DE2164206A1 - Elektrischer widerstand - Google Patents

Elektrischer widerstand

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DE2164206A1
DE2164206A1 DE19712164206 DE2164206A DE2164206A1 DE 2164206 A1 DE2164206 A1 DE 2164206A1 DE 19712164206 DE19712164206 DE 19712164206 DE 2164206 A DE2164206 A DE 2164206A DE 2164206 A1 DE2164206 A1 DE 2164206A1
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carbide
substrate
chromium
vanadium
resistor
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DE19712164206
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English (en)
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Konrad Dipl Phys Hieber
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C17/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors
    • H01C17/06Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base
    • H01C17/075Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base by thin film techniques
    • H01C17/08Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base by thin film techniques by vapour deposition
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
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    • H01C17/06Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base
    • H01C17/075Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base by thin film techniques
    • H01C17/12Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base by thin film techniques by sputtering

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)

Description

  • Elektrischer Widerstand Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Widerstand.
  • Als Widerstandsmaterialien für hochohmige Widerstände werden dünne Kohle bzw. Netall-Glas-Schichten verwendet.
  • Diese Materialien haben jedoch den Nachteil, da sie sich wegen der geringen Abriebfestigkqit des Kohlenstoffs bzw.
  • der Glasphase bei Drehpotentiometern schnell abnützen. Eohleschichtwiderstände haben einen weiteren Nachteil, der darin besteht, daß zur Erzielung hochohmiger Widerstandswerte die Schichtdicke unter 10 nm liegen muß. Dies hat zur Folge, daB die Schichten teilweise Inselstruktur aufweisen. Diese Schichten besitzen daher eine geringe Konstanz und einen hohen Rauschfaktor. Außerdem ist der Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstandes bei Kohle schichten stark negativ. Er liegt bei etwa -1000 ppm/Grad. Man ist bestrebt einen Widerstand zu haben, der einen niedrigen Widerstands-Ternperaturkoeffizienteii besitzt, d.h. der je Grad Temperaturänderung seinen Widerstandswert nur wenig ändert.
  • Bei der Herstellung von Widerständen aus Earbid-Kohlenstoff-Schichten entstehen Schwierigkeiten beim Kontaktieren.
  • Verfahren zur Herstellung solcher Karbid-Eohlenstoff-}tiderstände sind in der DOS 1 802 900 angegeben.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Material zur Herstellung von Widerständen anzugeben, bei dem die oben genannten Nachteile vermieden sind.
  • Diese Aufgabe wird durch einen elektrischen Widerstand gelöst, der erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß auf einem Substrat eine Schicht -aus einem Material auf Hartstoffbasis aufgebracht ist.
  • Vorteilhafterweise besteht dieses Material auf Hartstoffbasis aus Vanadiumkarbid, Chromkarbid, Wolframkarbid oder Tantalkarbid und Nickel oder Kobalt.
  • Unter einem Material auf Hartstoffbasis wird ein Material verstanden, bei dem ein Metallkarbid oder eine M schung von Metallkarbiden in einer als Bindemittel bezeichneten Matrix aus'Metall eingebaut ist.
  • Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die erfindungsgemäßen Widerstände aus einem Material hoher mechanischer Stabilität, großer Korrosionsbeständigkeit und großer Haft- und Abriebsfestigkeit bestehen. Aus diesem Grund ist es unnötig die Schicht des erfindungsgemäßen Widerstandes mit eir.er-Schutzsc'hicht zu versehen.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß der Temperaturkoeffizient erfindungsgemäßer elektrischer Widerstände mit Widerstandsschichten aus einem Material auf Hartsioffbasis sehr klein ist. Die.elektrischen Eigenschaften der Widerstände können durch den zusätzlichen Einbau von amorphen Kohlenstoff in das Material auf Hartstó-ffbasis beeinflußt werden.
  • Vorteilhafterweise lassen sich die erfindungsgemäßen Widerstandsschichten aus Materialien auf Hartstoffbasis, im Gegensatz zu den oben erwähnten Karbid-Eohlenstoff-Schichten-, leicht kontaktieren.
