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電氣元件、集成電路和設(shè)備的制造方法與工藝

文檔序號:11412602閱讀:241來源:國知局
電氣元件、集成電路和設(shè)備的制造方法與工藝
電氣元件、集成電路和設(shè)備本申請是申請?zhí)枮?01180057265.X、申請日為2011年9月22日、申請人為株式會社理光、發(fā)明名稱為“電氣元件”的中國發(fā)明專利申請的分案申請。技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明總體涉及電氣元件,更具體地,涉及溫度依賴性電氣元件。

背景技術(shù):
例如集成電路(IC)或大規(guī)模集成(LSI)電路等半導(dǎo)體裝置通常通過由半導(dǎo)體制造商提供的設(shè)備制造,因為該設(shè)備的引入降低該半導(dǎo)體裝置的制造中的進口障礙。這是半導(dǎo)體裝置的全球化制造基礎(chǔ)。結(jié)果,半導(dǎo)體裝置的價格變得非常低。另外,利用用于半導(dǎo)體集成電路的制造工藝的微機電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)能夠批量生產(chǎn)具有恒定性能的傳感器,例如將要包括在半導(dǎo)體裝置中的互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)。電流傳感器生產(chǎn)設(shè)備主要從這樣的半導(dǎo)體(IC或LSI)生產(chǎn)設(shè)備轉(zhuǎn)變而來。在用于半導(dǎo)體集成電路的制造工藝中,傳感器需要溫度校準過程來校準,以將由傳感器檢測到的反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)槔珉妷旱葦?shù)值。該溫度校準通常通過將由傳感器檢測到的反應(yīng)與測量標準值相比較進行。應(yīng)注意的是,在該情況下,傳感器為溫度依賴性傳感器,例如壓力傳感器或溫度傳感器,其能夠輸出與預(yù)期的溫度變化相關(guān)聯(lián)的測量值。溫度依賴性壓力傳感器的溫度校準通常通過測試工作人員或用戶進行,其將壓力傳感器放置到測試儀中來比較根據(jù)測試儀中的溫度變化的壓力值輸出和關(guān)于壓力傳感器的已有壓力值的數(shù)據(jù)。溫度傳感器可以是熱電偶、鉑電阻溫度計傳感器和熱敏電阻器。下面,在這些中選擇熱電偶作為用于示出溫度校準的溫度傳感器的示例,該熱電偶成本低,并且能夠測量較寬的溫度范圍。熱電偶為由兩根不同的金屬絲(一對金屬絲)構(gòu)成的溫度傳感器,其每一端連接在一起。由該對金屬絲構(gòu)成的熱電偶構(gòu)造成:測量與該對金屬絲每一端之間的溫度差成比例產(chǎn)生的極弱的熱電功率,并且輸出對應(yīng)于該測得的熱電功率的溫度值。即,該類溫度傳感器輸出與溫度變化成比例的熱電功率。這樣的溫度依賴性傳感器可能通常需要溫度校準,以準確地測量溫度。通常的用于溫度依賴性傳感器的溫度校準技術(shù)如下面所述。將溫度傳感器(即,熱電偶)放置在處于恒定環(huán)境下的恒溫室中,并且改變恒溫室內(nèi)部的溫度。然后,在改變恒溫室內(nèi)部的溫度時,測量由熱電偶輸出的熱電功率。將通過熱電偶測得的熱電功率輸出與對應(yīng)于溫度變化的熱電功率的標準值相比較。每一個溫度裝置的溫度校準通過利用該比較值作為補償值來進行。日本專利No.4178729(下文稱為“專利文件1”)公開了利用熱電偶作為溫度傳感器用于熱分析裝置的溫度校準技術(shù)的示例。在專利文件1中公開的溫度校準技術(shù)中,將具有已知相變溫度的標準溫度材料和熱電偶放置在加熱器內(nèi)部。當具有已知相變溫度的標準溫度材料和加熱器中的熱電偶的溫度逐漸變化時,可在標準溫度材料的熔點附近溫度下觀察到標準溫度材料的吸熱反應(yīng)。標準溫度材料的該吸熱反應(yīng)作為熱電偶線性輸出變化中的拐點被檢測到。在該拐點被檢測到的時間點檢測到的溫度被確定為對應(yīng)于熔點溫度的標準溫度,并且熱電偶的溫度值利用基于確定的標準溫度計算的校正值來校準。日本特開專利申請公開號No.2-039213(下文稱為“專利文件2”)公開了溫度校準技術(shù)的另一個示例。在專利文件2中公開的溫度校準技術(shù)中,加熱器與高溫壓力裝置串聯(lián)連接。通過該技術(shù),加熱器被構(gòu)造成在檢測高溫壓力裝置內(nèi)部的溫度時控制施加到高溫壓力裝置的功率。之后,加熱器連續(xù)加熱高溫壓力裝置,直到在標準溫度材料中發(fā)生相變,并且基于標準溫度材料中發(fā)生相變時加熱器的電阻或加熱器中的電壓-電流變化檢測標準溫度材料中發(fā)生相變所在的溫度。高溫壓力裝置的溫度校準基于標準溫度材料中發(fā)生相變時施加到高溫壓力裝置的功率進行。但是,在專利文件1中公開的溫度校準技術(shù)中,由于在溫度校準過程中,標準溫度材料被放置在加熱器內(nèi)部,因此熱電偶的校準精度可能隨著標準溫度材料的定位精度而改變。即,標準溫度的定位精度可能需要提高來提高熱電偶的校準精度。結(jié)果,可能需要投入資本來提高標準溫度材料的定位精度,這可導(dǎo)致制造成本增加。另外,在專利文件1中公開的溫度校準技術(shù)中,當溫度校準在將溫度傳感器結(jié)合在產(chǎn)品中之后進行時,用戶需要從產(chǎn)品取下溫度傳感器。因此,溫度校準本身對于用戶來說可能變?yōu)榉爆嵉娜蝿?wù)。而且,在專利文件2中公開的溫度校準技術(shù)中,由于加熱器以串聯(lián)方式電連接到相變材料,因此,除了加熱器的傳導(dǎo)率變化,相變材料的傳導(dǎo)率可能由于相變材料的相轉(zhuǎn)變而改變。因此,即使溫度校準基于相變材料中發(fā)生相轉(zhuǎn)變所在的檢測到的溫度進行,溫度校準的精度仍可由于來自加熱器中傳導(dǎo)率的不利影響而降低。進一步地,每一種公開的技術(shù)都可能需要具有基于溫度標準控制的恒定溫度環(huán)境的大型設(shè)備。而且,由于例如構(gòu)造成吸收熱的溫度傳感器或濕度傳感器等高精度傳感器需要高精度的溫度校準,因此,與用于一般目的的傳感器的溫度校準相比較,可能需要在制造工藝中包括通常要求高精度傳感器的復(fù)雜溫度校準過程,用于一般目的的傳感器的制造工具不包括復(fù)雜的溫度校準過程。因此,高精度傳感器需要被轉(zhuǎn)移到保持恒溫的恒溫室內(nèi)部,并且溫度校準通過以小步驟逐漸改變內(nèi)部溫度來進行,這可能導(dǎo)致生產(chǎn)率低。