способ изготовления высокоомных и низкоомных тонкопленочных резисторов на одной подложке

Формула изобретения

1. Способ изготовления высокоомных и низкоомных тонкопленочных резисторов на одной подложке, заключающийся в последовательном напылении на подложку двух резистивных пленок, сначала с высоким поверхностным сопротивлением, затем с низким поверхностным сопротивлением, нанесением проводникового слоя и последовательным формированием методами фотолитографии сначала низкоомных резисторов, затем высокоомных резисторов - путем селективного химического стравливания низкоомной резистивной пленки с поверхности высокоомной резистивной пленки, отличающийся тем, что в качестве высокоомной и низкоомной резистивной пленки используют один и тот же материал, разделенный промежуточной разделяющей пленкой, не травящейся в травителе для низкоомной и высокоомной резистивной пленки и имеющей поверхностное сопротивление, превышающее поверхностное сопротивление высокоомной резистивной пленки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве низкоомной и высокоомной резистивной пленки используют пленки тантала или нитрида тантала, а в качестве промежуточной разделяющей пленки используют пленки иттрия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области тонкопленочной микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении резистивных микро сборок, а также мощных резистивных ВЧ аттенюаторов, содержащих низкоомные и высокоомные резисторы.

Известен способ изготовления высокоомных и низкоомных тонкопленочных резисторов, заключающийся в напылении на подложку резистивной пленки с заданным поверхностным сопротивлением, нанесении проводникового слоя и последовательном формировании методами фотолитографии высокоомных и низкоомных резисторов за счет варьирования длины и ширины резисторов [1].

Недостатком известного способа является трудность получения из одного резистивного материала с заданным поверхностным сопротивлением высокоомных и низкоомных резисторов с большим диапазоном изменения сопротивлений из-за конструктивных ограничений, накладываемых на длину и ширину резисторов.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ изготовления высокоомных и низкоомных тонкопленочных резисторов, заключающийся в последовательном напылении на подложку двух резистивных пленок из разных материалов, сначала резистивной пленки из материала с высоким поверхностным сопротивлением, затем резистивной пленки из другого материала с низким поверхностным сопротивлением, нанесении проводникового слоя и последовательном формировании методами фотолитографии сначала низкоомных резисторов, затем высокоомных резисторов путем селективного химического стравливания низкоомной резистивной пленки с поверхности высокоомной резистивной пленки [2]. При этом низкоомная резистивная пленка шунтируется высокоомной резистивной пленкой, которая практически не оказывает влияния на сопротивление получаемых резисторов. Недостатками известного способа являются: 1 - необходимость использования двух резистивных материалов с различными химическими свойствами, позволяющими производить селективное травление низкоомной пленки по отношению к высокоомной пленке, что усложняет технологию и увеличивает стоимость продукции; 2 - необходимость использования двух химических травителей разного состава - один для травления низкоомной резистивной пленки, другой для травления высокоомной резистивной пленки, причем травитель материала низкоомной резистивной пленки не должен воздействовать на материал высокоомной резистивной пленки, что также усложняет технологию и увеличивает стоимость изготовления продукции; 3 - значения температурных коэффициентов сопротивлений (ТКС) низкоомных и высокоомных резистивных пленок из разных материалов различны, что не позволяет изготавливать прецизионные резистивные микросхемы и аттенюаторы, работающие в большом диапазоне изменения температур.

Задачами, на которые направлено изобретение, являются: устранение использования двух резистивных материалов - низкоомного и высокоомного с различными химическими свойствами; устранение использования двух составов химических травителей резистивных материалов; получение тонкопленочных резисторов с большим диапазоном изменения сопротивлений с одинаковыми ТКС и, в конечном счете, удешевление продукции.

