专利名称：金属电阻器装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及使用金属薄膜的电阻器装置，及制造电阻器装置的方法，并特别涉及这样一种金属薄膜电阻器装置，由于金属薄膜隐藏在蚀刻的绝缘层内，所以该装置具有最小尺寸及提高的寿命。
背景技术：
通常，例如铂(Pt)、镍(Ni)和钨(W)等金属具有随温度变化的电阻，从而用作利用上述金属温度电阻特性的热敏元件。
关于热敏元件，市场上有采用金属薄膜以响应时间或装置小型化的热敏元件装置。考虑到这个问题，例如金属薄膜热敏元件对基体的附着强度，市场上已出现利用氧化铝基体制造金属薄膜热敏元件。即，预定的金属薄膜沉积到氧化铝基体上后，通过激光修整方法、湿蚀刻方法或干蚀刻方法等工艺在金属薄膜上产生图案，以获得希望的电阻，所述干蚀刻方法例如为等离子体蚀刻等。
图1-图1c为示出传统薄膜型金属电阻器装置制造方法的剖面图。
参照图1a，金属薄膜15首先沉积到绝缘基体10上。在这种情况下，只有例如氧化铝的绝缘材料可用于基体10，根据传统方法，金属薄膜15包括铂、镍、铜或钨。
然后，考虑到金属薄膜15，为了具有理想的电阻，光敏薄膜20涂覆在金属薄膜15上，使用光敏薄膜20作为掩模，利用湿蚀刻方法或干蚀刻方法在金属薄膜15上形成图案。
使用激光修整方法蚀刻金属薄膜15时，无需在金属薄膜15是形成另外的光敏薄膜，但是可能发生一些问题，如金属薄膜的磨损和产量的减少。
参照图1b，通过在金属薄膜15上形成图案并将光敏薄膜20除去，而形成金属薄膜图案25后，在基体10的所有表面上形成绝缘层30，金属薄膜25在基体上形成。这时，金属薄膜25可以从基体10上分离，或者因为从基体10的表面突出，绝缘层30可能不会均匀连接到金属薄膜图案25上，金属薄膜图案25显露出来。
参照图1c，除去定位在金属薄膜图案25衬垫区上的绝缘层30部分后，导线35连接到金属薄膜图案25的衬垫区，以便将装置连接到外部电路。随后，为了保护导线35连接的部分，钝化层40涂覆在导线35上及绝缘层30上，从而制成薄膜型金属电阻器装置。
但是，当使用氧化铝基体时，必须对氧化铝基体进行表面处理，用于精确调节氧化铝基体的表面粗糙度，因为金属薄膜沉积在氧化铝基体上，其具有大约数微米的厚度。表面处理工艺非常贵，而其它工艺也可能是必须的，以提高在基体上形成的金属薄膜的附着强度，例如在氧化铝基体表面上进行电晕放电处理。
并且，利用激光修整方法在金属薄膜上形成图案时，激光处理会产生金属薄膜损坏及产率降低等问题。在采用湿蚀刻工艺，利用光敏薄膜在金属薄膜上形成图案的情况下，难以控制金属薄膜的蚀刻率，因为蚀刻溶液的浓度随湿蚀刻的程度而变。
并且，按照金属薄膜的蚀刻率或蚀刻形状，图案的线宽可能受到限制。在这种情况下，形成图案后，利用可变电阻器可以控制金属薄膜的电阻，在制造掩膜图案时制得所述电阻器。
而且，使用干蚀刻方法形成图案时，可以精确形成金属薄膜图案。但是，该图案可能没有精确的尺寸，因为根据金属的种类，蚀刻的金属薄膜可能粘住刻蚀表面，因此，需要昂贵的设备来形成具有精确尺寸的图案。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种金属薄膜电阻器装置，它易于控制电阻器装置的电阻，提高电阻器装置的寿命并使电阻器装置尺寸最小化，这是因为通过蚀刻绝缘薄膜而预先形成绝缘薄膜图案之后，通过在理想的绝缘薄膜图案上沉积金属薄膜来制造金属薄膜电阻器装置。
