于以上形状。基片可以为硅、氧化铝、蓝宝石、氮化铝、碳化硅、氮化硅或微晶玻璃等材料，在本实例中为硅基片。
[0053]图5所示的铜热电阻薄膜温度传感器芯片的制备方法包括以下步骤:
[0054](I)首先对基片3进行表面清洁，在基片3上沉积一层种子层6，其厚度主要根据产品对电阻温度系数的要求而进行调节，也可不用，视实际产品要求情况而定。该称种子层6可为氧化铝、氧化镁、氧化钛等金属氧化物或氮化铝、氮化钛等金属氮化物。在本实施例中，该种子层为氧化镁(MgO)。
[0055](2)使用磁控溅射方法在种子层6上溅射一层厚度为200— 10000埃的铜热电阻薄膜层7作为热敏感材料，然后再接着沉积一层钝化保护层8，所述铜热电阻薄膜层7为铜薄膜或铜合金薄膜，所述铜合金薄膜为CuCr、CuNi > CuSn> CuNiFe或CuNiTi，钝化保护层8为各类金属氮化物(氮化钛、氮化钽、氮化铝、氮化硅等)及金属氧化物(氧化铝、氧化镁、氧化硅等)材料，在本实施例中，该钝化保护层为氮化钽(TaN)。
[0056](3)将上述沉积后的温敏薄膜(温敏薄膜包含种子层6、铜热电阻薄膜层7和钝化保护层8进行热处理，热处理在真空环境下进行，热处理可以改善薄膜质量，提高电阻温度系数。热处理的温度一般在150?600摄氏度，实际温度依照产品的要求而定。在本实例中，温度为350摄氏度。
[0057](4)将热处理后的温敏薄膜图形化形成温度测量用的各个电阻元件，这里的图形化形成电阻元件等同于用光刻和粒子束刻蚀工艺来定义各个功能器件。
[0058](5)在图形化后形成的电阻元件上方沉积一层绝缘钝化层9，绝缘钝化层9可为氧化铝、二氧化硅或氮化硅等材料，本实例中绝缘钝化层材料为二氧化硅。将所述绝缘钝化层开窗，露出热敏感材料用于构建连接电极；
[0059]在钝化层开窗处生长电极10，该电极的材料可以为金、铜、铂、镍、银、锡及其合金等材料，本实例中为金，用于后道球线焊接或者直接贴片封装。
[0060](6)用激光调阻的方法将温度传感器中的电阻元件的电阻调整至其规定值；
[0061](7)除连接电极外，整个芯片涂覆沉积一层弹性保护层11，至此完成整个工艺。
[0062]下面对温度传感器的工作原理进行介绍。
[0063]对于图1所示的温度传感器，其主要是利用电阻温度传感器的理论原理来测量温度的，即在德拜温度附近，金属的电阻率与温度成正比。针对铜热电阻，在常温附近，Rt =Rq[1+AT+BT2]，其中Rtl,&分别为铜电阻在0°C和TC时的阻值，A，B为常数，所以通过测量Rt就可得出温度的值。
[0064]如图2所示，为本发明所涉及调阻电路示意图，虚线方框内为调阻电路5。芯片的设计电阻会低于实际要求的电阻值，其差额通过激光调阻进行调节。具体方法为:有意切断或熔断调阻电路5内某些电阻线，如图2叉号标记所标记的位置，来调节芯片电阻值至规定值。在实际设计和操作过程中，调阻电路的电阻线会有不同的设计尺寸(长短、宽窄)分别对应不同的阻值，以达到精确调阻的目的。
[0065]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种铜热电阻薄膜温度传感器芯片，其特征在于，包括一基片(3)、温度传感器、两个电极板(1，2)，其中所述温度传感器设置在所述基片(3)上，所述温度传感器包含检测电阻(4)和调阻电路(5)，所述检测电阻(4)和调阻电路(5)分别由多个电连接的电阻元件构成，所有所述电阻元件上覆盖有一绝缘钝化层(9)，所述两个电极板(1，2)分别与调阻电路(5)两端的电阻元件连接。
2.根据权利要求1所述的铜热电阻薄膜温度传感器芯片，其特征在于，所有所述电阻元件由温敏薄膜图形化形成，所述温敏薄膜包括一铜热电阻薄膜层(7)和覆盖于所述铜热电阻薄膜层(7)表面的一钝化保护层(8)，其中所述铜热电阻薄膜层(7)为热敏感材料，具有纳米微晶结构，其微晶或缺陷的典型长度不大于500纳米。
3.根据权利要求2所述的铜热电阻薄膜温度传感器芯片，其特征在于，所述温敏薄膜还包括一种子层(6)，所述种子层(6)位于所述基片(3)与所述铜热电阻薄膜层(7)之间。
4.根据权利要求1所述的铜热电阻薄膜温度传感器芯片，其特征在于，所述检测电阻(4)的形状为蛇形或螺旋形，所述电极板(I)的形状为正方形、长方形或圆形。
5.根据权利要求1所述的铜热电阻薄膜温度传感器芯片，其特征在于，整个所述温度传感器芯片除连接电极板以外的其它部分覆盖有一弹性保护层(11)。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的铜热电阻薄膜温度传感器芯片，其特征在于，所述钝化保护层(8)为用以提高所述温度传感器的高温耐受性的高温保护涂层， 所述钝化保护层为金属氧化物或金属氮化物； 所述金属氧化物包括氧化铝、氧化镁、氧化硅、氧化钽； 所述金属氮化物包括氮化钛、氮化铝、氮化钽、氮化硅。
