專利名稱：金屬電阻器裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用金屬薄膜的電阻器裝置，及制造電阻器裝置的方法，并特別涉及這樣一種金屬薄膜電阻器裝置，由于金屬薄膜隱藏在蝕刻的絕緣層內(nèi)，所以該裝置具有最小尺寸及提高的壽命。
背景技術(shù)：
通常，例如鉑(Pt)、鎳(Ni)和鎢(W)等金屬具有隨溫度變化的電阻，從而用作利用上述金屬溫度電阻特性的熱敏元件。
關(guān)于熱敏元件，市場(chǎng)上有采用金屬薄膜以響應(yīng)時(shí)間或裝置小型化的熱敏元件裝置?？紤]到這個(gè)問(wèn)題，例如金屬薄膜熱敏元件對(duì)基體的附著強(qiáng)度，市場(chǎng)上已出現(xiàn)利用氧化鋁基體制造金屬薄膜熱敏元件。即，預(yù)定的金屬薄膜沉積到氧化鋁基體上后，通過(guò)激光修整方法、濕蝕刻方法或干蝕刻方法等工藝在金屬薄膜上產(chǎn)生圖案，以獲得希望的電阻，所述干蝕刻方法例如為等離子體蝕刻等。


圖1-圖1c為示出傳統(tǒng)薄膜型金屬電阻器裝置制造方法的剖面圖。
參照?qǐng)D1a，金屬薄膜15首先沉積到絕緣基體10上。在這種情況下，只有例如氧化鋁的絕緣材料可用于基體10，根據(jù)傳統(tǒng)方法，金屬薄膜15包括鉑、鎳、銅或鎢。
然后，考慮到金屬薄膜15，為了具有理想的電阻，光敏薄膜20涂覆在金屬薄膜15上，使用光敏薄膜20作為掩模，利用濕蝕刻方法或干蝕刻方法在金屬薄膜15上形成圖案。
使用激光修整方法蝕刻金屬薄膜15時(shí)，無(wú)需在金屬薄膜15是形成另外的光敏薄膜，但是可能發(fā)生一些問(wèn)題，如金屬薄膜的磨損和產(chǎn)量的減少。
參照?qǐng)D1b，通過(guò)在金屬薄膜15上形成圖案并將光敏薄膜20除去，而形成金屬薄膜圖案25后，在基體10的所有表面上形成絕緣層30，金屬薄膜25在基體上形成。這時(shí)，金屬薄膜25可以從基體10上分離，或者因?yàn)閺幕w10的表面突出，絕緣層30可能不會(huì)均勻連接到金屬薄膜圖案25上，金屬薄膜圖案25顯露出來(lái)。
參照?qǐng)D1c，除去定位在金屬薄膜圖案25襯墊區(qū)上的絕緣層30部分后，導(dǎo)線35連接到金屬薄膜圖案25的襯墊區(qū)，以便將裝置連接到外部電路。隨后，為了保護(hù)導(dǎo)線35連接的部分，鈍化層40涂覆在導(dǎo)線35上及絕緣層30上，從而制成薄膜型金屬電阻器裝置。
但是，當(dāng)使用氧化鋁基體時(shí)，必須對(duì)氧化鋁基體進(jìn)行表面處理，用于精確調(diào)節(jié)氧化鋁基體的表面粗糙度，因?yàn)榻饘俦∧こ练e在氧化鋁基體上，其具有大約數(shù)微米的厚度。表面處理工藝非常貴，而其它工藝也可能是必須的，以提高在基體上形成的金屬薄膜的附著強(qiáng)度，例如在氧化鋁基體表面上進(jìn)行電暈放電處理。
并且，利用激光修整方法在金屬薄膜上形成圖案時(shí)，激光處理會(huì)產(chǎn)生金屬薄膜損壞及產(chǎn)率降低等問(wèn)題。在采用濕蝕刻工藝，利用光敏薄膜在金屬薄膜上形成圖案的情況下，難以控制金屬薄膜的蝕刻率，因?yàn)槲g刻溶液的濃度隨濕蝕刻的程度而變。
并且，按照金屬薄膜的蝕刻率或蝕刻形狀，圖案的線寬可能受到限制。在這種情況下，形成圖案后，利用可變電阻器可以控制金屬薄膜的電阻，在制造掩膜圖案時(shí)制得所述電阻器。
而且，使用干蝕刻方法形成圖案時(shí)，可以精確形成金屬薄膜圖案。但是，該圖案可能沒(méi)有精確的尺寸，因?yàn)楦鶕?jù)金屬的種類(lèi)，蝕刻的金屬薄膜可能粘住刻蝕表面，因此，需要昂貴的設(shè)備來(lái)形成具有精確尺寸的圖案。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種金屬薄膜電阻器裝置，它易于控制電阻器裝置的電阻，提高電阻器裝置的壽命并使電阻器裝置尺寸最小化，這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)蝕刻絕緣薄膜而預(yù)先形成絕緣薄膜圖案之后，通過(guò)在理想的絕緣薄膜圖案上沉積金屬薄膜來(lái)制造金屬薄膜電阻器裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制造金屬薄膜電阻器裝置的方法，所述裝置具有易于控制的電阻，提高的壽命及最小尺寸。
