Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 70
Текст из файла (страница 70)
Пленки б-тантала получают катодным или ионна-плазменным распылением в чистом аргоне. Если температура оленки превышает 650...700 'С, наблюдается аллотроиное иревращение й-Та в а-Та. Сравнительно высокое р и малое а пленок 6-Та (см. табл. 12.5), хорошую восяроизводимссть свойств и хорошую адгезию к подложкам связывают с нх структурой. Пленки 6-тантала используют для изготовления нижних обкладок С Ге Т1 5! %+Ма )чЬ 0,02 0,01 0,01 0,01 0,03 1,0 тонкопленочных конденсаторов в интегральных микросхемах и прецизионных резисторов.
При малых скоростях осаждения (малом токе мишени) получаются пленки тантала малой плотности, состоящие из смеси мелких зерен 6-Та и зерен а-Та размером до 30..50 нм н обладающие высокой степенью нористосги (размеры пор 4...7 нм). Малая скорость осаждения сносо5ствует проявлению геттерных свойств тантала, в результате чего пленки содержат примеси продуктов взаимодействия Та с компонентами газовой среды в рабочей камере. Высоная порисгость пленки и загрязнение немегаллическими включениями вызывают повышение р. Пленки тантала малой плотности представляют интерес для применения в качестве реэистианых.
Однако надо помнить, по плевки тантала малой плотности интенсивно взаимодействуют с кислоролом; это приводит к существенной временной нестабильности р ($ 12.2] 249 Тргоплавлие металлы Таблица 12.6. Свойства нитр|щов тантала Свойство Та«Х Тэы Та)цо.а| ...ТаН«л Гексагональная Очень узкая Гексагональная 0 4919 ] дли Та)чэл 0,3048 ! 15,8! 0,51911 0,29107 !4,36 1,35 мкрм и п.,) 1»0 0Я Область гомогенности Тип кристаллической решетки Г!остоянные решетки, нм: а с Плотность г(, Мг.м * Удельное сопротивление р при 25*С, мкОы.м н и,. Кроме того, свойства пленок при осаждении получаются невоспроизводимыми. В системе Та — Х твердо установлено существование трех фаз: твердого раствора азота в тантале и нитридов Та«Х н Тайй возможны также фазы Та)4« ««и Та)4«з. эл.
Внедрение атомов азата в тантал существенно увеличивает твердость, предел текучести и удельное электрическое сопротивление. Некоторые свойства ингрида Рис. ! 2.3. Зависньюсть параметров пленок тантала и нитряда тантала от парциального давления азота рмг (в относительных единицах) в процессе распыления: а — удельное сопротивление; б — температурный коэффициент удельного сопротивления тантала приведены в табл. !2.6. Ннтриды тантала хорошо растворяются в смеси Нг и Н)4О», 'НС) и НМО» на них не действуют; горячая кониентрированная Н»50| действует очень медленно. Поскапьку твердые растворы азота в тантале и нитриды тантала обладают повышенным по сравнению с металлическим танталом значением р, то они представляют интерес для получения тонкопленочных резисторов.
Тонкие пленки тантала, содержащие азот, получают методами реактивного катодного и ионна-плазменного распыления. С этой целью к распыляющему газу (аргону) добавляют небольшое количество азота. Нв рис. 12.3 приведены зависимости удельного сопротивления и температурного коэффициента удельного сопротивления пленки ат парциального давления азота в процессе распыления тантала. Парциальное давление азота дано в относительных единицах. За «1» принято давление азота в установке перед напуском распыляющего газа, т. е. при пределы|ам разрежении в системс $4 ,Г0 400 300 Рнс. !2вй Изменение сопротивления пленочных резисторов из ингрида тантала прн ускоренном старении.
Пленка, имеющая А' =44 Ом, предварительно стабилизирована при 250 'С: ! — иа стеклянной подложке; 2 — ва подложке из оксида алюминия Материалы для резисторов (Равд. 12) У металлических пленок тантала наблюдается существенное изменение удельнога сопротивления под электрической нагрузкой в атмосферных условиях, что объясняют растворением в них азота и кислорода. По мере легирования тантала азотом стабильность улучшаегся. Наилучшей временной стабильностью сопротивления обладают пленки Та»Н Изменение сопротивления пленочных резисторов из ингрида тантала при ускоренном старении показано на рис.
