TWI867961B - 薄膜電阻及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種薄膜電阻及其製造方法。薄膜電阻包含具有多個凹槽的基板、第一端電極、第二端電極、電阻層、靜電防護層及設置在電阻層上的靜電電極層。第一端電極與第二端電極分別設置在基板的之上表面的兩端部上。電阻層與靜電防護層設置在基板之上表面上，其中靜電防護層設置為相鄰於電阻層的一側，靜電防護層包含分開的第一部分與第二部分，且第一部分與第二部分之至少一者具有尖端部分。藉此，可避免靜電流入電阻層，並阻擋水氣滲透至薄膜電阻。

Description

薄膜電阻及其製造方法

本發明是關於一種薄膜電阻及其製造方法，特別是關於一種耐濕及耐靜電放電的薄膜電阻及其製造方法。

習知的薄膜晶片電阻包含配置以保護電阻層的保護層，而保護層材料為環氧樹脂。然而，環氧樹脂對於水氣的滲透僅具有基本的阻擋效果，並無法有效地完全阻隔水氣的入侵。因此，習知的薄膜晶片電阻由於具有電特性失效的風險，無法應用於高濕度的環境或高信賴性電子設備。

習知的薄膜晶片電阻的耐人體靜電模型(HBM)之靜電放電約為2kV。一般而言，為了滿足更高的靜電放電需求，可增加電阻層的厚度或增加電阻圖形之線路寬度，但前述方式會造成電阻值降低，而無法滿足高電阻值的需求。

有鑑於此，亟須提供一種薄膜電阻及其製造方法，以避免靜電流入電阻層，並阻擋水氣滲透至薄膜電阻。

本發明之一態樣是提供一種薄膜電阻，其係包含靜電防護層及靜電電極層，以避免靜電流入電阻層，並阻擋水氣滲入電阻層。

本發明之另一態樣是提供一種薄膜電阻的製造方法，其係同時設置靜電防護層與電阻層，並設置靜電電極層於電阻層上，以阻擋水氣並使靜電放電於靜電防護層發生。

根據本發明之一態樣，提供一種薄膜電阻。薄膜電阻包含基板；設置在基板的之上表面的兩端部之一者上的第一端電極，其中兩端部係位於基板在X方向上的相對兩端；設置在基板的之該上表面的兩端部之另一者上的第二端電極；設置在基板之上表面上，且在第一端電極與第二端電極之間的電阻層；設置在基板之上表面上的至少一靜電防護層，其中靜電防護層之一者在電阻層的一側，靜電防護層包含第一部分與第二部分，第一部分與第二部分在X方向上分開，且第一部分與第二部分之至少一者具有尖端部分；以及設置在電阻層上的靜電電極層。

