(57)【要約】【課題】薄膜抵抗素子を有する薄膜ＮＴＣサーミスターを提供する。【解決手段】薄膜抵抗素子は金属酸化物膜のスパッター混合物からなり、負性温度係数を有する。更に、同一の物理的サイズを有しながら同一温度で異なる抵抗値を示す負性温度係数サーミスターの製品ラインを提供する。更に、薄膜技術を使用してなる薄膜負性温度係数サーミスターの製造方法を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属酸化物膜の混合物からなる薄膜抵抗素子であって負性温度係数を有することを特徴とする薄膜負性温度係数サーミスター。
【請求項２】
該金属酸化物膜の混合物がマンガン酸化物を含む請求項１記載の薄膜負性温度係数サーミスター。
【請求項３】
該金属酸化物膜の混合物がニッケル酸化物を含む請求項１記載の薄膜負性温度係数サーミスター。
【請求項４】
該金属酸化物膜の混合物がマンガン酸化物およびニッケル酸化物を含む請求項１記載の薄膜負性温度係数サーミスター。
【請求項５】
第１の物理的サイズと、第１の負性温度抵抗係数対温度曲線により規制される第１の抵抗とを有する第１の負性温度係数サーミスター製品と；
第２の物理的サイズと、第２の負性温度抵抗係数対温度曲線により規制される第２の抵抗とを有する第２の負性温度係数サーミスター製品と；
を具備してなり；
該第１の物理的サイズが該第２の物理的サイズと同一であり、該第１の曲線が該第２の曲線と異なることを特徴とする負性温度係数サーミスター製品ライン。
【請求項６】
第１の温度での第１の抵抗が該第１の温度での第２の抵抗と同一であり、該第１の曲線と該第２の曲線とが該第１の温度で交差する請求項５記載の製品ライン。
【請求項７】
該第１の負性温度抵抗係数対温度曲線と該第２の負性温度抵抗係数対温度曲線とが少なくとも１つの温度で交差する請求項５記載の製品ライン。
【請求項８】
負性温度係数を提供する金属膜材料の混合物を選択する工程と；該金属膜材料の混合物を基板上に堆積させる工程とを具備してなることを特徴とする薄膜負性温度係数サーミスターの製造方法。
【請求項９】
負性温度抵抗係数対温度曲線を薄膜負性温度係数サーミスターと関連させる工程を更に具備してなる請求項８記載の製造方法。
【請求項１０】
該選択工程が、マンガン酸化物とニッケル酸化物との混合物を選択し負性温度係数を得るようにした請求項８記載の製造方法。
【請求項１１】
上記堆積工程の前に基板を平坦化する工程と；導電体端子をスパッタリングする工程と；パッシベーション層をスパッタリングする工程と；熱処理する工程とを更に具備してなる請求項８記載の薄膜負性温度係数サーミスターの製造方法。
【請求項１２】
該平坦化工程が窒化珪素膜を適用することからなる請求項１１記載の製造方法。
【請求項１３】
該パッシベーション層のスパッタリング工程が窒化珪素膜をスパッタリングすることからなる請求項１１記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薄膜負性温度係数（ＮＴＣ）サーミスターのための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
温度抵抗係数（negative temperature coefficient of resistance）サーミスターの現在の製造プロセスには多くの欠点がある。すなわち、現在の製造プロセスにおいては、金属酸化物粉混合物を計量し、バインダーとしての有機物質と混合することが行われる。混合の後、この混合物を粉砕し、注型し、金属酸化物粉体を薄い可撓性のテープ状部材に成形する。この金属酸化物の薄いテープはついで小片に切断され、互いに積み重ねられ、加圧される。このプロセスの時点で得られた製品は粗ウェハと呼ばれている。この粗ウェハはついで、約１１００°Cの温度でほぼ７日間焼成される。この期間にはこの温度に至る立ち上がり時間と、この温度から元に戻る降下時間とが含まれる。上記プロセスはサーミスターの予備処理と考えられる。この予備処理の後、厚膜ガラス誘電体が予備処理ウェハの上下面にスプレイされる。ついで、これらパーツが所望の幅でダイシングされ、複数のストリップに分割される。ついで、ガラス誘電体がエッジ部にスプレイされる。その結果得られた小片が或る長さにカットされ、正しい所望の抵抗値が得られる。ついで、端子付けが開口エッジ部、つまりガラス誘電体が施されていないエッジ部に対し、メッキ適性銀インクに浸漬することにより行われる。このサーミスターは後に約６５０°Cの温度で焼成され、ニッケル、錫−鉛又は他の半田用材料で電着される。
【０００３】
この現在の手法は多くの問題と欠点を有する。１つの問題点は、長時間の焼成のために処理に時間がかかり過ぎることである。
他の問題点は抵抗値が、得られたサーミスターの物理的サイズに一部依存することである。
他の問題点は装置の厚みのため、サーミスターの加熱に必要以上に時間がかかってしまうことである。
他の問題点はサーミスターに関連する抵抗の許容量である。特定のサーミスターによって材料組成はそれぞれ異なるため、抵抗値も同様に異なり、バラツキ（tolerance）が必要以上に大きくなってしまうことである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明の主たる目的は従来のものよりも改善された特性を有する負性温度抵抗係数サーミスターを提供することである。
【０００５】
本発明の他の目的は、予測することができるサーミスターを提供することである。
本発明の他の目的は、製造において材料コストを節減することができるサーミスターを提供することである。
【０００６】
本発明の他の目的は、製造に伴う労働コストを節減することができるサーミスターを提供することである。
本発明の他の目的は、抵抗値のバラツキの少ないサーミスターを提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、製造に伴う時間を節減することができるサーミスターを提供することである。
本発明の他の目的は、薄膜技術を用いて製造することができる負性温度抵抗係数サーミスターを提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、加熱時間を減少できるという利点を有する薄膜サーミスターを提供することである。
本発明の他の目的は、厚みを減少できるという利点を有する負性温度係数サーミスターを提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、温度変化に対し、より敏感な負性温度係数レジスターを提供することである。
本発明のこれらおよび他の目的、特徴、利点については、以下の記載および請求の範囲から明らかになるであろう。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は負性温度係数サーミスターのための方法および装置を提供する。更に本発明は、薄膜負性温度抵抗係数サーミスターを提供する。本発明のＮＴＣサーミスターはレジスターの標準化サイズを可能にし、その抵抗値はサーミスターの物理的サイズに依存することがない。本発明のＮＴＣサーミスターは更に、抵抗のバラツキが小さく、温度変化により敏感であるという利点を有する。更に、本発明によれば、材料コスト、労働コストおよび製造時間を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を図面を参照して説明するが、別段の記載がない限り、図面全体に亘り同一部材、同一場所については、同一数値および記号が付されている。
【００１２】
図１は予備処理後の本発明のＮＴＣサーミスターを示している。図１に示すように、このＮＴＣサーミスター１０は基板１２を有している。この基板１２はアルミナ、あるいは薄膜プロセスで使用されている他の材料からなるものでもよい。この基板１２は平坦化プロセスで使用されているように窒化珪素層１４を有している。本発明では他の基板材料および他の平坦化材料を使用することも可能である。更に、本発明では、場合によっては、平坦化材料を使用しなくともよい。平坦化が行われない場合でも、得られるＮＴＣサーミスターの性能が損なわれることはない。この予備処理されたＮＴＣサーミスターは金属酸化物膜１６を含む。この金属酸化物膜１６はマンガン酸化物およびニッケル酸化物などの金属酸化物の混合物である。金属酸化物膜材料混合物に選択される金属酸化物膜は所望の温度応答に応じて一部選択される。例えば、使用される金属酸化物膜材料混合物は８２％のＭｎ２Ｏ3と、１８％のＮｉＯとの混合物であってもよい。本発明では、他の金属酸化物膜を使用したり、他の混合比からなる酸化物膜を特定の用途に応じて使用することができる。この混合金属酸化物膜はスパッタリング又は他の物理的蒸着(ＰＶＤ)法を用いて堆積される。
【００１３】
予備処理後の本発明のＮＴＣサーミスターは更に導電性端子１８を含む。この導電性端子１８は、白金、金、合金、他の導電性金属からなるものでよく、これらはスパッタリング法により適用される。
【００１４】
予備処理後の本発明のＮＴＣサーミスターは更にパッシベーション層２０を含む。このパッシベーション層２０は、堆積された引掻き抵抗材料、例えば、窒化珪素、ニ酸化ケイ素、その他の公知の材料からなるものでよい。このパッシベーション層２０はＮＴＣサーミスターの電子的特性を外部の汚染物による劣化から保護するためのものである。なお、本発明では、このパッシベーション層２０は必ずしも必要としない。すなわち、このパッシベーション層のない場合でも、得られる薄膜ＮＴＣサーミスターの性能が損なわれることはない。
【００１５】
図２は本発明の薄膜ＮＴＣサーミスターを示している。この薄膜ＮＴＣサーミスター２２は完成したものとして示されている。この薄膜ＮＴＣサーミスター２２は金属酸化物混合体からなる抵抗素子２４を備えている．更に、この薄膜ＮＴＣサーミスター２２は防湿層２６を有し、抵抗素子が、水、イオン、その他の外部汚染物により、その電子的特性が劣化されるのを防止している。この薄膜ＮＴＣサーミスター２２は更にポリマー誘電体層２８を有する。本発明の薄膜ＮＴＣサーミスター２２はスパッタリング法により形成された追加の端子３０を有している。本発明では、端子の末端および底部にのみニクロムおよび銅が適用されていればよい。端子３０はニクロムを、ついで銅をスパッタリング法により適用して形成される。なお、本発明では他の導電性材料を用いてスパッタリングしてもよい。スパッタリングにより形成された本発明の端子はニッケルバリアー３２でメッキしてもよい。ニッケルは比熱容量が高いことが知られている。したがって、ニッケルは抵抗加熱を減少させるのに使用される。ニッケルバリアー３２も公知の半田材料３４を用いてメッキされている。
【００１６】
本発明の製造プロセスの詳細が図３に示されている。このプロセスは前処理工程４０が含まれる。この前処理工程４０において、基板の最初の平坦化がなされる。この平坦化プロセスはウェハ基板の面を円滑にするためのものである。これは窒化珪素を基板の清浄な面に対し適用することによりなされる。この平坦化工程４２の後、工程４４で金属酸化物膜が堆積される。この金属酸化物膜は、公知のようにフォトプロセス(又は半田マスキング)の後に堆積される。前述のように、この金属酸化物膜はマンガン酸化物およびニッケル酸化物を８２％および１８％の割合で用いて形成することができる。選択される正確な比によって、種々の温度での薄膜ＮＴＣサーミスター２２の抵抗に影響されることになる。すなわち、金属酸化物の混合比を変化させることにより、得られるＮＴＣサーミスターの異なる特性が達成される。他の金属酸化物膜を使用して混合比を様々に変化させてもよい。後述のように、サーミスターの所望とする特性、例えばサーミスターのサイズ、関連する特性曲線に基づいて特定の混合物を選択することができる。
【００１７】
次に、上面導電体のための端子が、公知のフォトプロセスおよびスパッタリング工程により工程４６で形成される。図１に戻ると、スパッタリングプロセスにより端子１８が形成される。図３に戻ると、工程４８にて、パッシベーション層がスパッタリングにより形成される。このパッシベーション層は引掻き抵抗材料、例えば、窒化珪素、ニ酸化ケイ素を堆積したものからなり、前述のように特性劣化を防止するためのものである。工程４８でパッシベーション層を形成させた後、得られた製品は工程５０で加熱処理される。加熱処理は公知のように装置を安定化させるためのものである。
【００１８】
前処理の後、更なる工程がサーミスターに対し施される。この追加の工程は公知のように他の種類の装置に適用されるものと同様の薄膜処理工程である。すなわち、工程５２で薄膜のレーザートリミングが行われる。工程５４でTokyo  Paintが印刷され、Minico Dielectric又は他の誘電体も印刷される。本発明では、この場合、公知の他のインク又は材料を使用することも可能である。工程５６で、分離のためのマーキングが施される。工程５８で、裏面導電体が装置裏面にスパッタリングにより施される。工程６０で、ウェハがストリップに分割される。工程６２で、導電体の周りにスパッタリングが施される。工程６４で、ウェハがチップに分割される。工程６６で、薄膜ＮＴＣサーミスターに対する電着がニッケルを用いて行われる。工程６８で、薄膜ＮＴＣサーミスターが半田メッキされる。
【００１９】
当業者に明らかなように、金属酸化物膜の異なる種類、混合比のものを使用することができる。更に当業者に明らかなように、基板材料、パッシベーション層材料、端子用導電体材料、電着バリア材料および半田メッキ材料について異なる種類のものを適宜選択することができる。その他の変更も特定の用途、環境に応じて行うことができ、それにより特定の特性を有するサーミスターを作成することができる。
【００２０】
前述のように、異なる抵抗値を達成するために、金属酸化物膜材料の異なる組成を使用することができる。したがって、本発明によれば、同一のサイズで、或る特定の温度で異なる抵抗値を示すサーミスターを作成することができる。抵抗値と温度との関係は公知の曲線で定量することができる。本発明の利点は、異なる曲線を有するＮＴＣサーミスターを同一のサイズで作成することができることである。したがって、膜材料の異なる混合物から特定のサイズのサーミスターを作成することができ、それにより異なる負性温度抵抗係数対温度曲線を生じさせることになる。
【００２１】
図４は２つの代表的な負性温度抵抗係数対温度曲線を示している。負性温度係数は各温度に対し、抵抗変化率で示されている。本発明では、同一物理的サイズの２つの異なるＮＴＣサーミスターが異なる曲線、すなわち、曲線７０および７２を有するものを実現で鬼る。この利点により、パッケージサイズを標準化することができる。この標準化により製造コストを節減することができる．更に、この標準化によりＮＴＣサーミスターを電子装置への組入れも単純化される。
【００２２】
以上のように、ここに開示した薄膜ＮＴＣサーミスターのための装置および方法によって、従来の問題点および欠点が解消されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】予備処理後のＮＴＣサーミスターを示す側面図である。
【図２】本発明によるＮＴＣサーミスターを示す側面図である。
【図３】本発明のＮＴＣサーミスターの製造工程を示すフロー図である。
【図４】本発明のサーミスターにおける負性温度抵抗係数対温度の関係を示す曲線図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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2005503001.tif 000008
2005503001.tif 000009
2005503001.tif 000010
2005503001.tif 000011
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2005503001.tif 000014
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【国際調査報告】
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