DE1515905A1

DE1515905A1 - Verfahren zur Herstellung von Duennschichtwiderstaenden

Info

Publication number: DE1515905A1
Application number: DE19651515905
Authority: DE
Inventors: Lessor Jun Arthur Eugene; Reinhard Glang
Original assignee: Corning Glass Works
Current assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1964-11-27
Filing date: 1965-11-25
Publication date: 1969-12-18
Also published as: US3398032A; GB1094865A; DE1515905B2; NL6515020A; JPS5127877B1

Description

Verfahren zur Herstellung von Dünnschichtwiderständen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Dünnschichtwiderständen, bei denen als Widerstandsmaterial Cermets-Werkstoff dient, der auf einer Trägerunterlage aufgebracht wird.

Zur Herstellung von mikrominiaturisierten Schaltungen werden in steigendem Maße aufgedampfte Dünnschichten verwendet. Dies gilt in besonderem Maße für die Herstellung von Widerständen. Aufgedampfte Nickel-Chrom-Schichten und Tantalschichten haben sich als brauchbare Widerstandselemente erwiesen. In jüngster Zeit hat es sich gezeigt, daß Chrorasiliziummonoxyd-Schichtwiderstände eine höhere Stabilität bei hohen Temperaturen besitzen, so daß Widerstandsänderungen bei Überlastung unbeachtlich sind.

Während Nickelchrom- und Tantalschichten einer erforderlichen Formgebung mittels Ätzens unterworfen werden, geschieht dies in der Regel bei Ghromsiliziummonoxyd-Schichten, die als Cermet-Schichten bekannt geworden sind, durch Maskenverfahren während des Vakuum-AufdampfVerfahrens. Ein solches Auf dampf verfahren mit Hilfe von Masken birgt aber mannigfaltige Nachteile. Insbesondere dann, wenn die zu erstellenden Widerstände außergewöhnlich klein und von gewundener Form sein sollen. Eine gewundene Form ist de,?» halb erforderlich, um höhere Widerstandswerte bei geringe- ?.x rlatz-D-- ^arf erzielen zu können. Solche Maskenverfahren sine 'licht nur

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'deshalb nachteilig, weil ihr Krstellungsaufwand relativ groß ist, snndern auch weil ihrem Auflösungsvermögen eine Gestimmte Grenze gesetzt ist, die ohne weiteres nicht unterschritten uerden kann, ganz abgesehen davon, daß eino bestimmte rna chanische Festigkeit und Steifheit gewahrt bleiben muß. In gewisser W?ise lässt sich dadurch Abhilfe schaffen, daß verschied3ne Masken in aufeinanderfolgenden Auf dampf ungs vorgänge η verwendet ',/erden. Dies hat aber wieder andere liachteile zur Folge, nämlich die, daß die Konturen in aufeinanderfolgenden Gängen übereinstimmen müssen, so daß jeweils ihre Lage justiert werden muß und/oder daß ein Verwerfen, Ausdehnen und Zusammenziehen der Masken berücksichtigt werden muß.

Eine hervorragende Eigenschaft der Cermets-Materialien, ist die, daß sie eine goße chemische Stabilität besitzen. Diese Eigenschaft aber ist es gerade, die eine Anwendung von Ätzvorgängen zur Formgebung der Widerstandsschichtverläufe äusserst erschwert. So besitzt z.B. eins der am meisten verwendeten Cermet-Matsrialien, nämlich Chrom-Siliziummonoxyd, in dem beide Anteile je zu 50 _yJ enthalten sind, einen solch hohen Siliziummonoxyd-Gohalt, daß ein gut brauchbares Ätzmittel zur Auflösung des Cermets, z.B. Flußsäure, ausserdem die Trägerunterlagej wie z.B. Siliziummonoxyd oder Glas angreift.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein Ätzverfahren zur Formgebung von Cermet-Dünnschichtwiderständen bereitzustellen, das die oben genannten Nachteile nicht aufweist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß auf dio Schicht eine elektrisch leitende Schicht niedergeschlagen wird, die aus zwei Lagen besteht, wovon die oberste aus unlegiertem He call und die unterste aus einer Legierung besteht, die als wesentlichen Bestandteil das Metall der oberen Lage enthält, daß in einem darauffolgendem ersten Ätzverfahren die leitende Schicht entsprechend einem ersten vorbestimmten Muster abgeätzt wird, indem ein erstes Ätzmittel verwendet wird, das lediglich das der obers ton Lage entsprechende

