WO2016049727A1 - Прецизионный чип резистор и способ его изготовления - Google Patents
Прецизионный чип резистор и способ его изготовления Download PDFInfo
- Publication number
- WO2016049727A1 WO2016049727A1 PCT/BY2014/000008 BY2014000008W WO2016049727A1 WO 2016049727 A1 WO2016049727 A1 WO 2016049727A1 BY 2014000008 W BY2014000008 W BY 2014000008W WO 2016049727 A1 WO2016049727 A1 WO 2016049727A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- layer
- film
- thin
- substrate
- resistive
- Prior art date
Links
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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C17/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors
- H01C17/06—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base
- H01C17/075—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base by thin film techniques
Definitions
- the present invention relates to the field of electrical engineering, in particular to a technology for the manufacture of resistive elements, in particular, thin-film technology.
- upper contacts made on the working surface of the substrate lower contacts made on the surface of the substrate opposite to the working one, the upper and lower contacts being connected by a conductive coating.
- the upper and lower electrodes are formed by thick film.
- the upper electrodes are made on the opposite
- a method of manufacturing a chip resistor according to the aforementioned patent includes forming on the substrate thick-film upper and lower
- the upper and lower electrodes are formed by thick film.
- a method of manufacturing a resistor chip according to the aforementioned patent includes forming on the substrate thick-film upper and lower electrodes and spraying a thin-film resistive layer,
- the objective of the present invention is to provide a simple, reliable and technologically advanced chip resistor and method for its manufacture
- a thin-film barrier layer is made of at least one material having a temporary stability in the range of 10 to 100 rpm and the thermal conductivity is not less than 80 W / (mhK), and a thin-film protective layer of at least one material having a temporary stability in the range of 10 to 100 rpm is made over the working area of the resistive layer, the thermal conductivity is e less than 80 W / (mkhK), transparent to laser radiation
- the thin-film resistive layer is made of NiCr alloy with a thickness in the range of 5-65 nm, and each of the thin-film barrier and protective layers is made of a material selected from the group consisting of S13N4, Si0 2 , A1 2 Oz, A1N, with a thickness within 50- 250 nm
- the upper contacts are made in the form of at least one thin film
- the second protective layer is made in the form of a thick film layer of organic protection.
- the object of the invention is a method for manufacturing a chip resistor, including sputtering a thin film resistive layer on a substrate, forming resistive paths in the said resistive layer by photolithography and ion etching, the formation of the upper electrodes, the formation of a protective layer on the working area of the resistive film, laser adjustment of the resistor value, separation of the insulating substrate into strips and the formation of a conductive coating on the working, ends and back of the substrate by sputtering a thin layer of nickel connecting the upper and lower sides of the substrate, as well as separation substrate strips on individual chips, it is decided that before the formation of the resistive layer, a thin-film barrier layer of at least one material is sprayed onto the surface of the substrate, having a temporary stability in the range of 10 to 100 rpm and thermal conductivity of at least 80 W / (mKhK), after which, without unloading the substrate from the spraying chamber, the resistive layer is sputtered by magnetron co-sputtering of
- the substrate Before the operation of forming the barrier layer, the substrate is multi-stage cleaned by washing, chemical cleaning in a peroxide-ammonia solution in an ultrasonic bath with heating the solution to a temperature of 50-70 ° C for 5-15 minutes, and immediately before applying the barrier layer, the surface is cleaned substrates with a beam of oxygen ions.
- the thin-film resistive layer is made of a NiCr alloy with a thickness in the range of 5-65 nm, and each of the thin-film barrier and protective layers is sprayed with a material selected from the group consisting of Si 3 N 4 , Si0 2 , A1 2 0 3 , A1N, with a thickness within 50-250 nm
- the upper contacts are made in the form of at least one thin film of copper 100-300 nm thick, on top of which at least one thin layer of nickel 100-200 nm thick is applied, and the conductive coating on the working, ends and back of the substrate is made in the form of at least one 5 a thin layer of nickel 100-200 nm thick
- a thick film layer of organic protection is applied to the area of the resistive element free of contacts.
- FIG. 1 shows a schematic representation of the claimed resistor chip in longitudinal section.
- Figure 2 presents the algorithm of the claimed method of manufacturing the claimed chip resistor.
- the precision thin-film chip resistor shown in Figs. 1, 15 is made on a ceramic substrate 1 made of alumina, on which a barrier layer 2 50–250 nm thick is sprayed, on the barrier layer 2 a resistive layer is made in the form of an alloy layer by magnetron co-sputtering resistive film 3 with a thickness in the range of 5-65 nm, the working area of which is covered by a protective layer 4 20 with a thickness of 50-250 nm.
- films of copper 5 and nickel 6, each 100-300 nm thick are successively deposited, forming the upper contacts 7.
- a thin nickel layer 9 of a thickness of 100-200 nm is sprayed onto the edges of the reverse side and the ends of the substrate 1, after which layers of nickel 10 and tin 1 1 of a thickness of 3-20 ⁇ m are deposited using galvanic deposition.
- the films of the functional layers of the thin-film resistor must have a strong bond (adhesion) with the substrate 1. This bond should not deteriorate with time or under external influence. Even the 5 smallest foreign particles are commensurate in size with the thickness of the film and therefore have a significant effect on the quality of the film. Contaminants can chemically interact with the film material. In addition, it is known that films of various structures are obtained on clean and contaminated substrates. Therefore, in the manufacture of thin-film resistors, one of the most important conditions for ensuring quality is the purity of the substrate.