本发明的另一个目的是提供一种制造金属薄膜电阻器装置的方法，所述装置具有易于控制的电阻，提高的寿命及最小尺寸。
为实现上述本发明目的，提供一种金属薄膜电阻器装置，其具有形成于基体上的绝缘薄膜图案，金属薄膜图案形成在绝缘薄膜图案内；与金属薄膜图案的衬垫区连接的导线；形成在金属薄膜图案上和绝缘薄膜图案上的绝缘薄膜；和形成在导线和导线周边部分上的钝化层。
优选地，从铂(Pt)、镍(Ni)、铜(Cu)、钨(W)、钽(Ta)、铝(Al)、钯(Pd)、铑(Rh)、铱(Ir)和钽-铝(TaAl)构成的组中选择至少一种来形成金属薄膜图案。
为实现本发明的其它目的，根据本发明的一个优选实施例，提供一种制造金属薄膜电阻器装置的方法，它包括如下步骤在绝缘基体上形成第一绝缘薄膜，在第一绝缘薄膜上形成图案以制成绝缘薄膜图案，在绝缘薄膜图案内形成金属薄膜图案，将导线连接到金属薄膜图案的衬垫区，在金属薄膜图案上和绝缘薄膜图案上形成第二绝缘薄膜，并且在导线和导线周边部分上形成钝化层。在这种情况下，形成第一绝缘薄膜的步骤由热氧化方法完成，在第一绝缘薄膜上形成图案的步骤还包括在第一绝缘薄膜上涂覆光敏薄膜，并且在绝缘薄膜图案内和光敏薄膜上形成金属薄膜后进行形成金属薄膜图案的步骤。
优选地，利用DC/RF溅射方法、金属有机化学气相沉积方法、真空蒸发方法、激光沉积(激光消融)方法、部分离子化光束沉积方法或电镀方法进行金属薄膜形成步骤。
并且，为实现本发明的其它目的，根据本发明的另一优选实施例，提供一种金属薄膜热敏元件的制造方法，包括如下步骤在硅基体或金属基体上形成图案，以在基体上形成图案；利用这些图案在基体上形成绝缘薄膜图案；在绝缘薄膜图案内和绝缘薄膜图案上形成金属薄膜；除去绝缘薄膜图案上的金属薄膜；在绝缘薄膜图案内形成金属薄膜图案；将导线连接到金属薄膜图案；在金属薄膜图案上和绝缘薄膜图案上形成绝缘薄膜；和在导线上和导线周边部分上形成钝化层。
优选地，通过加热使绝缘薄膜图案形成在基体上，利用化学机械抛光法(CMP)除去绝缘薄膜图案上的金属薄膜。
根据本发明，在制造金属薄膜电阻器装置过程中，通过蚀刻绝缘薄膜形成金属薄膜图案，从而解决例如装置磨损、装置寿命下降、装置尺寸最小化这样一些问题。考虑到当前技术，绝缘薄膜图案内形成的金属薄膜图案可以具有大约0.1μm的线宽，因为形成在基体上的绝缘薄膜图案具有的宽度为大约0.1μm，并且金属薄膜图案形成在绝缘薄膜图案内。
并且，与在金属薄膜内形成图案的工艺相比，因为容易进行在绝缘薄膜内形成图案的工艺，以控制图案的线宽和精确尺寸，在绝缘薄膜图案内形成金属薄膜图案时，可以容易地控制金属薄膜电阻器装置的电阻，并且依据金属薄膜图案的线宽减少，通过制造具有高电阻的热敏元件，可提高温度灵敏度。
并且，根据本发明，补偿温度的检验晶片可以精确地测量基体的表面温度，因此检验晶片能促进薄膜沉积工艺，本发明的金属薄膜电阻器装置还可用于薄膜加热器。而且，根据本发明的金属薄膜电阻器装置的结构可以用于使用氧化物薄膜的电子装置，因为与基体种类和沉积工艺无关，故可以更容易更低价地制造金属薄膜电阻器装置。
在本发明中，作用在金属薄膜电阻器装置上的金属电阻可以用下列公式1表达。