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Metall der leitenden Schicht angreift, und daß in einem zweiten ,Ätzverfahren die Cermet-Schicht entsprechend einem zweiten vorgegebenen Muster abgeätztwird, indem ein zweites Ätzmittel verwendet wird, das lediglich die überwiegenden Metallanteile der Cermet-Schicht aber nicht die Anteile des dielektrischen Materials angreift.

Wenn ein Chrom-Siliziumrnonoxyd-Cermet verwendet wird, genügt es vollständig, wenn der Metallanteil mindestens bei 70 Atomprozent liegt. In diesem Fall kann ein Ätzverfahren Verwendung finden, das zum Ätzen von reinem Chrom geeignet ist. Die Oberflächenschicht I

_v durch Bestreuen
wird vor dem Ätzvorge-rigVThit Zinkteilchen oder Zinkpulver entsprechend vorbereitet, so daß eine anschließende Behandlung mit einer Aluminiumchlorid-Lösung als Ätzmittel angewendet werden kann.

Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen,* wenn auf eine Glasträgerunterlage mit Siliziummonoxyd-'dberzug, eine Cermet-Schicht durch Entspannungsverdampfen niedergeschlagen wird, die aus 90 Atomprozenten Chrom und aus einem entsprechenden Rest von Siliziummonoxyd besteht, wobei die Trägerunterlage auf 200° C aufgeheizt wird. Da bei dem erfindungscemäßen Verfahren keine Flußsäure Anwendung findet, die wie oben beschrieben Siliziuranonoxyd und Siliziumdioxyd angreifen kann, kann auch keine Beschädigung oder Verletzung der Trägerunterlage während dieses Ätzvorgan~s erfolgen.

In vielen Anwendun^sfällen jedoch ergeben sich weitere Probleme insbesondere dann, wenn wie gemäß der Erfindung auf die Cermet-Schicht eine elektrisch leitende Schicht aufgedampft worden ist. Diese elektrisch leitende Schicht wird deshalb einem Ätzverfahren unterworfen, um entsprechende Anschlußstücke für die Wideistandsschicht bereitzustellen, wobei dann die Formgebung des Widerstandsschichtsverlaufs in den Flächenbereichen erfolgt, bei denen das Kupfer entfernt worden ist. Zum Aufbringen der Kupferschicht wird - im allgemeinen zunächst dne Metallschicht aufgetragen, die dem Metall des Cermets

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entspricht. Zum Wegätzen der leitenden Schicht muß dann nach Ent-, fernen der Kupferlage die Chromlage mit Hilfe eines Chromätzmittels entfernt werden. Dies hat dann aber zur Folge, daß auch das darunter, liegende Cermet-Material durch diesen Ätzvorgang angegriffen wird. Dies gilt insbesondere dann, wenn wie gemäß der Erfindung ein relativ hoher Chromanteil im Cermet-Material enthalten ist. Erfindungsgemäß ist dieses Problem dann dadurch gelöst worden, daß als unterste Lage der leitenden Schicht auf die Cermet-Schicht eine Chromkupfer-Legierung niedergeschlagen wird und anschließend eine reine Kupfer-. lage aufgebracht wird. Auf diese Weise wird eine noch ausreichende Adhäsion zwischen der Cermet-Schicht und der elektrisch leitenden Schicht gewährleistet. Außerdem ist dann ein Ätzmittel für den Metallanteil der elektrisch leitenden Schicht anwendbar, der nicht dem Metallanteil der Cermet-Schicht entspricht. Damit ist also ein Wegätzen der elektrisch leitenden Schicht ohne Zerstörung der Cermet-Schicht möglich.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird zunächst auf die elektrischleitende Schicht eine erste Photowiderstandsschicht aufgetragen, die entsprechend dem ersten Muster belichtet und darauf entwickelt wird, worauf dann die frei gegebenen Flächenteile der leitenden Schicht im darauf folgenden erden Ätzverfahren einer Eisenchloridlösung ausgesetzt werden. Statt einer Chromkupfer-Legierung für die unterste Lage der elektrisch leitenden Schicht kann ebensogut eine Aluminiumkupfer-Legierung niedergeschlagen werden, während die sich dann anschließende reine Kupferlage durch eine Ätznatronlösung angegriffen wird.

