TW594802B - A method for manufacturing thin-film chip resistors - Google Patents

Description

五、發明說明（1) 發明背景 發明領域 本發明係有關一種製造被動電子組件的領域，且本發 明係一種如申請專利範圍第1項之薄膜晶片電阻器製造 方法。 這種方法是一種已知的方法，例如美國專利申請案第 US-A-5,978,3 92號文件中所揭示的。 相關技術說明 —般而言，各種薄膜電阻器製造方法中已知的是藉 由網印法塗覆該電阻器及各接觸層當作漿料圖案。依這 種方式，吾人能夠製造出非常便宜的組件。 各種薄膜電阻器或是薄膜晶片電阻器製造方法也是已 知的，其中係藉由濺鍍法/真空蒸鍍法塗覆該電阻器及 各接觸層且隨後於光微影處理步驟中進行建構。正常情 況下，依這種方式製造出的各元件具有較高品質，而其 缺點是製造成本較高。 前述美國專利第US-A-5,978,392號文件中說明了一 種用於包括黏貼其上之厚膜接點之薄膜電阻器的製造方 法，其中使用的不是在光微影建構程序中製造出的而是 藉由已聚焦高能光束鈾刻出的厚膜接點以建造各電阻帶 。特別是，使用寬度爲30到200微米的雷射光束以便 藉由使光束在寬度爲0.4到3.5毫米而長度爲〇·8到 6.5晕;米的各單獨電阻區之內的基板位準上產生適當位 移，而「依書寫方式」定出各電阻帶的輪廓。排除光微 594802 五、 發明說明 ( 2〕 影 技 術 以 及 使 用 厚 膜 接 點 能有 助於降低成本，但是隱含 著 必 需 爲 各 單 獨 電 阻 器 及 /或電阻區進行更耗時之連續 處 理 的 缺 點 〇 另 一 第 DE- A1 -1 99 0 1 540號專利文件中說明了薄膜 電 阻 器 的 微 細 調 整 其 中 係使 用例如氬氣雷射之類已聚 焦 的 雷 射 光 束 進 行 厂 書 寫 」。由第 DE-C 1 -3 8 43 23 0 號 專 利 文 件 中 已 知 — 種 用 於 形成 由導體長條構成雷射圖案 的 方 法 〇 這 裡 建 議 使 用 的是 直接將各金屬薄膜建造於 在 將 使 用 爲 印 刷 電 路 板 的 塑膠 材料上。 發 明 槪 述 本 發 明 的 巨 的 是 提 供 -- 種薄 膜晶片電阻器之製造方法 ， 以 便 爲 所 製 造 的 各 電 阻 器提 供高精密度而同時簡化並 加 速 其 製 程 以 降 低 製 造 成 本。 本 發 明 係 藉 由 如 串 三主 m 專 利範 圍第1項之全部特徵而達 成 的 〇 本 發 明 的 癥 結 是 使 用一 種雷射光微影直接曝光方 法 其 中 係 透 過 依 適 當 方 式建 構而覆蓋住整個電阻區的 遮 罩 藉 由 單 — 曝 光 作 業 (一「 胃雷射擊發」）建構出一個 或 更 多 個 完 整 的 電 阻 器 5 以便 形成各單獨電阻帶。 本 發 明 允 許 吾 人 在 受 益 於直 接以微影技術且與光微影 技 術 相 反 的 係在 單 一 處 理 步驟 內執行其建構作業的優議占 下 製 造 出 極 爲 便 宜 的 薄 膜 晶片 電阻器。較之前述美國專： 利 第 US- A-5 J ?78,392 號 ；文 :件， 本發明允許吾人以更快 且 因 而 更 便 宜 的 方 式 製 造 出各 晶片組件，因爲該結構並 非 藉 由 已 聚 焦 的) 雷1 討光束 「寫」 -4- 成的而是以一或更多次白勺

