Способ изготовления тонкопленочных резисторов

Изобретение относится к области электротехники, в частности к технологии изготовления тонкопленочных резисторов, и может быть использовано в радиоэлектронной промышленности, приборостроении и вычислительной технике. Техническим результатом является повышение надежности резисторов путем уменьшения контактного сопротивления ρ_k в месте нанесения проводникового слоя на резистивный и снижения трудоемкости изготовления резисторов. Способ изготовления тонкопленочных резисторов включает в себя нанесение на подложку резистивного слоя, очистку поверхности резистивного слоя, по меньшей мере, на площади адгезионного контакта с проводниковым слоем двухслойной структуры, раствором, содержащим 80,0 г двухромовокислого калия (K₂Cr₂O₇) на 1,0 л и серной кислоты (H₂SO₄) в пределах 3÷40 с при температуре раствора в пределах 20÷22°С, исключающих остатки органических соединений, с одной стороны, и, с другой, адсорбцию хрома на поверхности резистивного слоя, с последующей промывкой, например, в деионизированной воде, и нанесение на очищенную поверхность проводникового слоя в виде двухслойной структуры, в которой в качестве материала для адгезивного подслоя берут ванадий. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к технологии изготовления тонкопленочных резисторов, и может быть использовано в радиоэлектронной промышленности, приборостроении и вычислительной технике.

Известен способ изготовления тонкопленочных резисторов с узкими полосками резистивного слоя. Малую площадь контактов между резистивным и проводниковым слоями компенсируют расширением контактной полоски, что обеспечивает большую площадь переходного контакта и снижает плотность тока в контактной зоне, тем самым снижается переходное контактное сопротивление (Кн. Ю.П.Ермолаев, О.Г. Эльстинг, Ф.Г.Каримова, Г.П.Анфимов. Конструирование и расчет контактов в интегральных пленочных схемах. / Методическое пособие для студентов радиотехнического факультета. - Казань: Казанский ордена Трудового Красного Знамени авиационный институт, Министерство высшего и среднего специального образования РСФСР, 1967, 47 с., с.35-41). Недостатком известного аналога является расширение контакта между резистивным и проводниковым слоями, что приводит к увеличению размеров резистора в несколько раз.

Известен способ изготовления тонкопленочных резисторов, включающий нанесение на подложку резистивного слоя, очистку этой поверхности от остатков резиста раствором хромовой смеси, состоящей из CrO₃ - 50 г, Н₂SO₄ - 900 мл и деионизированной воды - до 1 л, в течение 15 мин при температуре 20-22°С и нанесение на очищенную поверхность двухслойной структуры из Cr, как адгезивного подслоя, и проводникового слоя (Кн. И.И.Климачев, В.А.Иовдальский. СВЧ ГИС. Основы технологии и конструирования. / Под научной редакцией д.т.н. А.Н.Королева. - Москва: Техносфера, 2006 г., 352 с., с.253-256). Данный способ принят за прототип.

Недостатком известного способа, принятого за прототип, является высокое удельное контактное сопротивление ρ_k между резистивным и проводниковым слоями резистора из-за низкого качества очистки поверхности резистивного слоя от остатков резиста и органических соединений, применяемых на предшествующих операциях перед нанесением двухслойной структуры, состоящей из адгезивного подслоя и проводникового слоя, и длительное время очистки, которое приводит к образованию окисной пленки и адсорбции хрома на поверхности резистивного слоя, что вызывает местный перегрев и выгорание контакта, снижая, в конечном итоге, надежность работы резистора.

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности работы резистора путем снижения удельного контактного сопротивления ρ_k на площади адгезионного контакта резистивного и проводникового слоев за счет повышения качества очистки поверхности резистивного слоя, а также сокращение времени выполнения операции очистки.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемого способа, является повышение надежности работы резистора путем снижения удельного контактного сопротивления ρ_k на площади адгезионного контакта резистивного и проводникового слоев и трудоемкости изготовления резисторов.

Указанный технический результат достигается тем, что, в известном способе изготовления тонкопленочных резисторов, включающем нанесение на подложку резистивного слоя, очистку поверхности резистивного слоя от резистной пленки и нанесение на очищенную поверхность двухслойной структуры, состоящей из адгезивного подслоя и проводникового слоя, согласно предложенному техническому решению

перед нанесением двухслойной структуры поверхность резистивного слоя, по меньшей мере, на площади адгезионного контакта с проводниковым слоем, очищают раствором из двухромовокислого калия (K₂Cr₂O₇) и серной кислоты (Н₂SO₄) в течение времени, исключающего остатки органических соединений, с одной стороны, и, с другой, адсорбцию хрома на поверхности резистивного слоя, с последующей промывкой, например, в деионизированной воде;

для очистки поверхности резистивного слоя используют раствор, содержащий 80,0 г. К₂Cr₂O₇ на 1,0 л H₂SO₄;

время очистки поверхности резистивного слоя составляет в пределах 30...40 с при температуре раствора в пределах 20...22°С;

в качестве материала адгезивного подслоя двухслойной структуры на резистивный слой наносят ванадий.

Приведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленного способа изготовления тонкопленочных резисторов, отсутствуют. Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками из заявляемого технического решения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

На представленном чертеже представлена зависимость величины удельного контактного сопротивления ρ_k от длительности времени τ очистки.

Сущность предложенного способа изготовления тонкопленочных резисторов заключается в следующем.

На химически обработанную подложку наносят резистивный слой, поверхность которого после выполнения определенных операций изготовления резистора с применением, например, фоторезиста, по меньшей мере, на площади нанесения двухслойной структуры, состоящей из адгезивного подслоя и проводникового слоя, очищают раствором, содержащим 80,0 г двухромовокислого калия (К₂Cr₂О₇) на 1,0 л серной кислоты (Н₂SO₄), в течение 30...40 с при температуре раствора в пределах 20...22°С, определенных экспериментально, при которых полностью удаляются резистная пленка и органические соединения, с одной стороны, и, с другой, исключаются образование окисной пленки и адсорбция хрома на поверхности резисторного слоя (зона А), после которой сразу же выполняют промывку, например, в деионизированной воде. Затем на очищенную поверхность резистивного слоя наносят двухслойную структуру, в которой в качестве адгезивного подслоя используют ванадий. Очистка поверхности резистивного слоя за время, меньшее 30 с, приводит к наличию на поверхности резистивного слоя остатков резистной пленки и органических соединений от предшествующих операций, которые увеличивают удельное контактное сопротивление ρ_k (зона В), и, наоборот, превышение времени очистки более 40 с приводит к образованию на поверхности резистивного слоя окисной пленки и адсорбции хрома на поверхности резистивного слоя (зона С), также увеличивающие удельное контактное сопротивление ρ_k.

Пример осуществления способа изготовления тонкопленочных резисторов.

Изоляционную подложку подвергли химической обработке в перекисно-аммиачной смеси. На установке УВН 71ПЗ произвели взрывное напыление резистивного слоя. После этого заготовку отмывали в диоксане и на линии «Лада»-125 изготовили маску из фоторезиста ФП-383, которую после выполнения определенных операций удаляли в смеси моноэтаноламин-диметилформамид. В результате выполнения этих операций на поверхности резистивного слоя имелись остатки фоторезиста и других органических соединений, которые удаляли путем очистки раствором, содержащим 80,0 г двухромовокислого калия (К₂Cr₂O₇) на 1,0 л серной кислоты (H₂SO₄), в течение 30...40 с при температуре раствора в пределах 20...22°С, с последующей промывкой в деионизированной воде. В течение этого времени на поверхности резистивного слоя полностью удалялись остатки резистной пленки и других органических соединений, с одной стороны, и, с другой, исключались образование окисной пленки и адсорбция хрома на поверхности резисторного слоя. После этого на очищенную поверхность резистивного слоя на установке УВН 74П-3 напыляли двухслойную структуру, сначала адгезивный слой из ванадия, затем проводниковый слой.

Использование предложенного способа изготовления тонкослойных резисторов с применением ванадия в качестве материала адгезивного подслоя двухслойной структуры обеспечивает на 1-2 порядка меньшее удельное контактное сопротивление до ρ_k=2,4·10^-5 Ом/см², по сравнению с подслоем из хрома и очисткой поверхности резистивного слоя раствором хромовой смеси по известному способу, принятому за прототип.

1. Способ изготовления тонкопленочных резисторов, включающий нанесение на подложку резистивного слоя, очистку поверхности резистивного слоя от резистной пленки и нанесение на очищенную поверхность двухслойной структуры, состоящей из адгезивного подслоя и проводникового слоя, отличающийся тем, что перед нанесением двухслойной структуры поверхность резистивного слоя, по меньшей мере, на площади адгезионного контакта с проводниковым слоем очищают раствором, содержащим 80,0 г двухромовокислого калия (K₂Cr₂O₇) на 1,0 л серной кислоты (H₂SO₄) в течение 30÷40 с при температуре раствора в пределах 20÷22°С с последующей промывкой в деионизированной воде.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала адгезивного подслоя двухслойной структуры на резистивный слой наносят ванадий.