[其他]复合电阻及其制造方法

说明书

本发明涉及使一些电阻中由温度引起的阻值变化减至最小的方法，更具体地说，涉及一种薄膜电阻，该薄膜电阻具有一个以温度变化特性材料制成的调整部分，该材料由温度引起特性的变化比该电阻中的电阻部分由温度引起特性的变化更大且方向与之相反。

用于电阻中的电阻材料的阻值随温度而变是早已众所周知。这种特性已由“电阻温度系数（TCR）”来表述，并且以确定每一度温度变化所产生的真实电阻变化的方法来测量。TCR一般以每摄氏度百万分率的变化量或ppm/℃来给出。

为了保证用电阻的电子装置的工作情况的可预测性，并增加这些装置的精度和可靠性，已做了许多朝着“绝对零”去降低电阻的TCR的尝试。还没有实现“绝对零”的方法，现时，当TCR在正或负0.5ppm/℃范围内时一般就认为是“基本零”。

过去，用代价高昂的工艺过程来制作精密绕线电阻，这种工艺过程包括挑选阻值相等的电阻，并从一大批电阻中有选择性地去匹配负的和正的TCR（正和负的TCR是制作过程变动所造成的）。虽然初始的TCR值可以得到严格控制，但还是会发生长期的阻值漂移，这种漂移对每一电阻来说是独特的，并造成总阻值随时间的漂移。此外，由于各别的电阻成大块状，永远不可能有紧密的热耦合，所以表观的比例电阻温度系数（后文将对此作出定义）也随着温度梯度的出现而变化。

还有，对薄膜电阻来说，过去典型的途径是找出低TCR材料。一种这种型式的电阻示于伯格（Burger）等的美国等利4，464，646号中，该电阻是由钽、氮化钽或氧氮化钽（tantalum    oxinitride）所制成，并被描述为有着“基本上”为零的TCR。事实上，这些材料的TCR是在从正至负100ppm/℃的范围内，其大小离开绝对零、乃至基本零还有许多个数量级。

虽然伯格给出了一种用以控制电阻温度系数的薄膜电阻，但是其目的在于提供一种与温度相关的电阻，使之能用作温度传感器或其它元件的补偿器。因为该专利中事先假定，一些材料能为使用伯格发明的一些用途提供上述的TCR，所以并未教导或提议去制作具有甚至基本上为零TCR的复合电阻。例如，伯格所规定的基本上为零TCR的钽的实际的TCR为80ppm/℃±10%。

也曾做过其它一些尝试去控制TCR，如在贝格斯脱（Baxter）的美国专利4，375，056中用控制电阻中材料含量的方法，或如在道费尔特（Dorfield）的美国专利4，079，349中所示用控制电阻构形的方法。然而，使用这些方法后所得的TCR的大小仍然偏离绝对零，乃至基本零有几个数量级。

进一步的控制方法是操纵电阻材料的工艺过程，即材料的退火温度，或用其他方法，即在形成电阻过程中去控制材料的加工和在基片上沉积的情况（在薄膜电阻场合）。但是，这种工艺过程的变动是复杂和昂贵的，并且不能预知和重复所希望的结果。因此，任何用这样加工出来的材料所制成的电阻仍然会有在以后无法校正的各种各样的温度方面的缺陷。所以，对电阻已提出长期的要求，即在它组合加工完毕后要有绝对零的TCR或可调整到基本为零的TCR。

当考虑到一组电阻，即所谓电阻阵列，对电阻有着一种长期以来感觉到的要求，即在加工完毕后的电阻阵列中，一个电阻的TCR要可调节到去匹配或补偿阵列中其它电阻的TCR。

在某些电阻阵列中，所有电阻的TCR都为绝对零或基本零并不是主要的。更重要的是，当温度变化时，那些TCR相互跟踪，或那些电阻随温度的变化而平行地变化。这一重要的特性称之为比例TCR（ratio    TCR），并常以在电阻阵列中各电阻TCR之差来表达。因为它是TCR之差，所以也以ppm/℃来度量。

在现有技术中，存在着一种长期以来感觉到的需要，即把电阻阵列中的比例TCR减至最小，特别是精密装置，要把比例TCR减小到零或基本零（TCR低于0.5ppm/℃）。

过去，十分高精度电阻通常是被密封起来的，以减小因湿度或其它环境因素引起的TCR值或电阻值的漂移。这种密封使得电阻阵列在组合加工完毕后不可能改变TCR或电阻值。本质上任何值的精细调整都是实际上不可能的。

本发明提供一种制造复合电阻的方法，所述复合电阻能被成形到具有能以目前生产制造仪器测量出的基本为零的TCR。本发明另外提供一种用以制造复合电阻的方法，所述复合电阻能被成形到具有绝对零的TCR。

本发明还提供一种制造复合电阻的方法，所述复合电阻有着在加工完后可以进行调整的TCR。

本发明还进一步提供一种制造复合电阻的方法，所述复合电阻用于电阻阵列，并可被调整以控制所述电阻阵列的比例TCR。