根據本發明之一實施例，上述靜電防護層的第一部分具有第一尖端部分，第二部分具有第二尖端部分，且第一尖端部分面對第二尖端部分。

根據本發明之一實施例，上述靜電防護層的第一部分具有尖端部分，第二部分具有凹角部分，凹角部分面對 尖端部分，且凹角部分與尖端部分互補。

根據本發明之一實施例，上述靜電防護層沿著Y方向的寬度為7μm至50μm，且Y方向垂直於X方向。

根據本發明之一實施例，上述靜電防護層的第一部分與第二部分在X方向分開的距離為5μm至30μm。

根據本發明之一實施例，上述靜電防護層的尖端部分的銳角之邊界與水平線的夾角為15°至45°。

根據本發明之一實施例，上述靜電電極層包含第一電極部分與第二電極部分，第一電極部分與第二電極部分在X方向上分開間距，且間距為10μm至150μm。

根據本發明之一實施例，上述靜電電極層沿著Y方向的寬度為基板的寬度之2/5倍至9/10倍，且Y方向垂直於X方向。

根據本發明之一實施例，上述靜電電極層的第一電極部分具有尖端電極，且尖端電極包含的銳角之邊界與水平線的夾角為30°至90°。

根據本發明之另一態樣，提供一種薄膜電阻的製造方法。方法包含提供基板；形成第一電極對在基板之兩端部上，其中兩端部位於基板在X方向上的相對兩端；形成電阻層在該基板上；形成至少一靜電防護層在基板上，其中靜電防護層之一者設置於電阻層的一側，靜電防護層包含第一部分與第二部分，第一部分與第二部分在X方向上分開，且第一部分與第二部分之至少一者具有尖端部分；以及形成靜電電極層在電阻層與靜電防護層上。

應用本發明之薄膜電阻及其製造方法，以藉由靜電防護層及靜電電極層的設置，達到避免靜電流入電阻層，並阻擋水氣滲透的功效。

100:薄膜電阻

110:基板

110A:上表面

110B:下表面

120A:第一端電極

120B:第二端電極

130:電阻層

135:靜電防護層

135A:第一部分

135A_T:第一尖端部分

135B:第二部分

135B_T:第二尖端部分

135B_R:凹角部分

140:鈍化層

150:保護層

160:靜電電極層

160A:第一電極部分

160A_T:尖端電極

160B:第二電極部分

160B_R:凹角電極

170:絕緣保護層

180:背電極

190:外電極

301,501:邊界

303,503:水平線

A-A:線

B-B:線

N:次數

V_in,V_out:電壓

△V1,△V2:電壓差

W:寬度

W₁:寬度

W₂:距離

W₃:寬度

W₄:間距

X:方向

Y:方向

θ,φ:夾角

根據以下詳細說明並配合附圖閱讀，使本揭露的態樣獲致較佳的理解。需注意的是，如同業界的標準作法，許多特徵並不是按照比例繪示的。事實上，為了進行清楚討論，許多特徵的尺寸可以經過任意縮放。

[圖1]係繪示根據本發明一些實施例之薄膜電阻的立體示意圖。

[圖2A]係繪示沿著圖1中的線A-A的剖面視圖。

[圖2B]係繪示沿著圖1中的線B-B的剖面視圖。

[圖2C]係繪示根據本發明一些實施例之薄膜電阻的上視圖。

[圖3A]及[圖3B]係分別繪示根據本發明一些實施例之靜電防護層的局部圖案示意圖。

[圖4]係繪示根據本發明一些實施例之薄膜電阻的部分上視圖。

[圖5]係繪示根據本發明一些實施例之靜電電極層的局部圖案示意圖。

[圖6A]至[圖6C]係繪示根據本發明一些實施例之薄膜電阻的製程中間階段的上視圖。

以下揭露提供許多不同實施例或例示，以實施發明的不同特徵。以下敘述之組件和配置方式的特定例示是為了簡化本揭露。這些當然僅是做為例示，其目的不在構成限制。舉例而言，第一特徵形成在第二特徵之上或上方的描述包含第一特徵和第二特徵有直接接觸的實施例，也包含有其他特徵形成在第一特徵和第二特徵之間，以致第一特徵和第二特徵沒有直接接觸的實施例。除此之外，本揭露在各種具體例中重覆元件符號及/或字母。此重覆的目的是為了使說明簡化且清晰，並不表示各種討論的實施例及/或配置之間有關係。

再者，空間相對性用語，例如「下方(beneath)」、「在...之下(below)」、「低於(lower)」、「在...之上(above)」、「高於(upper)」等，是為了易於描述圖式中所繪示的零件或特徵和其他零件或特徵的關係。空間相對性用語除了圖式中所描繪的方向外，還包含元件在使用或操作時的不同方向。裝置可以其他方式定向(旋轉90度或在其他方向)，而本揭露所用的空間相對性描述也可以如此解讀。

如本發明所使用的「大約(around)」、「約(about)」、「近乎(approximately)」或「實質上(substantially)」一般係代表在所述之數值或範圍的百分之20以內、或百分之10以內、或百分之5以內。