公式1R＝p×(L/A)其中，R代表金属电阻(Ω)，p表示电阻系数(Ω·cm)，L表示金属薄膜电阻器的长度，A为金属薄膜电阻器装置的(横截面)面积。
并且，金属电阻取决于上述公式1的变量和其它变量，如温度。例如，铂、镍、铜或钨等金属的电阻与温度成比例地、独特地线性增加。利用电阻随温度成比例增加的金属特性，金属薄膜电阻器装置用作测量周围温度的热敏元件。
在特定温度下，金属热敏元件通常具有可用下述公式2表示的特定电阻。
公式2R(T)＝R0+a×T×R0在上述公式2中，R(T)表示特定温度T下的电阻，R0为参照温度下的电阻(例如，0℃)，a指电阻的温度系数，T为测量温度。
分别确定材料的电阻温度系数(a)。并且，按照上述公式1提高金属的电阻时，与温度变量相应，金属电阻变量提高，从而精确地利用上述公式2测量温度。通常，因为装置变得更轻、更薄、更短和更小的趋势，需要具有小尺寸和合格尺度的微型装置是当今的趋势。因此，利用薄膜技术制造金属薄膜热敏元件是众所周知，市场上已经在使用这样一些产品。
根据金属类别确定金属最小厚度，以获得其总体性能，如果金属的厚度低于特定厚度，该金属不会表现出总体性能。因此，金属薄膜应当具有特定厚度以上的厚度，以便获得具有稳定性能的装置。例如，已知使用铂制造的电阻器装置应当具有大约1.2μm以上的厚度。
当金属薄膜厚度恒定时，利用金属薄膜图案的线宽改变金属薄膜的电阻。为控制金属薄膜图案的线宽，根据制造金属薄膜的传统方法，使用激光修整工艺、湿蚀刻工艺或干蚀刻工艺。但是，根据传统方法应当对沉积的金属薄膜进行蚀刻，因此不能精确地控制金属薄膜图案的线宽，并且可能会使包括金属薄膜图案的装置磨损。
根据本发明，蚀刻基体上的绝缘薄膜，而不蚀刻金属薄膜，以形成绝缘薄膜图案之后，利用将金属薄膜沉积在绝缘薄膜图案内来形成金属薄膜图案。因此，本发明的方法具有下述优点。
除氧化铝之外，由金属和硅构成的基体足以用于制造金属薄膜图案。并且，绝缘薄膜能形成图案以形成具有大约0.1μm线宽的绝缘薄膜图案，并且在绝缘薄膜图案内形成金属薄膜图案可以具有大约0.1μm的线宽，从而使包括金属薄膜图案的金属薄膜电阻器装置的尺寸最小。因此，当金属薄膜电阻器装置用作热敏元件时，基体的热传导率和热敏元件的响应性能提高。
通常，因为硅基体或金属基体具有的热传导率高于陶瓷基体的，前二者可能提高形成于基体上的装置的响应特性。另外，与金属薄膜相比，绝缘薄膜的蚀刻工艺能够更精确的进行，从而提高对绝缘薄膜内的金属薄膜图案线宽的控制，并提高金属薄膜图案的一致性。特别是，当基体为硅晶片时，热氧化物薄膜可用作绝缘薄膜。这时，装置的尺寸会极大减小为最小，因为利用半导体技术中使用的光蚀刻工艺，金属薄膜图案的线宽可减小到亚微米级。并且，当使用硅基体时，热敏元件可以定位在半导体晶片内，因此，通过设计响应温度的补偿回路，可以解决热效应问题，即在热条件下引起半导体晶片磨损的主要原因。而且，因为金属薄膜沉积在绝缘薄膜图案蚀刻表面的内部，通过防止装置与基体在后续处理中分开，而使装置的寿命提高。
附图简要说明通过参照附图，详细描述其优选实施例，本发明的上述目的和其它优点会更明显，其中图1a-图1c为示出制造传统薄膜式金属电阻器的方法的剖面图；图2为示出根据本发明的金属薄膜电阻器装置的剖面图；图3a-3e为示出制造图2所示金属薄膜电阻器装置的方法的剖面图；和图4为根据本发明优选实施例，由铂构成的薄膜热敏元件的光学显微图。
