Материал для низкоомных тонкопленочных резисторов
1. МАТЕРИАЛ ДЛЯ НИЗКООМНЫХ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ .РЕЗИСТОРОВ, содержащий молибден и легирующие добавки, отличающийся тем, что, с целью повышения термостабильности и жаростойкости резисторов, в качестве легирующих добавок он содержит титан, ниобий, тантал, хром. 1пантаноид, выбрантой из группы, включаптвй лантан, |иттрий и церий, и полутароксид алюмяння при следукщем соотношении компонентов, мас.%: Лантаноид, выбранный из группы, включаю щей лантан, иттрий 0,1-0,3 и церий 0,5-2,3 Полу тарок сия алюминия 1,5-10 Хром 0,1-3,0 Титан Ниобий 0,4-12 Тантал 10-12 .Молибден Остальное
(19) (!И
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН
3(59 Н 0 госудАРстеенный номитет ссс * пО делАм изОБРетений и ОтнРытий
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ;„ / лантаноид, выбранный из группы, включающей .лантан, иттрий и церий, и полутароксид алюминия при следующем соотнсмении компонентов, мас. Ф:
Лантаноид, выбранный из группы, вклвчаю--щей лантан, .иттрий и .церий
М 52-25147
54-206 76, (прототип) .
0,1-0,3
0,5-2,3
Полу т арок сид алюминия
Ост an ь ное (21) 3261250/18-21 (22) 02.03.81 (46) 23.11.83. Вюл.- р (72) Н.6. Юсипов (53) 621. 316. 8 (088.8) (56) .1. Патент Японии
;кл. 59 0 1I 1977.
2. Патент Японии 9 кл. 62 A 222 1, 1979 (54 ) (57) 1. МАТЕРИАЛ ДЛЯ НИЗКООИНЫХ
ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ .РЕЗИСТОРОВ, содержащий молибден и легирующие добавки, отличающийся тем, что, с целью повышения термостабильности и жаростойкости резисторов, в качестве легируищих добавок он содержит титан, ниобий, тантал, хром, Хром
Титан
Ниобий
Тантал .Молибден
1,5-10
0,1-3,0
0,4-12
10-12
1056281
Лантаноид, выбранный из группы, включающей лантан, иттрий, и церий
0,1-0,3
Полутароксид алюминия
0,5-2,3
1,5-10
Хром
Тит ан
Ниобий
Тантал
Молибден
О, 1-3,0
0,4-12
10 -12
Остальное
Приведем конкретные примеры приготовления реэистивного материала предложенного состава с различным содержанием исходных компонентов и их характеристики.
При изготовлении реэистивного материала вначале получали методом вакуумной дуговой плавки сплав молибдена и тантала, вводя 10-18 вес.Ъ 60 тантала. Затем в сплав вводили ниобий, хром, лантаноид, титан и окись алюминия в соответствии с весовыми соотношениями предложенного материа" ла.
Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при из готовлении тенкопленочных резисторов в интегральных тонкопленочных микросхемах.
Известны реэистивные материалы на основе хромоникелевого сплава и сплава на основе алюминия (1) .
Недостатком этих материалов является низкая жаростойкость и термостабильность, вЫзванная окислением материала в процессе эксплуатации, что, в свою очередь, вызывает резкий уход номиналов резисторов.
Наиболее близким по,технической сущности к изобретению .является 15 резистивный материал, который содержит молибден и кремний с содержанием кремния менее 80 атм.Ъ 21 .
Недостатком известного материала является низкая температурная стабильность и жаростойкость при длительной эксплуатации резисторов, обусловленная изменением химического состава материала с течением времени. 25
Целью изобретения является повышение термостабильности и жаростойкости резисторов.
Поставленная цель достигается тем, что материал для низкоомных тонкопленочных резисторов, содержа,.щий молибден и легирующие добавки, в качестве легирующих добавок, содержит титан, тантал, хром,.ниобий, лантаноид, выбранный из группы, включающей лантан, иттрий и церий, и 35 полутароксид алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:
Выли изготовлены мишены при следующем соотношении компонентов, вес.%:
1. Лантаноид
0,1
Окись алюминия 0,5
0,1
Титан
ХРОМ
Ниобий
Тантал
0 5
Молибден Остальное
0,2
2. Лантаноид
Окись алюминия 1,4
1,55
TNT ан
Хром
НиОбий
Тантал
Молибден
5,25
6,?
Остальное
3. Лантаноид
0,3
Окись алюминия 2,3
3,0
Титан
Хром
Ниобий
Тантал
Молибден
12
Остальное
Из полученных мишений методом ионно-плазменного распыления в атмосфере аргона при давлении
I(1-3) 10= Па были изготовлены ре зистивные пленки с поверхностным сопротивлением 0,1-100 Ом/о.
На их основе были изготовлены матрицы тонкопленочных прецизионных резисторов (в количестве 1000 шт.), которые были использованы при 25300 С.