為實(shí)現(xiàn)上述本發(fā)明目的，提供一種金屬薄膜電阻器裝置，其具有形成于基體上的絕緣薄膜圖案，金屬薄膜圖案形成在絕緣薄膜圖案內(nèi)；與金屬薄膜圖案的襯墊區(qū)連接的導(dǎo)線；形成在金屬薄膜圖案上和絕緣薄膜圖案上的絕緣薄膜；和形成在導(dǎo)線和導(dǎo)線周邊部分上的鈍化層。
優(yōu)選地，從鉑(Pt)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鎢(W)、鉭(Ta)、鋁(Al)、鈀(Pd)、銠(Rh)、銥(Ir)和鉭-鋁(TaAl)構(gòu)成的組中選擇至少一種來(lái)形成金屬薄膜圖案。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的其它目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，提供一種制造金屬薄膜電阻器裝置的方法，它包括如下步驟在絕緣基體上形成第一絕緣薄膜，在第一絕緣薄膜上形成圖案以制成絕緣薄膜圖案，在絕緣薄膜圖案內(nèi)形成金屬薄膜圖案，將導(dǎo)線連接到金屬薄膜圖案的襯墊區(qū)，在金屬薄膜圖案上和絕緣薄膜圖案上形成第二絕緣薄膜，并且在導(dǎo)線和導(dǎo)線周邊部分上形成鈍化層。在這種情況下，形成第一絕緣薄膜的步驟由熱氧化方法完成，在第一絕緣薄膜上形成圖案的步驟還包括在第一絕緣薄膜上涂覆光敏薄膜，并且在絕緣薄膜圖案內(nèi)和光敏薄膜上形成金屬薄膜后進(jìn)行形成金屬薄膜圖案的步驟。
優(yōu)選地，利用DC/RF濺射方法、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積方法、真空蒸發(fā)方法、激光沉積(激光消融)方法、部分離子化光束沉積方法或電鍍方法進(jìn)行金屬薄膜形成步驟。
并且，為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的其它目的，根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，提供一種金屬薄膜熱敏元件的制造方法，包括如下步驟在硅基體或金屬基體上形成圖案，以在基體上形成圖案；利用這些圖案在基體上形成絕緣薄膜圖案；在絕緣薄膜圖案內(nèi)和絕緣薄膜圖案上形成金屬薄膜；除去絕緣薄膜圖案上的金屬薄膜；在絕緣薄膜圖案內(nèi)形成金屬薄膜圖案；將導(dǎo)線連接到金屬薄膜圖案；在金屬薄膜圖案上和絕緣薄膜圖案上形成絕緣薄膜；和在導(dǎo)線上和導(dǎo)線周邊部分上形成鈍化層。
優(yōu)選地，通過(guò)加熱使絕緣薄膜圖案形成在基體上，利用化學(xué)機(jī)械拋光法(CMP)除去絕緣薄膜圖案上的金屬薄膜。
根據(jù)本發(fā)明，在制造金屬薄膜電阻器裝置過(guò)程中，通過(guò)蝕刻絕緣薄膜形成金屬薄膜圖案，從而解決例如裝置磨損、裝置壽命下降、裝置尺寸最小化這樣一些問(wèn)題?？紤]到當(dāng)前技術(shù)，絕緣薄膜圖案內(nèi)形成的金屬薄膜圖案可以具有大約0.1μm的線寬，因?yàn)樾纬稍诨w上的絕緣薄膜圖案具有的寬度為大約0.1μm，并且金屬薄膜圖案形成在絕緣薄膜圖案內(nèi)。
并且，與在金屬薄膜內(nèi)形成圖案的工藝相比，因?yàn)槿菀走M(jìn)行在絕緣薄膜內(nèi)形成圖案的工藝，以控制圖案的線寬和精確尺寸，在絕緣薄膜圖案內(nèi)形成金屬薄膜圖案時(shí)，可以容易地控制金屬薄膜電阻器裝置的電阻，并且依據(jù)金屬薄膜圖案的線寬減少，通過(guò)制造具有高電阻的熱敏元件，可提高溫度靈敏度。
并且，根據(jù)本發(fā)明，補(bǔ)償溫度的檢驗(yàn)晶片可以精確地測(cè)量基體的表面溫度，因此檢驗(yàn)晶片能促進(jìn)薄膜沉積工藝，本發(fā)明的金屬薄膜電阻器裝置還可用于薄膜加熱器。而且，根據(jù)本發(fā)明的金屬薄膜電阻器裝置的結(jié)構(gòu)可以用于使用氧化物薄膜的電子裝置，因?yàn)榕c基體種類(lèi)和沉積工藝無(wú)關(guān)，故可以更容易更低價(jià)地制造金屬薄膜電阻器裝置。
在本發(fā)明中，作用在金屬薄膜電阻器裝置上的金屬電阻可以用下列公式1表達(dá)。
