Способ изготовления высокоомного тонкопленочного резистора

 

Изобретение относится к технологии изготовления резисторов, предназначенных для использования б;Низкошумящих широкополосных усгшителях с большим выходным сопротивлением. Цель изобретения - снижение уровня собственных шумов резистора , уменьшение зависимости активной составля1ощей импеданса от частоты и уменьшение размеров резиаора Для этого на диэлектрическую подложку из лейкосапфира, нагретого до 200°С в вакууме, осаждают пленку фемния со скоростью

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистичест(их РесттуБлш(ОЛИСАБИЕ ЙЗОБРЕТЕН

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) 1 (21) 3820415/21 (22) 04.1 2.84 (46) 15.1193 Бюл. Na 41-42 (75) Гостило B.„Áåëîãóðoâ СЗ„Лаце БЯ. Юров

А.С. (73j Научно-исследовательский институт радибизотопного приборостроения (64) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКООМНОГО ТОНКОПЛЕНОЧНОГО РЕЗИСТОРА (57) Изобретение относится к технологии изготовления .резисторов, предназначенных для использования в низкошумящих широкополосных усилителях с большим выходным сопротивлением. Цель изобретения — снижение уровня собственных шумов резистора, уменьшение зависимости активной составпяощей импеданса er частоты и уменьшение раз(в)Я3 (и> 1308076 АЗ (51) 5 Н01С17 ОО меров резистора Для этого на диэлектрическую подложку из лейкосапфира, нагретую до 200 С в вакууме, осаждают пленку кремния со скоростью (80-120)х10 в течение 200 с Полученное крем4 ниевое покрытие нагревают до 320 — 380 С и выдерживают в течение 20 — 40 мин. Охлаждение пленки до комнатной температуры проводят в вакууме Затем вырубают резистивные элементы, напыляют на них проводящие контакты и проводят изотермический отжиг при температуре 250 С в течение 10 мин, Способ позволяет получать резисторы с высоким удельным сопротивлением, стабильные во времени и допускающие последующую термообработку. 1 табл.

1308076

55 последующую термообработку.

С Частотная зависимость при этом не хуже уровня 0,44. а энергетический эквивалент шума не превышает 460 эВ.

При увеличении и уменьшении температуры подложки и скорости осаждения наИзобретение относитСя к тЕхнологии изготовления высокоомных пленочных резисторов, предназначенных длл использования в низкошумящих широкополосных усилителях с большим входным сопротивлением, t3 чН,а.сcтTнHоoсcти в предусилителях спектрометрических блоков детектирования ядерных излучениГ1, 4

Целью изобретения является снижение уровня собственных шумов резистора, уменьшение зависимости активной составляюц,еи импеданса От частоты и уменbøe" ние pQ3MBj>0p. реэистОра, ITO позволяет обеспечивать высокое качество изготавливаемых резисторов, H и !Q ло>кенном cttQco5G изготовления рсзистора на Основе пленки аморфного кремния осаждение пленки проводят на диэлектрические пОДлОжки, нагретые до 200250 С, что позволяет получать пленку аморфного кремния, имe1ouy}o невысокое yДельнОе соtiр01иDftcн1ие 10 10 ОM см благодаря наличию большого количества разорванных "ненасыщенных" связеЙ. Такая плен a нестабильна и значительно изменяет свои свойства при различных термообработках, Более высокая 10 сравне tt Ho с прототипом скорость осаждения

0 пл си ки — 80-120 А/с обеспечивает высокую эффективность регулирования удельного сопротивления.

Для увеличения удельного сопротивления"пленки аморфного кремния до требуемого lolл11нала и стабилизации параметров пленки проьодят термообработку в вакууме в Tati >ке наг ылительной каРлере без промежуточной разгерметизации и охлаждения пленки при температуре 320 †3 С в течение 20-,0 млн, Термообработка в вакууме обеспечивает получение более чистой пленки, в.-каторои пассивация ненасыщенных связей происходит за счет замыкания связей соседних атомов кремния. Такая обработка позволяет улучшить Ulóìîoûå и частотные характеристики резлсторов, изготовленных на основе этой пленки,.Преимуществом является также то, что способ не требует создания специальной установки для пассивации пленки резистивного элемента.

Пример. В установку УВН-74П-3 помеща,от диэлектрические подложки из лейкосапфира. загружают кремний марки

КВД-/ р в испаритель. создают вакуум

1 -10 "торр„нагревают подложки до 210 о и Оса>кдают пленку со скоростью 100 А/с течение 200 с. Сразу после осаждения плен ки температуру повышают до 350ОС и пр; этой температуре подвергают изотермической выдержке в течение 30 мин. Пленка остывает в вакууме до комнатной температуры. Получают пленку с удельным сопротивлением (0,3 — 0,6) 10 Ом см, Иэ полученной пленки на подложке вырубают при помощи фотолитографии резистивные элементы, размеры которых выбирают в зависимости от требуемого номинала рези10 стора. Так для резистора 1 ГОм размер

3.15 „4, После этого проводят напыление подводящих контактов, состоящих из слоев хро.ма, меди и никеля при температуре 200 С.

