Brevet FR2539912A1 — publié le 19840727

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une résistance à pellicule mince selon la technique de vaporisation ou de pulvérisation cathodique. Un tel procédé de fabrication d'une résistance à pellicule mince est connu, par exemple de par le-docu- ment M 6 schwitzer/Lunze, "Halbleiterelektronik", Hfithig- Verlag, Heidelberg, 1980, pages 433 à 437 Des résistances selon la technique des couches minces peuvent être fabri- quées généralement par vaporisation ou pulvérisation cathodique La matière de la résistance utilisée est de préférence Ni Cr Pour déterminer un coefficient de tempé- rature faible, les résistances sont recuites, c'est-à-dire traitées thermiquement ultérieurement Des résistances de Ni Cr recuites à l'air ont avantageusement une constante élevée à long terme et une dérive de température faible. Il est cependant désavantageux que la valeur électrique de la résistance à pellicule mince augmente par le recuit dans une mesure qui n'est jamais négligeable. De ce fait, il n'est pas approprié de mesurer la valeur électrique de la résistance directement lors de la vapori- sation ou de la pulvérisation cathodique (mesure in situ). Le problème qui est à la base de la présente invention est donc de développer un procédé de fabrica- tion d'une résistance à pellicule mince du type mentionné ci-dessus qui garantisse une constante de la valeur élec- trique de la résistance lors d'un fonctionnement à long terme et lors d'un recuit. Ce problème est résolu selon la présente inven- tion en ce qu'on recouvre une partie de la surface de la résistance par une couche électriquement isolante qui empêche une diffusion d'oxygène sur la matière de résis- tance et qui, lors du vieillissement, provoque une réduc- tion de la valeur de la résistance, tandis que l'autre partie de la surface de résistance demeure libre. Les avantages obtenus selon la présente invention consistent en particulier en ce que la valeur électrique de la résistance à pellicule mince peut être mesurée direc- tement lors de la vaporisation ou de la pulvérisation cathodique et ceci de façon fiable, car elle ne varie pas par la suite, soit lors d'un fonctionnement de longue durée, soit lors d'un recuit. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention résulteront de la description qui va suivre d'une forme de réalisation donnée à titre d'exemple en référence aux dessins sur lesquels: la figure 1 montre une vue de dessus et une coupe transversale d'une résistance à pellicule mince; la figure 2 représente une courbe de la valeur électrique de la résistance en fonction de la température lors du vieillissement; et la figure 3 représente une courbe du coefficient de température en fonction de la température lors du vieillissement. La figure 1 représente une résistance à pelli- cule mince en vue de dessus et en coupe transversale Sur un substrat 1 (matière: par exemple verre ou A 1203), on applique une résistance 2 (matière: par exemple Ni Cr) dans des trajets en méandres au moyen de la technique de vaporisation ou de pulvérisation cathodique Les raccorde- ments de la résistance 2 sont constitués par des métallisa- tions de contact 3. Dans l'exemple de réalisation, une partie de la résistance 2 est recouverte par une couche 4 électri- quement isolante (matière: par exemple verre, A 1203 ou céramique contenant A 1203, par exemple mullite), tandis que l'autre partie de la résistance demeure libre La couche de recouvrement 4 empêche toute diffusion d'oxy- gène sur la matière de la résistance Le rapport entre la surface couverte et non couverte de la résistance est en principe choisi de façon quelconque et est déterminé de préférence de telle manière que la valeur totale de la résistance électrique demeure constante lors d'un recuit subséquent-de la résistance à pellicule mince ou bien lors d'un fonctionnement à long terme, comme on l'explique encore ci-dessous. Après application de la couche de recouvrement, la résistance à pellicule mince peut être soumise à un processus de recuit On représente à cet effet à la figure 2 comment la valeur électrique de la résistance R se modi- fie en fonction de la température lors du vieillissement T (température de recuit) On part d'un processus de recuit d'une durée d'environ 5 heures dans l'air-et d'une tempé- rature de vieillissement de 100 à 4000 C. La courbe en trait plein a montre la modifica- tion de la résistance de la portion non revêtue de la résistance après le processus de recuit La valeur élec- trique de la résisance R augmente à la suite de la diffu- sion de l'oxygène de façon importante avec la température de vieillissement qui augmente T La courbe en trait in- terrompu b montre la modification de résistance de la portion de résistance recouverte par la couche 4 La valeur électrique de la résistance R diminue considérable- ment en fonction de l'augmentation de la température