DD210140C2 - Verfahren zur herstellung relativ niederohmiger, stabiler nicr(o)-widerstandsschichten - Google Patents
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Description
Brode, Dipl.-Phys. 7/olfgang H 01 G 17/03 Dintner, Dr. Dipl.-Phys. Helmut H 01 G 17/12 Henneberger, Dipl.-Chem. Jürgen C 23 G 15/00 /^fel,Dipl.-Phys. Charlotte P 876/a r.Iattheis, Dipl.-Phys. Roland Pfeil, Georg'
Rönnefarth, Dipl.-Chem. Bernd Steinhauer, Dipl.-Phys. Ingo Vogler, Dr. Dipl.-Phys. Gerold
Verfahren zur Herstellung relativ niederohmiger, stabiler NiCr(O)-Widerstandsschichten.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung relativ niederohmiger, stabiler ITiCr(O)-Widerstandsschichten mit kleinem TKH. Das erfindungsgemäße Verfahren findet bei der Herstellung derartiger Widerstandsschichten mittels üblicher reaktiver Kathodenzerstäubungs- oder Bedampfungsverfahren Anwendung.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Die Herstellung von Widerstandsschichten auf der Basis partiell oxidierter ITiCr-Legierungsschichten ist seit langem bekannt und wird bereits seit vielen Jahren zur Produktion von Dünnschichtwiderständen angewendet. Dabei sind die Hersteller bestrebt, ihre Technologie der Schichtabscheidung so zu führen, daß eine reproduzierbare hohe Ausbeute von »Yiderstandsschichten mit kleinem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes (TKR) und mit einer hohen Langzeitstabilität erreicht wird. Als relativ niederohmige Schichten v/erden in diesem Zusammenhang partiell oxidierte UiCr-ochichten mit einem spezifischen Widerstand von Q = (150 ... 250) /U.Qcm verstanden. Beispielsweise ergibt sich bei einer Schichtdicke von d = 20 nm ein ?lächenwiderstand R^, = §/d von (75 ... 125)-Q/Quadrat. Charakteristisch ist eine reaktive Proseßführung der Schichtabscheidung, um eine gezielte teilweise Oxidation der kondensierenden Schicht zu realisieren. Da die reaktiven Bestandteile der
Beschichtungsatmosphäre in starkem Maße von der wachsenden Schicht gegettert werden, stellt der Reaktivgaspartialdruck in der Anlage während der Schichtabscheidung einen anlagenspezifischen Paramter dar, v/elcher keine Aussage über eine interessierende Größe, den in die wachsende Schicht eingebauten Sauerstoff, liefert. Eine Folge davon ist die grundsätzliche Schwierigkeit, daß die Beschichtungstechnologie lediglich auf rein empirischem Wege festgelegt werden kann und die an einer Anlage gewonnenen Ergebnisse und Zusammenhänge nur bedingt auf andere 3eschichtungsanlagen übertragbar sind. Die elektrischen Eigenschaften des späteren 3auelementes unterliegen, wegen der empirischen Technologiefestlegung immer einer relativ starken Streuung. Gleichzeitig ist zur Festlegung der Technologie eine Vielzahl von Vorversuchen notwendig, um Bauelemente mit den angestrebten Parametern zu erhalten.
Es ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung relativ niederohmiger, sehr stabiler NiCr(O)-'.Yider-Standsschichten anzugeben, mit dem die Herstellung dieser Schichten reproduzierbar und ökonomisch vorgenommen 7/erden kann.
Der Erfindung lie Zt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur 25Herstellung relativ niederohmiger Γς> = (150 ... 250) /U.Ocm] elektrisch stabiler ITiCr(O)-Widerstandsschichten in kleinem TKR mittels reaktiver Beschichtungstechnologien anzugeben, wobei die Eigenschaften der Widerstandsschichten im wesentlichen durch einen Parameter festgelegt werden sollen« Ss wurde gefunden, daß der wesentliche die 7/iderstandsschichteigenschaften beeinflussende Parameter die Sauerstoffkonzentration in der "Widerstandsschicht ist. Kennt man die notwendige Konzentration, lassen sich eine Reihe anderer notwendiger Parameter in erfindungsgemäßer V/eise festlegen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß
eine Sauerstoffkonzentration cQ in der wachsenden 7/iderstandsschicht durch Variation des Reaktivgaspartia!drucks und/oder der Kondensationsrate der Lletallkomponenten auf einen Wert zwischen 10— cQ^20 Atom& eingestellt und das Verhältnis der Chromkonzentration o„ zur lücke lkonzentration Cjt. in der sich bildenden Schicht durch cQ bestimmt und entsprechend der Beziehung
(Atom%) mit к = 1,3... 1,7
0Cr 100#k " (k " l)#c0
cNi 100 - I . C0
festgelegt wird, wobei die entstehenden Widerstandsschichten einen überwiegenden Chromanteil aufweisen und der TKR allein über die Temperatur der Substrate in einem Bereich von 400 K £ Tg ^ 650 K gesteuert wird. Im ?all einer Kathodenzerstäubung als.Vakuumbeschichtungstechnologie wird ein Target mit einem Verhältnis der Zusammensetzung Cr/Ni von 60/40 ... 70/30 verwendet.