公式1R＝p×(L/A)其中，R代表金屬電阻(Ω)，p表示電阻系數(shù)(Ω·cm)，L表示金屬薄膜電阻器的長(zhǎng)度，A為金屬薄膜電阻器裝置的(橫截面)面積。
并且，金屬電阻取決于上述公式1的變量和其它變量，如溫度。例如，鉑、鎳、銅或鎢等金屬的電阻與溫度成比例地、獨(dú)特地線性增加。利用電阻隨溫度成比例增加的金屬特性，金屬薄膜電阻器裝置用作測(cè)量周?chē)鷾囟鹊臒崦粼?br> 在特定溫度下，金屬熱敏元件通常具有可用下述公式2表示的特定電阻。
公式2R(T)＝R0+a×T×R0在上述公式2中，R(T)表示特定溫度T下的電阻，R0為參照溫度下的電阻(例如，0℃)，a指電阻的溫度系數(shù)，T為測(cè)量溫度。
分別確定材料的電阻溫度系數(shù)(a)。并且，按照上述公式1提高金屬的電阻時(shí)，與溫度變量相應(yīng)，金屬電阻變量提高，從而精確地利用上述公式2測(cè)量溫度。通常，因?yàn)檠b置變得更輕、更薄、更短和更小的趨勢(shì)，需要具有小尺寸和合格尺度的微型裝置是當(dāng)今的趨勢(shì)。因此，利用薄膜技術(shù)制造金屬薄膜熱敏元件是眾所周知，市場(chǎng)上已經(jīng)在使用這樣一些產(chǎn)品。
根據(jù)金屬類(lèi)別確定金屬最小厚度，以獲得其總體性能，如果金屬的厚度低于特定厚度，該金屬不會(huì)表現(xiàn)出總體性能。因此，金屬薄膜應(yīng)當(dāng)具有特定厚度以上的厚度，以便獲得具有穩(wěn)定性能的裝置。例如，已知使用鉑制造的電阻器裝置應(yīng)當(dāng)具有大約1.2μm以上的厚度。
當(dāng)金屬薄膜厚度恒定時(shí)，利用金屬薄膜圖案的線寬改變金屬薄膜的電阻。為控制金屬薄膜圖案的線寬，根據(jù)制造金屬薄膜的傳統(tǒng)方法，使用激光修整工藝、濕蝕刻工藝或干蝕刻工藝。但是，根據(jù)傳統(tǒng)方法應(yīng)當(dāng)對(duì)沉積的金屬薄膜進(jìn)行蝕刻，因此不能精確地控制金屬薄膜圖案的線寬，并且可能會(huì)使包括金屬薄膜圖案的裝置磨損。
根據(jù)本發(fā)明，蝕刻基體上的絕緣薄膜，而不蝕刻金屬薄膜，以形成絕緣薄膜圖案之后，利用將金屬薄膜沉積在絕緣薄膜圖案內(nèi)來(lái)形成金屬薄膜圖案。因此，本發(fā)明的方法具有下述優(yōu)點(diǎn)。
除氧化鋁之外，由金屬和硅構(gòu)成的基體足以用于制造金屬薄膜圖案。并且，絕緣薄膜能形成圖案以形成具有大約0.1μm線寬的絕緣薄膜圖案，并且在絕緣薄膜圖案內(nèi)形成金屬薄膜圖案可以具有大約0.1μm的線寬，從而使包括金屬薄膜圖案的金屬薄膜電阻器裝置的尺寸最小。因此，當(dāng)金屬薄膜電阻器裝置用作熱敏元件時(shí)，基體的熱傳導(dǎo)率和熱敏元件的響應(yīng)性能提高。
通常，因?yàn)楣杌w或金屬基體具有的熱傳導(dǎo)率高于陶瓷基體的，前二者可能提高形成于基體上的裝置的響應(yīng)特性。另外，與金屬薄膜相比，絕緣薄膜的蝕刻工藝能夠更精確的進(jìn)行，從而提高對(duì)絕緣薄膜內(nèi)的金屬薄膜圖案線寬的控制，并提高金屬薄膜圖案的一致性。特別是，當(dāng)基體為硅晶片時(shí)，熱氧化物薄膜可用作絕緣薄膜。這時(shí)，裝置的尺寸會(huì)極大減小為最小，因?yàn)槔冒雽?dǎo)體技術(shù)中使用的光蝕刻工藝，金屬薄膜圖案的線寬可減小到亞微米級(jí)。并且，當(dāng)使用硅基體時(shí)，熱敏元件可以定位在半導(dǎo)體晶片內(nèi)，因此，通過(guò)設(shè)計(jì)響應(yīng)溫度的補(bǔ)償回路，可以解決熱效應(yīng)問(wèn)題，即在熱條件下引起半導(dǎo)體晶片磨損的主要原因。而且，因?yàn)榻饘俦∧こ练e在絕緣薄膜圖案蝕刻表面的內(nèi)部，通過(guò)防止裝置與基體在后續(xù)處理中分開(kāi)，而使裝置的壽命提高。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明通過(guò)參照附圖，詳細(xì)描述其優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明的上述目的和其它優(yōu)點(diǎn)會(huì)更明顯，其中圖1a-圖1c為示出制造傳統(tǒng)薄膜式金屬電阻器的方法的剖面圖；圖2為示出根據(jù)本發(fā)明的金屬薄膜電阻器裝置的剖面圖；圖3a-3e為示出制造圖2所示金屬薄膜電阻器裝置的方法的剖面圖；和圖4為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，由鉑構(gòu)成的薄膜熱敏元件的光學(xué)顯微圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的金屬薄膜電阻器裝置和制造金屬薄膜電阻器裝置的方法，但是，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)局限于下述裝置和方法。