具体实施例方式
下面，参照附图描述根据本发明的金属薄膜电阻器装置和制造金属薄膜电阻器装置的方法，但是，应当理解，本发明不应当局限于下述装置和方法。
图2为根据本发明的金属薄膜电阻器装置的剖面图。
参照图2，本发明的金属薄膜电阻 掩埋在绝缘薄膜图案110内的金属薄膜图案115，与金属薄膜图案115的衬垫区连接的导线140，形成在金属薄膜图案115和绝缘薄膜图案110上的绝缘薄膜170，以及形成在导线140和绝缘薄膜170上的钝化层145。
当基体105相应为硅基体时，通过热氧化方法或化学气相沉积(CVD)方法将预定厚度的硅氧化物(SiO2)薄膜涂覆在硅基体上，以形成绝缘薄膜图案110。另外，基体105可以为由单种成分构成的半导体基体，例如硅(Si)、锗(Ge)或金刚石(C)，或者基体105可以为化合物半导体基体，由从下述物质构成的组中选择一种构成，所述物质包括镓-砷(Ga-As)、磷酸铟(InP)、硅-锗(Si-Ge)和碳化硅(SiC)。而且，基体105可以是单晶陶瓷基体或多晶陶瓷基体。这时，单晶陶瓷基体由从下述物质构成的组中选择一种构成，所述物质包括SrTiO3、LaAlO3、Al2O3、KBr、NaCl、ZrO2、Si3N4、TiO2、Ta2O5和AlN，多晶陶瓷基体由从下述物质构成的组中选择一种构成，所述物质包括Si、LaAlO3、MgO、KBr、NaCl、Al2O3、ZrO2、Si3N4、TiO2、Ta2O5和AlN。
硅氧化物薄膜为一种化合物，其中基体105中的硅与氧发生反应，因此硅氧化物薄膜化学连接到基体105上。通过光刻蚀法，绝缘薄膜图案110形成在硅氧化物薄膜上。金属薄膜涂覆在光敏薄膜上之后，除去形成绝缘薄膜图案110的光敏薄膜。利用直流/无线电频率(DC/RF)磁控溅射方法、DC/RF溅射方法、金属有机化学气相沉积方法、真空沉积方法、激光消融方法、部分等离子化光束沉积方法或电镀方法，沉积金属薄膜。金属薄膜由从下述物质构成的组中选择至少一种而构成，所述物质包括铂(Pt)、镍(Ni)、铜(Cu)、钨(W)、钽(Ta)、铝(Al)、钯(Pd)、铑(Rh)、铱(Ir)和钽-铝(TaAl)。
金属薄膜由铂构成时，采用铂靶形成金属薄膜，所述铂靶的纯度为99.995％，在室温下及沉积压力大约为1～10m Torr，沉积功率为150W左右的条件下进行。这种情况下，铂靶的尺寸约为4英寸，沉积金属薄膜之后，随后在1000℃左右在空气中加热大约1小时该由铂构成的金属薄膜。
金属薄膜沉积后除去光敏薄膜时，在蚀刻热氧化物薄膜的部分形成理想的金属薄膜图案115。形成金属薄膜图案115后，将导线140连接到金属薄膜图案115的衬垫区，以便将金属薄膜电阻器装置连接到外部电路。然后，在钝化层145涂覆在导线140上之后，制成金属薄膜电阻器装置。
下面，参照附图，说明制造本发明的金属薄膜电阻器装置的方法。
图3a-图3e为示出制造图2所示金属薄膜电阻器装置的方法的剖面图。在图3a-图3e中，同样标号用于图2中的相同部件。