  • Weitere Einzelheiten er Erfind;ung gehen aus der Beschreibung und den Figuren bevorzugter Ausführungsteispiele der Erfindung und ihrer Weiterbildungen hervor.
  • Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung einen erfindungsgemäßen elektrischen Widerstand.
  • Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung eine Kathodenzerstäubungsvorrichtung.
  • Figur 3 zeigt in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Elektronenstrahlverdamp fung.
  • Die Figuren 4 und 5 zeigen in schematischer Darstellung den Temperaturko-effizienten des elektrischen Widerstandes und den spezifischen Widerstand einer erfindungsgemäßen Widerstandsschicht in Abhängigkeit von der Zersetzungstemperatur, wobei die-Widerstandsschicht durch thermische Zersetzung von Nickel- und Vanadiumacetyl lacetonal bzw. von Nickel-und Chromacetylacetonal hergestellt ist.
  • Figur 1 zeigt einenerfindungsgemäßen-elektrischen Widerstand aus einer Schicht 1 aus einem Material auf Hartstoffbasis, das auf einem Substrat 2 aufgebracht ist. Erfindungsgemäß besteht dieses Material aus einem Karbid und einem metallischen Bindemittel. Als Karbid wird erfindungsgemäß Vanadiumkarbid, Chromkarbid, Wolframkarbid oder Tantalkarbid, als metallisches Bindemittel Nickel oder Kobalt angegeben. v Vorzugsweise wird der erfindungsgemäße'Widerstand als verstellbarer Widerstand mit gleitendem Abgriff 3 ausgestaltet.
  • Im folgenden werden bevorzugte Verfahren - zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Widerstandes beschrieben.
  • Bei einem ersten Verfahren werden die Ausgangsstoffe, das Karbid und das metallische Bindemittel, aus denen das Material auf Hartstoffbasis besteht, durch Eathodenzerstäubung zerstäubt und auf das Substrat 5 aufgebracht (Fig. 2). Als Plasmagas wird zur Kathodenzerstäubung vorzugsweise Argon verwendet.
  • Der Druck in der Zerstäubungskammer 6 während der Kathodenzerstäubung beträgt vorzugsweise etwa 10 2Torr. Zwischen dem Target 4 und dem Substrat 5, auf das das Targetmaterial (Karbid und metallisches Bindemittel) aufgebracht werden soll, liegt eine Gleichspannung von etwa 5 kV.
  • Die Kathodenzerstäubung kann auch mit fremderregten Plasmen erfolgen. Hierbei wird das Plasma beispielsweise durch eine Spule erzeugt, die an einer Wechselspannung liegt. Im Fall des fremd erregten Plasmas liegt zwischen dem Target und dem Substrat eine Gleichspannung von etwa 500 V. Der Druck in der Zerstäubungskammer beträgt vorzugsweise etwa 7.10 4 Torr, als Plasmagas dient vorzugsweise Argon.
  • Die Ausgangsmaterialien Nickel oder Kobalt und Vanadiumiarbid, Chromkarbid, Wolframkarbid oder Tantalkarbid können auch von einer Kathode aus, auf der sie sich gemeinsam als Target befinden durch Kathodenzerstäubung zerstäubt werden.
  • Das Material auf Hartstoffbasis kann auch durch ein Kathodenzerstäubungsverfahren hergestellt werden, bei dem als Ausgangsstoffe Nickel oer Kobalt als metallisches Bindemittel und Vanadium, Chrom, Wolfram oder Tantal dienen. Vorzugsweise wird das metallische Bindemittel Nickel oder Kobalt auf einer Kathode und Vanadium, Tantal, Wolfram oder Chrom auf einer weiteren Kathode angeordnet. Der Druck während der Kathodenzerstäubung beträgt vorzugsweise 10 4 bis 10 2 Torr. Als Plasamgas dient vorzugsweise Argon. Die Kathodenzerstäubung erfolgt in Anwesenheit eines Gases, vorzugsweise in Anwesenheit eines Kohlenwasserstoffs.
  • Als Gas kann jedoch auch Kohlenmonoxid verwendet werden. Bei der Zerstäubung reagiert das Vanadium, Chrom, Wolfram oder Tantal mit dem Gas. Dabei entstehen Vanadiumkarbid ? Chromkarbid, lSolframkarbid oder Tanatalkarbid. Auf den Substrat entsteht eine Schicht, die aus dem metallischen Bindemittel und einem Karbid besteht.
  • Bei einem weiteren Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Widerstandes werden die Ausgangsstoffe im Vakuum durch * Elektronenstrahlverdampfung verdampft und auf dem Substrat 5 niedergeschlagen. Vorzugsweise wird Vanadiumkarbid, Chromkarbid, Wolframkarbid oder Tantalkarbid in einem Verdampfertiegel 7 und das Bindemittel in einem weiteren Verdampfertiegel 8 angeordnet. Durch ein magnetisches Feld wird der Elektronenstrahl 9 während des Aufdampfvorgangs von einem Verdampfertiegel zum anderen gelenkt, so daß das Karbid und das Bindemittel abwechselnd aufeinander folgend verdampft werden. Die jeweiligen Verdampfungsraten des Bindemittels und des Karbids ergeben sich aus der Verweilzeit des Elektronenstrahls auf der Oberfläche des in dem jeweiligen Verdampertiegels befindlichen Materials.