圖2為根據(jù)本發(fā)明的金屬薄膜電阻器裝置的剖面圖。
參照?qǐng)D2，本發(fā)明的金屬薄膜電阻 掩埋在絕緣薄膜圖案110內(nèi)的金屬薄膜圖案115，與金屬薄膜圖案115的襯墊區(qū)連接的導(dǎo)線140，形成在金屬薄膜圖案115和絕緣薄膜圖案110上的絕緣薄膜170，以及形成在導(dǎo)線140和絕緣薄膜170上的鈍化層145。
當(dāng)基體105相應(yīng)為硅基體時(shí)，通過(guò)熱氧化方法或化學(xué)氣相沉積(CVD)方法將預(yù)定厚度的硅氧化物(SiO2)薄膜涂覆在硅基體上，以形成絕緣薄膜圖案110。另外，基體105可以為由單種成分構(gòu)成的半導(dǎo)體基體，例如硅(Si)、鍺(Ge)或金剛石(C)，或者基體105可以為化合物半導(dǎo)體基體，由從下述物質(zhì)構(gòu)成的組中選擇一種構(gòu)成，所述物質(zhì)包括鎵-砷(Ga-As)、磷酸銦(InP)、硅-鍺(Si-Ge)和碳化硅(SiC)。而且，基體105可以是單晶陶瓷基體或多晶陶瓷基體。這時(shí)，單晶陶瓷基體由從下述物質(zhì)構(gòu)成的組中選擇一種構(gòu)成，所述物質(zhì)包括SrTiO3、LaAlO3、Al2O3、KBr、NaCl、ZrO2、Si3N4、TiO2、Ta2O5和AlN，多晶陶瓷基體由從下述物質(zhì)構(gòu)成的組中選擇一種構(gòu)成，所述物質(zhì)包括Si、LaAlO3、MgO、KBr、NaCl、Al2O3、ZrO2、Si3N4、TiO2、Ta2O5和AlN。
硅氧化物薄膜為一種化合物，其中基體105中的硅與氧發(fā)生反應(yīng)，因此硅氧化物薄膜化學(xué)連接到基體105上。通過(guò)光刻蝕法，絕緣薄膜圖案110形成在硅氧化物薄膜上。金屬薄膜涂覆在光敏薄膜上之后，除去形成絕緣薄膜圖案110的光敏薄膜。利用直流/無(wú)線電頻率(DC/RF)磁控濺射方法、DC/RF濺射方法、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積方法、真空沉積方法、激光消融方法、部分等離子化光束沉積方法或電鍍方法，沉積金屬薄膜。金屬薄膜由從下述物質(zhì)構(gòu)成的組中選擇至少一種而構(gòu)成，所述物質(zhì)包括鉑(Pt)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鎢(W)、鉭(Ta)、鋁(Al)、鈀(Pd)、銠(Rh)、銥(Ir)和鉭-鋁(TaAl)。
金屬薄膜由鉑構(gòu)成時(shí)，采用鉑靶形成金屬薄膜，所述鉑靶的純度為99.995％，在室溫下及沉積壓力大約為1～10m Torr，沉積功率為150W左右的條件下進(jìn)行。這種情況下，鉑靶的尺寸約為4英寸，沉積金屬薄膜之后，隨后在1000℃左右在空氣中加熱大約1小時(shí)該由鉑構(gòu)成的金屬薄膜。
金屬薄膜沉積后除去光敏薄膜時(shí)，在蝕刻熱氧化物薄膜的部分形成理想的金屬薄膜圖案115。形成金屬薄膜圖案115后，將導(dǎo)線140連接到金屬薄膜圖案115的襯墊區(qū)，以便將金屬薄膜電阻器裝置連接到外部電路。然后，在鈍化層145涂覆在導(dǎo)線140上之后，制成金屬薄膜電阻器裝置。
下面，參照附圖，說(shuō)明制造本發(fā)明的金屬薄膜電阻器裝置的方法。
圖3a-圖3e為示出制造圖2所示金屬薄膜電阻器裝置的方法的剖面圖。在圖3a-圖3e中，同樣標(biāo)號(hào)用于圖2中的相同部件。