承上所述，本發明提供一種薄膜電阻及其製造方法， 其係利用具有特定圖案的靜電防護層形成高壓差及環氧樹脂的低介電係數，以使靜電放電於靜電防護層上發生，避免靜電流入電阻層。另外，利用靜電電極層的設置，以阻擋水氣的滲透。

請參閱圖1，其係繪示根據本發明一些實施例之薄膜電阻100的立體示意圖。薄膜電阻100包含基板110、第一端電極120A及第二端電極120B，其中第一端電極120A及第二端電極120B分別設置在基板110的兩端部上。在一些實施例中，基板110的材料可為氧化鋁、氮化鋁及陶瓷玻璃等。在一些實施例中，第一端電極120A及第二端電極120B可由玻璃、銀、銀與鈀混合的電極膏或銅所形成。

圖2A係繪示沿著圖1中的線A-A的剖面視圖，而圖2B係繪示沿著圖1中的線B-B的剖面視圖。請參閱圖2A及圖2B，薄膜電阻100包含電阻層130，其中電阻層130係設置於基板110的上表面110A上。電阻層130係位於第一端電極120A及第二端電極120B之間。在一些實施例中，如圖2A所示，電阻層130係部分地設置在第一端電極120A及第二端電極120B之部分上。在一些實施例中，電阻層130的材料可包含但不限於鎳鉻(NiCr)、銅鎳(CuNi)、鎳鉻矽(NiCrSi)、鎳鉻鋁(NiCrAl)、鎳鉻鋁矽(NiCrAlSi)、鎳鉻鋁釔(NiCrAlY)、鎳鉻鉭鉬(NiCrTaMo)、氮化鉭(TaN)、銅錳錫(CuMnSn)、銅錳鎳(CuMnNi)、金或其他合適的電阻材 料。

薄膜電阻100包含靜電防護層135，其中靜電防護層135設置在基板110的上表面110A上，如圖2B所示。靜電防護層135係平行設置於電阻層130的一側。請參閱圖2C，其係繪示根據本發明一些實施例的薄膜電阻100的上視圖。當薄膜電阻100包含兩個靜電防護層135時，其可分別設置於電阻層130的上下兩側，如圖2C所示。若僅設置一個靜電防護層135，則可設置於電阻層130的上側。然而，靜電防護層135的個數沒有限制，可根據應用需求而調整。在一些實施例中，靜電防護層135係部分地設置在第一端電極120A及第二端電極120B之部分上。

在一些實施例中，靜電防護層135的材料可包含但不限於鎳鉻(NiCr)、銅鎳(CuNi)、鎳鉻矽(NiCrSi)、鎳鉻鋁(NiCrAl)、鎳鉻鋁矽(NiCrAlSi)、鎳鉻鋁釔(NiCrAlY)、鎳鉻鉭鉬(NiCrTaMo)、氮化鉭(TaN)、銅錳錫(CuMnSn)、銅錳鎳(CuMnNi)、金或其他合適的電阻材料。

圖3A及圖3B係分別繪示根據本發明一些實施例之靜電防護層135的圖案示意圖。靜電防護層135包含第一部分135A及第二部分135B，且第一部分135A及第二部分135B在X方向上分開。在一些實施例中，第一部分135A與第二部分135B之至少一者須具有尖端部分，以具有靜電放電的效果。