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In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird

das sich so ergebende Werkstück mit einer zweiten Photowiderstandsschicht überzogen, die dann entsprechend dem zweiten Muster belichtet und darauf entwickelt wird. Die hierbei freigelegten Oberflächenteile der Cermet-Schicht werden -äa»» einer Aluminiumchlorid-Lösung während des zweiten Ätzverfahrens ausgesetzt. ·

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Vorteilhafterweise werden nach Jedem Ätzvorgang Wasclworgänge 'eingeschoben, wobei mit Hilfe von Wasser und Methanol unter Anwendung von Ultraschall die beim Ätzvorgang übrig gebliebenen ; Teilchen weggespült werden.

Um stabile Widerstandswerte mit möglichst geringen Toleranzen zu erhalten, werden die fertigen Werkstücke unter überwachung des . Widerstandswertes in einer Argonwasserstoff-Atmosphäre gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken auf 400 bis 450° C mindestens eine Stunde aufgeheizt. Die Dauer der Aufheizzeit ergibt sich dann aus * dem Verlauf des gemessenen Widerstandswertes. Gemäß der Erfindung können also äußerst kleine und feingewundene Widerstände mittels des photographischen Maskenverfahrens und des anschließenden Ätzvorgangs auf einem einzigen Substrat hergestellt werden ohne daß die Nachteile bekannter Verfahren auftreten.

Weitere Vorteiß und Aufgaben der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Besohreibung, die an Hand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe nachstehend aufgeführter Zeichnungen die Erfindung näher erläutert, und aus den Patentansprüchen.

Es zeigen jeweils ausschnittsweise im Querschnitt:

Pig. 1 die einzelnen Schichten des Werkstücks vor der Bearbeitung, '

Fig. 2 das gleiche Werkstück nach Belichtung und Entwicklung der oberen Photowiderstandssohicht ,

Pig. 5 das gleiche Werkstück nach Ätzung der darunterliegenden metallischen Schicht,

Fig. 4 das gleiohe Werkstück nach Aufbringen einer neuen noch unbelichteten und unentwickelten Photowiderstandssohicht,

Fig. 5 Das gleiche Werkstück, naohdem diese neue Photowiderstandsschicht belichtet und entwickelt worden ist,

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Fig. 6 das gleiche Werkstück nach Ätzung der unmittelbar nächstfolgenden Schicht,

Pig. 7 das Endprodukt nach Aufbringen einer Schutzschicht.

Um ein geeignetes Verfahren zur Ätzung von metall-dielektrischen Cermet-Widerständen, speziell von Chrom-Siliziummonoxyd Cermet-Widerständen, bereitzustellen, hat das Problem darin bestanden, eine solche Zusammensetzung zu finden, die es gestattet, Wider-. standsschiohten mit Hilfe von anderen Lösungsmitteln als Fluorwasserstoff oder dergleichen zu ätzen, die nämlich ebenfalls benachbarte Schiohten angreifen. Als zweite Notwendigkeit hat sich ergeben, leitendes Schichtmaterial zu finden, das sowohl während aller Phasen des Ätzvorganges als auch der darauffolgenden Reinigungs-Arbeitsgänge fest auf der Widerstandsschicht haften bleibt, aber außerdem in einem weiteren ÄtzVorgang aufgelöst wird, ohne daß die Widerstandsschicht angegriffen wird.