- the technology uses well-known ceramic substrates of A1 2 0 3 99.6% with pre-cut laser or circular saw, which further simplifies the process of separation into 15 individual chips.
- a multi-stage cleaning system which includes the removal of solid particles and organics from the surface.
- Chemical cleaning is carried out in a peroxide-ammonia solution (H 2 0: ⁇ 2 0 2 2: ⁇ 4 ⁇ in a ratio of 15: 4: 1) in an ultrasonic bath with heating the solution to a temperature of 50-70 ° C for 5-15 minutes.
- a peroxide-ammonia solution H 2 0: ⁇ 2 0 2 2: ⁇ 4 ⁇ in a ratio of 15: 4: 1
- Pre-prepared substrates 1 are placed on a snap, which is loaded into a vacuum spraying chamber.
- the substrates are cleaned with a beam of oxygen ions to remove molecular particles, adsorbed gases, polymer fragments, water vapor, and also atomic activation of the surface bonds of the substrate 1 immediately before applying a thin film coating in order to improve the adhesion of the applied layer to the surface of the substrate 1.
- the materials may be: S13N4, Si0 2 , A1 2 0 3 , A1N or other materials having a temporary stability in the range of 10 to 100 rpm and thermal conductivity of at least 80 W / ( mhk).
- the resistive layer 3 is sputtered by magnetron-co-sputtering of the components of the final film from targets of pure materials (Ni, Cr, A1, Si, Cu, Ta, Ti).
- the substrates 1 are removed from the spray chamber.
- the standard photolithography process As a method for forming the conductive resistive tracks 20 and obtaining the required resistor value, the standard photolithography process is used, which includes such steps as: applying photoresist, drying, exposure, developing, tanning. All these steps are standard for microelectronics processes and are known, for example, from the aforementioned Russian patent N ° 2402088.
- the goal of 25 photolithography on resistive layer 3 is to obtain a topology in the form of a meander, thereby increasing the resistance of the resistor without changing the occupied area.
- the use of photolithography can reduce the laser effect on the resistive film 3, which increases the reliability and stability of the thin-film resistor,
- etching of the resistive layer 3 is used.
- Chemical etching methods are known when the chemical reagents are selected in such a way as to ensure maximum etching speed and selectivity to the materials of the processed layers and substrates.
- Ion etching thus, gives the best quality of the boundary of the resistive layer 3, while there is practically no lateral etching and leaving the topology pattern.
- the substrate 1 with the photolithographic mask applied is loaded into the vacuum chamber of the ion etching unit, where the etching process is carried out with argon ions with an energy of about 1200-1800 eV. After the etching process, the substrates 1 are removed from the vacuum chamber and the photoresist in the solvent is removed.
- the formation of the mask of the protective layer 4 is performed using the standard photolithography process.
- the substrates 1 with a photolithographic mask of the protective layer 4 are placed on a snap, which is loaded into a vacuum spraying chamber.
- the substrates are cleaned with a beam of oxygen ions to remove molecular particles, adsorbed gases, polymer fragments, water vapor, as well as for atomic activation of surface bonds of the resistive layer 3 immediately before applying a thin film coating in order to improve the adhesion of the applied layer to the surface 5 of the substrate 1.
- the same materials are sprayed as for the barrier layer 2, namely: Si 3 N 4 , Si0 2 , A1 2 0 3 , A1N or other materials having good thermal and chemical stability (temporary stability ranging from 10 up to 100 ppm and thermal conductivity of at least 80 W / (mh)).
- the purpose of the protective layer 4 is to prevent the influence of the environment on the resistive film 3. During annealing in the atmosphere, oxygen acts on the structure, thereby oxidizing the resistive film 3, which in turn leads to a change in resistance and temperature coefficient
- the application of a dielectric protective layer 4 helps to prevent the negative influence of the atmosphere, especially in temperature operations.
- Another condition for the protective layer 4 is transparency for laser radiation, which acts on the resistive layer during laser fitting.
- the substrates 1 are removed from the vacuum chamber and the photoresist in the solvent is removed.
- the formation of the mask of the upper contacts 7 is performed using the standard photolithography process.
- the upper contacts 7 form a series of sputtering films of copper 5 and nickel 6 through the corresponding photolithographic mask at the edges of the deposited resistive layer 3, in the form of at least one thin film of copper 5 with a thickness of 100-300 nm, on top of which at least one thin layer of nickel 6 is later applied 100-200 nm thick Thermal Annealing:
- Annealing causes recrystallization of the structure of the resistive film 3. Defects in the crystal lattice determine the quasiequilibrium state of the film, so heat treatment causes three 5 processes: annealing of defects, recrystallization of the material structure, which manifests itself in an increase in grain size and oxidation of the film components, and the films become more uniform in thickness.
- Laser fitting is one of the mechanisms for obtaining a given nominal value and accuracy of the electrical resistance of resistors.
- the resistance value of the resistor depends on its geometrical dimensions (length, width, thickness) and the material of the resistive film 3. Laser cutting increases the length of the resistive film 3 through which electric current flows, thereby increasing the value
- Laser radiation passing through the upper protective layer 4 is absorbed by the material of the resistive film 3. The absorbed energy of the laser radiation is converted into thermal energy,
- the protective layer 4 protects the surface of the resistive layer 3 from the evaporation of vaporized material on it.
- Laser adjustment is carried out, as a rule, in several stages, with control of the obtained resistance value of the resistive layer,
- Aging is necessary to prevent or reduce changes in the resistive film during operation. During aging, the film relaxes, resulting in a change in resistance. Aging is performed in the atmosphere at a temperature of 200-250 degrees, a typical duration is about 24 hours.