因而,與具有更簡單結(jié)構(gòu)的傳動裝置或光學(xué)裝置相比較,其設(shè)置比高精度傳感器的那些簡單得多,這可能是上述高精度傳感器的批量生產(chǎn)制造工藝的瓶頸。因此,可能很難降低制造成本。高精度傳感器進一步需要用于溫度校準的附加的成本,并且因此需要溫度校準的高精度溫度傳感器的成本可能是不需要溫度校準的溫度傳感器的成本的幾倍到數(shù)十倍。特別地,為了生產(chǎn)多的更高精度的傳感器,可能需要更高的成本和更多的時間來進行極其精確的溫度校準。進一步地,盡管目前生產(chǎn)的傳感器被廣泛使用是一事實,但是由于溫度校準技術(shù)的較慢的進展,因此,與批量生產(chǎn)的一般目的的半導(dǎo)體裝置相比較,不是很多的高精度傳感器被批量生產(chǎn)。因而,將溫度校準過程本身完全從制造工藝消除可能是最有效的。優(yōu)選的是,用戶每次使用高精度傳感器時可容易地并且簡單地進行溫度校準來保持高精度傳感器的高精度。但是,實際上,在傳感器運輸之后,可能很難使用戶進行溫度校準。因而,存在對能夠通過自身,在任何時間任何地點,以與僅由電信號簡單驅(qū)動的一般目的的半導(dǎo)體裝置相同的方式,利用電信號進行溫度校準的電氣元件的需要。

技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的至少一個實施例的總體目的是提供一種電氣元件,能夠進行溫度校準而沒有復(fù)雜的溫度校準步驟,并且降低制造成本。在一個實施例中,提供了一種溫度依賴性電氣元件,包括:相變部分,該相變部分包括至少一種具有預(yù)定相轉(zhuǎn)變溫度的傳導(dǎo)性(conductive)相變材料;檢測器部分,其構(gòu)造成用于檢測由于溫度變化導(dǎo)致的相變材料傳導(dǎo)率(conductivity)的變化,以基于檢測到的相變材料傳導(dǎo)率的變化來檢測相變材料的相轉(zhuǎn)變;溫度校準部分,構(gòu)造成進行溫度校準,該溫度校準是將由檢測器部分基于相變材料的傳導(dǎo)率的變化而檢測到的相變材料表現(xiàn)出相轉(zhuǎn)變時的溫度調(diào)節(jié)至相變材料的預(yù)定相轉(zhuǎn)變溫度進行的;和基板,相變部分、檢測器部分和溫度校準部分一體地布置在該基板上。附圖說明在結(jié)合附圖閱讀時,通過下面的具體實施方式,實施例的其他目的和特征將顯而易見,附圖中:圖1是示出相變材料中隨著時間轉(zhuǎn)變的溫度變化及電阻值變化的特性曲線;圖2是示出與相轉(zhuǎn)變材料相關(guān)的對應(yīng)于提供給熱產(chǎn)生部分的電流的熱產(chǎn)生部分的溫度變化和電阻值變化的特性曲線;圖3是示出具有不同相轉(zhuǎn)變溫度的兩種相變材料中隨時間轉(zhuǎn)變的溫度變化的特性曲線;圖4是與具有不同相轉(zhuǎn)變溫度的兩種相變材料相關(guān)的熱產(chǎn)生部分中隨溫度轉(zhuǎn)變的驅(qū)動電流值變化的特性曲線;圖5是與具有不同相轉(zhuǎn)變溫度的兩種相變材料相關(guān)的檢測引線之間隨時間轉(zhuǎn)變的輸出電壓值變化的特性曲線;圖6是基于具有不同相轉(zhuǎn)變溫度的兩種相變材料中施加的電壓和輸出電壓所計算的電阻值變化的特性曲線;圖7是示出具有不同相轉(zhuǎn)變溫度的兩種相變材料的電阻-溫度特性的特性曲線;圖8A和8B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的層合結(jié)構(gòu)的圖示;圖9A和9B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示;圖10A和10B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示;圖11A和11B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示;圖12A和12B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示;圖13A和13B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的平面圖示;圖14A和14B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的平行結(jié)構(gòu)的圖示;圖15A和15B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種平行結(jié)構(gòu)的圖示;圖16A和16B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種平行結(jié)構(gòu)的平面圖示;圖17A和17B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種平行結(jié)構(gòu)的平面圖示;圖18A和18B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種平行結(jié)構(gòu)的圖示;圖19A和19B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種平行結(jié)構(gòu)的圖示;圖20是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的平面圖示;圖21A和21B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示;圖22A和22B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示;圖23A和23B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示;圖24A和24B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示;圖25A和25B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖26A和26B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示;圖27是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的截面圖;圖28A和28B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