TW425579B - Integral thin-film metal resistor with improved tolerance and simplified processing - Google Patents

Description

A7 425579 B7_____ 五、發明說明（」） 本發明遵照與DARPA簽訂合約第F33615-96-2-1838號受政 府贊助。政府對本發明擁有某種權利。 發明背景 1、 發明頜域 概略而言本發明係關於電路及其製造。特別本發明係關 於相對不複雜的形成具有改良維度容差之薄膜金屬電阻器 之方法。 2、 先前技術之説明 薄膜金屬電阻器通常係藉眞空沉積於小基板而用於混成 電子電路。常用基於鎳之組合物例如鎳-鉻以及其它材料例 如矽化絡及氮化钽。鎳-磷薄膜電阻器也曾經由層合大片 Ni-P-鍍敷銅箔於印刷電路板組成體形成，接著爲扣除蚀刻 步驟來界定電阻器。此等扣除蝕刻方法由於各向同性濕式 蚀刻之凹割效果具有維度控制不良的缺點。爲了確保電阻 器縱橫比（L/W)與電阻間的線性關係，單一電阻器寬度常 用於電路之全部縱橫比，其對電路布局或設計造成非期望 的限制。扣除蝕刻法之第二缺點爲電阻器金屬之化學蝕刻 劑與典型用於電路板製造之蝕刻劑不同。 如此希望有一種方法其可減少金屬積體電阻器之製程複 雜度同時促進電阻容差之準確控制。 ".發明概述 根據本發明，提供一種製造具有預定製程的維度特性之 電阻器及特別金屬電阻膜之微_電子總成之方法。該方法通 常包括施加光敏性電介質之基板形成介電層。介電層經光 \紙張尺國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） •in--— -裝.5 — <請先閱讀背面之注意事項再.fi本頁) 訂5*丨？ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 425579 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（2) 成像而使於基板第一區之介電層之第—部分爲可溶，而於 基板第二區之介電層之第二部分爲不可溶。然後電阻膜施 用於介電層，介電層經顯像同時去除第—部分及覆於第一 部分上之電阻膜部分，故部分電阻膜殘留於第二部分上形 成電阻器。另-種製程順序係於介電層曝光於照射前施加 電阻膜’然後經由電阻膜曝光介電層。此種技術要求電阻 膜厚度及電磁性質許可電磁穿透電阻膜而允許光敏性電介 質之光敏特性激發。 根據本發明，電阻膜較佳爲多層膜其包括一電阻膜如Nip ，NiCr或其它含鎳合金及襯層如銅層。—旦層合至介電層 ，銅層可使用習知蝕刻劑選擇性去除而留下電阻層於介電 層表面上。另外，電阻膜可藉無電鍍敷或藉蒸鍵或激散: 介電層上形成。本發明方法也較佳包括於顯像第一介電層 後施加第二介電層於第一介電層上，於第二介電層形成開 口而曝光部分剩餘電阻膜，然後鍍敷電阻膜之曝光部分形 成電連接至膜之端子。 根據則X，#父佳本發明之方法僅包含使用習知蚀刻劑進 行單一金屬蝕刻俾便選擇性去除層合膜襯層。因此本發明 不會如同先前技術之形成金屬積體電阻器之方法般，由於 使用非標準軸刻劑之蚀刻步驟變得複雜化。要緊地’ 本部分與介電層可溶部分之過程期 間可定。由於此項技術結果，可準 確控制電阻器寬度而參赛凹割。最後，本發明方法使 用光界定達成對電阻器ϊ確安置端子，因而準確決定電阻 -5- ---------1Ί 裝---- (請先閱讀背面之注意事項再，，本頁 訂： -線 卜紙張尺度適用中國國家標準（C_NS)A4規格— X 297公釐） 425579 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 Α7 Β7 五、發明說明（3) 器之電長度。結果藉由本發明方法製造的金屬積體電阻器 之維度及電阻容差比較使用先前技術方法可能達成之容差 更爲緊密。 其π本發明之目的及優點由後文詳細説明將更爲明瞭。 圖式之簡犟説明 則述及其它本發明之優點由後文説明連同附圖考慮將顯 然自明，附圖中： 圖1至3爲透視圖及圖4爲剖面圖顯示根據本發明之第一 具體例形成金屬積體電阻器之製程步驟； 圖5至8爲透視圖顯示根據本發明之第二具體例形成金屬 積體電阻器之製程步驟；及 圖9爲藉由圖1至4或圖5至8之製程步驟製成的環狀電阻 器之透梘圖。 