Результаты испытаний тонкопленочных резисторов, изготовленных иэ материалов предложенного и известно го, приведены в таблице. как видно из результатов испытаний, резисторы, изготовленные из предлагаемого материала, обладают жаростойкостью при эксплуатации на воздухе вплоть до температуры плюс 280 С и.термостабильностью за время 10000 ч, т.е. изменение величины сопротивления резистора от номи нала составляет +7% при температуре окружающей среды плюс 280 С. о
Повышение жаростойкости и термостабильности в предложенном материале происходит за счет того, что молибден образует с легирующими добавками гамма-фазу и твердые растворы, обладающие повышенной жаростойкостью и териостойкостью. Введение лантаноидов в приведенном процентном
1056281
Уменьшение содержания легируюших
I добавок ниже указанных пределов приФ водит к резкому снижению жаростойкости и термостабильности при длительной эксплуатации.
Увеличение содержаний л-гируюцих добавок выше указанных пределов (за l0 исключением лантаноида и окиси алюминия) приводит к снижению термостабильности тонкопленочных резисторов.
5,25
6,2
1,4
Хром
Ниобий
Тантал
Молибден
Остальное
Использование предложенного состава по сравнению с известным дает возможность fIoBHcHTb жаростойкость тонкопленочных резисторов до 75 100%, а также термостабильность. .при этом повыаается надежность изделий электронной техники.
Численные значения параметров материалов
Рабочий параметр
Известного Предложенного
0,1
Агу Оу 0,5 тг 0,1
0,5
-60 - + 240
Nb 0,4
Та 10
Мо Остальное.
2) La 0,2
Аг о
1 4
1 55
5,25
-60 - +280
6,2
14
Та
Остальное
Мо отношении стабилизирует гамма-фазу, введение окиси алюминия создает мелкодисперсную стабильную структуру.
Увеличение содержания лантаноида выше указанных пределов приводит к удорожанию сплава без сушественных улучшений эксплуатационных параметров.
Увеличение содержания окиси алюминия вьюе указанных пределов при водит к увеличению ТКС.
Диапазон эксплуатационных температур, С, на воздуd хе Жаростойкость при содер-. жании легируюних добавок, вес.%г
1) га
Наиболее оптимальным является состав резистивного материала для низ" коомных жаростойких, тергяостабильных тонкопленочных резисторов при следующем соотношении компонентов, вес.Ф
Лантаноид 0,2
Окись алкииния 1,4
Титан 1,55
-60 — +155 -60 — +280
1056281
Известного
Предложенного
А} 0 2,3
0,1
2 ° 10
0.,5
-2,7 10
ИЬ 6,2, 1,4
Та
И о> 2,3
Ti 3,0
2,2 10
Рабочий параметр
3) La .0 3
Tj.30
Сг 10
Mb 12
Та 18
Мо Остальное
Величина удельного сопротивления, мкОм см при толщине резистивной пленки 20 нм для составов резистивного сплава
1) La 01
А! 0 0,5
МЬ . 0,4
Та 10
Мо Ост аль ное
2) La 0,2
А1 03 1,4
Ti 1,55
Cr 5,25
Мо Остальное
3) а 0,3
Продолжение таблицы
Т
Численные значения параметров материалов
-60 - 155 -60 — +270
1056281
Из вест ного
Предложен- ного
10 - 10
10 — 3> 10
1) La 0 1
А1 0 0,5 (0,8 - 6 ).10
2) Lа 0,2 (0,8 — 8,0) ° 10
3) La 0,2 д1 О 3,0
1,55 (0,9 — 9,5)i 10
5,26
6,2
Рабочий параметр
Nb 12
Та 18
Мо Остальное
Диапазон номиналов резисторов.Температурный коэффициент сопротивления, град, в диапазоне температур:
-60 — +155 C
+150 - +280 С для состава резистивного сплава, вес.Фг
Ti 0,1
Cr 0,5
Nb 0,4
Та 10
Мо Осталь ное
А1 О 1,4
Ti 1,55
Cr 5,25
МЬ 6,2
Та" 14
Ио Остальное
Продолжение таблицЫ
Численные значения параметров материалов (4,5 - 10) 10 (0,8 — 8)410
1056281
4) La 0 3
Alp 0 2,3
Тг 3,0
Ct 10 (0,8 - 9,2) 10 йЬ 12
Та 18
+5 при 155 С
0 при 280 С
+8,3
1) La 0 1
А1 0> 0,5
Ti 0,1
+ 6 р 2
Cr 0 5
МЬ 0,4
2) La 0,2 Al 0 1 4 тг 1,55
Рабочий параметр
Та 14
Мо Остальное
Мо Остальное
Термостабильность, Ъ к
Начальной величине номиналов резисторов за 104ч: для состава резистивного сплава, вес.%:
Та 10
Мо Остальное
Cr 5,25
МЬ 6,2
Та 14
Мо Остальное
Продолжение талицы
Численные значении параметров материалов
Известного Предложенного
1056281 численные значения параметров материалов
Рабочий параметр
Предложенного
Из вестного
3) La 0,3
А1< 0 2,3
Ti 3,0
Cr 10
Nb 1,2
Та 18
Мо Остальное
Составитель Н. Кондратов
Редактор В. Данко Техред а.Ач . Корректор А. Тяско
Заказ 9318/47 . Тираж 703 Подпис ное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