示;圖29是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的截面圖;圖30A和30B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示;圖31A和31B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示;圖32A和32B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示;圖33A和33B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示;圖34A和34B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示;圖35A和35B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示;圖36A和36B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種平行結(jié)構(gòu)的圖示;圖37A和37B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種平行結(jié)構(gòu)的圖示;圖38A和38B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種平行結(jié)構(gòu)的圖示;圖39A和39B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種平行結(jié)構(gòu)的圖示;圖40是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種平行結(jié)構(gòu)的平面圖示;圖41A和41B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示;圖42A和42B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示;圖43A和43B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種平行結(jié)構(gòu)的圖示;圖44A到44C是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種平行結(jié)構(gòu)的圖示;圖45A到45C是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種平行結(jié)構(gòu)的圖示;圖46A和46B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種平行結(jié)構(gòu)的圖示;圖47A和47B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示;圖48A和48B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種平行結(jié)構(gòu)的圖示;圖49A和49B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種平行結(jié)構(gòu)的圖示;圖50A和50B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種平行結(jié)構(gòu)的圖示;圖51A到51D是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示;圖52A到52D是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示;圖53是示出具有根據(jù)一個實施例的電氣元件的集成元件配置的示意性平面圖示;圖54是示出具有根據(jù)一個實施例的電氣元件的集成元件配置的框圖;圖55是示出通過根據(jù)一個實施例的電氣元件進行的校準操作的流程圖;圖56A和56B是示出二極管正向電壓和溫度變化之間的關(guān)系的圖示;圖57是示出集成電路(IC)雙極晶體管的局部結(jié)構(gòu)的剖視圖;圖58是示出溫度補償電路的第一溫度檢測部分和第二溫度檢測部分的電路圖;圖59是示出環(huán)境溫度不變時,第一溫度檢測部分的電阻值的變化和第二溫度檢測部分的電阻值的變化的特性曲線;圖60是示出橋路的輸出特性的特性曲線;圖61是示出第一溫度檢測部分的電阻值的變化和第二溫度檢測部分的電阻值的變化的特性曲線;圖62是示出環(huán)境溫度改變時,第一溫度檢測部分的電阻值的變化和第二溫度檢測部分的電阻值的變化的特性曲線;圖63A和63B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的結(jié)構(gòu)的截面圖;圖64A和64B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種結(jié)構(gòu)的截面圖;圖65A和65B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種結(jié)構(gòu)的截面圖。具體實施方式下面將參照附圖描述優(yōu)選實施例。首先概述利用相變材料的相轉(zhuǎn)變的校準原理。在該示例中,檢測相變材料的相轉(zhuǎn)變的因數(shù)被示出為電阻值的變化。圖1是示出相變材料中隨著時間轉(zhuǎn)變的溫度變化及電阻值變化的特性曲線。該圖1示出的特性曲線描繪了與相變材料相鄰布置的溫度依賴性電阻構(gòu)件的電阻值變化。當相變材料隨著時間轉(zhuǎn)變而被加熱時,該電阻值變化通過電阻器測量。在該示例中,使用相變材料的已知的熔點來校準。如圖1中所示,當具有恒定電流值的電流提供給相變材料并且相轉(zhuǎn)變在相變材料中發(fā)生時,可能在相轉(zhuǎn)變已經(jīng)在相變材料中發(fā)生所在的溫度下(即,熔點;Mp(或冰點))發(fā)生吸熱反應(yīng)。如果相變材料為固體,并且相變材料的溫度升高并且達到相轉(zhuǎn)變溫度時,相變材料開始液化。相變材料的相轉(zhuǎn)變溫度保持不變,直到整個相變材料液化,并且在整個相變材料已經(jīng)液壓之后開始再次升高。因而,電阻構(gòu)件的電阻值顯示出如圖1的特性曲線中所示的部分不連續(xù)。