Es hat sich herausgestellt, daß sich die bei der Verdampfung durch Entspannen hergestellten Widerstandsschichten, bestehend aus einem Pulver mit 90 Atomprozenten Chrom und 10 Molekülprozenten Siliziummonoxyd, gut in einem Lösungsmittel, bestehend aus 453*59 g AlCl-, · 6 HgO, 30 ml Phosphorsäure (H, PO₂,) und 400 ml Wasser. Wie beim Ätzen von reinen Chromschicfiten, wird die Oberfläche der Widerstandsschicht zunächst durch Behandlung mit Zink-Kontaktkörpern oder -Pulver für das Ätzmittel angreifbar gemacht. Wird das gleiohe Lösungsmittel aber auf Schichten angewendet, die aus 70 Atomprozenten Chrom- und 30 Molekülprozenten Siliziummonoxyd-Pulver bestehen, dann geht der Lösungsvorgang äußerst langsam vor sicjh, mit dem Ergebnis, einer Inselbildung von Schichtresten auf dem Schichtträger. Dementsprechend scheint die untere Grenze der Chromkonzentration in der Cermetschicht bei ungefähr 70 Atomprozenten zu , liegen.

Die Adhäsion einer reinen Kupferschicht auf die frisch präparierte Widerstandsschicht 1st aber völlig unzureichend. Wird aber der

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Chroinanteil beim Aufdampfen herabgesetzt, um die Adhäsion zu verbessern, dann tritt die Schwierigkeit auf, daß das benutzte Lösungsmittel zum Entfernen des Chroms in gleicher Weise die Widerstandsschioht angreift. Ein anderes Verfahren zum Erhöhen der Adhäsion von Kupfersohichten auf verschiedenen Oberflächen besteht darin, gleichzeitig Chrom und Kupfer aufzudampfen. Chromreiche Kupferlegierungen sind jedoch nicht in Eisenchlorid-Ltsungen löslich, dem üblichen Agens/örtlich auftretende Bereiche eines KupferUberschusses zu beseitigen. Es hat sich herausgestellt, daß durch Aufdampfen von Chrom mit einer Geschwindigkeit von etwa 3 8/sec gleichzeitig mit Kupfer bei einer Geschwindigkeit von etwa 25 8/sec eine Legierungsschicht gebildet wird, die sowohl in einer Eisenchlorid-Lösung noch löslich ist als auch fest an der darunterliegenden Widerstandsschicht haften bleibt. Das gleiche Ergebnis wird herbeigeführt, wenn die Legierung statt Chrom Aluminium enthält.

Zum Aufdampfen wird das oben beschriebene Gemisch von 90# Chrom und 10# Siliziummonoxyd verwendet, um Widerstandswerte von 40 bis 50Cl pro Fläche zu erhalten. Durch Variatin der Schichtdicke lässt sich noch ein größerer Bereich erzielen. Im Gegensatz zu Widerstandssohiotften, die aus 50$ Chrom und 50$ Siliziummonoxyd bestehen, ändert sloh der spezifische Widerstand für die oben genannten Widerstandssohiohten bei der nachfolgenden Aufheizung nicht wesentlich. Durch Aufheizen in einer Argon-Wasserstoffatmosphäre auf 450⁰C während einer Zeitspanne von einigen Stunden sinkt der Widerstandswert auf nicht mehr als 20Ji des ursprünglichen Wertes ab. Nach dieser Behandlung bleibt der Widerstandswert dann sehr stabil.

Bei einem bevorzugten AusfUhrungsbeispiel des Verfahrens gemäß der Erfindung sind die nachstehend aufgeführten Verfahrensschritte vorgesehen, wobei sich die ersten fünf auf Fig. 1 beziehen, wShrend die folgenden sich jeweils auf eine der weiteren Abbildungen beziehen:

1.) Eine hitzebeständige Glasunterlage 10 mit den Abmessungen 62,5 mm 62,5 mm χ 87,9 mm χ 1,0 mm und bei der eine Seitenfläche poliert ist, wird in Wasser und Methanolbädern unte'r Zuhilfenahme von'. 'Ultraschall gereinigt. ' » ——·* ·

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2.) Auf die Gesamtfläche dieser Unterlage wird unter Vakuum bei . · etwa 550° C eine 5 000 bis 15 000 8 dicke Siliziummonoxyd-Schicht 12 aufgedampft.