參照?qǐng)D3a，首先，通過(guò)熱氧化方法或化學(xué)氣相沉積方法，在與硅晶片相應(yīng)的基體105上或金屬基體105上形成第一絕緣薄膜150。在這種情況下，在基體150上涂覆第一絕緣薄膜150的厚度為1～5μm左右，金屬基體105由從下述物質(zhì)構(gòu)成的組中選擇一種物質(zhì)構(gòu)成，包括金(Au)、銀(Ag)、鋁(Al)、銥(Ir)、鉑(Pt)、銅(Cu)、鈀(Pd)、釕(Ru)、鎢(W)和鉭-鋁(Ta-Al)。并且，第一絕緣薄膜150由從包括下述物質(zhì)的組中選擇的非晶態(tài)物質(zhì)或玻璃物質(zhì)構(gòu)成，包括BSG，PSG，BPSG，SiO2和TiO2。
參照?qǐng)D3b，光敏薄膜155涂覆在第一絕緣薄膜150上之后，通過(guò)蝕刻工藝，將光敏薄膜155作為掩模，在基體105上形成絕緣薄膜圖案110。形成的絕緣薄膜圖案110的線寬大約為0.1～2.0μm。
當(dāng)?shù)谝唤^緣薄膜150為形成在硅基體105上的熱氧化物薄膜時(shí)，利用緩沖氧化物蝕刻劑(BOE)作為蝕刻溶液，來(lái)蝕刻第一絕緣薄膜150，所述蝕刻劑通常在半導(dǎo)體技術(shù)中的蝕刻過(guò)程中使用。這時(shí)，可以利用陰性感光薄膜和陽(yáng)性感光薄膜來(lái)形成絕緣薄膜圖案110，所述感光薄膜作為用于蝕刻第一絕緣薄膜150的光敏薄膜155。
如上所述，盡管當(dāng)基體105由硅或金屬構(gòu)成時(shí)，在基體105上形成絕緣薄膜圖案110，當(dāng)基體105由玻璃或陶瓷等絕緣體構(gòu)成時(shí)，絕緣薄膜圖案110還可不形成在基體105上。這時(shí)，單晶陶瓷基體或多晶陶瓷基體可以用作基體105，可以從下述物質(zhì)構(gòu)成的組中選擇的一種物質(zhì)作為該單晶陶瓷基體，該組包括SrTiO3、LaAlO3、Al2O3、KBr、NaCl、ZrO2、Si3N4、TiO2、Ta2O5和AlN，可以從下述物質(zhì)構(gòu)成的組中選擇一種構(gòu)成多晶陶瓷基體，該組包括Si、SrTiO3、LaAlO3、MgO、KBr、NaCl、Al2O3、ZrO2、Si3N4、TiO2、Ta2O5和AlN。
參照?qǐng)D3c，當(dāng)光敏薄膜155定位在絕緣薄膜110上時(shí)，利用濺射方法、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積方法、真空蒸發(fā)方法。激光消融方法、部分離子化光束沉積方法或電鍍方法，將金屬薄膜160沉積在絕緣薄膜圖案110內(nèi)和光敏薄膜155上，其厚度大約為0.5～1.5μm。在這種情況下，金屬薄膜160由從下述組中選擇的至少一種物質(zhì)構(gòu)成，所述組包括鉑(Pt)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鎢(W)、鉭(Ta)、鋁(Al)、鈀(Pd)、銠(Rh)和銥(Ir)。優(yōu)選地，采用濺射方法利用鉑形成金屬薄膜160。這時(shí)，采用純度為99.995％及尺寸約為4英寸的鉑靶，在室溫下及沉積壓力大約為1～10m Torr，沉積功率為150W左右的條件下，沉積由鉑所構(gòu)成的金屬薄膜160。形成鉑金屬薄膜后，在1000℃左右在空氣中加熱大約1小時(shí)該由鉑構(gòu)成的金屬薄膜。
金屬薄膜160的厚度大約是0.5～1.5μm，第一絕緣薄膜150的厚度約1～5μm。因此，絕緣薄膜圖案110的厚度比隨后形成的金屬薄膜圖案15厚度厚。
參照?qǐng)D3d，利用有機(jī)溶液，例如丙酮除去光敏薄膜155，以形成定位在絕緣薄膜圖案110內(nèi)的金屬薄膜圖案115。尤其是，除去光敏薄膜155時(shí)，也隨著光敏薄膜155一起將光敏薄膜155上的金屬薄膜160去除。因此，金屬薄膜圖案115保留在絕緣薄膜圖案110內(nèi)。
隨后，在金屬薄膜圖案115和絕緣薄膜圖案110上形成第二絕緣薄膜170。第二絕緣薄膜170由從包括BSG，PSG，BPSG，SiO2和TiO2的組中選擇的非晶態(tài)或玻璃物質(zhì)構(gòu)成。
如果根據(jù)本發(fā)明的方法制造金屬薄膜電阻器裝置，不需要另外的圖案形成工藝來(lái)形成金屬薄膜圖案。并且，通過(guò)形成第一絕緣薄膜150圖案，例如使用傳統(tǒng)半導(dǎo)體技術(shù)在硅基體105上形成熱氧化物薄膜，絕緣薄膜圖案110可具有達(dá)到約0.1μm的亞微米級(jí)線寬。因此，金屬薄膜圖案115還具有與絕緣薄膜圖案110相同的線寬。