de vieillissement T. Le rapport entre la surface couverte et non couverte de la résistance doit être sélectionné de manière que la valeur totale de la résistance électrique avant et après le processus de recuit demeure constante indépendam- ment de la température de vieillissement, c'est-à-dire qu'on doit avoir la courbe en traits et en points c selon la figure 2 Lorsque le rapport entre la surface couverte et non couverte de la résistance est choisi de façon correctela résistance électrique de la portion non revêtue de la résistance augmente après le processus de recuit de la valeur AR En même temps,la valeur électrique de la résistance de la portion couverte de la résistance diminue de la même valeur AR, si bien que la valeur électrique totale de la résistance à pellicule mince ne se modifie pas avant et après le recuit. Le recouvrement partiel de la résistance à pel- licule mince n'est pas seulement avantageux lorsqu'on prévoit un processus de recuit Même lorsque la résis- tance à pellicule mince n'est pas recuite, elle garde sa valeur électrique de résistance lors d'un fonctionnement à longue durée (recuit = vieillissement rapide) Ceci provient du fait que les modifications de résistance des portions couvertes et non couvertes de la résistance survenant lors d'un fonctionnement de longue durée sont également compensées. Pour déterminer un petit coefficient de tempé- rature, il est cependant nécessaire généralement de pré- voir un recuit A la figure 3, on représente à cet effet le coefficient de température TK en fonction de la tempé- rature de vieillissement T La courbe en trait plein a montre la modification du coefficient de température de la partie non revêtue de la résistance Avant la tempé- rature, la partie non revêtue de la résistance présente un coefficient de température négatif Lors de la tempé- rature de vieillissement T = T 1, le coefficient de tempé- rature atteint la valeur O et devient positif lors d'une température de vieillissement dépassant la valeur T 1. La courbe en trait interrompu b montre la modi- fication du coefficient de température de la partie revê- tue de la résistance Avant le recuit, le coefficient de température de la portion revêtue de résistance est également négatif Lors de la température de vieillisse- ment T = T 3, le coefficient de température atteint la valeur 0, la valeur T 3 étant plus grande que la valeur T 1 Lors d'une température de vieillissement dépassant la valeur T 3, le coefficient de température de la portion revêtue de résistance devient positif. En choisissant correctement la température de vieillissement du processus de recuit, il est possible d'obtenir un coefficient total de température de la résis- tance à pellicule mince d'une valeur égale à 0 La tempé- rature de vieillissement T doit alors présenter une valeur T 2 qui se trouve entre les valeurs T 1 et T 3 Lors de la température de vieillissement T 2, la portion de résistance non revêtue atteint un coefficient de température positif + àTK et la portion revêtue de résistance présente un coefficient de température négatif -ATK de la même ampli- tude Pour simplifier, on part d'une séparation médiane entre la portion revêtue et la portion non revêtue de la résistance, on obtient donc, si on choisit la température de vieillissement T 2, une compensation des coefficients négatif et positif de température et ainsi un coefficient total de température d'une valeur égale à O. Les résistances à pellicule mince fabriquées selon le procédé de la présente invention peuvent être mises en oeuvre généralement selon la technique à pelli- cule mince ou la technique hybride. REVENDICATIONS 1 Procédé de fabrication d'une résistance à pellicule mince selon la technique de vaporisation ou de pulvérisation cathodique, caractérisé en ce qu'on recouvre une partie de la surface de la résistance par une couche électriquement isolante qui empoche une diffusion d'oxy- gène sur la matière de résistance et qui, lors du vieillis- sement, provoque une réduction de la valeur de la résis- tance, tandis que l'autre partie de la surface de résis- tance demeure libre. 2 Procédé selon en ce que le rapport entre surface non couverte de la que la valeur totale de la constante lors d'un recuit 3 Procédé selon en ce que le recuit a lieu la revendication 1, caractérisé la surface couverte et la résistance est choisi de manière résistance électrique demeure subséquent. la revendication 2, caractérisé à une température à laquelle le coefficient total de température de la résistance devient égal à 0. 4 Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'on utilise des oxydes métalliques comme couche de recouvrement. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'on utilise comme couche de recouvrement A 1203 ou une céramique contenant A 1203. 6 Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'on utilise du verre comme couche de recouvrement.