- the first fit is made before aging and the deviation from the nominal is about -1%
- the second step is done after aging and the deviation from the nominal reaches the set value
- a thick film layer of organic protection is applied to the area of the resistive film 3 free of contacts 7 by means of the known screen printing method 8
- marking can be applied to the specified layer of organic protection.
- Each substrate 1 is separated (broken) by previously cut notches by a laser or circular saw.
- the formation of a conductive coating at the ends of the substrate 1 The strip of the substrate with the applied protection 8 are stacked on top of each other, loaded into cassettes and into a vacuum deposition chamber. By magnetron sputtering, at least one thin nickel layer 9 is formed with a thickness of 100-200 nm at the ends of the substrate 1. In this case, the same nickel layer is formed on the upper surface of the substrate 1 on the nickel layer 6 of the upper contacts 7 and on the lower surface of the substrate 1.
- a dielectric protective layer prevents the negative influence of the atmosphere, especially during temperature operations, and, with subsequent laser fitting, protects the resistive layer from deposition of the vaporized material, i.e. allows you to save the properties of the resistor corresponding to the calculated.
Abstract
Изобретение относится к области электротехники, в частности, к тонкопленочной технологии изготовления резистивных элементов. Техническим результатом является создание простого, надежного и технологичного чип резистора. Прецизионный чип резистор содержит изоляционную подложку, на рабочей поверхности которой расположен тонкопленочный резистивный материал, верхние и нижние контакты, выполненные, соответственно, на рабочей и на противоположной рабочей поверхностях подложки, и соединенные проводящим покрытием, на которое последовательно нанесены слои никеля и олова. Между рабочей поверхностью подложки и резистивным слоем выполнен тонкопленочный барьерный слой, а поверх рабочей области резистивного слоя выполнен тонкопленочный защитный слой. Указанные слои выполнены из хотя бы одного материала, имеющего временную стабильность в пределах от 10 до 100 ррт и теплопроводность не менее 80 Вт/(мхК). Защитный слой выполнен прозрачным для лазерного излучения.
Description
Прецизионный чип резистор и способ его изготовления
5 Настоящее изобретение относится к области электротехники, а именно к технологии изготовления резистивных элементов в частности, тонкопленочной технологии.
В современной технике известно большое количество резистивных элементов, описанных, например, в патентах России N»2123735, публ. ю 20.12.1998 и 2312418, публ. 10.12.2007
В частности известен аналог как заявленного чип резистора, так и способа его изготовления, описанный в патенте США Ns US6703683. В данном источнике описан чип резистор, содержащий подложку, несущую на рабочей поверхности тонкопленочный резистивный слой с рисунком,
15 верхние контакты, выполненные на рабочей поверхности подложки, нижние контакты, выполненные на поверхности подложки, противоположной рабочей, причем верхние и нижние контакты соединены проводящим покрытием. Верхние и нижние электроды сформированы толстопленочными. Верхние электроды выполнены на противоположных
20 концах изолирующей подложки, из двух слоев так, чтобы соответствующий конец резистивного слоя был зажат между указанными слоями соответствующего верхнего электрода.
Способ изготовления чип резистора по указанному патенту включает в себя формирование на подложке толстопленочных верхних и нижних
25 электродов, тонкопленочного резистивного слоя, фотолитографическое формирование на указанном резистивном слое токопроводящих резистивных дорожек для получения требуемого номинала резистора и лазерную подгонку указанного номинала резистора,, формирование второго слоя верхних электродов, а также соединяющего верхние и зо нижние электроды проводящего покрытия на торцах подложки по
толстопленочной технологии, формирование толстопленочных защитных слоев на рабочей области резистивной пленки.
Наиболее близкий аналог как заявленного чип резистора, так и способа его изготовления, описан в патенте России N_>2402088, публ 5 20.10.2010. В данном источнике описан прецизионный чип резистор, содержащий изоляционную подложку, несущую на рабочей поверхности тонкопленочный резистивный слой с рисунком, верхние контакты, выполненные на рабочей поверхности подложки, нижние контакты, выполненные на поверхности подложки, противоположной рабочей, ю причем верхние и нижние контакты соединены проводящим покрытием.
Верхние и нижние электроды сформированы толстопленочными.
Способ изготовления чип резистора по указанному патенту включает в себя формирование на подложке толстопленочных верхних и нижних электродов и напыление тонкопленочного резистивного слоя,
15 формирование в указанном резистивном слое токопроводящих резистивных дорожек методом фотолитографиии и ионного травления и лазерную подгонку номинала указанного резистора, формирование проводящего покрытия на торцах подложки, соединяющего верхние и нижние электроды, формирование хотя бы одного защитного слоя на
20 рабочей области резистивной пленки.
Недостатком указанных устройства и способа является применение в одном процессе как тонкопленочных, так и толстопленочных технологий, что требует разнородного оборудования и усложняет технологический процесс. Кроме того, использование резистивного элемента,
25 изготовленного по тонкопленочной технологии, и электродов, изготовленных по толстопленочной технологии, не обеспечивает гарантированно надежного и стабильного их взаимного контакта.