在一些實施例中，如圖3A所示，靜電防護層135的第一部分135A具有第一尖端部分135A_T，且第二部分135B具有第二尖端部分135B_T。第一尖端部分135A_T面對第二尖端部分135B_T，且第一尖端部分135A_T與第二尖端部分135B_T分隔距離W₂。在一些實施例中，距離W₂為約5μm至約30μm。距離W₂符合前述範圍，才可使靜電防護層135具有尖端放電的效果，且較易於製程中完成。在一些實施例中，第一尖端部分135A_T的銳角之一邊界301與水平線303的夾角θ為約15°至約45°，較佳為約30°。夾角θ符合前述範圍，可使靜電防護層135具有較佳的靜電放電效果，且較易於製程中完成。第二尖端部分135B_T與第一尖端部分135A_T對稱，故具有與第一尖端部分135A_T相似的夾角。在一些實施例中，靜電防護層135沿著Y方向的寬度W₁為約7μm至約50μm，且Y方向垂直於X方向。寬度W₁符合前述範圍時，才不會占到電阻層130的空間，且較易於製程中完成。

在一些實施例中，如圖3B所示，靜電防護層135的第一部分135A具有第一尖端部分135A_T，且第二部分135B具有凹角部分135B_R。第一尖端部分135A_T面對凹角部分135B_R，且第一尖端部分135A_T與凹角部分135B_R互補。第一尖端部分135A_T與凹角部分135B_R分隔距離W₂。在一些實施例中，距離W₂為約5μm至約30μm。距離W₂符合前述範圍，才可使靜電防護層135具有尖端放電的效果，且較易於製程中完成。在一些實施 例中，第一尖端部分135A_T的銳角之其中一個邊界301與水平線303的夾角θ為約15°至約45°，較佳為約30°。夾角θ符合前述範圍，可使靜電防護層135具有較佳的靜電放電效果，且較易於製程中完成。在一些實施例中，靜電防護層135沿著Y方向的寬度W₁為約7μm至約50μm。寬度W₁符合前述範圍時，才不會占到電阻層130的空間，且較易於製程中完成。

圖4係繪示根據本發明一些實施例之薄膜電阻100的部分上視圖。如圖4所示，若第一端電極120A具有電壓V_in，第二端電極120B具有電壓V_out，則靜電防護層135的電壓差△V1為(V_in-V_out)。電阻層130間相鄰的電阻線路電壓差△V2會是輸入電阻的電壓差(V_in-V_out)除以雷射加工修阻的次數N，即

。因此，靜電防護層135的電壓差△V1應遠大於電阻層130間相鄰的電阻線路電壓差△V2。如此，當靜電放電發生時，會由靜電防護層135開始釋放，故可有效地避免靜電流入電阻層130中。

請重新參閱圖2A及圖2B，在一些實施例中，薄膜電阻100還包含鈍化層140及保護層150，其中鈍化層140完全覆蓋於電阻層130上，即鈍化層140共形地設置在電阻層130上。在一些實施例中，鈍化層140可由氧化矽、氧化鉭、氮化矽或前述之組合所形成。保護層150設置在鈍化層140上，並完全覆蓋鈍化層140。此外，如圖2A所示，保護層150還部分地覆蓋第一端電極120A及 第二端電極120B在一些實施例中，保護層150係由環氧樹脂或樹脂等所形成。

薄膜電阻100包含設置在保護層150上的靜電電極層160。在一些實施例中，靜電電極層160的材料包含銅、銅合金、鎳鉻合金或前述材料的組合。靜電電極層160利用前述材料的金屬介層特性，故其結構較為緻密，以做為阻濕氣層，即可有效阻擋水氣的滲透。再者，由於靜電電極層160包含金屬材料，故可增加保護層150的熱傳導性質，進而協助因電阻產生的熱快速地傳導至第一端電極120A及第二端電極120B。

在一些實施例中，如圖2A所示，靜電電極層160包含分開的第一電極部分160A及第二電極部分160B，其中第一電極部分160A部分覆蓋第一端電極120A，而第二電極部分160B部分覆蓋第二端電極120B。請參閱圖5，其係繪示根據本發明一些實施例之靜電電極層160的圖案示意圖。在一些實施例中，相似於靜電防護層135，第一電極部分160A具有尖端電極160A_T，而第二電極部分160B具有凹角電極160B_R，尖端電極160A_T面對凹角電極160B_R，且尖端電極160A_T與凹角電極160B_R互補。藉由具有特定圖案的靜電電極層160，可使靜電電極層160與保護層150間做第二層的靜電防護。