594802 五、發明說明（3) 雷射擊發直接對整個或是數個元件進行曝光而形成的。 一種根據本發明之較佳實施例的特徵爲使用其波長落 在從150奈米到400奈米範圍內之紫外線（UV)雷射（例 如準分子雷射），並將對應到待形成結構之遮罩塞入其 光束路徑內的事實，且此例中該準分子雷射會放射出波 長落在從248奈米到351奈米範圍內的雷射光束。以足 夠的功率，該雷射照射作用會在各露出位置上直接將該 電阻層的金屬薄膜去除掉或是將之轉換成非導電性的氧 化物。 此製程中，特別有用的是藉由結構性機制較佳的是凹 槽也可係雷射溝槽將所用基板再分割成各單獨地區，其 中該結構性機制係包括許多落在基板表面內依互爲垂直 的方式延伸且形成光柵的結構性凹槽，且在完成各單獨 薄膜晶片電阻器的製造作業之後沿著各凹槽將該基板切 成各單獨薄膜晶片電阻器。吾人也可在緊接著塗覆各薄 膜的製造程序期間執行例如藉由雷射溝槽施行的建構作 業。 另一種根據本發明之較佳實施例的特徵爲，在將該電 阻層建造成各單獨電阻帶之前，爲每個薄膜晶片電阻器 塗覆區域性接觸層當作島狀結構或是當作落在將要製造 之電阻島狀結構端點部分內之電阻層上的連續長條結構 。依這種觀點，較佳的是使用薄膜技術（例如遮罩式真 空蒸鍍法）。吾人也可使用厚膜技術或是兩者的組合。 吾人也可節省了相關的製造程序（電阻層及接觸層）。

594802 五、發明說明（4) 其他實施例則提供於本發明申請專利範圍的各附屬項 中0 圖式簡單說明 現在吾人將藉由貫例並爹照各附圖以說明本發明的實 施例。 第1圖係用以顯示一種根據本發明之薄膜晶片電阻器 製造方法中所用含預設凹槽、雷射溝槽或鋸齒之較佳基 板的局部截面透視圖； 第2到9圖顯示的是一種薄膜晶片電阻器製造方法， 特別是根據本發明之薄膜晶片電阻器製造方法中各種步 驟： 第2圖係用以顯示第1圖之基板的縱向截面圖示； 第3圖顯示的是第2圖之基板，其中係於整個表面上 塗覆有電阻層； 第4圖顯示的是第3圖之已塗覆基板，其中係於其上 和下表面上塗覆有區域性或連續性的接觸層； 第5圖顯示的是一種用於建造由各單獨電阻器構成之 電阻帶的雷射光列式直接曝光法； 第6圖顯示的是爲各電阻帶施行的後續微細調整作業 ;以及 第7圖依與第1圖作比較的方式顯示的基板，其中包 括已建造完成的解釋用晶片電阻器° 較佳實施例的詳細說明 第1圖係用以顯示一種根據本發明之薄膜晶片電阻器 594802 五、 發明說明 (5) 製 方 法 中 所用含預 設 凹 槽、雷射溝槽或踞齒之較佳基 板 1 〕的局部截面透視圖、 3較佳的是，該基板1 0係由玻 璃 、 矽 - 氧 化矽或諸 如 氧 化鋁或氮化鋁之類的絕緣陶瓷 材料 製 成 的 ，於上表 面 上 藉由依互爲垂直的方式延伸的 柵 狀 凹 槽 1 1，12再分割爲將要形成薄膜晶片電阻器之各 單 獨 地 區 1 3，該基板 1 0 也可以在未施行任何再分割下 提 供 踞 齒 或 雷射溝槽 取 決於再分割，吾人也可以形成 各 電 阻 陣 列 或各電阻 網 路 0 首 先 根 據第3圖 將 電 阻層1 4較佳的是依覆蓋整個 表 面 的 方 式 塗覆於該 基 板 1 〇上，再次將此顯示於第2 圖 的 縱 向 截 面圖示中 〇 該 電阻層1 4通常指的是由諸如 鎳 鉻 矽 鉻 、鎳鉅及 錬 銅 之類適當電阻型合金製成的金 屬 層 • 較 佳 的是藉由 濺 鍍 或真空蒸鍍法塗覆該電阻層。 也 可在 稍 後 金屬化作 業 中 藉由鈀施行的鍺化作用。此 外 ， 吾 人 能 執行遮罩 式 塗 覆作業而不是覆蓋整個表面的 塗 覆 作 業 以便在例 如 各 鄰近地區1 3內形成呈電氣絕 緣 的 各 電 阻 層。同時 也 能 在其他地區頂部由幾個電阻層 形 成 一 電 阻 層。 在 已 塗 覆 具有必要 之 組 成、厚度及電阻値的電阻層後 J 分 別 將 各 區域性接 觸 層 15，16和17,18塗覆到該電阻 層 1 4以及該基板1 0 的 上 表面之上，且必要時將之塗覆 到 該 基 板 1 < 〇的下表面之上。對每一地區13而言，使用 的 是 一 對 相 互間隔開 的 接 觸層1 5 ,1 6，且有之後將要建 構 的 電 阻 帶 (第7圖中表爲符號2 4)延伸其間。稍後使落 -7-