在圖1中,電阻構(gòu)件的溫度在電阻構(gòu)件具有電阻值R2時達到相轉(zhuǎn)變溫度。即,當電阻構(gòu)件具有電阻R2時,電阻構(gòu)件的溫度已經(jīng)達到相轉(zhuǎn)變溫度。因此,溫度依賴性電阻構(gòu)件的電阻值提前被測量,并且對電阻構(gòu)件的溫度校準通過將電阻構(gòu)件的溫度調(diào)節(jié)到已知的相轉(zhuǎn)變溫度來進行,該已知的相轉(zhuǎn)變溫度在測量的電阻值達到電阻值R2所在的時間下獲得。因而,由于在相轉(zhuǎn)變溫度和電阻構(gòu)件的電阻值之間存在一一對應(yīng)關(guān)系,因此溫度校準可基于相轉(zhuǎn)變溫度和電阻值之間的該一一對應(yīng)關(guān)系進行。應(yīng)注意的是,可通過降低熱產(chǎn)生部分的熱容并且均勻地形成薄相變材料,從而具有均勻的溫度區(qū)域來精確地檢測相轉(zhuǎn)變時間。特別地,當相轉(zhuǎn)變已經(jīng)發(fā)生,使得固體相變材料液化為液體時,相變材料表現(xiàn)為吸熱反應(yīng),其中,電阻構(gòu)件保持恒定溫度;即,如圖1中所示,從相轉(zhuǎn)變開始到相轉(zhuǎn)變結(jié)束,電阻構(gòu)件的溫度保持不變。因而,熱產(chǎn)生部分的增大電阻值的趨勢被檢測為改變成電阻值的平行狀態(tài)的現(xiàn)象。電阻值在從時間T1到T2的持續(xù)時間段中的轉(zhuǎn)變(變化)被存儲為數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)以電阻值和時間的函數(shù)生成。對時間T1之后獲得的函數(shù)和數(shù)據(jù)進行比較。如果在時間T2時不存在沒有與該函數(shù)匹配的數(shù)據(jù),則相變材料表現(xiàn)出相轉(zhuǎn)變。因此,在時間T2時的相變材料的溫度被確定為已知的相轉(zhuǎn)變溫度Mp。特別地,如果具有小熱容量的電氣元件由熱產(chǎn)生部分、相變材料和帶中空部的基底材料形成,則在時間T2=0.1到10ms時,可獲得快速和重要的特性。例如,在圖18A和18B中所示的具有熱產(chǎn)生部分和相變材料的后面所述的元件的彎曲配置中,如果熱產(chǎn)生部分13和相變材料所形成區(qū)域具有2μm的厚度和100平方微米的尺寸,并且相變材料為Sn,相轉(zhuǎn)變溫度為231.928℃,則可在1ms中獲得標準溫度。如果其中熱產(chǎn)生部分13和相變材料布置于其中的區(qū)域的尺寸進一步減小,則可更快速地獲得標準溫度。因而,如圖1中所示,熱產(chǎn)生部分的電阻值R2對應(yīng)于已知的溫度Mp,極弱的電流被供到熱產(chǎn)生部分,以不使熱產(chǎn)生部分產(chǎn)生焦耳熱,并且通過利用已知的熱產(chǎn)生部分的電阻溫度系數(shù)TCR,熱產(chǎn)生部分的電阻值被檢測為該元件的環(huán)境溫度。應(yīng)注意的是,如果電氣元件被構(gòu)造成獲得兩個或多個不同的相轉(zhuǎn)變溫度時,則可確定未知的電阻溫度系數(shù)TCR,而不利用已知的熱產(chǎn)生部分的電阻溫度系數(shù)TRC。應(yīng)注意的是,在該實施例中,相變材料可以是任何材料,只要該材料可在某溫度下表現(xiàn)出相轉(zhuǎn)變即可。特別地,校準可通過利用能夠指示由國際溫度標準確定的溫度的材料以高精度進行,溫度使用該國際溫度標準以高精度確定。該材料的示例包括In和Sn。圖2是示出對應(yīng)于提供給熱產(chǎn)生部分的電流的熱產(chǎn)生部分的溫度變化和電阻值變化的特性曲線。如圖2中所示,由于相變材料在已知溫度下(升華點或沸點:Bp)從固態(tài)或氣態(tài)相轉(zhuǎn)變到液態(tài),因此相變材料蒸發(fā),并且熱產(chǎn)生部分的熱容量以蒸發(fā)的相變材料的量降低。熱產(chǎn)生部分的熱容量的降低增大提供給熱產(chǎn)生部分的電功率的電流值(電阻值),這以恒定比率提高熱產(chǎn)生部分的溫度(電阻值)。當熱產(chǎn)生部分的溫度已經(jīng)達到沸點Bp時,相變材料表現(xiàn)出相轉(zhuǎn)變。熱產(chǎn)生部分的電阻值由于其熱容量的變化表現(xiàn)出不連續(xù)的性能,并且該不連續(xù)點對應(yīng)于已知的沸點Bp。類似于圖1中所示的情況,極弱的電流被提供到熱產(chǎn)生部分,以不產(chǎn)生焦耳熱,并且熱產(chǎn)生部分的電阻值可被檢測為電氣元件的環(huán)境溫度。接下來概述利用兩種或多種相變材料的不同的已知相轉(zhuǎn)變溫度校準的原理。應(yīng)注意的是,在下面的示例中,采用兩種相變材料。圖3是示出與具有不同相轉(zhuǎn)變溫度的兩種相變材料相關(guān)的隨著時間轉(zhuǎn)變的溫度變化的特性曲線。如圖3中所示,提供給熱產(chǎn)生部分的電流以恒定的速率增大,以使相變材料A的溫度在時間T2達到相變材料A的相轉(zhuǎn)變溫度(即,熔點Mpa(冰點),其為特定已知值)。進一步地,如果連續(xù)地提供給熱產(chǎn)生部分電流來提高熱產(chǎn)生部分13的溫度,則相變材料B的溫度在時間T4達到相變材料B的相轉(zhuǎn)變溫度(即,熔點Mpb(冰點),其為特定已知值Mpb(>Mpa))。應(yīng)注意的是,這些元件能夠通過控制不具有熱產(chǎn)生部分的元件的環(huán)境溫度檢測圖3示出的相變材料的相轉(zhuǎn)變,并且將相應(yīng)檢測到的溫度確定為已知溫度,以使相變材料經(jīng)受相轉(zhuǎn)變。因此,利用具有沒有如相關(guān)技術(shù)的校準設(shè)備的溫度控制精度那樣高的溫度控制精度的校準設(shè)備,檢測每一個元件中的相變材料的相轉(zhuǎn)變,并且因此高精確地進行校準。然后將充分小的電流值施加到具有預(yù)定電阻溫度系數(shù)的熱產(chǎn)生部分,以不產(chǎn)生焦耳熱,并且檢測熱產(chǎn)生部分的電阻值。因此,高精度校準可通過將每一個元件的熱產(chǎn)生部分用作溫度檢測部分來進行。應(yīng)注意的是,至少滿足"Mpa≠Mpb"的條件。圖4示出一特性曲線,顯示對應(yīng)于時間轉(zhuǎn)變的與兩種相變材料相關(guān)的熱產(chǎn)生部分中驅(qū)動電流值變化,所述兩種相變材料具有不同的相轉(zhuǎn)變。如圖4中所示,電流值在從時間T0到時間T4期間以預(yù)定速率增大,在該期間中,測量輸出電壓,并且測量的輸出電壓被轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮柚?,以形成兩個偏置點R(ΔR=0)。