3.) Durch Entspannüngs-Verdampfen unter Vakuum von einem 90 Atomprozenten Chrom- und 10 Molekülprozenten Siliziummonoxyd-Pulvergemisch wird eine Widerstandsschioht Ik gebildet. Die Schicht schlägt sich auf die Gesamtoberfläohe des Substrats nieder, das auf eine Temperatur von etwa 200° C gebracht und gehalten wird. Der Schichtwiderstand der wachsenden Schicht wird mit Hilfe einer besonderen Unterlage mit daran angebrachten Metallkontakten überwacht, so daß das Aufdampfverfahren abgebrochen wird, wenn ein Widerstandswert von etwa 45 «O pro Fläche erreicht ist. Die Dicke dieser Cermet-Widerstandsschioht hat z.B. einen Wert von etwa 1 200 S.

4.) Das Substrat wird anschließend in ein anderes Vakuumgefäß eingebracht, injdem über die gesamte Oberfläche eine Metallschicht aufgetragen wird. Pur diesen Verfahrensschritt ist eine Chrom- und Kupfer-Verdampfungsquelle so eingerichtet, daß Aufdampfungsraten'

β 9

von 3 —— bzw. 25 r~- eingehalten werden. Nach etwa J>0 see wird die Verdampfung von Chrom abgebrochen, wohingegen die Verdampfung von Kupfer solange fortgesetzt wird, bis eine Gesamtschichtdicke von etwa 10 000 8 erreicht ist. In dieser Welse besteht die Schicht 16 in Wirklichkeit aus zwei Lagen, nämljiich einer Legierungslage 16a und einer Kupferlage lob.

5·) Die so geschichtete Platte erhält eine Photowiderstandsschicht 18 unot wird bei 100° C gehärtet. Das sich ergebende Werkstück ist in Pig. I dargestellt.

6.) Eine photographische Platte mit der Abbildung der gewünschten Widerstandsstege und der elektrischen Verbindungen wird auf das Werkstück (Pig. 1) gelegt und wird mit HDLfe einer. Bogenlampe be-

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lichtet. Nach Entwicklung der sojgewonnenen Abbildung werden die *ee- freigelegten Oberflächenbereiche der Schicht 16 (Fig.2) einer 'Eisen-Chlorid-Lösung ausgesetzt, so daß die darunterliegenden Schichtteile aufgelöst werden, wie es als Ergebnis in Pig.* 3 dargestellt ist. Wie dieser Darstellung zu entnehmen ist, werden in diesem Verfahrensschritt nicht nur die entsprechenden Teile der Kupferlage lob sondern auch die der Legierungslage l6a abgetragen.

7· Die im vorhergehenden Verfahrensschritt verbliebenen Reste der Photowiderstandsschicht werden abgetragen, die sich ergebende Oberfläche wird sorgfältig gereinigt, darauf mit einer neuen Photowiderstandsschicht 22 (Fig. 4) überzogen und ebenso behandelt wie die zuerst aufgetragene behandelt.

8. Eine photographische Platte mit den gewünschten Widerstandsstegen wird dann auf das Werkstück abgebildet und belichtet. Nach dem Entwickeln werden die so freigelegten Oberflächenbereiche 24 (Fig.5) der Chrom-Siliziummonoxyd-Schicht 14 einer AlCl^-Lösung ausgesetzt und die darunterliegenden Schichtteile weggeätzt. Während die Photowiderstandsschicht-Abbildung nach Fig. 2 in der Hauptsache dazu diente, die Schicht 16 so aufzuteilen, damit in diesem Ausführungsbeispiel zwei Anschlusstücke 26, 28 (Fig. 2) entstanden, dient die Photowiderstandsschicht-Abbildung (30) bei der Anordnung nach Fig. 5 dazu, Ausschnitte in der Widerstandsschicht 14 zu markieren, was in diesem Falle dazu führt, daß ein gekrümmter, aber kontinuierlicher Widerstandsweg j52 (Fi.g.6) zwischen den Anschlußstücken 2β, 28 eitsteht.