Задачей настоящего изобретения является создание простого, надежного и технологичного чип резистора и способа его изготовления зо
Поставленная задача в прецизионном чип резисторе, содержащем изоляционную подложку, несущую на рабочей поверхности тонкопленочный резистивный слой с рисунком, верхние контакты, выполненные на рабочей поверхности подложки, проводящее покрытие,
5 нанесенное на рабочую, торцы и противоположную сторону подложки, и покрытое последовательными слоями никеля и олова, решена тем, что между рабочей поверхностью подложки и резистивным слоем выполнен тонкопленочный барьерный слой из хотя бы одного материала, имеющего временную стабильность в пределах от 10 до 100 ррт и теплопроводность ю не менее 80 Вт/(мхК), а поверх рабочей области резистивного слоя выполнен тонкопленочный защитный слой хотя бы из одного материала, имеющего временную стабильность в пределах от 10 до 100 ррт, теплопроводность не менее 80 Вт/(мхК), прозрачного для лазерного излучения
15 Тонкопленочный резистивный слой выполнен из NiCr сплава с толщиной в пределах 5-65 нм, а каждый из тонкопленочных барьерного и защитного слоев выполнен из материала, выбранного из группы, включающей S13N4, Si02, А12Оз, A1N, толщиной в пределах 50-250 нм
Верхние контакты выполнены в виде хотя бы одной тонкой пленки
20 меди толщиной 100-300 нм, поверх которой нанесен хотя бы один тонкий слой никеля толщиной 100-200 нм, а проводящее покрытие на рабочей, торцах и обратной стороне подложки выполнено в виде хотя бы одного тонкого слоя никеля толщиной 100-200 нм.
На свободной от контактов площади резистивного элемента
25 выполнен второй защитный слой в виде толстопленочного слоя органической защиты.
Поставленная задача в способе изготовления чип резистора, включающем напыление на подложке тонкопленочного резистивного слоя, формирование в указанном резистивном слое токопроводящих зо резистивных дорожек методом фотолитографиии и ионного травления,
формирование верхних электродов, формирование защитного слоя на рабочей области резистивной пленки, лазерную подгонку номинала резистора, разделение изоляционной подложки на полосы и формирование проводящего покрытия на рабочей, торцах и обратной стороне подложки напылением тонкого слоя никеля, соединяющего верхнюю и нижнюю стороны подложки, а также разделение полос подложки на отдельные чипы, решена тем, что до формирования резистивного слоя на поверхность подложки напыляют тонкопленочный барьерный слой из хотя бы одного материала, имеющего временную стабильность в пределах от 10 до 100 ррт и теплопроводность не менее 80 Вт/(мхК), после чего, не выгружая подложки из камеры напыления, напыляют резистивный слой путем магнетронного co-sputtering компонентов конечной пленки из мишеней чистых материалов, верхние контакты формируют, осаждая последовательно пленки меди и никеля через соответствующую фотолитографическую маску на краях напыленного резистивного слоя, формируют тонкопленочный защитный слой на рабочей области резистивного слоя напылением хотя бы одного материала, имеющего временную стабильность в пределах от 10 до 100 ррт и теплопроводность не менее 80 Вт/(мхК), после чего производят лазерную подгонку номинала резистора.
До операции формирования барьерного слоя осуществляют многоступенчатую очистку подложки, осуществляя последовательно отмывку, химическую очистку в перекисно-аммиачном растворе в ультразвуковой ванне с нагревом раствора до температуры 50-70°С в течении 5-15 минут, а непосредственно перед нанесением барьерного слоя производят очистку поверхности подложки пучком ионов кислорода.
Тонкопленочный резистивный слой выполняют из NiCr сплава с толщиной в пределах 5-65 нм, а каждый из тонкопленочных барьерного и защитного слоев напыляют материалом, выбранным из группы, включающей Si3N4, Si02, А1203, A1N, толщиной в пределах 50-250 нм
Верхние контакты выполняют в виде хотя бы одной тонкой пленки меди толщиной 100-300 нм, поверх которой наносят хотя бы один тонкий слой никеля толщиной 100-200 нм, а проводящее покрытие на рабочей, торцах и обратной стороне подложки выполняют в виде хотя бы одного 5 тонкого слоя никеля толщиной 100-200 нм
На свободную от контактов площадь резистивного элемента наносят толстопленочный слой органической защиты.
На чертежах представлены неограничивающие примеры реализации заявленного изобретения,
ю На фиг.1 представлено схематическое изображение заявленного чип резистора в продольном разрезе.
На фиг.2 представлен алгоритм заявленного способа изготовления заявленного чип резистора.
Прецизионный тонкопленочный чип резистор, показанный на фиг.1 , 15 изготовлен на керамической подложке 1, выполненной из оксида алюминия, на которую напылен барьерный слой 2 толщиной 50-250 нм, на барьерном слое 2 методом магнетронного co-sputtering выполнен резистивный слой в виде сплавной резистивной пленки 3 толщиной в пределах 5-65 нм, рабочая область которой закрыта защитным слоем 4 20 толщиной 50-250 нм. На краях резистивной пленки 3 последовательно осаждены пленки меди 5 и никеля 6 толщиной 100-300 нм каждая, формируя верхние контакты 7. На свободной от контактов 7 рабочей области резистивной пленки 3 размещен толстопленочный слой 8 органической защиты, предназначенный для нанесения на него 25 маркировки (на чертеже не показана). На края обратной стороны и торцы подложки 1 напылен тонкий слой 9 никеля толщиной 100-200 нм, после чего, с использованием гальванического осаждения, нанесены слои никеля 10 и олова 1 1 толщиной 3-20 мкм.
