Физическая природа удельного электрического сопротивления пленок

Итак, материалы, используемые для получения тонких пленок, должны иметь удельное сопротивление в диапазоне 100— 2000 мкОм*см. Напомним, однако, что удельное сопротивление металлического массивного образца не может значительно превышать нижний предел этого диапазона. Полупроводниковые массивные образцы могут удовлетворять требованиям по удельному сопротивлению, однако они имеют большой отрицательный температурный коэффициент. Полуметаллы, такие, как висмут и сурьма (и их сплавы), по сравнению с металлами, имеют увеличенное удельное сопротивление, однако низкие точки плавления и относительно высокие температурные коэффициенты не позволяют использовать их для изготовления резисторов.

При осаждении многих материалов в виде тонких пленок удельное сопротивление их значительно увеличивается, однако резкого увеличения температурных коэффициентов не происходит. Увеличение удельного сопротивления может явиться результатом следующих явлений.

1. Возможно, существует большое рассеяние электронов проводимости на поверхности пленки (эффект Фукса — Зондхеймера), обусловливающее одновременное существование высокого удельного сопротивления вместе с низким температурным коэффициентом. Однако, поскольку для проявления этого эффекта пленка должна иметь небольшую толщину, величина высокого удельного сопротивления чрезвычайно чувствительна к любому изменению толщины пленки. Кроме того, подобные пленки очень легко агломерируются и поэтому имеют ограниченную механическую целостность. Практически при изготовлении тонкопленочных резисторов для создания высокого удельного сопротивления редко «используется» только один этот эффект.

2.Материал может иметь примеси и дефекты в значительно больших количествах, чем это необходимо для термодинамического равновесия. Это (по правилу Матиссена) также приводит к низкому температурному коэффициенту. Значительные отклонения от равновесия обязательно приведут к последующему осаждению (в течение времени жизни компонента). Но даже если чрезмерные концентрации дефектов отсутствуют, любое изменение концентрации дефектов (по любой причине) выразится в изменении удельного сопротивления. Для получения резистора применяется специальная тепловая обработка пленки, с той же целью отбираются только тугоплавкие материалы, либо то и другое применяется вместе.

3. Двухфазные системы (металлокерамические пленки или пленки типа «металл—диэлектрик»). В системах этого типа проводящая пленка «растворяется» за счет ее вкрапления в диэлектрический раствор, в результате физическая толщина пленки оказывается значительно большей толщины проводящего слоя. Удельное сопротивление такой пленки определяется в большой мере поверхностью рассеяния электронов. Сама пленка в механическом отношении оказывается во много раз более прочной, по сравнению с пленкой, в которой поверхность рассеяния образуется с помощью непосредственного уменьшения толщины. При изготовлении таких пленок серьезной проблемой является контроль за ее составом; отклонения состава от необходимых концентраций ведут к высоким температурным коэффициентам и плохой стабильности пленки.

4.Пористые пленки (пленки с малой плотностью). Эти пленки по соотношению общей толщины к толщине проводящего слоя подобны двухфазным системам. Примером является пленка тантала с малой плотностью. Отрицательной чертой таких пленок является их быстрая окисляемость вследствие того, что они имеют большую поверхность. Вместе с тем, при надежной защите от окисления такие пленки имеют высокое удельное сопротивление при низком температурном коэффициенте и приемлемой стабильности.

5.Полунепрерывные пленки. Это те пленки, которые ещё находятся в островковой стадии роста. Пространство между островками в них обусловливает нейтрализацию положительного температурного коэффициента островков металла отрицательным температурным коэффициентом, связанным с переходами электронов между островками. В таких пленках всегда существует опасность агломерации. Эти пленки также весьма легко окисляются, поэтому и здесь в процессе осаждения необходимо осуществлять контроль. Имеются сообщения, что изготовлены пленочные резисторы подобного типа на основе рения.

Перейти на страницу: 1 2

Прочтите также:

Модернизация системы видеонаблюдения центрального офиса коммерческого банка
Желание жить вне опасности следует в общепринятой иерархической системе потребностей, предложенной Маслоу, сразу после физиологических нужд. Это понятие не ограничивается личной без ...

Разработка усилителя мощности
Усилителем мощности (УМ) называют усилитель, который обеспечивает заданную мощность в нагрузке, сопротивление которой, как правило, мало. Обычно в таких усилителях амплитуды выходного то ...

Расчет силовой следящей автоматической системы регулирования
В настоящее время в приборостроении применяется десятки тысяч различных типов систем автоматического регулирования (САР), которые обеспечивают высокую эффективность производственных проц ...

Основные разделы

Copyright © 2008 - 2019 www.techmatch.ru