另外，與傳統(tǒng)方法相比，由于金屬薄膜圖案115只存在于基體105上的絕緣薄膜圖案110內(nèi)，在后續(xù)過(guò)程中金屬薄膜圖案115可以從基體105分開(kāi)，從而提高金屬薄膜電阻器裝置的耐用性壽命。
參照?qǐng)D3e，除去定位在金屬薄膜圖案114的襯墊區(qū)130上的部分第二絕緣薄膜170后，將導(dǎo)線140連接到金屬薄膜圖案115的襯墊區(qū)130，用于使襯墊區(qū)130與外部電路電連接。
然后，鈍化層145涂覆在導(dǎo)線140和部分第二絕緣薄膜170上。鈍化層145由PSG，BSG，BPSG或有機(jī)絕緣物質(zhì)構(gòu)成。因此，制得金屬薄膜電阻器裝置100。
下面，更詳細(xì)地描述本發(fā)明的多種實(shí)施例，但是，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)局限于下述實(shí)施例。
實(shí)施例1首先，通過(guò)熱氧化方法，在例如硅晶片等基體上形成與第一絕緣薄膜相應(yīng)的熱氧化物薄膜，其厚度約2.5μm，然后在熱氧化物薄膜上涂覆光敏薄膜。之后，利用光蝕刻工藝形成熱氧化物薄膜圖案，以形成線寬約0.1～2μm的絕緣薄膜圖案?；w上的絕緣薄膜圖案的厚度約為1.5μm。當(dāng)熱氧化物薄膜上形成圖案時(shí)，作為半導(dǎo)體技術(shù)中廣泛應(yīng)用的蝕刻劑，使用BOE溶液。
濺射鉑以形成厚度約1.0μm的鉑薄膜，而光敏薄膜涂覆在絕緣薄膜圖案上。使用純度為99.995％及尺寸約為4英寸的鉑靶，在室溫下及沉積壓力大約為1～10m Torr，沉積功率為150W左右的條件下，形成鉑薄膜。涂覆鉑薄膜后，隨后在1000℃左右加熱鉑薄膜約1小時(shí)。
形成鉑薄膜后，利用包括丙酮的有機(jī)溶液除去光敏薄膜，在絕緣薄膜圖案內(nèi)形成鉑薄膜圖案。在鉑薄膜圖案和絕緣薄膜圖案上形成第二絕緣薄膜，然后將導(dǎo)線與鉑薄膜圖案的襯墊區(qū)連接，在導(dǎo)線和第二絕緣薄膜上形成鈍化層，從而制成鉑薄膜熱敏元件。
圖4為根據(jù)本發(fā)明的鉑薄膜熱敏元件的光學(xué)顯微圖。如圖4所示，具有理想線寬的鉑薄膜在絕緣薄膜圖案內(nèi)均勻形成。
因此，通過(guò)本發(fā)明的鉑薄膜熱敏元件，可以提高金屬薄膜電阻器裝置的線寬調(diào)節(jié)及其壽命。
實(shí)施例2根據(jù)本發(fā)明制造半導(dǎo)體制造工藝中使用的溫度補(bǔ)償檢測(cè)晶片。
首先，通過(guò)熱氧化方法，在例如硅晶片等基體上形成與第一絕緣薄膜相應(yīng)的氧化物薄膜，其厚度約3.5μm，然后在氧化物薄膜上涂覆光敏薄膜。之后，利用光蝕刻工藝形成氧化物薄膜圖案，以在基體上形成線寬約1.0μm、厚度約1.5μm的絕緣薄膜圖案。當(dāng)氧化物薄膜上形成圖案時(shí)，作為半導(dǎo)體技術(shù)中廣泛應(yīng)用的蝕刻劑，使用BOE溶液。
在絕緣薄膜圖案和光敏薄膜上濺射鉑，以形成厚度約1.0μm的鉑薄膜。這時(shí)，形成鉑薄膜的加工條件與前述實(shí)施例1所述的條件相同。利用丙酮溶液除去光敏薄膜，而在絕緣薄膜圖案內(nèi)形成鉑薄膜圖案。在鉑薄膜圖案和絕緣薄膜圖案上形成用于保護(hù)裝置的第二絕緣薄膜，部分露出金屬薄膜圖案襯墊區(qū)。然后將襯墊區(qū)與外部導(dǎo)線連接，從而制成補(bǔ)償溫度的檢測(cè)晶片通常，半導(dǎo)體制造工藝的大部分在預(yù)定腔室內(nèi)完成，并在真空環(huán)境或有毒氣體氣氛下進(jìn)行。這時(shí)，沉積物質(zhì)的性能與基體的溫度很相關(guān)，并且熱敏元件應(yīng)當(dāng)與基體直接接觸，以便精確測(cè)量基體的溫度。但是，由于半導(dǎo)體制造工藝中使用設(shè)備的結(jié)構(gòu)，熱敏元件沒(méi)有與基體直接接觸。但是，根據(jù)本發(fā)明，為精確測(cè)量基體溫度，可以制造與基體直接接觸的熱敏元件。尤其是，利用金屬薄膜電阻器裝置補(bǔ)償基體溫度時(shí)，本發(fā)明的熱敏元件掩埋在基體內(nèi)，從而精確地測(cè)量其上定位有沉積物質(zhì)的基體的溫度。
