3 показывает, что для предлагаемого способа сопротивление резистора составит R=17,203 Ом и сопротивление электрода - 0,048 Ом, а для прототипа R=20,032 Ом и сопротивление электрода 0,051 Ом. Таким образом, заявленное техническое решение позволяет снизить границы нижнего диапазона сопротивлений при одинаковых топологических и конструктивных размерах ТПР.The analysis of the field of figure 3 shows that for the proposed method, the resistance of the resistor is R = 17.203 Ohms and the resistance of the electrode is 0.048 Ohms, and for the prototype R = 20.032 Ohms and the resistance of the electrode is 0.051 Ohms. Thus, the claimed technical solution allows to reduce the boundaries of the lower resistance range with the same topological and structural dimensions of the TPR.
Предлагаемый способ реализуют в следующей последовательности. На диэлектрическую подложку 1 (фиг.1) наносят резистивный слой 2, а затем многослойную структуру 3. Далее проводят одну фотолитографию - травлением незащищенной фоторезистом многослойной проводящей структуры формируют электроды 3 гребенчатой формы.The proposed method is implemented in the following sequence. A
Известный способ (прототип) [4] по сравнению с заявляемым требует дополнительной операции фотолитографии и поэтому обладает более высокой сложностью, что очевидно из вышеописанного. Необходимость точного позиционирования в плоскости подложки покрытия фоторезистом для образования сквозных окон дополняет сложность прототипа в сравнении с предлагаемым техническим решением.The known method (prototype) [4] in comparison with the claimed requires an additional photolithography operation and therefore has a higher complexity, which is obvious from the above. The need for accurate positioning in the plane of the substrate of the photoresist coating for the formation of through windows complements the complexity of the prototype in comparison with the proposed technical solution.
Источники информацииInformation sources
1. Матсон Э.А., Крыжановский Д.В. Справочное пособие по конструированию микросхем.- Минск: Высшая школа, 1982, - С.42-48, рис.3.1.1. Matson E.A., Kryzhanovsky D.V. Reference guide on the design of microcircuits. - Minsk: Higher school, 1982, - P. 42-48, Fig. 3.1.
2. Ефимов И.Е., Козырев И.Я., Горбунов Ю.И. Микроэлектроника.- М.: Высшая школа, 1987, - С.169.2. Efimov I.E., Kozyrev I.Ya., Gorbunov Yu.I. Microelectronics.- M.: Higher School, 1987, - P.169.
3. Бондаренко О.Е., Федотов Л.М. Конструктивно-технологические основы проектирования микросборок. - М.: Радио и связь, 1988, - С.49-51, рис.2.56.3. Bondarenko O.E., Fedotov L.M. Structural and technological basis for the design of microassemblies. - M.: Radio and Communications, 1988, - P. 49-51, Fig. 2.56.
4. Патент РФ №2231150, Н 01 С 7/00, 17/00. Тонкопленочный резистор и способ его изготовления. - Опубл. 20. 06. 2004.4. RF patent №2231150, Н 01 С 7/00, 17/00. Thin film resistor and method for its manufacture. - Publ. 20. 06. 2004.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006124119/09A RU2319246C1 (en) | 2006-07-05 | 2006-07-05 | Thin-film resistor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006124119/09A RU2319246C1 (en) | 2006-07-05 | 2006-07-05 | Thin-film resistor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2319246C1 true RU2319246C1 (en) | 2008-03-10 |
Family
ID=39281089
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006124119/09A RU2319246C1 (en) | 2006-07-05 | 2006-07-05 | Thin-film resistor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2319246C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2516771C1 (en) * | 2012-10-23 | 2014-05-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук (ИФП СО РАН) | Resistive flash memory element |
-
2006
- 2006-07-05 RU RU2006124119/09A patent/RU2319246C1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2516771C1 (en) * | 2012-10-23 | 2014-05-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук (ИФП СО РАН) | Resistive flash memory element |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4516071A (en) | Split-cross-bridge resistor for testing for proper fabrication of integrated circuits | |
CN110874160B (en) | Touch module and touch screen | |
JP7188983B2 (en) | conductivity sensor | |
CN104914138A (en) | Humidity sensor, humidity sensor array and preparation method thereof | |
WO2018036200A1 (en) | Film test structure and array substrate | |
RU2319246C1 (en) | Thin-film resistor | |
Gopalakrishnan et al. | Novel RF MEMS capacitive switches with design flexibility for multi-frequency operation | |
US10753897B2 (en) | Heated sensitive layer gas sensor | |
CN211479791U (en) | Thin film resistor structure | |
JPH04233746A (en) | Measuring method of size of contact at semiconductor integrated circuit | |
RU2231150C2 (en) | Thin-film resistor and method of its manufacture | |
KR100699343B1 (en) | Smart Inclination Sensor and its Fabrication Procedures | |
JP5261947B2 (en) | Low resistance chip resistor and manufacturing method thereof | |
RU2374710C1 (en) | Method of making thin-film resistor | |
CN113267118A (en) | Semiconductor conductive film thickness online test structure and test method thereof | |
CN103687298B (en) | Method for manufacturing electric film body | |
RU2791082C1 (en) | Method for producing thin-film platinum thermistors on a dielectric substrate and a thermistor device (options) | |
JP5262159B2 (en) | Method for manufacturing thin film chip resistor | |
RU2306624C1 (en) | Thin-film measuring resistor | |
JPH10335229A (en) | Mask misalignment evaluation test pattern | |
GB1369689A (en) | Method of forming thin film circuitry | |
US20220299380A1 (en) | Device for performing an electrical measurement on a measuring layer | |
CN111261348A (en) | Thin film resistor structure and preparation method | |
JP2002071613A (en) | Resistance detection type humidity sensing element and its manufacturing method | |
RU2736630C1 (en) | Thin-film platinum thermistor on glass substrate and method of manufacturing thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20130419 |