  • Die Ausgangsst-offe, das Karbid und das Bindemittel können auch von einem Verdampfertiegel aus verdampft werden. Dabei empfiehlt es sich, daß sich in dem Verdampfertiegel eine Mischung der granulatförmigen Ausgangsstoffe befindet. Die Aufdampfratv wird in diesem Fall durch das Mischungsverhältnis des Karbid und des Bindemlttels bestimmt.
  • Ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines erf-indungsgemäßen Widerstandes mit einer Widerstandsschicht aus einem Material auf Martstoffbasis besteht in der thermischen Zersetzung vonAcetylacetonaten in einer Wasserstoffatmosphäre, einer Asmoniakatmosphäre oder einer Atmosphäre aus Wasserstoff und Argon. Als Ausgangsstoff, aus dem während *(Fig. -- 3) der thermischen Zersetzung das Bindemittel entsteht, wird'' Nickel, Eisen, Kobalt-oder Kupfer-Acetylacetonat angegeben.
  • Als Ausgangsstoff, aus dem während der thermischen Zersetzung das Karbid entsteht, wird Chrom-Acetylacetonat oder Vanadium-Acetylacetonat verwendet. Aus Vanadium-Acetylacetonat können während der thermischen Sersetzung die Karbide der Form VC oder V2C entstehen, aus Chrom-Acetylacetonat die Carbide Cr7C3, Cr2C oder Cr23C6. Bei der gleichzeitigen thermischen Zersetzung von Nickel-, Eisen-, Eobalt- oder Eupfer-Acetylacetonat und Chrom oder Vanadium-Acetylacetonat entsteht bei einer Substrattemperatur von etwa 5000C bis 8000C auf der Oberfläche des vorgesehenen Substrates die aus den metallischen Bindemittel und dem Karbid bestehende Schicht auf Hartstoffbasis. Bei der thermischen Zersetzung befinden sich-die Ausgangsstoffe, das Nickel-, Eisen-, Kobalt- oder Kupfer-Acetylacetonat in einem und das Chrom- oder Vanadium-Acetylacetonat in einem weiteren Vorratsgefäß, beispielsweise in einem Keramikschiffchen. Das Schiffchen wird vorzugsweise indirekt auf eine Temperatur von 1500C bis 2000C beheizt.
  • In den Figuren 4 bzw 5 sind die Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes und die spezifischen Widerstände in Abhängigkeit von der Zersetzungstemperatur dargestellt.
  • Die Widerstandsschichten sind durch thermische Zersetzung von Acetylacetonaten hergestellt. Das Mischungsverhältnis von Nickel- und Vanadiumacetylacetonat (Fig. 1) bzw. von Nickel-und Chromacetylacetonat betrug 1:1. Wie aus den Figuren ersichtlich ist, läßt sich in Abhängigkeit von der Zersetzurgstemperatur ein vorgegebener Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstandes und ein vorgegebener spezifischer Widerstand erreichen.
  • Durch Variation des Mischungsverhältnisses kann die Steigung der Geraden und somit die AbhängigRei-t des Temperäturkoeifl"ienten des elektrischen Widerstande$ und-des spezifIschen Widerstandes von der Zersetsungstemperatur beeinflußt werden.
  • Ein Vorteil der oben genannten Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Widerstandes mit einer Schicht aus einem Ihlaterial auf Hartstoffbasis besteht darin, daß sich nach ihnen sehr dünne Schichten, beispielsweise mit einer Dicke kleiner als.l0-nm, herstellen lassen. Es ist somit möglich, extrem dünne Schichten herzustellen, die auf Grund der geringen Kristallitgröße des abgeschiedenen Materials auf Hartstoffbasis des erfindungsgemäßen Widerstandes dicht und zusammenhängend sind.
  • Da die Schicht des erfindungsgemäßen Widerstandes auch bei einer Dicke von 5 nm zusammenhängend ist, ist der Rauschfaktor kleiner und die Konstanz größer als bei Kohleschichtwiderständen entsprechender Dicke, da diese Kohleschichten bereits Inselstruktur aufweisen.
  • Durch die Änderung des Mengenverhältnisses von metallischem Bindemittel zu Karbid können die elektrischen Eigenschaften, der Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstandes und der spezifische Widerstand der Schicht eines erfindungsgemäßen Widerstandes beeinflußt werden. So wird beispielsweise der Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstandes bei einem größeren Anteil von Karbid negativer. Dies beruht auf den besonderen gefügemäßigen Eigenschaften des Karbid (Kristallitgröße 5 nm).
  • Zur Einstellung eines vorgegebenen hohen spezifischen Widerstandswertes bzw. eines sehr kleinen positiven oder negativen Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes (+50ppm/Grad) kann den Materialien auf Hartstoffbasis auch Kohlenstoff oder ein Metall-Oxid in definierter Menge beigegeben werden.
  • 12 Patentansprüche 5 Figuren

