形成铂电阻温度计的方法技术

在一工艺中形成铂电阻温度计，该工艺包括在淀积在衬底上的惰性介质上确定供电阻温度计用的通路；将通路中的衬底表面暴露出，使惰性介质形成反图；然后将电阻材料同时淀积在通路中露出的衬底表面和保留在衬底上的惰性材料表面，此后，隋性材料被腐蚀掉，这样淀积在隋性材料上的电阻材料就松动，可清除，于是在形成电阻温度计的所需线路上留下电阻材料条。该电阻条污染少，杂质浓度低，因而可容易地获得所需电阻温度系数的温度计。（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于形成一种易于成批生产，并具有所需特性的电阻温度计的方法。金属铂薄膜电阻温度计正被人们所肯定，但尚存在这样的问题，这就是如何获得所需的温度计电阻温度系数，以及如何将铂电阻元件制作成几乎完全连续的条状或带状并列排列的盘旋图形，以便得到所需的标准电阻，比如100欧姆。制造一个具有所需的小型总体尺寸的温度计是困难的。该温度计的物理尺寸必须被精确地确定以便使每一条或带段可以相互紧密地排放，铂条或铂带应是从这一边缘到那一边缘，都具有均匀晶粒，并且还具有抗玷污能力，以便使温度计有最高的电阻率。生产电阻温度计元件的方法，已在1982年10月20日公布的英国专利申请2，096，645上阐述过，它公开了在选定的气氛条件下，采用磁控管溅射的方法。淀积出的温度计条用激光调整或刻槽的方法来确定电阻条的尺寸，公布的这个专利，强调了控制气氛对于获得满意的温度计性能的重要性。1978年2月7日颁发给迪尔等人(Diehl et al)的美国专利№4.072.593，描述了一种使电阻温度计的电阻元件尺寸减小的方法。使用工业上用的高频溅射装置，在一绝缘固体上溅射一层铂层，并采用激光束使之形成迴折形的线路，以便获得标准100欧姆电阻。该专利描述了将铂溅射到衬底上的方法，但没有提出要使用由隔离刻蚀介质确定的通路来获得电阻温度计。温度计通过激光(或光刻)形成所需的图形后，再进行回火或热处理。1981年1月颁发给刘(Liu)的美国专利№4，181，755，描述了一种用自掩蔽技术形成薄膜图形的工艺。该工艺内容为在衬底表面上淀积一层连续线路薄膜层，然后在线路薄膜表面确定一个与最终期望的薄膜线路一致的光致抗蚀剂图形。那么没有被光致抗蚀剂覆盖的线路薄膜部分随后被去掉，在保留下光致抗蚀剂与薄膜线路的同时，用一层保护膜涂敷在整个衬底表面上。再除去薄膜线路表面的光致抗蚀剂，使覆盖在薄膜线路上的保护膜也因之被剥离掉，从而使薄膜线路显露出来。这时，薄膜线路图形被保护膜所包围，这种器件用来制造肖特基势垒二极管。在本专利的例子中，保护膜要从预先淀积的导体上除去，本专利技术提出在一种惰性刻蚀介质上确定制作铂电阻通路，将铂材料淀积到通路上，然后将刻蚀介质从温度计上腐蚀掉。1982年10月12日颁布给赛姆斯基(symersky)的美国专利№4，353，935描述了一种含有一个导体图形的器件生产方法，该方法采用刻蚀技术来确定至少一种导体。该方法需要多层掩膜，而且在最佳实施例中，掩膜层由不同物质组成的三个内层形成，用这种方法在掩膜上产生凹槽，以便提供需要的导电图形，用腐蚀方法使表面部分通过掩膜层暴露出来，然后将导电层淀积到掩膜层和暴露面上。该专利没有说明使用惰性材料作为形成温度计图形的刻蚀介质，并且这种刻蚀材料在铂温度计淀积以后，将被清除掉。1978年4月18日颁布给伯特伦等(Bertram et al)的美国专利№4，085，398，描述了一种使用铜作掩膜的薄膜电阻温度计，铜这种掩膜材料在本专利中是不能使用的，本专利要求用惰性刻蚀材料，其它有关的先有技术包括1978年1月25日颁布给迪尔等人(Biehl et al)的美国专利№4，103，275，公开了一种为获得电阻温度计的电阻元件所采用的离子刻蚀法，还有1978年12月12日颁布给弗兰克等(Frank et al)的美国专利№4，129，848，公开了一种在淀积有一层石英膜的绝缘衬底上制作铂膜电阻元件的方法，它是用溅射的方法来刻蚀石英膜，以便在衬底表面产生出确定铂温度计图形所需的通路。用化学腐蚀使铂暴露出来，以便用溅射刻蚀的方法将多余的铂膜去掉。1977年9月20日颁布给赖克特(Reichelt)的美国专利№4，050，052，也提出了一种测量温度用的电阻装置，它包括一个具有铂条的温度计，铂条按预先确定的图形淀积在衬底上。并且在衬底温度为500-900℃范围时，淀积铂条。该专利也提出了用热处理的方法，但它没有提出可获得象本专利技术所述的那么尖细的通路的任何方法。所有先有技术的方法都势必带来杂质并且使铂的边缘处失去轮廓，这样会影响温度计的电阻温度系数。例如，用激光加工势必会引起带状物的边缘熔化;光刻会产生杂质;离子和溅射刻蚀硅或二氧化硅时，则使得这些物质作为杂质附着在铂上，并使在其边缘处的铂结构受到影响或损坏，以致失去清晰度。