电阻器制造方法与流程

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及利用离子束二次刻蚀制造高阻值薄膜电阻器或片式电阻器的方法。

背景技术：

电阻应变计是用于测量构件表面应变的元件，主要由敏感栅和基体等组成。作为有引脚的薄膜电阻和无引脚的片式电阻的敏感栅是电阻应变计的主要部分，其作用是将测得的应变量转换为电阻变化量。基体用于支撑和保护敏感栅并使敏感栅与待测的构件之间保持绝缘。

镍铬合金箔片因其电阻率高、电阻温度系数低、应变灵敏系数高和热稳定性好以及制备容易、工艺成熟等优点，在电阻应变计中广泛用作薄膜电阻器和片式电阻器。但在实际制造中还存在以下问题：①当合金箔片厚度较大时，会由于内应力过大而与基体发生脱落，严重影响电阻应变计的应用；②镍铬合金箔片具有较大的电阻温度系数，不宜于在温度变化剧烈的环境下测量应变，需要减小合金箔片的电阻温度系数，尤其是在高温下的应力测量特性，拓展测量的温度范围；③扩宽合金箔片的应变范围，使薄膜电阻器和片式电阻器在尽量宽的应变范围内相对变化与应变呈线性关系。

现有的薄膜电阻器和片式电阻器通常都在厚度>2.5μm的合金箔片上进行加工，加工的合金箔片只适于制造阻值<200KΩ的薄膜电阻器和片式电阻器，不能满足更高阻值的需求。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明的目的至少部分地在于提供一种电阻器制造方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种电阻器制造方法，包括：

S1：提供金属箔片；

S2：对所述金属箔片进行减薄；

S3：在所述金属箔片上制备光刻胶，对所述金属箔片进行刻蚀，在所述金属箔片上形成所述预定图案；以及

S4：对残留的光刻胶进行清洗，并制备完成所述电阻器。

在根据本发明的实施方式的电阻器制造方法中，首先利用第一次离子束轰击全面减薄金属箔片的厚度，然后再利用第二次离子束轰击对金属箔片进行局部刻蚀，将光刻胶上的图形精确“复制”到金属箔片上，由此能够提高电阻器的电阻以及温度系数和高温低温双向稳定性。

根据本发明的实施方式的方法能够制造阻值为200～700KΩ的高阻值电阻器，其金属箔片经过离子束轰击进行减薄，其厚度达到50nm～2.5μm，增加了与绝缘基体的附着力，避免了由于内应力过大而导致与绝缘基体脱落，扩大了电阻应变计的应用范围。

附图说明

通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是根据本发明的一个实施方式的电阻器的示意图；

图2是根据本发明的一个实施方式的电阻器的制造方法的工艺步骤；以及

图3是根据本发明的一个实施方式的电阻器的制造方法的工艺流程图。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。

图1是根据本发明的一个实施方式的电阻器的示意图。在图1中，有引脚的薄膜电阻器和无引脚的片式电阻器的敏感栅由彼此连接的金属条形成，这些金属条之间的间隔大约为1～50μm，优选地为5～20μm，例如可以是5μm，10μm，15μm等。在该敏感栅的上下两个表面上形成有绝缘基体(图中未示出)，用于将敏感栅与待测的构件绝缘。绝缘基体例如可以由聚酰亚胺等柔性材料制成。敏感栅的两端引出两个引脚或金属焊片，作为电极与外部电路相连接，为薄膜电阻器和片式电阻器提供测试电压。

接下来，将参照附图详细描述根据本发明的实施方式的电阻器的制造方法。

图2是根据本发明的一个实施方式的电阻器的制造方法的工艺步骤。

如图2所示，根据本发明的电阻器的制造方法包括如下步骤：

S1：提供金属箔片101；

S2：对金属箔片101进行减薄；

S3：在金属箔片101上制备光刻胶105，对金属箔片101进行刻蚀，在该金属箔片101上形成所需图案；以及

S4：对残留的光刻胶进行清洗，并制备完成电阻器。

下面将参照图3详细描述根据本发明的电阻器的制造方法的各个工艺步骤。

图3是根据本发明的一个实施方式的电阻器的制造方法的工艺流程图。

如图3所示，首先提供用于制造薄膜电阻器或片式电阻器的金属箔片101。该金属箔片的厚度>2.5μm，例如可以是3～5μm，尺寸例如可以是0.5×1cm。该金属箔片的材料可以是镍铬合金，镍铬锰硅合金或者是铝合金、铜合金等。利用去离子水将硅片103清洗干净，在硅片表面涂覆热熔胶102，并通过热压方式将镍铬合金的金属箔片101粘接在硅片103的表面。然后，将硅片固定在真空仓内的旋转工件台上。