存儲從時間T0到時間T1獲得的電阻值的時間相關(guān)的差值ΔR,然后將其與時間T2之后獲得的ΔR值比較。盡管施加的功率增大這一事實,但是由于吸熱反應(yīng)的效應(yīng),溫度沒有提高,直到從固體到液體的相轉(zhuǎn)變完成。因此,確定相變材料A的溫度在時間T2已經(jīng)達到相轉(zhuǎn)變溫度。同樣,確定相變材料B的溫度在時間T4已經(jīng)達到相轉(zhuǎn)變溫度Mpb。因此,圖5中所示的在時間T2的熱產(chǎn)生部分(用作加熱器和溫度檢測部分)的電流供給值或輸出電壓值Va對應(yīng)于在圖6示出的在熔點Mpa下獲得的電阻值Ra。進一步地,熱產(chǎn)生部分在時間T4的電流供給值或輸出電壓值Vb(參見圖5)對應(yīng)于在熔點Mpb下獲得的電阻值Rb(參見圖6),并且熱產(chǎn)生部分的溫度依賴性(電阻值的溫度校準)以溫度和電阻值的函數(shù)近似表示。如圖5中所示,以與電阻溫度計傳感器相似的方式,極弱的恒定電流Is在時間T5和T6提供給熱產(chǎn)生部分,以不使熱產(chǎn)生部分產(chǎn)生熱。結(jié)果,通過利用溫度和電阻值的函數(shù),電阻值V5/Is和電阻值V6/Is被分別以溫度C5和溫度C6進行檢測。測量由圖6中的虛線指示的環(huán)境溫度。該溫度測量可用該方式進行。如上面所述,由于兩種不同的相變材料包括不同的相轉(zhuǎn)變溫度,因此該元件可在熱產(chǎn)生部分的溫度已經(jīng)達到兩個不同溫度時可被校準。因而,可獲得高精度的溫度校準。應(yīng)注意的是,由于計算了熱產(chǎn)生部分的溫度依賴性(即,電阻值的溫度校準),因此可能利用具有未知電阻溫度系數(shù)(TCR)的電阻材料。如果具有已知電阻溫度系數(shù)(TCR)的電阻材料被用作用于熱產(chǎn)生部分的材料,則可如圖7中所示可獲得高精度的電阻值-溫度特性。例如,如果熱產(chǎn)生部分包括Pt,則熱產(chǎn)生部分的電阻值R(Ω)和溫度S(℃)可由下面的公式(1)表示。R=R0*(1+α·S)……(1)應(yīng)注意的是,如果電阻溫度系數(shù)(TCR)α為3.9083E-03(0to850℃),則由In形成并且Mpa=156.5985℃的相變材料A對應(yīng)于電阻值Ra,并且由Sn形成并且Mpb=231.928℃的相變材料B對應(yīng)于電阻值Rb,電阻溫度系數(shù)(TCR)α基于電阻值Ra和Rb校正,進一步的精度校準可實現(xiàn),以在從0至850℃的溫度下形成線性電阻溫度系數(shù)(TCR)α,并且可確保在Mpa和Mpb范圍外的溫度范圍的精度。應(yīng)注意的是,附圖(例如圖6)中,兩個不同的相轉(zhuǎn)變溫度表示兩種不同的相變材料。但是,如果溫度依賴性表現(xiàn)出線性溫度依賴性,則可能需要多個已知的相轉(zhuǎn)變溫度。在該情況下,可能增加圖示出的相變材料的種類。具有溫度依賴性的電氣元件的溫度校準基于被檢測為上面示例中的相變材料的相轉(zhuǎn)變的電阻值變化進行。指示另一種相變材料的相轉(zhuǎn)變的其他因子包括質(zhì)量、熱容量、特定頻率、介電常數(shù)、粘度、光學(xué)透射率、光學(xué)反射率和光學(xué)吸收率。接下來描述根據(jù)一個實施例的電氣元件的結(jié)構(gòu)。在該實施例中,電阻值的變化基于一種相變材料檢測。圖8A和8B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的層合結(jié)構(gòu)的圖示。圖8A和圖8B是根據(jù)一個實施例的電氣元件的平面圖和A-A'剖視圖。在圖8A和8B示出的具有層合結(jié)構(gòu)的電氣元件中,熱產(chǎn)生部分和相變材料緊密附接,以使熱傳導(dǎo)性可能均勻,并且熱容量可能較小。因此,可快速進行電氣元件的校準。因此,可獲得高精度的溫度檢測。根據(jù)本實施例的電氣元件可通過將一對由例如Si,Pt,NiCr,SiC和C等傳導(dǎo)性材料形成的并且構(gòu)造成給電氣元件提供電源的引線12布置在由例如玻璃或陶瓷等電絕緣材料形成的基板11上,將熱產(chǎn)生部分13布置在所述一對引線12的前端處,并且將相變材料14均勻地層合在熱產(chǎn)生部分13上形成。由于熱產(chǎn)生部分13具有的厚度小于引線12的厚度,或具有的寬度小于引線12的寬度,因此熱產(chǎn)生部分13具有比引線12的電阻值更大的電阻值。因此,熱產(chǎn)生部分13能夠被提供以電流來產(chǎn)生焦耳熱。熱產(chǎn)生部分13的電阻材料的比電阻值和對應(yīng)于該電阻溫度系數(shù)的電阻值與熱產(chǎn)生部分13的溫度相對應(yīng)。在具有上述配置的電氣元件中,將電流通過所述一對引線12提供給熱產(chǎn)生部分13,以使熱產(chǎn)生部分13可產(chǎn)生熱。于是,所述一對引線12檢測指示層合在熱產(chǎn)生部分13上的相變材料14的相轉(zhuǎn)變的電阻值。因此,根據(jù)上述原理,相變材料14的相轉(zhuǎn)變溫度可通過檢測層合在熱產(chǎn)生部分13上的相變材料14的電阻值來檢測。應(yīng)注意的是,相變材料14是非傳導(dǎo)性材料,其不會電影響熱產(chǎn)生部分13,并且能夠由于熱產(chǎn)生部分13的電性能而在熱產(chǎn)生部分13上獲得熱效應(yīng)。當熱產(chǎn)生部分13被從引線12的后端提供以電流時,熱產(chǎn)生部分13產(chǎn)生焦耳熱,以提高其溫度。進一步地,少量相變材料14緊密布置到熱產(chǎn)生部分13上,以使相變材料14的溫度可約為與熱產(chǎn)生部分13相同的溫度。圖9A和9B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示。在圖9A和9B中,與圖8A和8B示出的那些相似的附圖標記表示根據(jù)圖8A和8B示出的實施例的電氣元件的相同部件。圖9A和圖9B是根據(jù)該實施例的電氣元件的平面圖和A-A'剖視圖。圖9B示出的基板11由例如Al,Ni和Si等傳導(dǎo)性材料形成。由于基板11由具有與引線12或熱產(chǎn)生部分13相干涉的風(fēng)險的傳導(dǎo)性材料形成,因此電絕緣層15形成在圖9A和9B示出的電氣元件中的基板11的表面上。如果該電絕緣層15的溫度低于相變材料14的溫度,則該電絕緣層15表現(xiàn)出相轉(zhuǎn)變。因而,優(yōu)選電絕緣層15由相轉(zhuǎn)變溫度高于相變材料14的相轉(zhuǎn)變溫度的材料形成。