較佳具體例之詳細説明 根據本發明處理之電路板〗〇具有金屬積體電阻器〗2部分 表示於圖1至4。如圖4所示，電阻器12包含電阻膜14及一 對終端16其決定電阻器12之電長度。容後參照圖】至4詳細 説明，電阻器1 2之準確物理維度可使用本發明達成，故電 阻器12具有準確控制的電阻容差^雖然特定電阻器終端配 置顯示於圖4，但業界人士暸解可做無數變化及修改，包括 圖8及9之修改，此等變化及修改係屬本發明之範圍。 參照圖1 ’電路板10顯示爲有一基板18，於其上形成一 介電層20。基板18可爲任何適當材料包括印刷布線板、撓 性電路'陶瓷或矽基板或其它多層電路之介電層，但其它 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------Γ-裝.--- (請先閲讀背面之注意事項再：„}^本頁) 訂- 線 425579 π _B7__ 五、發明說明（4) 適當基板及材料也可使用。介電層20係由正或負可光成像 厚膜聚合物製成，因此已知之光成像及顯像技術可用於圖 樣化介電層20 ^適當厚膜聚合物組合物典型包括樹脂、光 敏劑及硬化劑。樹脂成份可爲任何適當液體樹脂或固體樹 脂，故樹脂混合物方便以液體形式沉積於基板1 8表面上或 呈層合物形成介電層20。有用的樹脂包括熱塑性樹脂、熱 固性樹脂、彈性體及其混合物，其當攙混光敏性材料時形 成可光成像组合物。厚膜聚合物之預定性質包括於介電層 2 0沉積及光成像過程保持穩定的物理性質。根據本發明， 介電層20作爲電路結構於基板18之永久介電層，故薄膜聚 合物之介電性質於整個沉積及光成像過程也較佳保持穩定 。由於前述理由故，環氧樹脂特別適合作爲介電層2 〇，較 佳基於環氧樹脂之組合物爲市面上得自汽巴嘉基公司之 LMB 7081 及LMB 7082。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印 由於存在有光敏劑，介電層2 0曝光於適當電磁輻射可透 過一光罩（圖中未顯示）進行而精確地以光化學方式圖樣化 介電層20。随後介電層20經顯像去除於光成像過程中未被 聚合的介電層20之可溶部分，同時介電層20之已聚合（不 可洛）部分保留黏者於基板18表面。圖1中，介電層2〇之第 —部分22已經聚合，而介電層2〇之環繞部分22之其餘部分 2 4保持未聚合。如由後文討論顯然易知，聚合部分2 2建立 電阻層14之寬度及長度如圖4所示。 圖2中，層合物箔26係於介電層20顯像前施加於介電層 20表面。箔26包括一電阻層28及一保護性襯層3〇，其輔 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公g ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 425579 A7 _________B7__ 五、發明說明（5) 助薄電阻層2 8之層合至介電層2 〇。較佳具體例中，電阻層 28爲以鎳爲主的合金，較佳爲鎳-磷或鎳_鉻合金，而襯層 3 0爲銅箔。較佳電阻層2 8係由鎳-磷合金製成，其含有最 间5 〇重量_，差額爲鎳及附帶的雜質。電阻層2 8之較佳 厚度爲約0.01至約0.5微米俾許可於介電層2 〇顯像過程中顯 像劑滲透通過電阻層28 ^銅襯層3〇之較佳厚度爲約4至約 50微米。一旦層合物搭26層合至介電層2〇，則襯層被 去除而留下電阻層28黏著於介電層2〇表面。若襯層係由銅 製成，則襯層3 0易藉已知方法去除，例如使用習知鹼性含 氨蝕刻劑去除。 如圖3所示，然後介電層20被顯像，如此顯像時’電阻 層28之覆於介電層20,未聚合部分24上方部分也随同溶解的 介電材料去除。電阻層28之殘留部分爲電阻器12之電阻膜14，如圖4所示。随後第二可光界定介電層32較佳施用於 電路板ίο，亦即施用基板18及其餘電阻膜14上β此介電層 3 2經過光成像及顯像形成開口，經由該開口例如藉已知錄 敷技術形成終端16。結果終端16之邊緣經過光界定，而可 準確決定電阻器12之電長度。圖5至8所示替代具體例中， 終端16係經由適當蝕刻銅襯層30形成，而非如圖完全 去除襯層30。替代辨法之缺點爲由於由銅襯層3〇形成=端 需要使用扣除㈣步驟，結果導致容差控制減低及終: 1 6凹割。 