参照图3a，首先，通过热氧化方法或化学气相沉积方法，在与硅晶片相应的基体105上或金属基体105上形成第一绝缘薄膜150。在这种情况下，在基体150上涂覆第一绝缘薄膜150的厚度为1～5μm左右，金属基体105由从下述物质构成的组中选择一种物质构成，包括金(Au)、银(Ag)、铝(Al)、铱(Ir)、铂(Pt)、铜(Cu)、钯(Pd)、钌(Ru)、钨(W)和钽-铝(Ta-Al)。并且，第一绝缘薄膜150由从包括下述物质的组中选择的非晶态物质或玻璃物质构成，包括BSG，PSG，BPSG，SiO2和TiO2。
参照图3b，光敏薄膜155涂覆在第一绝缘薄膜150上之后，通过蚀刻工艺，将光敏薄膜155作为掩模，在基体105上形成绝缘薄膜图案110。形成的绝缘薄膜图案110的线宽大约为0.1～2.0μm。
当第一绝缘薄膜150为形成在硅基体105上的热氧化物薄膜时，利用缓冲氧化物蚀刻剂(BOE)作为蚀刻溶液，来蚀刻第一绝缘薄膜150，所述蚀刻剂通常在半导体技术中的蚀刻过程中使用。这时，可以利用阴性感光薄膜和阳性感光薄膜来形成绝缘薄膜图案110，所述感光薄膜作为用于蚀刻第一绝缘薄膜150的光敏薄膜155。
如上所述，尽管当基体105由硅或金属构成时，在基体105上形成绝缘薄膜图案110，当基体105由玻璃或陶瓷等绝缘体构成时，绝缘薄膜图案110还可不形成在基体105上。这时，单晶陶瓷基体或多晶陶瓷基体可以用作基体105，可以从下述物质构成的组中选择的一种物质作为该单晶陶瓷基体，该组包括SrTiO3、LaAlO3、Al2O3、KBr、NaCl、ZrO2、Si3N4、TiO2、Ta2O5和AlN，可以从下述物质构成的组中选择一种构成多晶陶瓷基体，该组包括Si、SrTiO3、LaAlO3、MgO、KBr、NaCl、Al2O3、ZrO2、Si3N4、TiO2、Ta2O5和AlN。
参照图3c，当光敏薄膜155定位在绝缘薄膜110上时，利用溅射方法、金属有机化学气相沉积方法、真空蒸发方法。激光消融方法、部分离子化光束沉积方法或电镀方法，将金属薄膜160沉积在绝缘薄膜图案110内和光敏薄膜155上，其厚度大约为0.5～1.5μm。在这种情况下，金属薄膜160由从下述组中选择的至少一种物质构成，所述组包括铂(Pt)、镍(Ni)、铜(Cu)、钨(W)、钽(Ta)、铝(Al)、钯(Pd)、铑(Rh)和铱(Ir)。优选地，采用溅射方法利用铂形成金属薄膜160。这时，采用纯度为99.995％及尺寸约为4英寸的铂靶，在室温下及沉积压力大约为1～10m Torr，沉积功率为150W左右的条件下，沉积由铂所构成的金属薄膜160。形成铂金属薄膜后，在1000℃左右在空气中加热大约1小时该由铂构成的金属薄膜。
金属薄膜160的厚度大约是0.5～1.5μm，第一绝缘薄膜150的厚度约1～5μm。因此，绝缘薄膜图案110的厚度比随后形成的金属薄膜图案15厚度厚。
参照图3d，利用有机溶液，例如丙酮除去光敏薄膜155，以形成定位在绝缘薄膜图案110内的金属薄膜图案115。尤其是，除去光敏薄膜155时，也随着光敏薄膜155一起将光敏薄膜155上的金属薄膜160去除。因此，金属薄膜图案115保留在绝缘薄膜图案110内。
随后，在金属薄膜图案115和绝缘薄膜图案110上形成第二绝缘薄膜170。第二绝缘薄膜170由从包括BSG，PSG，BPSG，SiO2和TiO2的组中选择的非晶态或玻璃物质构成。