這類材料的示例包括由SiO2,Si3N4和A12O3形成的耐熱材料。由Si制成的基板可便于外圍電路的集成。該電絕緣層15可通過將由Si制成的基板11熱氧化來在基板11的表面上形成SiO2來獲得,并且可由絕緣體上硅(SOI)結(jié)構(gòu)形成。圖10A和10B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示。在圖10A和10B中,與圖9A和9B示出的那些相似的附圖標記表示根據(jù)圖9A和9B示出實施例的電氣元件的相同部件。圖10A和圖10B是根據(jù)該實施例的電氣元件的平面圖和A-A'剖視圖。圖10A和10B示出的電氣元件與9A和9B示出的電氣元件的不同之處在于:圖10A和10B示出的電氣元件進一步在基板11的排除熱產(chǎn)生部分13和相變材料14所形成區(qū)域在外的區(qū)域中包括中空部16。該中空部16通過將電絕緣層15用作掩模蝕刻基板11的該區(qū)域形成。具有上述結(jié)構(gòu)的電氣元件由于設(shè)置在熱產(chǎn)生部分13和基板11之間的具有低熱容量的空間(即,中空部16),可為熱產(chǎn)生部分13提供高絕熱性和低熱容量。進一步地,由于少量相變材料14緊密布置(層合)到熱產(chǎn)生部分13上,因此相變材料14的溫度可變成約與熱產(chǎn)生部分13的溫度相同,并且因此,溫度分布可變得均勻。因此,相變材料14和熱產(chǎn)生部分13的溫度可被快速地控制,這便于快速完成電氣元件的高精度溫度校準。用于在基板11由傳導(dǎo)性材料形成的情況下制造電氣元件的方法包括:將電絕緣層15層合在基板11上,將傳導(dǎo)性電阻材料薄膜經(jīng)由電絕緣層15通過沉積或濺射層合在基板11上,并且通過光刻技術(shù)以引線12和熱產(chǎn)生部分13圖案化傳導(dǎo)性電阻材料,所述光刻技術(shù)為半導(dǎo)體微制造技術(shù)。如果相變材料14由傳導(dǎo)性材料形成,則用于制造電氣元件的方法進一步包括經(jīng)由電絕緣層15在熱產(chǎn)生部分13上圖案化相變材料14。在電氣元件具有在基板11中帶中空部16的結(jié)構(gòu)的情況下,該用于制造電氣元件的方法進一步包括通過蝕刻去除基板11的面對熱產(chǎn)生部分13和相變材料14的外周區(qū)域的區(qū)域,以使基板11在對應(yīng)于熱產(chǎn)生部分13和相變材料14的外周區(qū)域的區(qū)域中包括中空部16。中空部16在基板11中的形成可降低在熱產(chǎn)生部分13和相變材料14上具有大熱容量的基板11的不利影響,并且還降低熱產(chǎn)生部分13和相變材料14的熱容量。因此,電氣元件的溫度可快速地調(diào)節(jié)到預(yù)定溫度。圖11A和11B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示。在圖11A和11B中,與圖10A和10B示出的那些相似的附圖標記表示根據(jù)圖10A和10B示出的實施例的電氣元件的相同部件。圖11A和圖11B是根據(jù)該實施例的電氣元件的平面圖和A-A'剖視圖。圖11A和11B示出的電氣元件與10A和10B示出的電氣元件的不同之處在于:圖11A和11B示出的電氣元件進一步包括連接到相變材料14的檢測引線17。應(yīng)注意的是,檢測引線17可由Al或Au制成,或由與熱產(chǎn)生部分13相同的材料形成。相變材料14由傳導(dǎo)性材料形成,并且經(jīng)由電絕緣材料18層合在熱產(chǎn)生部分13上,以便與熱產(chǎn)生部分13電絕緣。因此,檢測引線17能夠單獨檢測與熱產(chǎn)生部分13電隔離的相變材料14的狀態(tài)。采用該配置,相變材料14的相轉(zhuǎn)變溫度可精確地檢測。進一步地,提供到熱產(chǎn)生部分13的電源可簡單地控制,而不影響熱產(chǎn)生部分13的電性能,盡管相變材料14是由傳導(dǎo)性材料形成的這一事實。進一步地,即使由Al或Au制成的檢測引線17和外圍電路被集成在基板11上,由Al和Au制成的檢測引線17仍可由與外圍電路的布線相同的材料形成。因而,該制造工藝可能不復(fù)雜。圖12A和12B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示。在圖12A和12B中,與圖11A和11B示出的那些相似的附圖標記表示根據(jù)圖11A和11B示出的實施例的電氣元件的相同部件。圖12A和圖12B是根據(jù)該實施例的電氣元件的平面圖和A-A'剖視圖。圖12A和12B示出的電氣元件與11A和11B示出的電氣元件的不同之處在于:圖12A和12B示出的電氣元件進一步在基板11的排除熱產(chǎn)生部分13和相變材料14所形成區(qū)域在外的區(qū)域中包括中空部16。該中空部16通過將電絕緣層15用作掩模蝕刻基板11的該區(qū)域形成。具有上述結(jié)構(gòu)的電氣元件由于設(shè)置在熱產(chǎn)生部分13和基板11之間的具有低熱容量的空間(即,中空部16),可為熱產(chǎn)生部分13提供高絕熱性和低熱容量。進一步地,由于少量相變材料14緊密布置(層合)到熱產(chǎn)生部分13上,因此相變材料14的溫度可變成與熱產(chǎn)生部分13的溫度相似,并且因此,溫度分布可變得均勻。因此,相變材料14和熱產(chǎn)生部分13的溫度可被快速地控制,這便于快速完成電氣元件的高精度溫度校準。圖13A和13B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示。在圖13A和13B中,與圖11A和11B示出的那些相似的附圖標記表示根據(jù)圖11A和11B示出的實施例的電氣元件的相同部件。圖13A示出的電氣元件在檢測引線17的圖案由例如金屬材料等與相變材料14相同的傳導(dǎo)性材料制成的情況下包括層合結(jié)構(gòu),以使檢測引線17能夠檢測相變材料14的電性能。因而,電氣元件的該結(jié)構(gòu)可通過利用相同的材料形成相變材料14和檢測引線17更簡單地形成,由此簡化該電氣元件的制造工藝。圖13B示出的電氣元件與13A示出的電氣元件的不同之處在于:圖13B示出的電氣元件進一步在基板13的排除熱產(chǎn)生部分13和相變材料14所形成區(qū)域在外的區(qū)域中包括中空部16。通過圖13B中所示的該結(jié)構(gòu),可通過快速控制電氣元件的熱產(chǎn)生部分13和相變材料14的溫度來實現(xiàn)高精度校準。