Поставленная задача достигается тем, что предлагается:

1. Способ изготовления высокоомных и низкоомных тонкопленочных резисторов на одной подложке, заключающийся в последовательном напылении на подложку двух резистивных пленок, сначала с высоким поверхностным сопротивлением, затем с низким поверхностным сопротивлением, нанесении проводникового слоя и последовательном формировании методами фотолитографии сначала низкоомных резисторов, затем высокоомных резисторов - путем селективного химического стравливания низкоомной резистивной пленки с поверхности высокоомной резистивной пленки, отличающийся тем, что в качестве высокоомной и низкоомной резистивной пленки используют один и тот же материал с высоким и низким значениями поверхностного сопротивления, соответственно, разделенный промежуточной разделяющей пленкой, не травящейся в травителе для низкоомной и высокоомной резистивной пленки и имеющей поверхностное сопротивление, превышающее поверхностное сопротивление высокоомной резистивной пленки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве низкоомной и высокоомной резистивной пленки используют пленки тантала или нитрида тантала, а в качестве промежуточной разделяющей пленки используют пленки иттрия с поверхностным сопротивлением, превышающим поверхностное сопротивление высокоомной резистивной пленки.

Сопоставительный анализ показывает, что заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что в качестве высокоомной и низкоомной резистивных пленок используются пленки одного и того же резистивного материала с разными значениями поверхностного сопротивления, разделенные пленкой иттрия с поверхностным сопротивлением, большим, чем поверхностное сопротивление высокоомной пленки, где в качестве высокоомной и низкоомной резистивной пленки используются пленки тантала или нитрида тантала. Поэтому данное техническое решение отвечает критерию "новизна".

Предлагаемый способ изготовления высокоомных и низкоомных тонкопленочных резисторов на одной подложке реализован следующим образом. На ситалловых подложках марки СТ50-1 и керамических подложках из окиси алюминия и нитрида алюминия были изготовлены высокоомные и низкоомные резистивные пленки на основе тантала. Методом магнетронного распыления в едином вакуумном цикле напылялись высокоомные резистивные пленки из тантала с удельным поверхностным сопротивлением 50 Ом/квадрат, затем промежуточная разделяющая пленка из иттрия с поверхностным сопротивлением 300-500 Ом/квадрат, далее низкоомные резистивные пленки из тантала с поверхностным сопротивлением 5 Ом/квадрат и затем проводниковые пленки на основе меди. Методами селективной фотолитографии одновременно формировались длина и ширина как высокоомных, так и низкоомных резисторов, контактные площадки резисторов, после чего производилось стравливание низкоомной резистивной пленки до промежуточной пленки из иттрия, после чего производилось удаление пленки иттрия с поверхности высокоомной пленки в травителе, не травящем высокоомную пленку тантала. В ряде случаев возможно не стравливать пленки иттрия с поверхности высокоомной пленки тантала, так как поверхностное сопротивление пленки иттрия значительно превышает поверхностное сопротивление высокоомной пленки тантала, тем самым оказывая слабое влияние на сопротивление получаемых высокоомных резисторов. Пленки тантала стравливались в растворах плавиковой кислоты. Раствор плавиковой кислоты не воздействует на пленки иттрия. Пленки иттрия стравливаются в соляной кислоте, которая не воздействует на пленки тантала. Таким образом, получаем из одного материала одновременно низкоомные и высокоомные резисторы с большим диапазоном изменения сопротивления (не менее 10 раз при одинаковой длине и ширине резисторов) и с одинаковым ТКС. Вместо пленок тантала также использовались пленки нитрида тантала, имеющие одинаковые химические свойства с пленками тантала. Пленки нитрида тантала травятся также в растворах плавиковой кислоты, в которых не травятся пленки иттрия. В едином вакуумном цикле напылялись высоокомные пленки нитрида тантала с поверхностным сопротивлением 100 Ом/квадрат, затем пленки иттрия с поверхностным сопротивлением 300-500 Ом/квадрат, после чего низкоомные пленки нитрида тантала с поверхностным сопротивлением 10 Ом/квадрат и затем проводниковые пленки на основе меди. Далее операции по формированию резисторов были такими же, как и при использовании пленок тантала.

В предлагаемом способе изготовления в качестве материала низкоомных и высокоомных резистивных пленок используется один и тот же материал - тантал (нитрид тантала). Используется один состав травителя для тантала (нитрида тантала). Напыление производится в едином вакуумном цикле, при этом высокоомные и низкоомные резисторы получаются с одинаковыми значениями ТКС в рабочем диапазоне температур. Все это способствует удешевлению изготавливаемой продукции и дает возможность изготовления прецизионных резистивных микросхем и аттенюаторов.

Источники информации

1. И.П.Степаненко. Основы микроэлектроники. М.: Сов. радио, 1980 г., с.186.

2. Thin solid films, 1986, v.143, № 1, p.91-95, - прототип.