DD230106B5 - Praezisionswiderstandsschicht fuer den Mittel- und Hochohmbereich - Google Patents
Praezisionswiderstandsschicht fuer den Mittel- und Hochohmbereich Download PDFInfo
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Description
Nach einerWärmebehandlung von 4 Stunden im Argon ergeben sich in Abhängigkeit von der Temperatur folgende Werte für ς und TK:
T=500°C T = 530°C T = 550°C
ς[μΩαη] 25 000 40 000 85
TK[ppm/K] -40 +5 +30
Nach einer weiteren Wärmebehandlung von 4 Stunden bei 550°C an Luft werden für
ς = 350 000 цОст und für den TK= +10 ppm/K gemessen.
Eine nochmalige Wärmebehandlung unter den gleichen Bedingungen gibt Endwerte für
ς = 900 000 цПст und für den TK = +80 ppm/K.
Für die Langzeitstabilität AR/R (1 000 h Auslagerung bei 125°C) ergeben sich für die bei 500°C getemperte Schicht AR
R AR
= 6 10""5 und für die bei 550°C nochmals nachbehandelte Schicht = 5· 10"4.
Die Schichten zur Bestimmung der Langzeitstabilität wurden einer thermischen Vor-und Nachbehandlung bei 300 "Can Luft von 16h bzw. 100h unterzogen.
Eine Widerstandsschicht von 125 nm Dicke der Zusammensetzung wie im Beispiel 1, auf dem gleichen Substrat angeordnet und mit 52 At-% Sauerstoff angereichert, besitzt Ausgangswerte
ςο = 190 000μΩαη TK0= -1500 ppm/K.
Nach einerWärmebehandlung von 4h bei 500 °C ergeben sich bei Argon als Temperatmosphäre ς =48 800
TK = -40 ppm/K
und bei Luft als Temperatmosphäre
ς =49 200 μΩονη TK = -36 ppm/K
mit einer Langzeitstabilität nach Auslagerung von 1000h bei 125°C nach Vor- und Nachtemperung der Widerstandsschicht bei 300°Can Luft von 16h bzw. 100h
ir-'—-
Nach einer weiteren Wärmebehandlung von 4h bei 550°C ergeben sich bei Argon
ς = 135 000pQcm TK = +26 ppm/K
und bei Luft
ς = 115 000pOcm TK= +22ppm/K
sowie im ersteren Fall eine Langzeitstabilität (bei gleicher Vor- und Nachbehandlung wie oben)
Eine nochmalige Wärmebehandlung ergibt eine weitere Widerstandserhöhung bei faktischer TK-Konstanz, so nach weiteren 4h bei 5500C in Luft
ς =356 000цПст TK = +25 ppm/K.
Auf einer oxydierten Siliziumscheibe ist eine 105 nm dicke Widerstandsschicht der Zusammensetzung 42 At-% Si, 40 At-% Al und 18 At-% Cr, die mit 45 At-% Sauerstoff angereichert ist, angeordnet. Diese Schicht weist folgende Ausgangswerte auf
spezifischer Widerstand ς0 = 10 600 μΩΰΐη Temperaturkoeffizient TK0 = -1 000 ppm/K.
Nach einer Wärmebehandlung von 4 Stunden bei 5000C in Argon beträgt der spezifische Widerstand
ς =8 000 pOcrn und der Temperaturkoeffizient TK = +30ppm/K
und für die Langzeitstabilität nach thermischer Vor- und Nachbehandlung wie im Beispiel 1 bzw. 2
Erfindungsgemäße Widerstandsschichten zeichnen sich durch kleine absolute TK-Werte und hohe Stabilität bis in den Hochohmbereich aus. Außerdem kann für den gesamten Mittel- und Hochohmbereich ein einheitliches Werkstoffsystem verwendet werden.
Claims (3)
1. Präzisionswiderstandsschicht für den Mittel-und Hochohmbereich, die aus einer Cr-Si-O-Legierung besteht und auf einem isolierenden Substrat in einer Schichtdicke von 10 bis 500 nm angeordnet und getempert ist, gekennzeichnet dadurch, daß das Atomverhältnis Si/Cr 0,2 bis 10 und die Sauerstoffkonzentration 5 bis 55 At-% beträgt, die Schicht 5 bis 70 At-% Al, bezogen auf das ternäre System Si-Al-Cr enthält und bei einer Temperatur > der Kristallisationstemperatur der metallischen Phase wärmebehandelt ist.