如果根据本发明的方法制造金属薄膜电阻器装置，不需要另外的图案形成工艺来形成金属薄膜图案。并且，通过形成第一绝缘薄膜150图案，例如使用传统半导体技术在硅基体105上形成热氧化物薄膜，绝缘薄膜图案110可具有达到约0.1μm的亚微米级线宽。因此，金属薄膜图案115还具有与绝缘薄膜图案110相同的线宽。
另外，与传统方法相比，由于金属薄膜图案115只存在于基体105上的绝缘薄膜图案110内，在后续过程中金属薄膜图案115可以从基体105分开，从而提高金属薄膜电阻器装置的耐用性寿命。
参照图3e，除去定位在金属薄膜图案114的衬垫区130上的部分第二绝缘薄膜170后，将导线140连接到金属薄膜图案115的衬垫区130，用于使衬垫区130与外部电路电连接。
然后，钝化层145涂覆在导线140和部分第二绝缘薄膜170上。钝化层145由PSG，BSG，BPSG或有机绝缘物质构成。因此，制得金属薄膜电阻器装置100。
下面，更详细地描述本发明的多种实施例，但是，应当理解，本发明不应当局限于下述实施例。
实施例1首先，通过热氧化方法，在例如硅晶片等基体上形成与第一绝缘薄膜相应的热氧化物薄膜，其厚度约2.5μm，然后在热氧化物薄膜上涂覆光敏薄膜。之后，利用光蚀刻工艺形成热氧化物薄膜图案，以形成线宽约0.1～2μm的绝缘薄膜图案。基体上的绝缘薄膜图案的厚度约为1.5μm。当热氧化物薄膜上形成图案时，作为半导体技术中广泛应用的蚀刻剂，使用BOE溶液。
溅射铂以形成厚度约1.0μm的铂薄膜，而光敏薄膜涂覆在绝缘薄膜图案上。使用纯度为99.995％及尺寸约为4英寸的铂靶，在室温下及沉积压力大约为1～10m Torr，沉积功率为150W左右的条件下，形成铂薄膜。涂覆铂薄膜后，随后在1000℃左右加热铂薄膜约1小时。
形成铂薄膜后，利用包括丙酮的有机溶液除去光敏薄膜，在绝缘薄膜图案内形成铂薄膜图案。在铂薄膜图案和绝缘薄膜图案上形成第二绝缘薄膜，然后将导线与铂薄膜图案的衬垫区连接，在导线和第二绝缘薄膜上形成钝化层，从而制成铂薄膜热敏元件。
图4为根据本发明的铂薄膜热敏元件的光学显微图。如图4所示，具有理想线宽的铂薄膜在绝缘薄膜图案内均匀形成。
因此，通过本发明的铂薄膜热敏元件，可以提高金属薄膜电阻器装置的线宽调节及其寿命。
实施例2根据本发明制造半导体制造工艺中使用的温度补偿检测晶片。
首先，通过热氧化方法，在例如硅晶片等基体上形成与第一绝缘薄膜相应的氧化物薄膜，其厚度约3.5μm，然后在氧化物薄膜上涂覆光敏薄膜。之后，利用光蚀刻工艺形成氧化物薄膜图案，以在基体上形成线宽约1.0μm、厚度约1.5μm的绝缘薄膜图案。当氧化物薄膜上形成图案时，作为半导体技术中广泛应用的蚀刻剂，使用BOE溶液。
在绝缘薄膜图案和光敏薄膜上溅射铂，以形成厚度约1.0μm的铂薄膜。这时，形成铂薄膜的加工条件与前述实施例1所述的条件相同。利用丙酮溶液除去光敏薄膜，而在绝缘薄膜图案内形成铂薄膜图案。在铂薄膜图案和绝缘薄膜图案上形成用于保护装置的第二绝缘薄膜，部分露出金属薄膜图案衬垫区。然后将衬垫区与外部导线连接，从而制成补偿温度的检测晶片通常，半导体制造工艺的大部分在预定腔室内完成，并在真空环境或有毒气体气氛下进行。这时，沉积物质的性能与基体的温度很相关，并且热敏元件应当与基体直接接触，以便精确测量基体的温度。但是，由于半导体制造工艺中使用设备的结构，热敏元件没有与基体直接接触。但是，根据本发明，为精确测量基体温度，可以制造与基体直接接触的热敏元件。尤其是，利用金属薄膜电阻器装置补偿基体温度时，本发明的热敏元件掩埋在基体内，从而精确地测量其上定位有沉积物质的基体的温度。