594802 五、發明說明（6) 在下表面上的接觸層17,18依電氣方式連接到落在上表 面上的接觸層15，16之上，且使之扮演著用以當作晶片 電阻器之半導體裝置（SMD)元件上的接點角色。吾人也 可以將各接觸區1 7,1 8形成爲如同第4圖中由符號1 7 標示出的連續長條。較佳的是，利用薄膜方法塗覆各接 觸層1 5，1 6並利用厚膜方法塗覆各接觸層1 7，1 8。吾人 也能夠使用其他組合方法（只使用薄膜方法、只使用薄 膜方法在下表面上使用薄膜方法以及在上表面上使用厚 膜方法）。於較佳的製造程序亦即於後續處理步驟中將 該接觸層塗覆到該電阻層上。吾人也能在前述處理步驟 中將該接觸層塗覆到該電阻層底下。特別是，該第一處 理步驟可包括各下邊接觸層1 7,1 8的塗覆作業。 根據第5圖藉由雷射光微影曝光技術執行該電阻層 1 4本身的建構作業以便爲每個地區1 3形成一個電阻帶 。在此技術中，係藉由依適當方式建構而定位在光束路 徑內的遮罩19，將其光束截面上達20 x30平方毫米的 平坦雷射光束轉換成已加遮罩的雷射光束，並使之撞擊 該電阻層1 4上其尺寸至少等於將要建構之電阻帶之光 學影像尺寸的區域之上。該遮罩1 9係在該電阻層丨4上 那些已去除其材料或是已藉由氧化作用將其材料轉換成 非導電狀態的地區內設置有各遮罩孔徑2 1。在上達平 方毫米的影像區域內使用一或數個「雷射擊發」，以便 藉由非書寫方法建構出由一個電阻器或是數個（例如第 5圖中係由兩個）相鄰電阻器構成的電阻帶。在此同時

594802 五、發明說明（7) ，設計出遮罩1 9以便在由各凹槽1 1，1 2構成的地區1 內露出該電阻層14,使得在存在有表面覆蓋式電阻層 1 4例子裡同時設置有各地區1 3的電氣絕緣結構。該建 構程序會造成以如第7圖所示之薄膜晶片電阻器1 00當 作某一地區1 3的實例。 在藉由直接曝光法依必要方式建構出所有電阻帶之後 ，必需施行微細調整作業以便根據第6圖執行爲電阻値 提供強化精密度的作業，較佳的是依習知方法藉由以雷 射光束23對該電阻帶進行處理以執行該作業。 最後，吾人可以藉由沿著由各凹槽1 1，1 2定出的各分 隔線28分開該基板1 0而分出各種薄膜晶片電阻器 1 00’，1 00”。取決於各分隔線28的設計，吾人可以依這 種方式產生相干的電阻陣列或電阻網路。 整體而言，本發明允許吾人利用光微影技術的優點以 極低的成本製造出薄膜晶片電阻器，其中由單獨元件構 成之電氣絕緣結構的建構作業包含的不是藉由已聚焦雷 射光束執行的書寫作業，而是藉由一次雷射擊發直接曝 光形成一個或甚至數個完整元件的作業亦即與相反的於 單一處理步驟內執行的作業。 符號之說明 10 基板 11,12 柵狀 13 單獨 14 薄膜 凹槽 地區 電阻層（例如金屬合金）

594802 五、發明說明（8) 15,16 區域性接觸層（上表面） 17,18 區域性接觸層（下表面） 1 9,26 遮罩 20 雷射光束（未加遮罩） 2 1，27 遮罩孔徑 22 雷射光束（已加遮罩） 23 雷射光束 24 電阻帶 25 光學成像系統 100,100丨，100丨， 薄膜晶片電阻器 -10-

Claims (1)