在当前技术中，采用掩膜方法腐蚀掉铂膜中不需要的部分，还存在着一个问题，因为图形不能按所期望的精度和均匀度合理地确定，以获得一个尺寸小间隔密的带段。这样的掩膜层在工艺过程完成前势必会受损坏，而且杂质也势必掺入铂。在一合适的衬底上形成一薄膜电阻温度计，该衬底与电阻温度计材料基本不发生反应。电阻材料最好为铂，铂淀积在蓝宝石一类的衬底上，并选用公知的方法提供高纯度的铂，应使淀积出的铂在整个温度计带或通路的各处都具有柱状晶粒图形。用刻蚀工艺将电阻温度计材料形成具有迴折图形的带状物，以便用尽量小的表面部分得到所需的电阻值。要生产温度计，需提供一个具有一般平滑表面的电绝缘衬底。清洗衬底表面，将容易腐蚀掉的材料淀积在衬底表面上形成增长层。这种材料被称之为刻蚀介质，它必须对铂是基本上不起化学反应并基本不掺入铂内。在刻蚀介质里，以凹陷的通路的形式形成所需的图形。衬底表面在所形成的凹道中暴露出来。该凹道准备供溅射铂温度计带用。然后将铂溅射到腐蚀出的通路中暴露出的衬底上，被溅上的铂同时也覆盖在保留的刻蚀介质外表面上，并达到一个预定的层度。淀积铂时最好采用已知的溅射技术，并在一种能使获得的铂成为具有基本均匀而纯净的柱形晶粒，能适当粘接在衬底上的连续带状物的必要条件下进行。刻蚀材料层上制作的铂温度计用的通路边缘，应具有陡峭的缘面。通路的缘面应基本与表面垂直，这就可在温度计带状物的边缘形成任何形式的柱形晶粒图形。淀积出的铂层中，刻蚀材料通路上边缘附近的厚度必然薄一些，这就使温度计带状图形上方与刻蚀介质上表面之间铂层成了薄弱环节，与淀积在通路上的作温度计用的铂层相比，薄弱环节处的铂层是疏松的，能够让腐蚀液从部分铂层渗透进去，对刻蚀材料进行腐蚀，这样刻蚀材料就被腐蚀掉了。淀积在刻蚀材料上的和残留在所期望的温度计图形以外的铂失去支持，容易除掉。最后就只保留下所期望的迴折图形。温度计是一个连续的带状或条状物，从它的这一边缘到那一边缘都具有基本均匀的晶粒结构。在刻蚀材料上形成的通路边缘表面基本上与衬底是垂直的，这样，温度计带的截面就基本上是矩形而且界线分明的，不存在尖的或无用的横向突出物或凸凹不平处。采用对于铂基本不发生化学反应的刻蚀介质和衬底，能使形成的整个带状长条边缘处的纯度得到保证。所得到的铂的内部结构，具有界线分明的柱形晶粒，这些晶粒组成一个密集而均匀的图形。在电阻相同的条件下，与不具有柱形晶粒带的铂电阻温度计相比，这样的结构就可使温度计的尺寸最小。由于每一通路的边缘没有尖的凸凹不平或尖的横向突出物，(刻蚀介质使得边缘面既平滑而又垂直于衬底)所以通路可以挨得紧密。铂里的杂质和晶粒结构中的疵点对铂的电阻温度系数有不利的影响。我们所公开的铂带的柱形晶粒结构，其带状物截面的每个边缘都是均匀和基本上无杂质，从而使铂图形的电阻温度系数得到了很好的控制。温度系数能达到要求的标准数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个具有回折铂电阻带状的铂电阻温度计，该铂电阻带在一衬底上形成一个图形，其中铂是在活性环境下淀积到衬底上的，步骤包括：将衬底预热至某一选定的高温；在衬底上溅射淀积铂至所需厚度；在溅射淀积铂的同时，将衬底温度控制在选定的高温。

【技术特征摘要】
1.一个具有迴折铂电阻带状的铂电阻温度计，该铂电阻带在一衬底上形成一个图形，其中铂是在活性环境下淀积到衬底上的，步骤包括将衬底预热至某一选定的高温；在衬底上溅射淀积铂至所需厚度；在溅射淀积铂的同时，将衬底温度控制在选定的高温。2.根据权项1的温度计，其中铂是以射频方式淀积到衬底上的。3.根据权项1的温度计，其中活性环境的压力小于大气压。4.根据权项1的温度计，其中所选择的衬底温度为350℃-500℃。5.根据权项1的温度计，其中温度计在铂淀积完后要进行热处理，并且热处理后淀积层具有足够的厚度，以在衬底上形成至少厚为7000埃的带状物。6.一种用电阻材料制造薄膜电阻温度计的工艺过程，包括步骤如下提供一个具有上表面的衬底;淀积一层刻蚀介质，该刻蚀介质基本上与衬底表面上的电阻材料不起化学反应，将通路中的衬底表面暴露在外，通路形状是由与预定图形相反的刻蚀介质图形确定的;将所需的电阻材料淀积在衬底的露出部分和刻蚀介质上;清除刻蚀介质和刻蚀介质上的电阻材料，同时留下电阻材料牢固地粘在由通路中暴露出的衬底表面上。7.根据权项6的工艺过程，它包括的步骤为首先将刻蚀介质淀积到衬底上，然后腐蚀掉刻蚀介质以形成通路，该通路具有在由高出衬底表面的刻蚀介质所确定的表面。8.根据权项7的工艺过程，在淀积完电阻材料后，将刻蚀介质从衬底上腐蚀掉，同时除去不在所确定通路上的电阻材料。9.根据权项8的工艺过程...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特C伯哈拉，詹姆斯A鲁夫，
申请(专利权)人：罗斯蒙德公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]