實(shí)施例3通過(guò)熱氧化方法，在例如硅晶片等基體上形成作為第一絕緣薄膜的氧化物薄膜，其厚度約3.5μm，然后在氧化物薄膜上涂覆光敏薄膜。之后，利用光蝕刻工藝形成氧化物薄膜圖案，使得絕緣薄膜圖案的線寬約2.0μm、厚度約1.5μm。當(dāng)氧化物薄膜上形成圖案時(shí)，作為半導(dǎo)體技術(shù)中廣泛應(yīng)用的蝕刻劑，使用BOE溶液。根據(jù)形成絕緣薄膜圖案的工藝，使用陰性或陽(yáng)性光敏薄膜作為光敏薄膜。
光敏薄膜涂覆在絕緣薄膜圖案上時(shí)，通過(guò)在光敏薄膜和絕緣薄膜圖案上濺射鉑，以形成厚度約1.0μm的鉑薄膜。優(yōu)選地，采用純度為99.995％及尺寸約為4英寸的鉑靶，在室溫下及沉積壓力大約為1～10m Torr，沉積功率為150W左右的條件下，沉積鉑薄膜。形成鉑薄膜后，在1000℃左右將該鉑薄膜加熱大約1小時(shí)。沉積鉑薄膜之后，使用包含丙酮的溶液除去光敏薄膜，在絕緣薄膜圖案內(nèi)形成鉑薄膜圖案。在鉑薄膜圖案上沉積用于傳感器的陶瓷薄膜，從而利用形成圖案的金屬薄膜電阻器制成薄膜加熱器，用于提供陶瓷薄膜的敏感性。
根據(jù)本發(fā)明，可以制造用作薄膜加熱器的金屬薄膜電阻器，并且這種薄膜加熱器可以應(yīng)用到許多陶瓷傳感器系統(tǒng)內(nèi)。
實(shí)施例4在硅基體或金屬基體上形成線寬約2μm、厚度約1.5μm的圖案后，加熱該圖案以在基體上形成絕緣薄膜圖案。
通過(guò)在絕緣薄膜圖案內(nèi)及之上濺射鉑，形成厚度約1.0μm的鉑薄膜。在本實(shí)施例中，形成鉑薄膜的加工條件與前述實(shí)施例1的條件相同。采用化學(xué)機(jī)械拋光方法(CMP)將鉑薄膜的表面拋光，而將絕緣薄膜圖案上的部分鉑薄膜除去。因此，在絕緣薄膜圖案內(nèi)形成鉑薄膜圖案。在鉑薄膜圖案和絕緣薄膜圖案上形成絕緣薄膜后，將導(dǎo)線連接到鉑薄膜圖案的襯墊區(qū)，在導(dǎo)線上形成鈍化層，從而制成金屬薄膜熱敏元件和金屬薄膜加熱器。
工業(yè)應(yīng)用性根據(jù)本發(fā)明，在制造金屬薄膜電阻器裝置過(guò)程中，通過(guò)蝕刻絕緣薄膜制成金屬薄膜圖案，從而解決了一些問(wèn)題，例如裝置磨損、裝置壽命降低、及裝置最小化。考慮到當(dāng)前技術(shù)，絕緣薄膜圖案內(nèi)形成的金屬薄膜圖案可具有0.1μm左右的線寬，因?yàn)樾纬稍诨w上的絕緣薄膜圖案的寬度約0.1μm，并且在絕緣薄膜圖案內(nèi)形成金屬薄膜圖案。
并且，與在金屬薄膜內(nèi)形成圖案的工藝相比，由于容易進(jìn)行在絕緣薄膜內(nèi)形成圖案的工藝，以控制圖案的線寬及精確尺寸，在絕緣薄膜內(nèi)形成金屬薄膜圖案時(shí)，易于控制金屬薄膜電阻器裝置的電阻，根據(jù)金屬薄膜圖案減小，通過(guò)制造具有高電阻的熱敏元件，可提高溫度靈敏度。
并且，根據(jù)本發(fā)明的用于補(bǔ)償溫度的檢測(cè)晶片能精確地測(cè)量基體表面的溫度，因此檢測(cè)晶片能改善薄膜沉積工藝。本發(fā)明的金屬薄膜電阻器裝置還可用作薄膜加熱器。而且，根據(jù)本發(fā)明的金屬薄膜電阻器裝置的結(jié)構(gòu)可以用于使用氧化物薄膜的電裝置，因?yàn)榕c基體的種類(lèi)和沉積工藝無(wú)關(guān)，故允許更容易地、更低廉的制造金屬薄膜電阻器裝置。
盡管說(shuō)明了部分目的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不局限于這些優(yōu)選實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在下述要求保護(hù)的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)作出不同的修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種金屬薄膜電阻器裝置，包括形成在基體上的絕緣薄膜圖案；形成在所述絕緣薄膜圖案內(nèi)的金屬薄膜圖案；形成在所述絕緣薄膜圖案和金屬薄膜圖案上的絕緣薄膜；與所述金屬薄膜圖案的襯墊區(qū)連接的導(dǎo)線；和形成在所述導(dǎo)線上和導(dǎo)線周邊部分上的鈍化層。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬薄膜電阻器裝置，其中，所述金屬薄膜圖案由從鉑(Pt)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鎢(W)、鉭(Ta)、鋁(Al)、鈀(Pd)、銠(Rh)、銥(Ir)和鉭-鋁(TaAl)構(gòu)成的組中選擇的至少一種所構(gòu)成。