Заявленный способ осуществляют следующими последовательными зо этапами:
Подготовка подложек:
Пленки функциональных слоев тонкопленочного резистора должны иметь прочную связь (адгезию) с подложкой 1. Эта связь не должна ухудшаться со временем или под внешним воздействием. Даже 5 мельчайшие посторонние частицы по своим размерам соизмеримы с толщиной пленки и поэтому оказывают существенное влияние на качество пленки. Загрязнения могут химически взаимодействовать с материалом пленки. Кроме того, известно, что на чистой и загрязненной подложках получаются пленки различной структуры. Поэтому при изготовлении ю тонкопленочных резисторов одним из важнейших условий обеспечения качества является чистота подложки.
В технологии используют известные керамические подложки из А1203 99,6% с предварительно нанесенными надсечками лазером или дисковой пилой, которые в дальнейшем упрощают процесс разделения на 15 отдельные чипы.
Для данного типа подложек применяют многоступенчатую систему очистки, которая включает в себя удаление с поверхности твердых частиц и органики.
Первоначальную отмывку производят методом центрифугирования с 20 подачей изопропилового спирта.
Химическую очистку осуществляют в перекисно-аммиачном растворе (Н20: Η2022:ΝΗ4θΗ в соотношении 15:4: 1) в ультразвуковой ванне с нагревом раствора до температуры 50-70°С в течении 5-15 минут.
После этого производят отмывку в деионизованной воде.
25 Напыление барьерного слоя 2 и резистивного слоя 3:
Предварительно подготовленные подложки 1 размещают на оснастке, которую загружают в вакуумную напылительную камеру.
Перед процессом напыления осуществляют очистку подложек пучком ионов кислорода для удаления молекулярных частиц, зо адсорбированных газов, полимерных фрагментов, паров воды, а также для
атомарной активации поверхностных связей подложки 1 непосредственно перед нанесением тонкопленочного покрытия с целью улучшения адгезии наносимого слоя к поверхности подложки 1.
После проведения процесса ионной очистки, производят процесс 5 напыления барьерного слоя 2, материалами могут выступать: S13N4, Si02, А1203, A1N или другие материалы имеющие временную стабильность в пределах от 10 до 100 ррт и теплопроводность не менее 80 Вт/(мхК).
Затем, не выгружая из подложек 1 из напылительной камеры производят процесс напыления резистивного слоя 3 путем магнетронного ю co-sputtering компонентов конечной пленки из мишеней чистых материалов (Ni, Cr, А1, Si, Си, Та, Ti).
При использовании процесса co-sputtering достигается высокая воспроизводимость состава пленки на подложке, что в свою очередь влияет на воспроизводимость сопротивления и температурного 15 коэффициента сопротивления.
После напыления резистивного слоя 2 подложки 1 извлекают из напылительной камеры.
Фотолитография «Резистивный слой»:
Как метод для формирования токопроводящих резистивных дорожек 20 и получения требуемого номинала резистора применяется стандартный процесс фотолитографии, который включает в себя такие шаги как: нанесение фоторезиста, сушку, экспонирование, проявление, дубление. Все эти шаги являются стандартными для процессов микроэлектроники и известны, например, из упомянутого патента России N°2402088. Цель 25 фотолитографии по резистивному слою 3 - получить топологию в виде меандра, тем самым увеличить сопротивление резистора, не изменяя при этом занимаемую площадь. Использование фотолитографии позволяет сократить воздействие лазера на резистивную пленку 3, что повышает надежность и стабильность тонкопленочного резистора,
зо Травление ионным пучком:
Для формирования рисунка на резистивном слое 3 после проведения процесса фотолитографии применяют травление резистивного слоя 3. Известны химические способы травления, когда химические реагенты подбирают таким образом, чтобы обеспечить максимальную скорость травления и селективность к материалам обрабатываемых слоев и подложек. В случае химического травления существует подтрав шириной порядка 2-3 мкм, а при ионном травлении данный эффект отсутствует, [см. Уткин В.Н., Исаков М.А., Хапугин О.Е. СРАВНЕНИЕ МЕТОДОВ ХИМИЧЕСКОГО И ИОННОГО ТРАВЛЕНИЯ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ТОПОЛОГИИ РЕЗИСТИВНОГО СЛОЯ ЧИП-
РЕЗИСТОРОВ .//Современные наукоемкие технологии, N° 1 1 за 2007 год , (http://www.rae.m/snt/?section=co^
Ионное травление, таким образом, дает лучшее качество границы резистивного слоя 3, при этом практически отсутствую боковые подтравы и уход рисунка топологии. Для проведения процесса ионного травления подложки 1 с нанесенной фотолитографической маской загружают в вакуумную камеру установки ионного травления, где проводят процесс травления ионами аргона с энергией порядка 1200-1800 эВ. После проведения процесса травления подложки 1 извлекают из вакуумной камеры и снимают фоторезист в растворителе.
Фотолитография «Защитный слой»:
Формирование маски защитного слоя 4 производят с применением стандартного процесса фотолитографии.
Напыление защитного слоя 4
Подложки 1 с нанесенной фотолитографической маской защитного слоя 4 размещают на оснастке, которую загружают в вакуумную напылительную камеру.
Перед процессом напыления защитного слоя 4 осуществляют очистку подложек пучком ионов кислорода для удаления молекулярных
частиц, адсорбированных газов, полимерных фрагментов, паров воды, а также для атомарной активации поверхностных связей резистивного слоя 3 непосредственно перед нанесением тонкопленочного покрытия с целью улучшения адгезии наносимого слоя к поверхности 5 подложки 1.
