RU2658310C1 - Способ изготовления резистивных плёнок методом магнетронного распыления - Google Patents
Способ изготовления резистивных плёнок методом магнетронного распыления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2658310C1 RU2658310C1 RU2017128201A RU2017128201A RU2658310C1 RU 2658310 C1 RU2658310 C1 RU 2658310C1 RU 2017128201 A RU2017128201 A RU 2017128201A RU 2017128201 A RU2017128201 A RU 2017128201A RU 2658310 C1 RU2658310 C1 RU 2658310C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetron sputtering
- resistive
- films
- resistive film
- stainless steel
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при изготовлении тонкопленочных резисторов. Способ формирования резистивной пленки - реактивное магнетронное распыление. В качестве основы резистивной пленки предлагается использовать оксид элементов нержавеющей стали. Техническим результатом изобретения является: использование оксида элементов нержавеющей стали в качестве материала для резистивной пленки, обеспечивающей большую по сравнению с аналогами воспроизводимость; а также прогнозирование удельного поверхностного сопротивления при помощи математической модели процесса формирования резистивной пленки методом реактивного магнетронного распыления. 2 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при изготовлении тонкопленочных резисторов. Способ формирования резистивной пленки - реактивное магнетронное распыление. В качестве основы резистивной пленки предлагается использовать оксид элементов нержавеющей стали.
Известны способы формирования резистивных пленок методом термического напыления на диэлектрическую подложку различных материалов. Наиболее часто в качестве испаряемого материала применяются сплавы серии PC. Также разрабатываются сплавы на основании кремния, железа, хрома, вольфрам и т.д. (например, [1, 2]).
Технические условия для резистивных сплавов PC предназначены для формирования тонкопленочных резисторов методом термического испарения. Однако методы термического испарения повсеместно заменяются методами магнетронного распыления, как более технологичными и экономически выгодными [3]. При использовании сплавов серии PC также возникают некоторые сложности. Применение сплавов PC в методе магнетронного распыления приводит к трудоемкому процессу обеспечения стехиометрического состава формируемой пленки. Установлено, что большую роль в пленочных резисторах на основе PC сплавов и тугоплавких силицидов играет кислород, который интенсивно поглощается кремнием из остаточной атмосферы вакуумной камеры при насыщении. Захваченный пленкой кислород в виде Si выделяется по границам зерен, образуя тонкую диэлектрическую прослойку, что в сильной мере сказывается на удельном сопротивлении и ТКС пленки [4]. Вторая сложность использования PC-сплавов - неоднородность материала мишени по площади и объему и различные загрязняющие добавки.
Прототипом предлагаемого способа формирования резистивных пленок является метод, описанный в [5], заключающийся в управлении поверхностным сопротивлением пленки CrO посредством варьирования концентрацией кислорода при формировании пленки реактивным магнетронным распылением. Недостатком предложенного способа формирования резистивных пленок можно считать, во-первых, невозможность прогнозирования получаемого удельного поверхностного сопротивления, а во-вторых, применимость полученных на основе пленок CrO резисторов при температурах ниже 100 К.
Резистивные тонкие пленки предлагается формировать методом магнетронного реактивного распыления мишени из нержавеющей стали 12Х18Н10Т1. Нержавеющая сталь выбрана в качестве материала мишени по двум причинам:
1) Химический состав нержавеющей стали схож с материалами, традиционно используемыми при термическом напылении резистивных пленок.
2) Отсутствие связывающих элементов в составе. Технический результат - формирование резистивной пленки с необходимым значением удельного сопротивления;
- использование оксида элементов нержавеющей стали в качестве материала для резистивной пленки, обеспечивающей большую по сравнению с аналогами воспроизводимость;
- прогнозировать удельное поверхностное сопротивление при помощи математической модели процесса формирования резистивной пленки методом реактивного магнетронного распыления.
Технический результат достигается тем, что способ изготовления тонких резистивных пленок методом реактивного магнетронного распыления согласно изобретению в качестве распыляемой мишени используется нержавеющая сталь марки 12Х18Н10Т1, а подбор значения удельного поверхностного сопротивления получаемой пленки осуществляется по формуле
где ρ - удельное поверхностное сопротивление, Ом/;
η - концентрация кислорода в смеси газов, в диапазоне от 2 до 7%,
t - время напыления, в диапазоне от 10 до 600 сек.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 показана зависимость удельного поверхностного сопротивления резистивной пленки от концентрации кислорода в газовой смеси (точками обозначены экспериментально полученные результаты, сплошной линия рассчитана по математической модели);
на фиг. 2 - зависимость удельного поверхностного сопротивления резистивной пленки от времени напыления (точками обозначены экспериментально полученные результаты, сплошная линия рассчитана по математической модели).
