Fraunhofer-Gesellschaft

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Entwicklung von Schichtsystemen für hochohmige Präzisionswiderstände

 
: Klages, C.-P.; Thyen, R.; Veyhl, R.; Weber, A.

Ziegler, G.; Cherdron, H.; Hermel, W.; Hirsch, J.; Kolaska, H. ; VDI-Gesellschaft Werkstofftechnik; Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie -BMBF-, Bonn; Deutsche Keramische Gesellschaft e.V. -DKG-; Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e.V. -DGM-, Oberursel:
Werkstoffwoche '96. Symposium 6: Werkstoff- und Verfahrenstechnik
Frankfurt: DGM-Informationsgesellschaft, 1997
ISBN: 3-88355-234-8
Werkstoffwoche <1996, Stuttgart>
Deutsch
Konferenzbeitrag
Fraunhofer IST ()
CrSi-Dünnschichtwiderstand; CrSi resistive thin films; elektrischer Widerstand; Flächenwiderstand; high ohmic precision resistor; hochohmiger Präzisionswiderstand; reactive sputtering; reaktives Sputtern; reproducibility; Reproduzierbarkeit; resistance scattering; resistivity; sheet resistance; TCR; temperature coefficient; Temperaturkoeffizient; Widerstandsstreuung

Abstract
Für die Herstellung von hochohmigen Präzisionswiderständen werden in der Regel Dünnschicht-Legierungen auf CrSi-Basis eingesetzt. Dabei ist die Höhe des Flächenwiderstandes abhängig von der Schichtdicke und vom spezifischen Widerstand der abgeschiedenen Widerstandsschicht. Die höchsten spezifischen Widerstände verbunden mit einem erforderlichen Temperaturkoeffizienten des spezifischen Widerstandes (TCR) nahe 0 ppm/K werden derzeit durch den Einbau von Sauerstoff in die CrSi-Widerstandsschicht erreicht. Bei der Abscheidung der Widerstandsschicht mittels reaktivem Sputtern in O2-haltiger Atmosphäre nimmt jedoch die Streuung des spezifischen Widerstandes mit steigendem O2-Partialdruck markant zu und die Reproduzierbarkeit des Beschichtungsprozesses verschlechtert sich erheblich. Der maximale Flächenwiderstand ist deshalb bei der industriellen Herstellung von Widerstandsbauelementen auf ca. 10 kOhm/Quadrat begrenzt, wenn O2 als Reaktivgas eingesetzt wird. Im Verbundprojekt konnte gezeigt w erden, daß mit CO2 als Reaktivgas die Widerstandsstreuung vermindert und die Reproduzierbarkeit des Beschichtungsprozesses verbessert werden kann. Dies wird mit der geringeren Reaktivität im Vergleich zu O2 erklärt. Elektrische Messungen an Widerstandsschichten auf flachen Keramiksubstraten zeigten, daß spezifische Widerstände > 10(hoch 5)Mikro Ohm cm bei vertretbaren Streuungen erreicht werden können. Die Ergebnisse im Labormaßstab konnten im industriellen Schüttgutprozeß auf zylindrischen Keramiksubstraten bestätigt werden. Bei Flächenwiderständen von ca. 30 KOHm/Quadrat lag die Widerstandsstreuung bei 27 Prozent. Nahezu 90 Prozent der Widerstände einer Charge wiesen nach einer dreistündigen Temperung an Luft einen TCR im Bereich ñ 100 ppm/K auf.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/PX-12514.html