При создании защитного слоя 4 напыляют такие же материалы, как и для барьерного слоя 2, а именно: Si3N4, Si02, А1203, A1N или другие материалы имеющие хорошую тепловую и химическую стабильность (временную стабильность в пределах от 10 до 100 ррт и теплопроводность ю не менее 80 Вт/(мх )). Назначение защитного слоя 4 - предотвратить воздействие окружающей среды на резистивную пленку 3. Во время проведения отжига на атмосфере на структуру воздействует кислород, тем самым окисляя резистивную пленку 3, что в свою очередь ведет к изменению сопротивления и температурного коэффициента
15 сопротивления. Нанесение диэлектрического защитного слоя 4 позволяет предотвратить негативное влияние атмосферы, особенно на температурных операциях. Еще одно условие, предъявляемое к защитному слою 4 - это прозрачность для излучения лазера, который воздействует на резистивный слой во время лазерной подгонки.
20 После создания защитного слоя 4 подложки 1 извлекают из вакуумной камеры и снимают фоторезист в растворителе.
Фотолитография «верхние контакты»:
Формирование маски верхних контактов 7 производят с применением стандартного процесса фотолитографии.
25 Формирование верхних контактов 7
Верхние контакты 7 формируют напыляя последовательно пленки меди 5 и никеля 6 через соответствующую фотолитографическую маску на краях напыленного резистивного слоя 3, в виде хотя бы одной тонкой пленки меди 5 толщиной 100-300 нм, поверх которой позднее наносят хотя зо бы один тонкий слой никеля 6 толщиной 100-200 нм
Термический отжиг:
Отжиг вызывает рекристаллизацию структуры резистивной пленки 3. Дефекты кристаллической решетки обусловливают квазиравновесное состояние пленки, поэтому термообработка вызывает протекание трех 5 процессов: отжиг дефектов, рекристаллизацию структуры материала, проявляющуюся в увеличении размеров зерен и окисление компонентов пленки, также пленки становятся более однородными по толщине.
Лазерная подгонка (первый этап):
Лазерная подгонка является одним из механизмов получения ю заданного номинала и точности электрического сопротивления резисторов.
Величина сопротивления резистора зависит от его геометрических размеров (длина, ширина, толщина) и материала резистивной пленки 3. Лазерный рез увеличивает длину резистивной пленки 3, через которую протекает электрический ток, тем самым увеличивая величину
15 электрического сопротивления. Для лазерной подгонки, как правило, используется Nd:YAG лазер, генерирующий излучение с длиной волны λ=1064 нм или кратной λ=532 нм. Излучение лазера, проходящее через верхний защитный слой 4 поглощается материалом резистивной пленки 3. Поглощённая энергия лазерного излучения переходит в тепловую энергию,
20 при этом резистивная пленка 3 испаряется, взрывая защитный слой. При этом защитный слой 4 предохраняет поверхность резистивного слоя 3 от попадания на него испаренного материала.
Лазерная подгонка осуществляется, как правило, в несколько этапов, с контролем полученного значения сопротивления резистивного слоя,
25 последовательно приближая указанное значение сопротивления к заданному.
Старение
Старение необходимо для предотвращения или сокращения изменений в резистивной пленке во время работы. Во время проведения зо старения пленка релаксирует, что приводит изменению сопротивления.
Старение производится в среде атмосферы при температуре 200-250 градусов, типичная длительность составляет порядка 24 часов.
Лазерная подгонка (второй этап)
Для лазерной подгонки, как и на первом этапе, используется Nd:YAG лазер, генерирующий излучение с длиной волны λ=1064 нм или кратной λ=532 нм.
Первая подгонка производится до старения и отклонение от номинала составляет порядка -1%, второй этап производится после старения и отклонение от номинала достигает заданной величины,
Органическая защита и маркировка
На свободную от контактов 7 площадь резистивной пленки 3 посредством известного метода трафаретной печати наносят толстопленочный слой органической защиты 8
После чего может быть нанесена маркировка на указанный слой органической защиты.
Разделение изоляционной подложки 1 на полосы
Каждую подложку 1 разделяют (разламывают) по предварительно нанесенным лазером или дисковой пилой надсечкам.
Формирование проводящего покрытия на торцах подложки 1 Полосы подложки с нанесенной защитой 8 укладывают друг на друга, загружают в кассеты и в камеру вакуумного напыления. Посредством магнетронного распыления формируют хотя бы один тонкий слой никеля 9 толщиной 100-200 нм на торцах подложки 1. При этом такой же слой никеля образуется и на верхней поверхности подложки 1 на слое никеля 6 верхних контактов 7, и на нижней поверхности подложки 1.
После чего, с использованием гальванического осаждения, наносят слои никеля 10 и олова 1 1 толщиной 3-20 мкм, формируя окончательно указанное проводящее покрытие.
Разделение и упаковка
Далее осуществляют разделение полос подложки 1 на отдельные чипы по предварительно нанесенным лазером или дисковой пилой надсечкам и упаковку полученных чип резисторов.
Таким образом, заявленный удобный и технологичный способ позволяет получить заявленный простой, надежный и технологичный чип резистор
Использование процесса co-sputtering обеспечивает высокую воспроизводимость состава пленки на подложке, что в свою очередь влияет воспроизводимость сопротивления и температурного коэффициента сопротивления
Нанесение диэлектрического защитного слоя позволяет предотвратить негативное влияние атмосферы, особенно на температурных операциях, и, при последующей лазерной подгонке, защищает резистивный слой от осаждения испаряемого материала, т.е. позволяет сохранить свойства резистора соответствующими расчетным.