Ausführungsbeispiel
3s sollen 3TiCr(O)-Schichten mit einem spezifischen 7/iderstand von $ = 200 /Uil cm bei kleinem TKR und hoher Langzeitstabilität hergestellt werden. Da der spezifische 'Widerstand im infrage kommenden 3ereich des Cr/2Ti-Ve rhältnisses eindeutig von der Sauerstoffkonzentration abhängt, ergibt sich ein 7/ert von c^ ^ 15 Atom%. Um Schichten mit günstigen Stabilitätseigenschaften zu erhalten, wird das Cr/lIi-Verhältnis der Schicht, welches im Falle der Kathodenzerstäubung der Targetzusammensetzung entspricht, erfindungsgemaß nach obiger Formel auf den Be-0Cr^C4i = ^62Z33 ··· 67/33) Atom% festgelegt. Mit dieser erfindungsgemäßen Festlegung der Schichtzusammensetzung bezüglich Chrom, Nickel und Sauerstoff wird durch eine einfache Variation des Reaktivgaspartialdrucks und/oder der ITiCr-Kondensationsrate die erforderliche erfindungsgemäße Sauerstoffkonzentration in den Schichten eingestellt, und weiterhin wird die Substrattemperatur, bei 7/eIcher der Temperaturkoeffizient einen hinreichend kleinen
V/ert aufweist, eingestellt, wobei sich im betrachteten Beispiel eine Temperatur im Bereich von (425 ... 625) K ergibt. Beispielsweise beträgt die Substrattemperatur 525 K, wenn aas Verhältnis c« /c^. zu 65/35 gewählt v/ird, um obige v7ider3tandsschichten zu erhalten. Die erfindungsgemäßeη Beziehungen sind anlagen- und verfahrensunabhängig. Durch ihre Anwendung gelingt es, durch die gezielte Einstellung von zwei Parametern, der Sauerstoffkonzentration sowie der Substrattemperatur während der Abscheidung, Schichten mit dem vorgegebenen spezifischen Widerstand herzustellen und gleichzeitig den TKR unter 5 ppni/K und die Langzeitstabilität der Schichten bei einer Lagerung an Luft über 1000 Stunden bei 400 K unter 0,3 Promille zu halten.
Claims (3)
- Erfindungsanspruch1. Verfahren zur Herstellung relativ niederohmiger - mit einem spezifischen Widerstand ^ im Bereich von 150^5 < 250 ,uQcia - elektrisch stabiler HiCr(O)-Widerstandsschichten mit kleinem TKS mittels reaktiver Vakuumbeschichtungstechnologien, gekennzeichnet dadurch,, daß eine Sauerstoffkonzentration Cq in der wachsenden v7iderstandsschicht durch Variation des Reaktivgaspartialdrucks und der Kondensationsrate der Metallkomponenten auf einen Wert zwischen 10 з£ cQ £ 20 AtomyS eingestellt und das Verhältnis der Chromkonzentration c~ zur liickel· konzentration c·^. in der sich bildenden Schicht durch Cq bestimmt und entsprechend der Beziehung c~ 100-k - (k - £)· cn-z± = r (Aton^) mit к = 1,3 ... 1,70ITi 100 - j- · C0festgelegt wird, wobei die entstehenden Widerstandsschichten einen überwiegenden Chroinanteil aufweisen, und der TKR allein über die Temperatur der Substrate während der Beschichtung gesteuert wird.
- 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß im Pail einer Kathodenzerstäubung als Vakuumbeschichtungstechnologie ein Target mit einem Verhältnis der Zusammensetzung von Cr/Ni von (60/40 ... 70/30) Atош%,verwendet wird.
- 3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Substrattemperatur T^ während der Beschichtung in einem Bereich von 400 Ki T^ £ 650 K geregelt wird.
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| DD210140A1 DD210140A1 (de) | 1984-05-30 |
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