2. Präzisionswiderstandsschicht für den Mittelohmbereich nach Anspruch !,gekennzeichnet dadurch, daß die Schicht 10 bis 30 At-% Al enthält.
3. Präzisionswiderstandsschicht für den Hochohmbereich nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Schicht 30 bis 50 At-% Al enthält.
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Elektronik/Elektrotechnik. Objekte, bei denen ihre Anwendung möglich und zweckmäßig ist, sind beispielsweise diskrete Widerstände, Widerstandsnetzwerke sowie Widerstandselemente in integrierten Schaltungen und Sensoren.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Nach der DE-OS 2724498 ist eine auf einem Substrat angeordnete Widerstandsschicht bekannt, die aus einer homogenen Mischung einer oder mehrerer Chrom-Silizium-Verbindungen und einem Oxid oder mehreren Oxiden des Chroms und/oder Siliziums besteht. Der Nachteil dieser Widerstandsschichten besteht darin, daß auf Grund der chemischen Zusammensetzung undderdurch die Wärmebehandlung erzielten Struktur der Schicht, sich sowohl im Mittelohmgebiet als auch, wie aus Thin Solid Films 65 (1980) S.33 bekannt, im Hochohmgebiet zu stark negative Temperaturkoeffizienten ergeben (bei ς = 16000μΩαπ TK = -400ppm/K bzw. bei ς ~ 1 Qcm TK < -БООррт/К). Weiterhin ist im Hochohmgebiet nachteilig, daß die Einstellung des Temperaturkoeffizienten technologisch ungenügend beherrschbar ist, da er sowohl mit wachsender Tempertemperatur als auch mit zunehmendem Sauerstoffgehalt in der Schicht sehr steil abfällt.
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, im Mittel- und Hochohmgebiet einen Temperaturkoeffizienten nahe Null zu erreichen und seine Einstellung technologisch beherrschbar zu gestalten.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die chemische Zusammensetzung und die Struktur der Schicht zu verändern und einen flacheren Verlauf des TK in Abhängigkeit von der Wärmebehandlung und dem Sauerstoffgehalt zu erzielen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Widerstandsschicht aus einer Cr-Si-Al-O-Legierung besteht, auf einem isolierenden Substrat angeordnet und getempert ist. Die Schicht ist 10 bis 500nm dick. Das Atomverhältnis Si/Cr beträgt 0,2 bis 10 und die Sauerstoffkonzentration 5 bis 55 At-%. Die Schicht enthält 5 bis 70 At-% Al, bezogen auf das ternäre System Si-Al-Cr und ist bei einer Temperatur 2: der Kristallisationstemperatur der metallischen Phase wärmebehandelt. Die Widerstandsschicht besitzt eine cermetartige Struktur, bei der die dielektrische Phase zwei oxidische Komponenten, Aluminium- und Siliziumoxid, und die metallische Phase mindestens ein Chromsilizid enthält. Der Oxydationsgrad des SiOx liegt bevorzugt zwischen 0,9 und 1,7. Erfindungsgemäße Widerstandsschichten für den Mittelohmbereich enthalten vorzugsweise 10 bis 30 At-% und für den Hochohmbereich 30 bis 50 At-% Al, wobei der Widerstandswert zusätzlich über den Sauerstoffgehalt geregelt wird.
Ausführungsbeispiele
Beispiel 1
Auf einer oxydierten Siliziumscheibe ist eine 11 Опт dicke Widerstandsschicht derZusammensetzu ng 42 At-% Si, 40 At-% Al und 18 At-% Cr angeordnet, die mit 50 At-% Sauerstoff angereichert ist. Diese Schicht weist folgende Ausgangswerte für den spezifischen Widerstand ς und den Temperaturkoeffizienten TK auf:
ςο = 75 000 pQcm
TK0 = -1 450ppm/K.
TK0 = -1 450ppm/K.
Priority Applications (1)
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Publications (2)
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| DD230106A1 DD230106A1 (de) | 1985-11-20 |
| DD230106B5 true DD230106B5 (de) | 1994-09-22 |
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1984
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