接下来执行抽真空过程。具体而言，首先用机械泵粗抽真空，然后用分子泵精抽真空，使得真空仓内的真空度达到6.0×10^-3以上，并在后续工艺过程中保持该真空度。向真空仓内的离子源充入惰性气体氩气Ar。然后打开高压电源，使得氩气辉光放电成Ar⁺等离子体。将Ar⁺等离子体通过引出、成束、加速、中和等过程形成中性Ar离子束104。

随后，执行第一次离子束轰击。具体而言，利用Ar离子束104对镍铬合金的金属箔片101进行整体减薄，使得该金属箔片101的厚度被减薄至50nm～2.5μm。

接着，在整体减薄后的金属箔片101的表面制备光刻胶105，形成局部打开和局部关闭图案。其中该局部打开图案用于暴露出要在金属箔片上形成间隙的部分，而该局部关闭图案用于覆盖并保护不希望被离子束刻蚀的金属箔片部分。该局部打开图案与该局部关闭图案之间的间隔可以为1～50μm，优选地为5～20μm，例如5μm，10μm，15μm。此处采用10μm间隔。

然后，执行第二次离子束刻蚀。具体来说，以光刻胶105为掩模，采用Ar离子束104对金属箔片101进行局部刻蚀。由于具有局部打开和局部关闭图案的光刻胶105的存在，使得在所述金属箔片上未被光刻胶105覆盖的地方(对应于光刻胶的局部打开图案)被离子束104刻蚀掉，而金属箔片101上被光刻胶105覆盖的地方(对应于光刻胶的局部关闭图案)由于光刻胶105的保护而未被刻蚀，从而在金属箔片101上形成间隔为10μm的金属条。

接着，将粘接有金属箔片101的硅片103从真空仓中取出，并且例如用丙酮将残留的光刻胶去除，然后例如用去离子水进行超声清洗并烘干。

随后，在金属箔片101的上表面和下表面形成绝缘基体(图中未示出)，完成薄膜电阻器或片式电阻器的制造。绝缘基体的形成方法可以采用本领域中常规的方法，例如涂覆聚酰亚胺溶液并烘干形成聚酰亚胺柔性基体。

至此，形成了根据本发明的一个实施方式的电阻器。

在本发明的一个实施方式中，采用离子束二次轰击工艺制造电阻应变计中的薄膜电阻器或片式电阻器。离子束刻蚀的原理是，当能量为200～1000eV、束流密度为0.2～0.8mA/cm²的Ar离子束轰击金属箔片表面时，高能粒子所传递的能量超过金属箔片表面原子或分子间键合力，使得金属箔片表面的原子或分子挣脱原子间的束缚力被逐个溅射出来。离子束刻蚀过程是纯物理溅射，即通过物理上的能量转移实现金属的刻蚀，本质上属于一种原子尺度的切削加工，通常又称为离子铣削。

首先利用第一次离子束轰击全面减薄金属箔片的厚度，然后再利用第二次离子束轰击对金属箔片进行局部刻蚀，将光刻胶上的图形精确“复制”到金属箔片上，由此能够提高薄膜电阻器和片式电阻器的电阻以及温度系数和高温低温双向稳定性。根据本发明的实施方式的方法能够制造阻值为200～700KΩ的高阻值薄膜电阻器和片式电阻器，其金属箔片经过离子束进行减薄，厚度达到50nm～2.5μm，增加了与绝缘基体的附着力，避免了由于内应力过大而导致与绝缘基体脱落，扩大了电阻应变计的应用范围。

在以上的描述中，对于各层的构图、离子束刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。

以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。