!2.4. Длн подгонки сопротивления и зашиты от воздействия атмосферы пленочные резисторы из тантала и иитридов тантала подвергают частичному окислению. Металлические пленки тантала можно окислить термически или методом анодного окисления. Нитриды тантала более стойки к действию кислорода, чем металлический тантал; они заметно окнсляются лишь при 1)800 'С. Поэтому подгонку сопротивлений резисторов из ннтрида тантала осуществляют обычно анодным электролитическнм окислением.
В системе Та — О установлено две фазы: твердый раствор кислорода в тантале и Та»О». При увеличении содержания кислорода до 4 »8 (ат.) твердость тантала повышается в 16... ...! 7 раз. При 1,5 З»» О удельное электрическое сопротивление жярасгает более, чем в 1,5 раза, предел прочности при растяжении — почти в пять раз, относительное удлинение уменьшается почти в пять раз, увеличивается период региетки, снижается коррозионная стойкость. Та»О» существует в двух модификациях: ив ромбическая (а=0,620 нм; 5=0,367 нм; с= 0,390 нм), белая, с плотностью 8,53 Мг м При 1320 'С (по другим данным при !250 'С) с»-Та»О» переходит з 6-Та»О» серого цвета с плотностью 8,71 Мг м ". Температура плавления Та»О» — 1620'С (по другим данным !872 'С).
Та»О» нерастворим в воде и почти не- растворим в минеральных кислотах, кроме НР. С трудом растворяетсц в расплавленных карбонатах или пиросульфатах натрия или калии. 12.3. РЕЗИСТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ КРЕМНИЯ Для изготовления тонкопленочных резисторов широко испальзуютсн металлоснлицидные сплавы и дисилнпиды металлов. Сплавы кремниевые реэистивные (ГОСТ 22025 — 76). Кремниевые резистивные сплавы выпускают марок: РС-4800, РС-3710, РС-3001, РС-! 714, РС-1004. В обозначении марок буквы и цифры означают: РС вЂ” резисгнвный сплав, две первые цифры — номинальное содержание основного легирующего компонен- Количество зерновой фракции, »»» >55 ~ (45 (40 40... 125 та, две последующие — номинальное содержание второго легирующего компонента.
Сплавы выпускаются в виде порошков, размеры частиц которых: не более 0,040 мм для марки РС-!7!4; 0,040...0,071 мм для остальных марок (по требованию потребители сплав марки РС-4800 допускается выпускать с размерами частиц менее 0,040 мм) . Количество парашка с размерами частиц, выходящими за указанные пределы, не должно превышать 5 ог» ат массы нанески, взятой от средней пробы. Порошки не должны содержать посторонних включений. Химический состав кремниевых резнстивных сплавов приведен в табл. 12.7, а физические свойства — в табл. 12.8. Резистивные кремниевые сплавы предназначены для изготовления методом испарения и конденсации в высоком вакууме тонкопленочных резисторов и различных вспомогательных слоев изделий электронной техники. Пленки сплавов РС-4800, РС-37!О и РС-1004 получают методом взрывного испарения, а сплавов РС-300! и РС-1714 методом испарения навесок порошка (для сплава РС-1714 также спиртовой суспензин порошка).
Материал испарителя — вольфрам, реже — углеграфитовая ткань, покрытая пирографнтом. Конфигурация пленочных элементов создастся с помощью масок или фотолитографией. Параметры пленочных резисторов из сплавов РС приведены в табл. !2.2. Сплавы МЛТ. Многокомпонентные сплавы, состоящие из кремния, железа, хрома, никели, алюминия и вольфрама (сплавы МЛТ), разрабатаны специально как реэнстивные материалы для тонкопленочных резисторов.
Сплавы обладают высокой стойкостью к окислителям и воздействию различных химически активных сред. Плотность 3...7 Мг м '. Выпускаемые сплавы отличаются друг от друга процентным ссютношением компонентов и соответственно значением удельного сопротивления. В табл. 12.9 приведен химический состав некоторых сплавов МЛТ. Для увеличения удельного сопротивления в состав большинства сплавов вводят оксиды металлов. Резисторы из сплавов МЛТ получают путем термического вакуумного испарения из вольфрамовых испарителей и конденсации пленок на диэлектрические основания (подложки) . Сплав наносится на испаритель из спиртовой или ацетоновай суспензия. Гранулометрический состав порошка дли приготовления суспензии: Размер зерна, мкм 251 )5 12.3] Резисгивньы материалы но основе креюшя Таблица !2.7.