如圖5所示，在一些實施例中，靜電電極層160沿著Y方向的寬度W₃為基板110的寬度W(參照圖2C)之約2/5倍至約9/10倍，即

，且Y方向垂直 於X方向。寬度W₃符合前述範圍時，才可同時達到避免短路及具有阻擋水氣的保護效果。在一些實施例中，靜電電極層160的第一電極部分160A之尖端電極160A_T與第二電極部分160B之凹角電極160B_R在X方向上分開的間距W₄為約10μm至約150μm。間距W₄符合前述範圍時，才可使靜電電極層160具有尖端放電的效果，且較易於製程中完成。在一些實施例中，尖端電極160A_T的銳角之其中一個邊界501與水平線503的夾角φ為約30°至約90°。夾角φ符合前述範圍，可使靜電電極層160具有較佳的靜電放電效果，且較易於製程中完成。

在一些實施例中，薄膜電阻100還包含絕緣保護層170，絕緣保護層170設置在靜電電極層160及保護層150上。相似於保護層150，絕緣保護層170的材料可為環氧樹脂或樹脂。

薄膜電阻100包含背電極180及外電極190。背電極180設置於基板110之下表面110B上，而外電極190設置於基板110之側面上。在一些實施例中，外電極190連接背電極180。在一些實施例中，背電極180係由環氧樹脂與銀的組合所形成。

圖6A至圖6C係繪示根據本發明一些實施例之薄膜電阻100的製程中間階段的上視圖。以下利用圖6A至圖6C說明薄膜電阻100的製程流程。首先，請參閱圖6A，提供基板110，並形成第一電極對(即第一端電極120A及第二端電極120B)在基板110的兩端部上。在一些實施 例中，當第一電極對的材料為玻璃、銀或銀與鈀混的電極膏時，其係利用印刷及燒結的方式所形成。在另一些實施例中，當第一電極對的材料為銅時，其可利用濺鍍的方式形成。

接著，請參閱圖6B，形成電阻層130及靜電防護層135在基板110上。在一些實施例中，可利用濺鍍的方式形成電阻層130及靜電防護層135。在一些實施例中，在濺鍍之前，可利用印刷或黃光微影(photolithography)的方式形成可去除的阻擋層(或罩幕，mask)，以暴露出可濺鍍電阻層130及靜電防護層135的區域及部分的第一端電極120A與第二端電極120B。

接著，在電阻層130及靜電防護層135形成之後，利用去膜液去除阻擋層。在一些實施例中，可對電阻層130進行雷射電阻修整(laser trimming)步驟，即利用雷射或物理加工的方式調整電阻的阻值。

在一些實施例中，可再利用印刷或黃光微影的方式形成阻擋層在第一端電極120A及第二端電極120B上。然後，形成鈍化層140在電阻層130上。在一些實施例中，鈍化層140可利用濺鍍或化學氣相沉積(chemical vapor deposition，CVD)所形成。同樣地，再利用去膜液移除阻擋層。

接著，請參閱圖6C，形成保護層150在鈍化層140上，且保護層150完整覆蓋鈍化層140，並部分地覆 蓋第一端電極120A及第二端電極120B。在一些實施例中，保護層150可利用印刷或黃光微影的方式形成。然後，形成靜電電極層160在保護層150、第一端電極120A及第二端電極120B上。靜電電極層160包含第一電極部分160A及第二電極部分160B，其中第一電極部分160A與第二電極部分160B分開，並暴露出部分保護層150。在一些實施例中，靜電電極層160係利用印刷的方式而形成，且其材料可為環氧樹脂與銀所組成的樹脂電極。在另一些實施例中，靜電電極層160也可利用濺鍍的方式形成，且濺鍍材料可為銅、銅合金或鎳鉻合金。