圖14A和14B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的平行結(jié)構(gòu)的圖示。在圖14A和14B中,與圖8A和8B示出的那些相似的附圖標記表示根據(jù)圖8A和8B示出的實施例的電氣元件的相同部件。圖14A和圖14B是根據(jù)該實施例的電氣元件的平面圖和A-A'剖視圖。在圖14A和14B示出的具有平行結(jié)構(gòu)的電氣元件包括基板11,由電阻材料形成的引線12、熱產(chǎn)生部分13和相變材料14形成于基板上,以使相變材料14經(jīng)由間隔而平行于熱產(chǎn)生部分13。如果引線12和熱產(chǎn)生部分13的圖案通過光刻技術(shù)形成,該光刻技術(shù)為半導(dǎo)體微制造技術(shù),則具有不均勻程度的層合結(jié)構(gòu)可能不利地影響尺寸加工精度。因而,熱產(chǎn)生部分13與相變材料14在相同的平面上平行布置,以使圖案的不均勻程度可降低,并且尺寸精度方面的變化也可降低。進一步地,由于一間隔設(shè)置在熱產(chǎn)生部分13和相變材料14之間,則熱產(chǎn)生部分13與相變材料14電絕緣。因此,即使相變材料14為傳導(dǎo)性材料,作為傳導(dǎo)性材料的相變材料14也不會影響熱產(chǎn)生部分13。圖15A和15B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種平行結(jié)構(gòu)的圖示。在圖15A和15B中,與圖14A和14B示出的那些相似的附圖標記表示根據(jù)圖14A和14B示出的實施例的電氣元件的相同部件。圖15A和圖15B是根據(jù)該實施例的電氣元件的平面圖和A-A'剖視圖。圖15A和15B示出的電氣元件與圖14A和14B示出的電氣元件的不同之處在于:圖15A和15B示出的電氣元件進一步在基板11的排除熱產(chǎn)生部分13和相變材料14所形成區(qū)域在外的區(qū)域中包括中空部16。該中空部16通過將電絕緣層15用作掩模蝕刻基板11的該區(qū)域形成。具有上述結(jié)構(gòu)的電氣元件由于設(shè)置在熱產(chǎn)生部分13和基板11之間的具有低熱容量的空間(即,中空部16),可為熱產(chǎn)生部分13提供高絕熱性和低熱容量。進一步地,由于少量相變材料14與熱產(chǎn)生部分13平行緊密布置,因此相變材料14的溫度可變成與熱產(chǎn)生部分13的溫度相似,并且因此,溫度分布可變得均勻。因此,相變材料14和熱產(chǎn)生部分13的溫度可被快速地控制,這便于快速完成電氣元件的高精度溫度校準。圖16A和16B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示。在圖16A和16B中,與圖15A和15B示出的那些相似的附圖標記表示根據(jù)圖15A和15B示出的實施例的電氣元件的相同部件。圖16A示出的電氣元件在檢測引線17由例如金屬材料的與相變材料14相同的傳導(dǎo)性材料制成的情況下包括平行結(jié)構(gòu),以使檢測引線17能夠檢測相變材料14的電性能。因而,電氣元件的該結(jié)構(gòu)可通過利用相同的材料形成相變材料14和檢測引線17更簡單地形成,由此簡化這種電氣元件的制造工藝。圖16B示出的電氣元件與16A示出的電氣元件的不同之處在于:圖16B示出的電氣元件進一步在基板16的排除熱產(chǎn)生部分13和相變材料14所形成區(qū)域在外的區(qū)域中包括中空部16。通過圖16B中所示的平行結(jié)構(gòu),可通過快速控制電氣元件的熱產(chǎn)生部分13和相變材料14的溫度來實現(xiàn)高精度校準。圖17A和17B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種平行結(jié)構(gòu)的圖示。在圖17A和17B中,與圖16A和16B示出的那些相似的附圖標記表示根據(jù)圖16A和16B示出的實施例的電氣元件的相同部件。在圖17A示出的具有平行結(jié)構(gòu)的電氣元件與圖16A和16B示出的電氣元件的不同之處在于:檢測引線17被連接到相變材料14。應(yīng)注意的是,檢測引線17可由Al或Au制成,或由與熱產(chǎn)生部分13相同的材料形成。圖17B示出的電氣元件與17A示出的電氣元件的不同之處在于:圖17B示出的電氣元件進一步在基板11的排除熱產(chǎn)生部分13和相變材料14所形成區(qū)域在外的區(qū)域中包括中空部16。該中空部16通過將電絕緣層15用作掩模蝕刻基板11的該區(qū)域形成。圖18A和18B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種平行結(jié)構(gòu)的圖示。圖18A和圖18B是根據(jù)該實施例的電氣元件的平面圖和B-B'剖視圖。在圖18A和18B中,與圖17A和17B示出的那些相似的附圖標記表示根據(jù)圖17A和17B示出的實施例的電氣元件的相同部件。在根據(jù)圖18A和18B示出的實施例的電氣元件中,電絕緣層15部分地包括對應(yīng)于中空部16形成在基板11中所處的區(qū)域的開放區(qū)域,以使存在于中空部16中的空氣可與環(huán)境空氣通過形成在電絕緣層15中的開放區(qū)域連通。進一步地,具有彎曲結(jié)構(gòu)的熱產(chǎn)生部分13布置在電絕緣層15上,以使通過分割相變材料14獲得的部分布置在熱產(chǎn)生部分13的彎曲結(jié)構(gòu)的彎曲部分之間,以使相變材料的部分與熱產(chǎn)生部分13的彎曲結(jié)構(gòu)的彎曲部分平行布置。由于熱產(chǎn)生部分13具有彎曲結(jié)構(gòu),因此熱產(chǎn)生部分13和相變材料14可在局部以高密度布置。因此,溫度分布可變得均勻,并且因此可有效實現(xiàn)高精度校準。圖19A和19B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種平行結(jié)構(gòu)的圖示。圖19A和圖19B是根據(jù)該實施例的電氣元件的平面圖和A-A'剖視圖。在圖19A和19B中,與圖18A和18B示出的那些相似的附圖標記表示根據(jù)圖18A和18B示出的實施例的電氣元件的相同部件。圖19A和19B示出的電氣元件與圖18A和18B示出的電氣元件的不同之處在于:圖19A和19B示出的電氣元件在熱產(chǎn)生部分13的彎曲結(jié)構(gòu)的表面上進一步包括電絕緣層18,并且相變材料14層合在電絕緣層18上方。