1. 594802 复正替換頁 _— ~、申請專利範圍 第9 1 1 03422號「薄膜晶片電阻器之製造方法」專利案 (9 1年6月修正） 六申請專利範圍： 1 . 一種薄膜晶片電阻器（1 00 , 1 00 '，1〇〇")之製造方法，其 中係將電阻層（1 4 )及接觸層（1 5，1 6 )塗覆到基板（1 〇 ) 的上表面之上，並利用雷射光進行建構以便在該基板 (1 0)上形成許多相鄰而分開且具有預定電阻値的電阻 帶（24)， 其特徵爲同時藉由雷射光微影直接曝光法爲整個電 阻帶執行由各電阻元件（1 3 )構成之電氣絕緣結構以及 各單獨電阻帶（24)的建構作業。 2 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中同時使數個特別 是相鄰的電阻元件（13)呈電氣隔離並藉由一次或數次 曝光建構出許多電阻元件（13)，且在雷射光微影直接 曝光期間除了建構各電阻帶（24)之外同時使相鄰各薄 膜晶片電阻器上的各電阻帶（24 )相互間呈電氣隔離。 3 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中對使用UV雷射的 雷射光刻式直接曝光法而言係於其光束路徑內塞入對 應到將要形成之各電阻帶（24 )結構，且於該基板表面 上依光學方式標示出（25)的遮罩（19)。 4 .如申請專利範圍第2項之方法，其中對使用UV雷射的 雷射光刻式直接曝光法而言係於其光束路徑內塞入對 塵到將要形成之各電阻帶（24 )結構，且於該基板表面 594802 ί 〜 1

   六、申請專利範圍 上依光學方式標示出（25)的遮罩（19)。 5 .如申請專利範圍第3項之方法，其中使一準分子雷射 發射出其波長落在從1 50奈米到400奈米範圍內的雷 射光束（20)。 6 .如申請專利範圍第4項之方法，其中使一準分子雷射 發射出其波長落在從150奈米到400奈米範圍內的雷 射光束（20)。 7 ·如申請專利範圍第1到6項中任一項之方法，其中藉 由結構性機制（1 1，1 2 )將所用基板（1 〇)再分割成各單 獨地區（1 3 )，並於每一個地區（1 3 )內形成一個薄膜晶 片電阻器（ 100,100' ,100〃）。 8 ·如申請專利範圍第7項之方法，其中該結構性機制（凹 槽、雷射刮痕、雷射溝槽、鋸齒）係包括許多落在基板 (10)表面內依互爲垂直的方式延伸且形成光柵的凹槽 (11，12)，且在完成各薄膜晶片電阻器（1〇〇，1〇〇<，ι〇〇〃） 的製造作業之後，沿著各凹槽將該基板切成各單獨薄 膜晶片電阻器。 9 ·如申請專利範圍第1到6項中任一項之方法，其中在 建構該電阻層（14)之前形成各單獨電阻帶（24)，將用 於待形成之每一個薄膜晶片電阻（100，100Α，100〃）的 各區域性接觸層（1 5，1 6)塗覆於該電阻層（1 )上落在待 形成之各電阻帶（24 )的某一端點部分之上。 1 0 ·如申請專利範圍第9項之方法，其中除了落在該電阻 594802 …，.iu:-六、申請專利範圍 層（1 4 )上的各接觸層（1 5，1 6 )之外，也將各區域性接觸 層或接觸長條（1 7，1 8 )塗覆於該基板（1 0 )的下表面之 上。 1 1 .如申請專利範圍第9項之方法，其中藉由薄膜方法（濺 鍍法或真空蒸鍍法）將各接觸層（1 5，1 6 )塗覆於該上表 面之上而較佳的是藉由厚膜方法將各接觸層（17,18) 塗覆於該下表面之上。 1 2如申請專利範圍第1到6項中任一項之方法，其中緊接 著使用該雷射光微影直接曝光法建構各電阻帶（24)的 作業，執行各電阻帶（24)的微細調整作業。 1 3 .如申請專利範圍第9項之方法，其中緊接著使用該雷 射光微影直接曝光法建構各電阻帶（24)的作業，執行 各電阻帶（24)的微細調整作業。 1 4 ·如申請專利範圍第1 2項之方法，其中爲該微細調整作 業係利用雷射光束加以執行的。 1 5 ·如申請專利範圍第1 3項之方法，其中爲該微細調整作 業係利用雷射光束加以執行的。