Claims
1. Прецизионный чип резистор, содержащий изоляционную подложку, несущую на рабочей поверхности тонкопленочный резистивный слой с
5 рисунком, верхние контакты, выполненные на рабочей поверхности подложки, проводящее покрытие, нанесенное на рабочую, торцы и противоположную от рабочей сторону подложки, и покрытое последовательными слоями никеля и олова, отличающийся тем, что между рабочей поверхностью подложки и резистивным слоем ю выполнен тонкопленочный барьерный слой из хотя бы одного материала, имеющего временную стабильность в пределах от 10 до 100 ррт и теплопроводность не менее 80 Вт/(мх ), а поверх рабочей области резистивного слоя выполнен тонкопленочный защитный слой хотя бы из одного материала, имеющего временную стабильность в
15 пределах от 10 до 100 ррт, теплопроводность не менее 80 Вт/(мхК), прозрачного для лазерного излучения
2. Чип резистор по п.1, отличающийся тем, что тонкопленочный резистивный слой выполнен из NiCr сплава с толщиной в пределах 5-65 нм
20 3. Чип резистор по п.1, отличающийся тем, что каждый из тонкопленочных барьерного и защитного слоев выполнен из материала, выбранного из группы, включающей S13N4, Sid)2, А12Оз, A1N, толщиной в пределах 50-250 нм
4. Чип резистор по п.1, отличающийся тем, что верхние контакты 25 выполнены в виде хотя бы одной тонкой пленки меди толщиной 100-
300 нм, поверх которой нанесен хотя бы один тонкий слой никеля толщиной 100-200 нм
5. Чип резистор по п.1, отличающийся тем, что проводящее покрытие на рабочей, торцах подложки и обратной стороне подложки выполнено в
30 виде хотя бы одного тонкого слоя никеля толщиной 100-200 нм
Чип резистор по п.1 , отличающийся тем, что подложка выполнена из оксида алюминия А1203 99,6%
Чип резистор по п.1, отличающийся тем, что на свободной от контактов площади резистивного элемента выполнен второй защитный слой в виде толстопленочного слоя органической защиты.
Способ изготовления чип резистора, включающий напыление на подложке тонкопленочного резистивного слоя, формирование в указанном резистивном слое токопроводящих резистивных дорожек методом фотолитографии и ионного травления, формирование верхних электродов, формирование защитного слоя на рабочей области резистивной пленки, лазерную подгонку номинала резистора, разделение изоляционной подложки на полосы и формирование проводящего покрытия на рабочей, торцах и обратной стороне подложки напылением тонкого слоя никеля, соединяющего верхние и нижние поверхности подложки, а также разделение полос подложки на отдельные чипы, отличающийся тем, что до формирования резистивного слоя на поверхность подложки напыляют тонкопленочный барьерный слой из хотя бы одного материала, имеющего временную стабильность в пределах от 10 до 100 ррт и теплопроводность не менее 80 Вт/(мхК), после чего, не выгружая подложки из камеры напыления, напыляют резистивный слой путем магнетронного co-sputtering компонентов конечной пленки из мишеней чистых материалов, верхние контакты формируют, осаждая последовательно пленки меди и никеля через соответствующую фотолитографическую маску на краях напыленного резистивного слоя, формируют тонкопленочный защитный слой на рабочей области резистивного слоя напылением хотя бы одного материала, имеющего временную стабильность в пределах от 10 до 100 ррт и теплопроводность не менее 80 Вт/(мхК), после чего производят лазерную подгонку номинала резистора.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что до операции формирования барьерного слоя осуществляют многоступенчатую очистку подложки, осуществляя последовательно отмывку, химическую очистку в перекисно-аммиачном растворе в ультразвуковой ванне с нагревом
5 раствора до температуры 50-70°С в течении 5-15 минут, а непосредственно перед нанесением барьерного слоя производят очистку поверхности подложки пучком ионов кислорода.
10. Способ по п.8, отличающийся тем, что тонкопленочный резистивный . слой выполняют из NiCr сплава с толщиной в пределах 5-65 нм
ю 11. Способ по п.8, отличающийся тем, что каждый из тонкопленочных барьерного и защитного слоев напыляют материалом, выбранным из группы, включающей Si3N4, Si02, А1203, A1N, толщиной в пределах 50- 250 нм
12. Способ по п.8, отличающийся тем, что верхние контакты выполняют в 15 виде хотя бы одной тонкой пленки меди толщиной 100-300 нм, поверх которой наносят хотя бы один тонкий слой никеля толщиной 100-200 нм
13. Способ по п.8, отличающийся тем, что проводящее покрытие на торцах подложки и нижние контакты выполняют в виде хотя бы одного
20 тонкого слоя никеля толщиной 100-200 нм
14. Способ по п.8, отличающийся тем, что на свободную от контактов площадь резистивного элемента наносят толстопленочный слой органической защиты.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/BY2014/000008 WO2016049727A1 (ru) | 2014-09-30 | 2014-09-30 | Прецизионный чип резистор и способ его изготовления |
| EA201600585A EA032068B1 (ru) | 2014-09-30 | 2014-09-30 | Прецизионный чип-резистор и способ его изготовления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/BY2014/000008 WO2016049727A1 (ru) | 2014-09-30 | 2014-09-30 | Прецизионный чип резистор и способ его изготовления |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2016049727A1 true WO2016049727A1 (ru) | 2016-04-07 |