9· Die Überreste der Photowiderstandsschicht 22 werden abgezogen und die verbleibende Oberfläche wird sorgfältig in Wasser und Methanol unter Anwendung von Ultraschall gereinigt. · ·

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- ίο -

10. Eine Siliziummonoxydschicht 34 (Pig· 7) wird in einer Dicke von 10.000 bis 15.OOO 8 unter Vakuum bei einer Substrattemperatür von etwa 35O⁰C niedergeschlagen, so daß eine Schutzschicht entsteht.

11. Die Widerstandswerte werden gemessen.

12. Unter Überwachung eines der Widerstände eines Substrates, wird das Substrat in einer Argon-Wasserstoff-Atmosphäre zwischen ein bis sechs Stunden auf eine Temperatur von 400 bis 450°C aufgeheizt. Genaue Aufheizungszeiten- und temperatüren ergeben sich je nach dem Messwertverlauf des überwachten Widerstandes.

13. Alle Widerstandswerte eines Substrates werden nochmals gemessen. Werden engere Widerstandswert-Toleranzen gefordert, dann wird durch örtliche Aufheizung der jeweiligen Widerstände nachgeholfen. Beispiele für Widerstände eines nach obigem Verfahren hergestellten Substrates ergeben:

	Tabelle I	0,508	0,254	Verhältnis Länge zu Breite
Nominalwert der Widerstände in»Q		0,306	0,254	0,50
20	Widerstandsabmessungen Anzahl der ^{Jeweils ln 1}^¹ Widerstände Breite Länge	0,306	0,508	0,83
33	10	0,306	0,762	1,67
66	80	0,127	21,6	2,50
100	12		170.
6,800	48
	10

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- li -

In Tabelle II wird jeweils der Mittelwert, höchster und niedrigster Widerstandswert jeder Kategorie von Widerständen eines einzigen Substrats vor und nach dem Aufheizen.angegeben.

Tabelle II

Nominalwert	Werte vor	25-5	in O,	Werte nach	in. Λ
der Widerstände	Aufheizung	42.5	niedrig	Aufheizung	niedrig
in .G	Mittelwert hoch	87.0	21.5.	Mittelwert hoch	18.0
■ 20	22.9	125.5	54.8	19.4 21.8	29.5
55	58.0	8.192	72.0	52.5 56.O	60.I
66	77.1	111.6	65.O 68.5	94.4
100	117.6	7,455	99.5 IO5.9	6,524
6,800	7,824	6,645 6,955

Aus der Tabelle II ergibt sich, daß sich die Mittelwerte der Widerstände nach dem Aufheizen in allen Kategorien um etwa 15$ gesenkt haben. Korrektur durch örtliches Aufheizen, wie oben beschrieben, ist nur bei einem Widerstand durchgeführt worden. Hierbei hat eich ergeben, daß nach Ofen-Aufheizung erfolgter örtlicher Aufheizung der Widerstandswert von 75,7.Q auf 68,5ß hingetrimmt werden konnte. Die sich ergebenden Endwerte schwanken alle jeweils zwischen £ io# um die Nominalwerte. Fernerhin zeigt sich, daß die Endmittelwerte jeweils snger an die Nominalwerte angeschlossen sind als die Mittelwerte vor der Nachbehandlung. Außerdem ist die Streuung um so kleiner, je höher die geforderten Widerstandswerte sind. Das bedeutet aber, daß die Genauigkeit vorgeschriebener Werte um so besser erreicht wird, je größer das Verhältnis von Länge zu Breite ist. Daraus ergibt sich dann die Genauigkeit, die durch die Festlegung von Widerstandsstegen mit Hilfe photographischer Maskenverfahren und nachfolgender Xtzung erreicht werden kann.

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„In Tabelle III schließlich ist jeweils sowohl' die Abweichung der Mittelwerte von den Nominalwerten nach der Aufheizung als auch die Gesamtstreuung angegeben.