实施例3通过热氧化方法，在例如硅晶片等基体上形成作为第一绝缘薄膜的氧化物薄膜，其厚度约3.5μm，然后在氧化物薄膜上涂覆光敏薄膜。之后，利用光蚀刻工艺形成氧化物薄膜图案，使得绝缘薄膜图案的线宽约2.0μm、厚度约1.5μm。当氧化物薄膜上形成图案时，作为半导体技术中广泛应用的蚀刻剂，使用BOE溶液。根据形成绝缘薄膜图案的工艺，使用阴性或阳性光敏薄膜作为光敏薄膜。
光敏薄膜涂覆在绝缘薄膜图案上时，通过在光敏薄膜和绝缘薄膜图案上溅射铂，以形成厚度约1.0μm的铂薄膜。优选地，采用纯度为99.995％及尺寸约为4英寸的铂靶，在室温下及沉积压力大约为1～10m Torr，沉积功率为150W左右的条件下，沉积铂薄膜。形成铂薄膜后，在1000℃左右将该铂薄膜加热大约1小时。沉积铂薄膜之后，使用包含丙酮的溶液除去光敏薄膜，在绝缘薄膜图案内形成铂薄膜图案。在铂薄膜图案上沉积用于传感器的陶瓷薄膜，从而利用形成图案的金属薄膜电阻器制成薄膜加热器，用于提供陶瓷薄膜的敏感性。
根据本发明，可以制造用作薄膜加热器的金属薄膜电阻器，并且这种薄膜加热器可以应用到许多陶瓷传感器系统内。
实施例4在硅基体或金属基体上形成线宽约2μm、厚度约1.5μm的图案后，加热该图案以在基体上形成绝缘薄膜图案。
通过在绝缘薄膜图案内及之上溅射铂，形成厚度约1.0μm的铂薄膜。在本实施例中，形成铂薄膜的加工条件与前述实施例1的条件相同。采用化学机械抛光方法(CMP)将铂薄膜的表面抛光，而将绝缘薄膜图案上的部分铂薄膜除去。因此，在绝缘薄膜图案内形成铂薄膜图案。在铂薄膜图案和绝缘薄膜图案上形成绝缘薄膜后，将导线连接到铂薄膜图案的衬垫区，在导线上形成钝化层，从而制成金属薄膜热敏元件和金属薄膜加热器。
工业应用性根据本发明，在制造金属薄膜电阻器装置过程中，通过蚀刻绝缘薄膜制成金属薄膜图案，从而解决了一些问题，例如装置磨损、装置寿命降低、及装置最小化。考虑到当前技术，绝缘薄膜图案内形成的金属薄膜图案可具有0.1μm左右的线宽，因为形成在基体上的绝缘薄膜图案的宽度约0.1μm，并且在绝缘薄膜图案内形成金属薄膜图案。
并且，与在金属薄膜内形成图案的工艺相比，由于容易进行在绝缘薄膜内形成图案的工艺，以控制图案的线宽及精确尺寸，在绝缘薄膜内形成金属薄膜图案时，易于控制金属薄膜电阻器装置的电阻，根据金属薄膜图案减小，通过制造具有高电阻的热敏元件，可提高温度灵敏度。
并且，根据本发明的用于补偿温度的检测晶片能精确地测量基体表面的温度，因此检测晶片能改善薄膜沉积工艺。本发明的金属薄膜电阻器装置还可用作薄膜加热器。而且，根据本发明的金属薄膜电阻器装置的结构可以用于使用氧化物薄膜的电装置，因为与基体的种类和沉积工艺无关，故允许更容易地、更低廉的制造金属薄膜电阻器装置。
尽管说明了部分目的优选实施例，应当理解，本发明不局限于这些优选实施例，本领域的技术人员可以在下述要求保护的本发明的精神和范围内作出不同的修改和变化。
权利要求
1.一种金属薄膜电阻器装置，包括形成在基体上的绝缘薄膜图案；形成在所述绝缘薄膜图案内的金属薄膜图案；形成在所述绝缘薄膜图案和金属薄膜图案上的绝缘薄膜；与所述金属薄膜图案的衬垫区连接的导线；和形成在所述导线上和导线周边部分上的钝化层。