由前文説明，業界人士瞭解所得電阻器〗2之特徵爲藉由 光成像達成對應介電層20之聚合部分22寬度的精確寬^， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2Ι〇χ 297公釐） 請先M讀背面之注意事項再本頁) 裝- •lt5J. -線. 425579 A7 B7 五、發明說明（ 以及由光成像開口 34於第二介電層32決定的精確長度。前 述製程之修改爲可預見’同時保有藉光成像可進行的預定 準確度。例如使用夠薄的電阻層2 8或透光電阻層2 8例如銦 錫氧化物’介電層2 0可經由電阻層2 8光成像，而非如前述 ’於層合猪26至介電層20前先光成像介電層20。爲了如此 進行’電阻層2 8較佳具有電磁性質其許可具有預定頻率、 傳播方向及強度足夠激勵介電層2 〇之光敏特性的電磁輻射 作電磁穿透。此外，電阻層2 8可經由蒸鍍、濺散或無電鍍 敷電阻膜於介電層20上形成。 雖然已經就特定具體例説明本發明，但業界人士顯然可 採用其它形式。例如如圖9顯示的環形電阻器1 2，電阻器 1 2之配置於圖1至8所示配置有顯然變動。如此本發明之範 圍僅受如下申請專利範圍界定。 (請先間讀背面事項再} ^本頁) 裝/ 訂- 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉

Claims (1)

1. 425579 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 1 · 經;ί部智慧財產局員工消費合作社印*'1衣 5. 製Γ微電子總成之方法，該總成具有-電阻器結 勺土板上，該基板具有-第-區及-第二區，該方 法包含下列步驟： :力二敏性電介質至基板，形成一第—介電層，及遮 態；m及系二區，光敏性電介質可爲可溶態及不可溶 =第-介電層於電絲射而產生第—介電層於第一 I邵分之可溶態以及第—介電層於第二區之第-郅分之不可溶態； 外加—電阻膜於第一介電層上；以及 覆介電層而同時去除其第一部分及電阻膜之 二部分上万邵分，使電阻膜之剩餘部分保留於第 利範圍第1項之方法，其中該外加電阻膜之步 膜：括一介電層與—多層膜作爲電阻膜，該多層 膜包括一電阻層及一單體層。 ^ 如申請專利範園第2項之方法，其進一步包 曝光電阻層後去除單體層之步驟。 。 圍第1項之方法’其中該外加電阻膜之步 驟包含層合第-介電層與—多層膜，該’ 層及-鎳-磷層;。… 帮腰含有-銅 如申凊專利範圍第1項之方法，其進—步包含&， 膜a二層膜（步骤’該多，膜包含—電限層及二單體 層係由電阻材料组成，該電阻材料係選自包括 請 先 閱 背 面 之 注 意 項彳ί 頁 訂 線 -10 本纸張尺度速用中國國家標準（C|s；S)A4規格（210 X 297公釐 425579 A8 R8 CS D8 六、申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消#合作社印製 鎳合金’鎳-磷及鎳-鉻。 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含製造電阻 膜爲多層膜之步驟，該多層膜包含—電阻層及一單體層 ’該電阻層係由鎳-磷合金組成及具有厚度於約0.0〗微 米至約0.5微米之範圍。 如申請專利範圍第1項之方法，其中該外加電阻膜之步 驟包含無電沉積電阻膜。 如申請專利範園第1項之方法，其中該外加電阻膜之步 驟包含濺散電阻膜。 如申請專利範圍第1項之方法，其中該選擇性曝光第一 介電層之步驟係經由透過電阻膜選擇性曝光第一介電層 完成，該方法進一步包含形成電阻膜之步驟，該電阻膜 具有厚度及電磁性質許可具有預定頻率、預定傳播方向 、及預足強度足夠激發光敏性電介質之光敏特性的電磁 輻射經由電阻膜作電磁穿透，因而獲得該可溶區及不可 落區0 10.如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含下列步驟： 於顯像第一介電層後，外加—第二介電層於第—介電 層上；以及 形成至少二開口於第二介電層而暴露至少電阻膜剩餘 部分之一部分A .. '' 6 . 8 . 9. -11 匕纸張尺度遺用中國圃家標準（CNS)AJ規格（21ϋχ 297公沒 -------- I I I I I · t----— —訂 I I------ (請先閱讀背面之注意事項再 \本頁)