Claims (12)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e ) Elektrischer Widerstand, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß auf einem Substrat (2? eine Schicht (1) aus einem Material auf Hartstoffbasis aufgebracht ist.
  2. 2. Widerstand nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i G hn e t , daß das Material aus einem Karbid und einem metallischem Bindemittel besteht.
  3. 3. Widerstand nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e 1 c h -n e t , daß als metallisches Bindemittel Nickel oder Kobalt vorgesehen ist.
  4. 4. Widerstand nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß als Karbid Vanadiumkarbid, Chromkarbid, Wolframkarbid oder Tantalkarbid vorgesehen ist.
  5. 5. Verfahren zur Herstellung eines Widerstandes nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h ne t daß das Karbid und das Bindemittel von wenigstens einer Kathode (4) aus durch Kathodenzerstäubung zerstäubt werden und auf das Substrat aufgebracht werden (Fig. 2).
  6. 6. Verfahren zur erstellung eines Widerstandes nach einem der Anspürche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß das Bindemittel und Vanadium, Chrom, Wolfram oder Tantal von wenigstens einer Kathode aus in Anwesenheit eines Gases durch Eathodenzerstäubung-zerstäubt werden, wobei Vanadium, Chrom, Wolfram oder Tantal reaktiv zerstäubt werden und wobei dabei aus Vanadium, Chrom, Wolfram oder Tantal die entsprechenden Carbide entstehen, und daß cias Bindemittel und das Karbid auf das Substrat aufgebracht werden.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß als Gas ein Kohlenwasserstoff verwendet wird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß als Gas Ttohlenmonoxid verwendet wird.
  9. 9. Verfahren zur Herstellung eine Widerstandes nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß das Karbid und das Bindemittel von wenigstens einem Verdampfertiegel (7, 8) aus durch Elektronenstrahlverdampfung verdampft und auf das Substrat (5) niedergeschlagen werden.
  10. 10. Verfahren zur Herstellung eins Widerstandes nach einem der Anspruche 1 bis 4, dadurch g e k e n n Z e i c h n e t daß das Acetylacetonat eines der Elemente Nickel, Eisen, Kobalt-oder Kupfer und das Acetylacetonat eines der Elemente Chrom oder~Vanadius in einer Ammoniakatmosphäre, einer Wasselstoffatmosphäre oder einer Atmosphäre aus Wasserstoff und Argon thermisch zersetzt und auf der Oberfläche des vorgesehenen Substrates bei einer Oberflächentemperatur von etwa 4000 bis 8000C aufgebracht werden.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 10,'dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kristallitgröße des Bindemittels und des Karbid in Abhängigkeit von der Zersetzungstemperatur zwischen etwa 2 nm und 10 nm variiert wird.
  12. 12. Anwendung eines elektrischen Widerstandes nach einem der Ansprüche 1 bis 4, als Drehpotentiometer oder Schiebewiderstand.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2720615A1 (de) * 1977-05-07 1978-11-09 Preh Elektro Feinmechanik Elektrisch leitfaehige schicht und verfahren zu deren herstellung
DE102017113401A1 (de) * 2017-06-19 2018-12-20 Epcos Ag Schichtwiderstand und Dünnfilmsensor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2720615A1 (de) * 1977-05-07 1978-11-09 Preh Elektro Feinmechanik Elektrisch leitfaehige schicht und verfahren zu deren herstellung
DE102017113401A1 (de) * 2017-06-19 2018-12-20 Epcos Ag Schichtwiderstand und Dünnfilmsensor
US11676743B2 (en) 2017-06-19 2023-06-13 Tdk Electronics Ag Film resistor and thin-film sensor with a piezoresistive layer

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