2.如权利要求1所述的金属薄膜电阻器装置，其中，所述金属薄膜图案由从铂(Pt)、镍(Ni)、铜(Cu)、钨(W)、钽(Ta)、铝(Al)、钯(Pd)、铑(Rh)、铱(Ir)和钽-铝(TaAl)构成的组中选择的至少一种所构成。
3.一种制造金属薄膜电阻器装置的方法，包括如下步骤在绝缘基体上形成第一绝缘薄膜；形成第一绝缘薄膜图案，以形成绝缘薄膜图案；在绝缘薄膜图案内形成金属薄膜图案；在绝缘薄膜图案上和金属薄膜图案上形成第二绝缘薄膜；将导线连接到金属薄膜图案的衬垫区；并且在导线和导线周边部分上形成钝化层。
4.如权利要求3所述的方法，其中，通过热氧化方法进行形成第一绝缘薄膜的步骤，在形成第一绝缘薄膜上形成图案的步骤还包括在第一绝缘薄膜上涂覆光敏薄膜层，并且在绝缘薄膜图案内和光敏薄膜上形成金属薄膜后进行形成金属薄膜图案的步骤。
5.如权利要求4所述的方法，其中，从下述方法构成的组中选择一种方法来进行形成金属薄膜的步骤，所述组包括DC/RF溅射方法、金属有机化学气相沉积方法、真空蒸发方法、激光消融方法、部分离子化光束沉积方法和电镀方法。
6.如权利要求3所述的方法，其中，金属薄膜图案包括从下述组中选择的至少一种物质，所述组包括铂、镍、铜、钨、钽、铝、钯、铑、铱和钽-铝。
7.一种制造金属薄膜热敏元件的方法，包括如下步骤通过形成硅基体或金属基体图案，而在硅基体或金属基体上形成图案；通过使用硅基体或金属基体上的图案，而形成绝缘薄膜图案；在绝缘薄膜图案内和绝缘薄膜图案上形成金属薄膜；通过除去绝缘薄膜图案上的金属薄膜，而在绝缘薄膜图案内形成金属薄膜图案；将导线连接到金属薄膜图案；并且在导线上和导线周边部分上形成钝化层。
8.如权利要求7所述的方法，其中，通过加热硅基体或金属基体上的图案，形成绝缘薄膜图案，并且利用化学机械抛光法除去绝缘薄膜图案上的金属薄膜。
9.如权利要求7所述的方法，其中，从下述方法所构成在组中选择一种方法，进行金属薄膜形成步骤，所述方法包括DC/RF溅射方法、金属有机化学气相沉积方法、真空蒸发方法、激光消融方法、部分离子化光束沉积方法和电镀方法所构成在组中选择一种方法。
10.如权利要求7所述的方法，其中，金属薄膜图案包括从下述组中选择的至少一种物质，所述组包括铂、镍、铜、钨、钽、铝、钯、铑、铱和钽-铝。
全文摘要
本发明提供一种金属电阻器及其制造方法。第一绝缘薄膜形成在基体上，光敏薄膜作用在绝缘薄膜上，通过使绝缘薄膜形成图案而形成绝缘薄膜图案。金属薄膜在绝缘薄膜图案内和光敏薄膜内形成后，除去光敏薄膜，在绝缘薄膜图案内形成金属薄膜图案。在金属薄膜图案和绝缘薄膜图案上，形成第二绝缘薄膜，在金属薄膜图案的衬垫区连接有导线，然后制成金属薄膜电阻器，其上具有在导线上和导线周围的保留薄膜。通过蚀刻绝缘薄膜，利用图案形成工艺，以形成金属薄膜图案，可以克服装置的磨损或者寿命降低的问题，易于控制金属薄膜电阻器的电阻，通过制造高电阻的金属薄膜电阻器温度，可以提高灵敏度，所述电阻器具有减小线宽的金属薄膜图案。
文档编号H01C17/00GK1493080SQ02805449
公开日2004年4月28日 申请日期2002年2月22日 优先权日2001年2月24日
发明者河朝雄, 金承贤, 李东洙, 禹贤廷, 朴东衍 申请人:伊诺斯泰克有限公司