Сразу после напыления температуру поднимают до 250 С и подвергают подложки изотермическому отжигу в течение 10 мин.

После остывания подложек до комнатной температуры производят изготовление подводящлх контактов методом фотолитографии. . Затем проводят измерение параметров резисторов: номинала сопротивления, зависимости активной составля ощей импеданса от частоты в диапазоне 0-200 кГц, энергетического эквивалента шума. Получают резистор с номиналом 1 ГОм, со.спадом активной cocTBBïtttîùåé до уровня 0,46 на частоте 100 «Гц и энергетическим эквива30 лентом шума 453 эВ при времени формирующих цепей 3,2 мкс, Результаты сравнительных испытаний электрических характеристик резисторов, полученных предлагаемым способом, и промышленно-выпускаемых резисторов типа

КВМ, имеющих наилучшие шумовые и частотные характеристики из всех отечественных высокоомных резисторов, представлены в таблице, Иэ таблицы видно, что при темпеоатуре подложки Тп в пределах 200-250 С, Va— о скорости оса>кдения в пределах 80-120 А/с, температуре отжига Тр 320 — 380 С, времени от>кига 20-40 мин и Т к — температуры напыления контактов 200-300 С изменение параметров R f/Ro — частотной зависимости активной составляющей импеданса и > — энергетического эквивалента шума при т=

=3,2 мкс обеспечивает создание резистора с высоким уддльным сопротивлением, низким.уровнем шумов и слабой частотной зависимостью импеданса от частоты, и ри этом стабильного во времени и допускающего

308076

Использование предлагаемого способа обеспечивает высокое качество изготавли,ваемых резисторов, что позволит в свою очередь улучшить параметры спектромет5 рических предусилителей блоков детекти-рования ионизирующих излучений, Резисторы; изготовленные предлагаемым способом, могут использоваться также в низкошумящих широкополосн.ых усили10 тел ях с большим. входны м соп роти влением. (56) Патент СЯА hb 4001762, кл. НЮ С 1/012, 1977, 15. Аморфный кремний — перспективный полупроводниковый материал (обзор), Радиоэлектроника за рубежом, 1979, N. 7.

Rf/Rî

Тпь С

То д,эВ

ММ пп

1о мин о

V,, À/ñ

200

210

350

100

350

100

3.90

350

210

200

100

210

180 .

320

350

210

100

Резистоы КВМ

0,14

927

T< — температура подлокжи при напылении пленки кремния;

Vp — скорость осаждения пленки кремния на подложку,"

Tp, tp — температура и время отжига пленки кремния;

Т ь — температура подложки при напылении контактов;

Rf/Rp — изменение активной составляющей импеданса резистора на частоте 100 кгц;

fj энергетический эквивалент шума резисторов при постоянной времени формирования формирующих цепей х = 3,2 мкс. блюдается ухудшение как частотной зависимости от активной составляющей импеданса, так и энергетического эквивалента шума.

При увеличении времени отжига частотная зависимость не ухудшается, но возрастает уровень шума.

При увеличении времени отжига выше

40 мин наблюдается улучшение частотной зависимости импеданса, однако уровень шума возрастает.

Уменьшение температуры напыления контактов приводит к увеличению уровня шума, но не ухудшает 4 стотной зависимости.

При увеличении температуры напыления контактов наблюдается ухудшение как одного, так и другого параметра.

0,38

0,45

0,46

0,46

0,40

0,42

0,45

0,46

0,44

0,37

0,40

0,44

0,46

0,46

0,46

0„36

0,45

0,46

0,48

0,49

0,49

0,46

0,46

0,46

0,46

0,46

0,43

453

505 .

453

453

453

480 .453

475

1308076

Составитель

Техред M,Mîðãåíòàë

Корректор A,Moòûëü

Редактор

Тираж Подписное

НПО"Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Заказ 3242

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКООМНОГО ТОНКОПЛЕНОЧНОГО РЕЗИСТОРА, включающий нагрев диэлектрической подложки, осаждение на нее вакуумным испарением пленки кремния, термообработку и напыление подводящих контактов, отличающийся тем, что, с целью снижения уровня собственных шумов, нагрев подложки осуществляют в интервале температур 200 - 250 С, осаждение кремния проводят со скоростью (80 - 120) 10 мкм/с, а термообработку проводят в вакууме при температуре 320 - 380 С в течение

20 - 40 мин.