在一些實施例中，可接著利用印刷或黃光微影的方式形成絕緣保護層170(參閱圖2A)，然後，以印刷的方式於基板110的下表面110B形成背電極180(參照圖2A)。接著，可藉由濺鍍鎳鉻合金而形成位於基板110之側面上的連接層，並以電鍍的方式依序形成鎳層與錫層的外電極190(參照圖2A)。

根據上述，本發明提供一種薄膜電阻及其製造方法，其係利用具有特定圖案的靜電防護層形成高壓差及環氧樹脂的低介電係數，以使靜電放電於靜電防護層上發生，避免靜電流入電阻層。另外，利用靜電電極層的設置，以阻擋水氣滲透至電阻層。

雖然本發明已以數個實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更 動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

110:基板

110A:上表面

130:電阻層

135:靜電防護層

140:鈍化層

150:保護層

160:靜電電極層

170:絕緣保護層

Claims (10)

1. 一種薄膜電阻，包含：一基板；一第一端電極，設置在該基板的之一上表面的兩端部之一者上，其中該兩端部係位於該基板在X方向上的相對兩端；一第二端電極，設置在該基板的之該上表面的該兩端部之另一者上；一電阻層，設置在該基板之該上表面上，且在該第一端電極與該第二端電極之間；至少一靜電防護層，設置在該基板之該上表面上，其中該至少一靜電防護層之一者在該電阻層的一側，該至少一靜電防護層包含一第一部分與一第二部分，該第一部分與該第二部分在該X方向上分開，且該第一部分與該第二部分之至少一者具有一尖端部分；以及一靜電電極層，設置在該電阻層上。
2. 如請求項1所述之薄膜電阻，其中該至少一靜電防護層的該第一部分具有一第一尖端部分，該第二部分具有一第二尖端部分，且該第一尖端部分面對該第二尖端部分。
3. 如請求項1所述之薄膜電阻，其中該至少一靜電防護層的該第一部分具有該尖端部分，該第二部分具 有一凹角部分，該凹角部分面對該尖端部分，且該凹角部分與該尖端部分互補。
4. 如請求項1所述之薄膜電阻，其中該至少一靜電防護層沿著Y方向的一寬度為7μm至50μm，且該Y方向垂直於該X方向。
5. 如請求項1所述之薄膜電阻，其中該至少一靜電防護層的該第一部分與該第二部分在該X方向分開的一距離為5μm至30μm。
6. 如請求項1所述之薄膜電阻，其中該至少一靜電防護層的該尖端部分的銳角之一邊界與一水平線的夾角為15°至45°。
7. 如請求項1所述之薄膜電阻，其中該靜電電極層包含一第一電極部分與一第二電極部分，該第一電極部分與該第二電極部分在該X方向上分開一間距，且該間距為10μm至150μm。
8. 如請求項7所述之薄膜電阻，其中該靜電電極層沿著Y方向的一寬度為該基板的一寬度之2/5倍至9/10倍，且該Y方向垂直於該X方向。
9. 如請求項7所述之薄膜電阻，其中該靜電電極層的該第一電極部分具有一尖端電極，且該尖端電極包含的銳角之一邊界與一水平線的夾角為30°至90°。
10. 一種薄膜電阻的製造方法，包含：提供一基板；形成一第一電極對在該基板之兩端部上，其中該兩端部位於該基板在X方向上的相對兩端；形成一電阻層在該基板上；形成至少一靜電防護層在該基板上，其中該至少一靜電防護層之一者設置於該電阻層的一側，該至少一靜電防護層包含一第一部分與一第二部分，該第一部分與該第二部分在該X方向上分開，且該第一部分與該第二部分之至少一者具有一尖端部分；以及形成一靜電電極層在該電阻層與該至少一靜電防護層上。