Nominalwert der
Widerstände in

Tabelle III

Werte nach Aufheizung Abweichung vom Mittelwert Ge samt streuung

20

66

100

6,800

- J>.00

- 2.0Ji

-1.50

- 0.70

- 2.40

19.60

20.10

12.40

9.60

9.50

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Die relativ-grosse Abweichung des Mittelwertes im Betrag von -2,4 )b vom vorbestimmten Widerstandswert von 6800Ώ ergibt sich aus der besonderen Form dieser Widerstände. Diese Widerstandsstege sind hierbei nämlich mäanderförmig gewunden, so daß es infolge der Krümmungen und Ecken schwierig ist, deren Längen-zu Breitenverhältnis exakt zu bestimmen. ■ .

Auf jeden Pail ergibt sich aus den in den Tabellen angegebenen Daten, daß mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens eine grosse Anzahl von Präzisionswiderständen mit geringeren Toleranzen als t 5 % hergestellt werden kann, wenn bei den photographischen Verfahren einige Sorgfalt angewendet wird und die Widerstandsabmessungen in geeigneter Weise gewählt werden. Das Verhältnis von Maximalwert zu Minimalwert beträgt bei den den Tabellen zugrundeliegenden Werten ^²K) : 1, was aber keine obere Grenze dieses Verhältnisses bedeuten soll, die mit dem erfindungsgemässen Verfahren zu erreichen ist.

'//ie bereits erwähnt, hat sich herausgestellt, daß an Stelle von Chrom ohne weiteres auch Aluminium in der Legierungslage 16a verwendet v/erden kann. Die Eisenchlorid-Lösung, die die Kupferlage 16b angreift vermag aber ebensogut die kupferreiche Kupfer-Aluminium-Legierung anzugreifen, so daß sich das gleiche Ergebnis erzielen lässt, wie mit der Kupfer-Chrom-Legierung. Auseerdem kann reines Aluminium für die Bildung der Lage loa Verwendung finden, die dann durch "Ätznatron, ohne das darunterliegende Chrom-Siliziummonoxyd-Cermet zu beschädigen, weggeätzt werden kann. In vielen Anwendungsfällen jedoch wir.d es vorzuziehen sein, eine Kupferlage l6a zu verwenden, insbesondere dann, wenn Lotanschlüsse angebracht werden sollen. Zur Vereinfachung des Ä'tzvorgangs dürfte eine Aluminium-Kupfer-Legierung den Vorzug vor einer nichtlegierten Aluminiurnlage haben. Jedenfalls ist dargelegt worden, daß erfindungsgemäß Verfahren bereitgestellt werden, die es gestatten, die Cermet-Schicht 14 und die leitende Schicht 16 je besonders zu ätzen,

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Zusammenfassend ergibt, sich also, daß gemäß der Erfindung Mischungssysteme in ein oder mehreren S hichten eines geschichteten Dünnfilms verwendet werden, worin eine bestimmte S hicht durch ein Lösungsmittel für einen Anteil des betreffenden Mischungssystems geätzt werden kann, während ein oder mehrere andere Anteile dieses Systems ohne Beschädigung angrenzender Teile nicht direkt angegriffen werden können. Während im vorliegenden Fall nur ein spezielles Ätzverfahren

" unter Anwendung einer Aluminium-Chloridlösung bei einem chromreichen Cermet eingehend beschrieben worden ist, bedarf es keiner Frage, daß die grundsätzliche Lehre der Erfindung, nämlich Cermets-Materialien zu ätzen in vielfacher Wise abgewandelt werden kann. Hierbei ist darauf zu achten, daß nur der Metallanteil des Cermets und nicht sein dielektrischer Anteil angegriffen "wird, so daß das dielektrische Material keinen Halt mehr besitzt, obgleich es selbst nicht aufgelöst worden ist. Praktisch hängt dabei die untere Grenze des Metallanteils des Cermets von der Wirksamkeit des zu verwendenden Lösungsmittels ab. Auf alle Fälle sollte aber der Metallanteil des Cermets noch groß genug sein, daß er sowohl ohne weiteres durch das Lösungsmittel angreifabar ist, als auch nach seiner Auflösung nicht gebundene Dielektrikumsteilchen zurücklässt, die dann in einem nachfolgenden Waschvorgang beseitigt werden. Dieser Waschvorgang kann zugleich mit dem Ä'tzvorgang unter der Wirkung des Ätzbades selbst erfolgen oder durch wirksamere Methoden wie z.B. Abwischen und/oder Ultraschallanwendung wie beim obenbeschriebenen 9· Arbeitsgang.