Технический результат достигается за счет подбора материала, по химическому составу схожего с традиционными материалами, применяемыми для формирования резистивных пленок термическим испарением, но не содержащего в своем составе связующих элементов, уменьшающих воспроизводимость технологии, а также за счет того, что была рассчитана адекватная математическая модель в соответствии с рототабельным центральным композиционным планом (РКЦП) (табл. 1). Резистивные пленки были получены при температуре подложки 200°С, время напыления 45 секунд, ток магнетрона 0,9 А, после напыления пленки подвергались отжигу при температуре 400°С при атмосферном давлении. Согласно математической модели давление смеси газов в камере в диапазоне от 0,5 до 1,1 Па не влияет на удельное поверхностное сопротивление формируемой пленки.
Сравнение заявленного технического решения с другими техническими решениями в данной области техники показало, что данный способ изготовления резистивных пленок методом магнетронного распыления не известен. Кроме того, совокупность существенных признаков вместе с ограничительными позволяет обнаружить у заявляемого решения иные, в отличие от известных свойства, к числу которых можно отнести следующие:
1. предложен новый материал для изготовления резистивных пленок;
2. предложена математическая модель, описывающая процесс формирования резистивной пленки на основе оксида элементов нержавеющей стали методом магнетронного реактивного распыления.
Таким образом, иные в отличие от известных свойства, присущие предложенному техническому решению, доказывают наличие существенных отличий, направленных на достижение технического результата.
Промышленная применимость предложенного технического решения продемонстрирована изложенным ниже примером.
На фиг. 1 приведены экспериментальные значения удельного поверхностного сопротивления, полученные при формировании резистивных пленок по описанному способу при разных значениях концентрации кислорода в смеси рабочего газа. Остальные технологические параметры были зафиксированы на следующих значениях: температура подложки 200°С, время напыления 45 секунд, ток магнетрона 0,9 А, после напыления пленки подвергались отжигу при температуре 400°С при атмосферном давлении.
На фиг. 2 приведены экспериментальные значения удельного поверхностного сопротивления, полученные при формировании резистивных пленок по описанному способу при разных значениях времени напыления.
Остальные технологические параметры были зафиксированы на следующих значениях: концентрация кислорода в смеси 5%, температура подложки 200°С, ток магнетрона 0,9 А, после напыления пленки подвергались отжигу при температуре 400°С при атмосферном давлении.
Отличие измеренного и расчетного по модели удельного поверхностного сопротивления не превышает 5%. ТКС пленок изменяется от положительного до отрицательного в зависимости от соотношения кислорода и азота в рабочей газовой смеси при напылении и составляет значения порядка 10-4 Ом/К.
Таким образом, анализ полученных результатов показал, что использование указанного способа позволяет формировать тонкопленочные резисторы с достаточной точностью методом магнетронного распыления за счет варьирования двух параметров.
Источники информации
1. Патент №2369934 от 02.09.2008.
2. Патент №1281058 от 06.08.1984.
3. Берлин Е.В. Вакуумная технология и оборудование для нанесения и травления тонких пленок. / Е.В. Берлин, С.А. Двинин, Л.А. Сейдман. - М.: Техносфера, 2007. - 176 с.
4. Katnani A.D. Effects of oxidation on the electrical resistance of cermet thin films A.D. Katnani, L.J. Matienzo, F. Emmi // Journal of materials science letters - 1989. No. 8 - P. 1177-1178.
5. Nash C.R. Compact chromium oxide thin _lm resistors for use in nanoscale quantum circuits / C.R. Nash, J.C. Fenton, N.G.N. Constantino, P.A. Warburton // Journal of Applied Physics Vol. 116 No. 22 - 2014. [Электронный ресурс] http://dx.doi.org/10.1063/1.4901933.