Family
ID=55629184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/BY2014/000008 WO2016049727A1 (ru) | 2014-09-30 | 2014-09-30 | Прецизионный чип резистор и способ его изготовления |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA032068B1 (ru) |
| WO (1) | WO2016049727A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113571275A (zh) * | 2021-06-24 | 2021-10-29 | 贝迪斯电子有限公司 | 一种片式合金箔电阻的制造方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1490167A1 (ru) * | 1987-01-04 | 1989-06-30 | Предприятие П/Я В-8851 | Способ получени пленок N @ О @ |
| RU2123735C1 (ru) * | 1995-08-31 | 1998-12-20 | Конструкторское бюро "ИКАР" | Прецизионный тонкопленочный чип-резистор |
| RU2263998C2 (ru) * | 2003-06-05 | 2005-11-10 | Открытое акционерное общество "НИИ молекулярной электроники и завод "Микрон" | Способ изготовления тонкопленочной структуры межсоединений принтерной головки с тонкопленочным резистором |
| RU2312418C1 (ru) * | 2006-09-25 | 2007-12-10 | Закрытое акционерное общество "Каскад-Телеком" | Способ образования контактов чип-резисторов толстопленочной технологии |
| WO2009007448A2 (en) * | 2007-07-12 | 2009-01-15 | Materia Nova | Magnetron co-sputtering device |
| RU2402088C1 (ru) * | 2009-11-12 | 2010-10-20 | Закрытое акционерное общество "Каскад-Телеком" | Способ изготовления прецизионных чип-резисторов по гибридной технологии |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1828306A1 (ru) * | 1990-03-05 | 1996-07-20 | Минский радиотехнический институт | Способ изготовления тонкопленочных резисторов |
-
2014
- 2014-09-30 WO PCT/BY2014/000008 patent/WO2016049727A1/ru active Application Filing
- 2014-09-30 EA EA201600585A patent/EA032068B1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1490167A1 (ru) * | 1987-01-04 | 1989-06-30 | Предприятие П/Я В-8851 | Способ получени пленок N @ О @ |
| RU2123735C1 (ru) * | 1995-08-31 | 1998-12-20 | Конструкторское бюро "ИКАР" | Прецизионный тонкопленочный чип-резистор |
| RU2263998C2 (ru) * | 2003-06-05 | 2005-11-10 | Открытое акционерное общество "НИИ молекулярной электроники и завод "Микрон" | Способ изготовления тонкопленочной структуры межсоединений принтерной головки с тонкопленочным резистором |
| RU2312418C1 (ru) * | 2006-09-25 | 2007-12-10 | Закрытое акционерное общество "Каскад-Телеком" | Способ образования контактов чип-резисторов толстопленочной технологии |
| WO2009007448A2 (en) * | 2007-07-12 | 2009-01-15 | Materia Nova | Magnetron co-sputtering device |
| RU2402088C1 (ru) * | 2009-11-12 | 2010-10-20 | Закрытое акционерное общество "Каскад-Телеком" | Способ изготовления прецизионных чип-резисторов по гибридной технологии |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113571275A (zh) * | 2021-06-24 | 2021-10-29 | 贝迪斯电子有限公司 | 一种片式合金箔电阻的制造方法 |
| CN113571275B (zh) * | 2021-06-24 | 2022-03-11 | 贝迪斯电子有限公司 | 一种片式合金箔电阻的制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201600585A1 (ru) | 2016-12-30 |
| EA032068B1 (ru) | 2019-04-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3406043A (en) | Integrated circuit containing multilayer tantalum compounds | |
| JP2006501670A (ja) | 可撓性基材上に抵抗器を製造する技術 | |
| CN109659434B (zh) | 忆阻器及其制作方法 | |
| US10446295B2 (en) | Chip resistor and method for producing the same | |
| RU2494492C1 (ru) | Способ создания токопроводящих дорожек | |
| WO2008133457A1 (en) | Thin film transistor and method for preparing the same | |
| WO2016049727A1 (ru) | Прецизионный чип резистор и способ его изготовления | |
| US20210299789A1 (en) | Process of making components for electronic and optical devices using laser processing on a patterned conductive film | |
| US4380867A (en) | Method for making electrically conductive penetrations into thin films | |
| CN103996618A (zh) | Tft电极引线制造方法 | |
| JP5406274B2 (ja) | 少なくとも一つの誘電体層を含む電気部品の製造方法、及び少なくとも一つの誘電体層を含む電気部品 | |
| KR102301846B1 (ko) | 전이금속 칼코겐화합물 박막의 제조 방법 및 이를 이용한 전자소자의 제조 방법 | |
| JP2016527688A (ja) | 銀をディウェッティングさせることによるゲート電極の製造 | |
| KR20150130113A (ko) | 저항 변화 메모리 및 그 제조 방법 | |
| TWI571891B (zh) | Thin film resistor method | |
| JP3288301B2 (ja) | 薄膜抵抗体及びその製造方法並びに当該薄膜抵抗体を内蔵した配線基板 | |
| JP4803726B2 (ja) | 電子回路及びその製造方法 | |
| KR101068490B1 (ko) | 박막형 열전 에너지변환 모듈 제조 방법 | |
| JP2010165888A (ja) | 抵抗体皮膜の製造方法および抵抗体皮膜 | |
| US20150091032A1 (en) | Nickel-Titanium and Related Alloys as Silver Diffusion Barriers | |
| KR100734882B1 (ko) | 급격한 금속-절연체 전이를 하는 웨이퍼, 그 열처리 장치및 이를 이용한 열처리 방법 | |
| KR20110043423A (ko) | 박막형 열전 에너지변환 모듈 제조 방법 | |
| EP2100313B1 (en) | High resistivity thin film composition and fabrication method | |
| JPH0494179A (ja) | 酸化物超伝導薄膜デバイスの作製方法 | |
| JP5987449B2 (ja) | 熱電変換素子及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 14903019 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 201600585 Country of ref document: EA |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 14903019 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |