| 主权项 |
温度线性范围较宽的金属铝作为感温材料。由于金属铝的电阻率较低，所以采用薄膜结构和弯曲条状图案来提高铝层的薄膜电阻，使温度传感器微型化。在铝层和氧化硅衬底之间添加一层钛层以增加其粘附性能，使传感器能在正200℃～负200℃范围内正常工作。钛和铝的标准电离电位仅差0.03伏，两者接合不易发生异金属电解腐蚀作用。钛的电阻率比铝的电阻率至少大16倍，当钛层厚度约为铝层厚度1/10时，钛层对铝层电阻的并联影响很小。本发明的另一个目的在提供一种铝钛薄膜电阻温度传感器的制造方法。在氧化硅绝缘衬底上，先后淀积钛铝两层金属薄膜，用钛膜4作为过渡层，形成在二氧化硅绝缘衬底3上的铝钛双层薄膜结构并采用弯曲条状图案设计，既考虑到温度传感器的良好性能，又顾及了生产时器件的进一步微型化和产品的合格率。本发明的实现方法是：在高温氧化炉中，用热氧化法在抛光硅片的至少一边的表面生长约1μm厚的氧化硅绝缘层作为薄膜电阻温度传感器芯片2的衬底3，在10-5～10-6乇的真空室中，在衬底3具有氧化硅绝缘层的一边用纯度都大于99.97％的钛和铝金属材料用电阻加热蒸发或用电子束蒸发或用溅射法，先淀积一层钛膜4，随后在所淀积的钛膜4上再淀积一层铝膜5，淀积钛铝薄膜时衬底3加热到100℃～350℃。淀积的速度控制在每秒3-25埃之间。钛膜4的厚度为500～700埃，，铝膜5的厚度为4000-7000埃。然后涂光刻胶，用金属图案掩膜版进行爆光，湿法(或干法)腐蚀掉多余的光刻胶，形成掩膜版上的弯曲条状图案，在光刻胶的保护下用磷酸溶液刻蚀铝膜至钛膜显露出来为止，再用稀的氢氟酸刻蚀钛膜直至形成弯曲条状图案的电阻带，其宽度为4-6μm，长宽比为(1.2-1.9)×104。电阻带的蚀刻误差不超过±1μm。在弯曲条状图案线条的1/10和1/5处各增设一个外引线键合点。使铝钛双层金属薄膜的电阻值为600-1300Ω，电阻正温度系数约4200×10-6/℃，在正200℃-负200℃的温度范围内最大非线性度小于0.5％。接着去掉光刻胶，划分制成电阻芯片2，用银浆把芯片2粘接和烧结在金属管座1上，在350℃～400℃下进行烧结牢固。用硅铝丝6将芯片2的压脚和管座的引出线7之间进行键合，使其电气连接，初测合格的敏感器和管帽进行高温焙烘，排除水汽，在室温下相对湿度低于15％的干燥氮气体中进行封帽。最后把封装好的传感器置于250℃的温度下进行1小时的高温老化处理。本发明与现有技术相比，具有下列特点：1.灵敏度高工作温度范围宽，应用铝钛金属材料的双层薄膜结构，使得本温度传感器具有比铂电阻高的电阻值和电阻正温度系数，同时使薄膜和氧化硅绝缘衬底之间具有良好的粘附性能，能承受正200℃～负200℃的温度变化，并具有良好的电阻一温度的线性关系。参见表1.表1：铝层厚度对其电阻值和电阻正温度系数的关系铝层电阻 铝层厚度 电阻温度系统(Ω) (A) ×10-6/℃500 8000 4245600 6520 4241800 5000 42371000 4000 40833000 1340 3210在表1中列出的实验数据表明，当铝层厚度小于4000埃时，铝层电阻的正温度系数下降得很快。 |