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Claims

"Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Dünnsohiohtwiderständen bei denen als Widerstandsmaterial Cermets-Werkstoff dient, der auf einer Trägerunterlage aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Cermetsohicht (14) eine elektrisch leitende Schicht (16) niedergeschlagen wird, 'die aus zwei Lagen (l6a, lob) besteht,' wovon die oberste (16b) aus unlegiertem Metall und die unterste ä (16a) aus einer Legierung besteht, die als wesentlichen Bestandteil das Metall der oberen Lage (16b) enthält, daß in einem darauffolgenden ersten Ätzverfahren die leitende Schicht (16) entsprechend einem ersten vorbestimmten Muster abgeätzt wird, indem ein erstes Ätzmittel verwendet wird, das lediglich das der obersten Lage (16b) entsprechende Metall der leitenden Schicht (16) angreift, und daß in einem zweiten Ätzverfahren die Cermetsohicht (14) entsprechend einem zweiten vorgegebenen Muster abgeätzt wird, indem ein zweites Ätzmittel verwendet wird, das lediglich die überwiegenden Metallanteile der Cermetschicht (14), aber nicht die Anteile des dielektrischen Materials angreift.

2. Verfahren naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Glasträgerunterlage (10) mit Siliziummonoxyd-Überzug (12) eine Cermetschioht (l4) durch Entspannungs-Verdampfen niedergeschlagen

mindestens
wird, dieVaus 70 Atomprozenten Chrom und aus einem entsprechenden Rest von Siliziumraonoxyd besteht, wobei die Trägerunterlage auf 200⁰C aufgeheizt wird.

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2· Verfahren mindestens nach Anspruch 1/ dadurch gekennzeichnet, daß als unterste Lage (l6a) der leitenden Schicht (16) eine Chrom-Kupfer- oder eine Aluminium-Kupfer-Legierung niedergeschlagen wird und abschließend eine reine Kupferlage (16b) aufgebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Chrom

mit einer Aufdampfungsrate von 3 8 und Kupfer mit einer Auf-

o See

dampfungsrate von 25 A niedergeschlagen wird und daß die

y'5'δ

Aufdampfung von Chrom nach 30 see abgebrochen wird, während die

Aufdampfung von Kupfer bis zum Erreichen einer Gesamtschichtdicke von etwa 10.000 8 fortgesetzt wird.

5· Verfahren mindestens nach Anspruch 1 und Anspruch J>, dadurch gekennzeichnet, daß auf die elektrisch leitende Schicht (16) eine erste Photowiderstandsschicht (18) aufgetragen wird, die entsprechend dem ersten Muster belichtet und darauf entwickelt wird, und daß die dann freigegebenen Flächenteile der leitenden Schicht (16) im ersten darauffolgenden Ätzverfahren einer

Eisenchloridlösung bzw. einer Ätznatronlösung ausgesetzt werden. \

6. Verfahren mindestens nach Anspruch 1, Anspruch 2 und Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß das sich so ergebende Werkstück mit einer zweiten Photowiderstandsschicht (22) überzogen wird, die dann entsprechend dem zweiten Muster belichtet und darauf entwickelt wird, und daß die hierbei freigelegten Oberflächenteile der Cermetschicht (14) einer Aluminium-Chloridlösung während des zweiten Ätzverfahrens ausgesetzt wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach jedem ritzvorgang ein Uaschvorgang mit Hilfe von Wasser

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und Methanol unter Anwendung von Ultraschall durchgeführt _v wird.

Verfahren mindestens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fertige Werkstück unter überwachung des Widerständewertes in einer Argon-Wasserstoff-Atmosphäre auf 400 bis 45O⁰C für mindestens eine Stunde aufgeheizt wird.

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