Claims (5)
- Способ изготовления тонких резистивных пленок методом реактивного магнетронного распыления, отличающийся тем, что в качестве распыляемой мишени используется нержавеющая сталь марки 12Х18Н10Т1, а подбор значения удельного поверхностного сопротивления получаемой пленки осуществляется по формуле
- где ρ - удельное поверхностное сопротивление, Ом/;
- η - концентрация кислорода в смеси газов, в диапазоне от 2 до 7%,
- t - время напыления, в диапазоне от 10 до 600 сек.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017128201A RU2658310C1 (ru) | 2017-08-07 | 2017-08-07 | Способ изготовления резистивных плёнок методом магнетронного распыления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017128201A RU2658310C1 (ru) | 2017-08-07 | 2017-08-07 | Способ изготовления резистивных плёнок методом магнетронного распыления |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2658310C1 true RU2658310C1 (ru) | 2018-06-20 |
Family
ID=62620201
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017128201A RU2658310C1 (ru) | 2017-08-07 | 2017-08-07 | Способ изготовления резистивных плёнок методом магнетронного распыления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2658310C1 (ru) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2006082C1 (ru) * | 1990-03-06 | 1994-01-15 | Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском политехническом университете | Способ формирования резистивного слоя на керамической подложке |
SU1819070A1 (ru) * | 1990-02-26 | 1996-10-27 | Научно-производственное объединение "Интеграл" | Способ изготовления биполярных интегральных схем с поликремниевым резистором |
US5620651A (en) * | 1994-12-29 | 1997-04-15 | Philip Morris Incorporated | Iron aluminide useful as electrical resistance heating elements |
DE19727911A1 (de) * | 1997-07-01 | 1999-01-07 | Daimler Benz Ag | Verfahren zum Abtragen einer Oberfläche eines Körpers |
RU2369934C1 (ru) * | 2008-09-02 | 2009-10-10 | Оао "Нпо Эркон" | Резистивный материал для изготовления тонкопленочных резисторов |
RU2382440C1 (ru) * | 2008-11-01 | 2010-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского" | СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ НА ПОДЛОЖКЕ МНОГОСЛОЙНЫХ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ НАНОПЛЕНОК yBaCuO |
SU1281058A1 (ru) * | 1984-08-06 | 2013-09-27 | Физико-технический институт АН БССР | Сплав для резистивных пленок и способ его получения |
-
2017
- 2017-08-07 RU RU2017128201A patent/RU2658310C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1281058A1 (ru) * | 1984-08-06 | 2013-09-27 | Физико-технический институт АН БССР | Сплав для резистивных пленок и способ его получения |
SU1819070A1 (ru) * | 1990-02-26 | 1996-10-27 | Научно-производственное объединение "Интеграл" | Способ изготовления биполярных интегральных схем с поликремниевым резистором |
RU2006082C1 (ru) * | 1990-03-06 | 1994-01-15 | Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском политехническом университете | Способ формирования резистивного слоя на керамической подложке |
US5620651A (en) * | 1994-12-29 | 1997-04-15 | Philip Morris Incorporated | Iron aluminide useful as electrical resistance heating elements |
DE19727911A1 (de) * | 1997-07-01 | 1999-01-07 | Daimler Benz Ag | Verfahren zum Abtragen einer Oberfläche eines Körpers |
RU2369934C1 (ru) * | 2008-09-02 | 2009-10-10 | Оао "Нпо Эркон" | Резистивный материал для изготовления тонкопленочных резисторов |
RU2382440C1 (ru) * | 2008-11-01 | 2010-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского" | СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ НА ПОДЛОЖКЕ МНОГОСЛОЙНЫХ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ НАНОПЛЕНОК yBaCuO |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Oswald et al. | XPS depth profile analysis of non‐stoichiometric NiO films | |
RU2658310C1 (ru) | Способ изготовления резистивных плёнок методом магнетронного распыления | |
Sinha et al. | Effect of deposition process parameters on resistivity of metal and alloy films deposited using anodic vacuum arc technique | |
Ahn et al. | Spinel humidity sensors prepared by thermal spray direct writing | |
Kwon et al. | Structural and surface properties of NiCr thin films prepared by DC magnetron sputtering under variation of annealing conditions | |
US3203830A (en) | Electrical resistor | |
US6154119A (en) | TI--CR--AL--O thin film resistors | |
TWI525196B (zh) | 薄膜電阻合金 | |
RU2659903C1 (ru) | Способ формирования структуры сенсора газообразных токсичных веществ на основе пленок графена | |
US3504325A (en) | Beta-tungsten resistor films and method of forming | |
Lood | Electrical Properties of Cr‐SiO Cermet Films | |
Pitt | Evaporated cermet resistors | |
Pattabi et al. | Electrical behaviour of discontinuous silver films deposited on softened polyvinylpyridine substrates | |
JP6684488B2 (ja) | 導電性dlc膜の製造方法 | |
Mishra et al. | Metal-oxide thin film with Pt, Au and Ag nano-particles for gas sensing applications | |
Mashimo et al. | Electrical Contact Resistance Presumption about Tin-Coated Copper-Alloy Contacts Using RF Sputtered SnOx Thin Films | |
Brückner et al. | Resistance behaviour and interdiffusion of layered CuNi-NiCr films | |
JP2017174974A (ja) | サーミスタ用金属窒化物材料及びその製造方法並びにフィルム型サーミスタセンサ | |
RU2656129C1 (ru) | Способ послойного анализа тонких пленок | |
JP6562217B2 (ja) | サーミスタ用金属窒化物材料及びその製造方法並びにフィルム型サーミスタセンサ | |
Woo et al. | Optimization of Resistance Uniformity by the Surface Oxidation of Tantalum Nitride for Thin Film Resistors | |
JP4238689B2 (ja) | 金属抵抗体およびその製造方法 | |
KR101550882B1 (ko) | 세라믹 기판 및 이의 제조방법 | |
JP6928448B2 (ja) | 導電性炭素膜の形成方法、導電性炭素膜被覆部材の製造方法および燃料電池用セパレータの製造方法 | |
Yunin et al. | Modification of the Ratio between sp 2-to sp 3-Hybridized Carbon Components in PECVD Diamond-Like Films |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190808 |