7.根据权利要求2所述的铜热电阻薄膜温度传感器芯片，其特征在于，所述铜热电阻薄膜层(7)为铜薄膜或铜合金薄膜，所述铜合金薄膜为(3110、(:11附、(:11311、(:11附？6或(:11附11。
8.根据权利要求2、3或7所述的铜热电阻薄膜温度传感器芯片，其特征在于，所述铜热电阻薄膜层(7)的厚度为200?50000埃。
9.一种权利要求1-8中任意一项的铜热电阻薄膜温度传感器芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 51.对一基片进行表面清洁，在基片上沉积温敏薄膜， 52.将所述沉积后的温敏薄膜进行真空热处理； 53.将经过真空热处理的所述温敏薄膜图形化形成温度传感器中的各电阻元件； 54.在所述电阻元件的上方沉积一层绝缘钝化层，将所述绝缘钝化层开窗，露出热敏感材料用于构建连接电极； 55.在绝缘钝化层开窗处生长电极； 56.调整温度传感器芯片的电阻值至其规定值； 57.在整个芯片除连接电极外的其它部分沉积一层弹性保护层。
10.根据权利要求9所述的铜热电阻薄膜温度传感器芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤SI在基片上沉积温敏薄膜包括: 5101.在所述基片上沉积一层种子层； 5102.在所述种子层上溅射一层铜热电阻薄膜层作为热敏感材料； 5103.在所述铜热电阻薄膜层上溅射一层钝化保护层。
11.根据权利要求9所述的铜热电阻薄膜温度传感器芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤SI在基片上沉积温敏薄膜包括: S111.在基片上溅射一层铜热电阻薄膜层作为热敏感材料； SI 12.在所述铜热电阻薄膜层上溅射一层钝化保护层。
12.根据权利要求9-11中任意一项所述的铜热电阻薄膜温度传感器芯片的制备方法，其特征在于:所述基片的材质为硅、氧化铝、蓝宝石、氮化铝、碳化硅、氮化硅或微晶玻璃。
13.根据权利要求10所述的铜热电阻薄膜温度传感器芯片的制备方法，其特征在于:所述种子层为金属氧化物或金属氮化物；所述金属氧化物包括氧化铝、氧化镁、氧化钛，所述金属氮化物包括氮化铝、氮化钛。
14.根据权利要求10或11所述的铜热电阻薄膜温度传感器芯片的制备方法，其特征在于:所述钝化保护层为金属氧化物或金属氮化物，所述金属氮化物包括氮化钛、氮化铝、氮化钽、氮化娃，所述金属氧化物包括氧化铝、氧化镁、氧化娃、氧化钽。
15.根据权利要求9所述的铜热电阻薄膜温度传感器芯片的制备方法，其特征在于:所述步骤S3中进行真空热处理的温度为150?600摄氏度。
16.根据权利要求10或11所述的铜热电阻薄膜温度传感器芯片的制备方法，其特征在于:所述铜热电阻薄膜层为铜薄膜或铜合金薄膜，所述铜合金薄膜为CuCr、CuNi, CuSn,CuNiFe 或 CuNiTi。
17.根据权利要求16所述的铜热电阻薄膜温度传感器芯片的制备方法，其特征在于:所述铜热电阻薄膜层的厚度为200?50000埃。
18.根据权利要求9所述的铜热电阻薄膜温度传感器芯片的制备方法，其特征在于:步骤S3中，多个所述电阻元件电连接构成温度传感器的检测电阻和调阻电路，所述步骤S6中，通过调整调阻电路的电阻值来调整温度传感器芯片的电阻值至其规定值。
【专利摘要】本发明公开了一种铜热电阻薄膜温度传感器芯片，包括基片、温度传感器、两个电极板，其中所述温度传感器设置在基片上且包含多个电连接的电阻元件，部分电阻元件构成调阻电路。集成电路元件由薄膜技术沉积而成，其组成部分有：种子层、种子层上方的铜热电阻薄膜层和铜热电阻薄膜层之上的钝化保护层，这种结构的热敏电阻层通过半导体制造技术与工艺制成一系列的热敏电阻线来构成温度传感器，并且温度传感器上设有调阻电路用以精确调节电阻值。本发明还公开了这种传感器芯片的制备方法，即先在基片表面沉积薄膜，然后通过磁控溅射、图形化、剥离、刻蚀等工艺便可得到了最终的传感器芯片。该传感器芯片具有高阻抗、热稳定好、线性度高、成本低等优点。
【IPC分类】G01K7-18
【公开号】CN104807554
【申请号】CN201510094489
【发明人】薛松生, 沈卫锋, 丰立贤
【申请人】江苏多维科技有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年3月3日