3.一種制造金屬薄膜電阻器裝置的方法，包括如下步驟在絕緣基體上形成第一絕緣薄膜；形成第一絕緣薄膜圖案，以形成絕緣薄膜圖案；在絕緣薄膜圖案內(nèi)形成金屬薄膜圖案；在絕緣薄膜圖案上和金屬薄膜圖案上形成第二絕緣薄膜；將導(dǎo)線連接到金屬薄膜圖案的襯墊區(qū)；并且在導(dǎo)線和導(dǎo)線周邊部分上形成鈍化層。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，通過(guò)熱氧化方法進(jìn)行形成第一絕緣薄膜的步驟，在形成第一絕緣薄膜上形成圖案的步驟還包括在第一絕緣薄膜上涂覆光敏薄膜層，并且在絕緣薄膜圖案內(nèi)和光敏薄膜上形成金屬薄膜后進(jìn)行形成金屬薄膜圖案的步驟。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，從下述方法構(gòu)成的組中選擇一種方法來(lái)進(jìn)行形成金屬薄膜的步驟，所述組包括DC/RF濺射方法、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積方法、真空蒸發(fā)方法、激光消融方法、部分離子化光束沉積方法和電鍍方法。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，金屬薄膜圖案包括從下述組中選擇的至少一種物質(zhì)，所述組包括鉑、鎳、銅、鎢、鉭、鋁、鈀、銠、銥和鉭-鋁。
7.一種制造金屬薄膜熱敏元件的方法，包括如下步驟通過(guò)形成硅基體或金屬基體圖案，而在硅基體或金屬基體上形成圖案；通過(guò)使用硅基體或金屬基體上的圖案，而形成絕緣薄膜圖案；在絕緣薄膜圖案內(nèi)和絕緣薄膜圖案上形成金屬薄膜；通過(guò)除去絕緣薄膜圖案上的金屬薄膜，而在絕緣薄膜圖案內(nèi)形成金屬薄膜圖案；將導(dǎo)線連接到金屬薄膜圖案；并且在導(dǎo)線上和導(dǎo)線周邊部分上形成鈍化層。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，通過(guò)加熱硅基體或金屬基體上的圖案，形成絕緣薄膜圖案，并且利用化學(xué)機(jī)械拋光法除去絕緣薄膜圖案上的金屬薄膜。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，從下述方法所構(gòu)成在組中選擇一種方法，進(jìn)行金屬薄膜形成步驟，所述方法包括DC/RF濺射方法、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積方法、真空蒸發(fā)方法、激光消融方法、部分離子化光束沉積方法和電鍍方法所構(gòu)成在組中選擇一種方法。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，金屬薄膜圖案包括從下述組中選擇的至少一種物質(zhì)，所述組包括鉑、鎳、銅、鎢、鉭、鋁、鈀、銠、銥和鉭-鋁。
全文摘要
本發(fā)明提供一種金屬電阻器及其制造方法。第一絕緣薄膜形成在基體上，光敏薄膜作用在絕緣薄膜上，通過(guò)使絕緣薄膜形成圖案而形成絕緣薄膜圖案。金屬薄膜在絕緣薄膜圖案內(nèi)和光敏薄膜內(nèi)形成后，除去光敏薄膜，在絕緣薄膜圖案內(nèi)形成金屬薄膜圖案。在金屬薄膜圖案和絕緣薄膜圖案上，形成第二絕緣薄膜，在金屬薄膜圖案的襯墊區(qū)連接有導(dǎo)線，然后制成金屬薄膜電阻器，其上具有在導(dǎo)線上和導(dǎo)線周?chē)谋Ａ舯∧?。通過(guò)蝕刻絕緣薄膜，利用圖案形成工藝，以形成金屬薄膜圖案，可以克服裝置的磨損或者壽命降低的問(wèn)題，易于控制金屬薄膜電阻器的電阻，通過(guò)制造高電阻的金屬薄膜電阻器溫度，可以提高靈敏度，所述電阻器具有減小線寬的金屬薄膜圖案。
文檔編號(hào)H01C17/00GK1493080SQ02805449
公開(kāi)日2004年4月28日 申請(qǐng)日期2002年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月24日
發(fā)明者河朝雄, 金承賢, 李東洙, 禹賢廷, 樸東衍 申請(qǐng)人:伊諾斯泰克有限公司