Химический состав кремниевых резистивных сплавов Основные компоненты, Те !нас.) Прннесе, Ж (нас.), не более Ь!арка Ре О» 47,0...49,0 36,0...39,5 28,0...32,0 16.5...18.5 РС-4800 РС-37!О РС-3001 РС-17! 4 РС-1004 8,0...!1,0 0,02 0,003 0,30 0,06 0,7...1,8 13,0...! 5,0 3,0...6,0 0,005 0,003 0,60 0.05 О,ЗО ! 0.06 0,02 9,0...12,0 Таблица 12.8. физические свойства кремниевых реэнстивиых сплавов РС-300 ! РС-!004 РС-4800 РС-37!0 РС-!7!4 Параметр Температура плавлении г„„ 'С Плотность И !О 4, нг.м Удельное сопротивление р, мкОм м Температурный ноэффицнент удельного сопротивлении ир !04 в интервале 20 !50'С К !550~15 !250~15 !350~15 3,7...4,0 25...35 5...15 ! 570~ 15 5,2...5,3 2...4 7...
1О 1380~! 5 3.1...3.5 40...50 8...12 4,6...4,7 25...35 4,6...5,0 5,.7. !5...25 Таблица 72.9. Химический состав (в процентах] некоторых метахлоснлнцидных сплавов Номер сплава А), чг СеОг ЯО, ЧгО, ьй Сг 30,8 + 1,0 — 2,0 +1,0 30,1 — 2,0 +1,0 42,8 — 2,0 + 1,0 32,1 — 2.0 +1,О 30,0 — 2,0 28,3+ — 2,0 !00,0-0,1 + 1,0 51,9 -2,0 +1,0 1,3 -2,0 +1,0 45,0 -2,0 26,! ~ 1,5 5,9 ~ 1,5 !2,4~1,5 1,0 12,0~1,5 24,8~3,0 28,6~ 1,5 4,54г 1,5 1 4,3~ 1,5 1 8,1 ~ 1,5 1,5 45-г-5,0 14(1 1) 7,7 ь 1,5 6,0~ 1,5 9,2~3,0 5,0 ~ 1,5 1 0~ 1,5 1,5 55,0~ 1,5 !0,0~1,5 8,1 з- 1,5 7,7~ 1,5 45,9* 1,5 О,! 12,3~ 1,55 ! 4,2~ 3,0 15,0~ 1,5 !8 ! 0,8-~-1,5 13,8~1,5 17,4~1,5 16,7~3,0 З,О 25,0~ 1,5 РО 30,0+ 1,5 1,0 П р и меч а н ни: 1. Кроме укаэанных элементов в сплаве РС-17!4 содержнтсн 0,2 ус А!, 0,0! Я~ Сн и 23,0...27 76 !У.
2. Во всех сплавах остальное — 58 Материалы д л резисторов (Разд. !2) 252 Продолжение табл 12.9 Номер сплава А1 СеОт 51О, у,От тЛ Сг Ре в,о з,о 6,6-+- 1,5 95,5 ~3,0 26,6+ 1,0 — 2,0 6,6~1,5 2,15~1,6 з! 32 П р и м е ч а н и е. Кроме указанных компонентов, в сплаве номер 9 — 1.5 у~г А!тОт; в сплаве номер 31 — 42,0 ~ 5,0% ОутОз и 2,35 д 1,5 25 5!О. а в сплаве номер 32 — 2,35 -!- 1,4 95 5!О. 12.4. СПЛАВЫ НА НИКЕЛЕВОЙ И МЕДНО-НИКЕЛЕВОЙ ОСНОВЕ (РЕЗИСТИВНЫЕ И ТЕРМОПАРНЫЕ) Химический состав и назначение никелевых и медно-никелевых сплавов, применяемых лд 10 й тирам 5 00 4 дг( 2 б',3 02 0 0,1 0 Я 40 00 80 У.Й От% 80 й) 40 Ю Рис. 12.5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