由于熱產(chǎn)生部分13具有彎曲結(jié)構(gòu),電絕緣層18和相變材料14進一步層合在該彎曲結(jié)構(gòu)上,因此,熱產(chǎn)生部分13和相變材料14可在局部以高密度布置。因此,溫度分布可變得均勻,并且因此可有效實現(xiàn)高精度校準。圖20是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示。在圖20中,與圖8A和8B示出的那些相似的附圖標記表示根據(jù)圖8A和8B示出的實施例的電氣元件的相同部件。圖20示出的電氣元件與8A和8B示出的電氣元件的不同之處在于:圖20示出的電氣元件包括兩個或多個由熱產(chǎn)生部分13和相變材料14構(gòu)成的層合單元。采用該配置,在通過第一層合單元的校準實現(xiàn)的電氣元件的質(zhì)量保證期已經(jīng)過期之后,電氣元件的質(zhì)量保證期可通過第二層合單元的校準來實現(xiàn)。因而可確保用于電氣元件的較長的質(zhì)量保證期。進一步地,電氣元件包括作為溫度補償檢測器的橋路,以降低校準過程中的溫度波動影響。圖21A和22B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示。圖21A和圖21B是根據(jù)該實施例的電氣元件的平面圖和A-A'剖視圖。在圖21A和21B中,與圖17A和17B示出的那些相似的附圖標記表示根據(jù)圖17A和17B示出的實施例的電氣元件的相同部件。在具有其中由金屬材料形成并且易于氧化的相變材料14從電氣元件表面露出的結(jié)構(gòu)的電氣元件中,相變材料14可由環(huán)境大氣氧化,并且轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘傺趸铩R蚨?,相變材?4的相轉(zhuǎn)變溫度可能由于相變材料14的金屬氧化物而改變。進一步地,如果相變材料14被液化,則溫度分布可能由于液化的相變材料14的流動變形而改變。在該情況下,如果校準重復(fù)進行,則不可能在校準中獲得重復(fù)性。因而,在圖21A和21B示出的電氣元件中,電絕緣層18形成為相變材料14上方的鈍化膜,以防止相變材料14與環(huán)境大氣化學(xué)反應(yīng)。應(yīng)注意的是,電絕緣層18可以優(yōu)選由例如SiO2,Si3N4和A12O3等耐熱材料形成。進一步地,如果期望利用國際溫度標準限定的固定點進行高精度校準,則相變材料14的冰點(熔點)需要在10.1325Pa的標準大氣壓力下檢測。在該情況下,由于耐熱電絕緣層18的剛度,恒定的壓力保持在耐熱電絕緣層18內(nèi)部,因此可提高校準精度而不受大氣壓力變化的影響。圖22A和22B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示。在圖22A和22B中,與圖21A和21B示出的那些相似的附圖標記表示根據(jù)圖21A和21B示出的實施例的電氣元件的相同部件。圖22A和圖22B是根據(jù)該實施例的電氣元件的平面圖和A-A'剖視圖。圖22A和22B示出的電氣元件與圖21A和21B示出的電氣元件的不同之處在于:圖22A和22B示出的電氣元件進一步在基板11的排除熱產(chǎn)生部分13和相變材料14所形成區(qū)域在外的區(qū)域中包括中空部16。該中空部16通過將電絕緣層15用作掩模蝕刻基板11的該區(qū)域形成。因而,可通過快速控制電氣元件的熱產(chǎn)生部分13和相變材料14的溫度來實現(xiàn)高精度校準。接下來,描述根據(jù)一個實施例的包括具有不同相轉(zhuǎn)變溫度的兩種相變材料的電氣元件的結(jié)構(gòu)。圖23A和23B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示。圖23A和圖23B是根據(jù)該實施例的電氣元件的平面圖和A-A'剖視圖。在圖23A和23B中,與圖8A和8B示出的那些相似的附圖標記表示根據(jù)圖8A和8B示出的實施例的電氣元件的相同部件。根據(jù)圖23A和23B示出的實施例的電氣元件可通過將一對由例如Si,Pt,NiCr,SiC和C等傳導(dǎo)性材料形成的并且構(gòu)造成給電氣元件提供電源的引線12布置在由例如玻璃或陶瓷等電絕緣材料形成的基板11上,將熱產(chǎn)生部分13布置在所述一對引線12的端部,并且將具有不同相轉(zhuǎn)變溫度的相變材料31和32經(jīng)由相變材料31和32之間的空間層合在熱產(chǎn)生部分13上而形成。在圖23A和23B示出的具有這種層合結(jié)構(gòu)的電氣元件中,熱產(chǎn)生部分13和相變材料31和32緊密附接,以使熱傳導(dǎo)性可能均勻,并且熱容量可能較小。因此,可快速進行電氣元件的校準,并且可實現(xiàn)高精度溫度檢測。應(yīng)注意的是,如果相變材料31和32由傳導(dǎo)性材料形成,并且電絕緣層18(圖23A和23B中未示出)形成在基板11上方,并且相變材料31和32形成在電絕緣層18的對應(yīng)于熱產(chǎn)生部分13的區(qū)域中。進一步地,由Si制成的基板11可便于外圍電路的集成。例如,如果基板11由具有體硅結(jié)構(gòu)的Si基板形成,則SiO2可通過熱氧化Si基板11形成在Si基板的表面上,或由單層或多層SiO2,Si3N4和A12O3形成的電絕緣層可通過CVD或濺射形成在Si基板11上,以不允許相變材料31和32或熱產(chǎn)生部分13與基板11產(chǎn)生傳導(dǎo)。接下來,例如Si,Pt或NiCr等熱產(chǎn)生部分13的材料通過CVD或濺射層合在電絕緣層上,并且熱產(chǎn)生部分13的圖案通過光刻形成。進一步地,相變材料31和32由CVD或濺射形成,并且相變材料31和32的圖案通過光刻技術(shù)形成。應(yīng)注意的是,由于CMOS元件結(jié)構(gòu)包括Si基板11、電絕緣層或形成在電絕緣層上的Si,因此外圍電路可集成在相同的芯片中。而且,如果使用具有SOI(絕緣體上硅)結(jié)構(gòu)的Si基板,則box層(掩埋氧化物層)被用作電絕緣層,并且SOI層通過光刻被圖案化,以形成熱產(chǎn)生部分13。接下來,在電絕緣層形成在基板11的表面上之后,相變材料31和32通過CVD、濺射或溶膠-凝膠工藝形成,并且相變材料31和32的圖案通過光刻技術(shù)形成。應(yīng)注意的是,由于box層或SOI層被用作CMOS元件結(jié)構(gòu),因此外圍電路可集成在相同的芯片中。圖24A和24B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示。在圖24A和24B中,與圖9A和9B示出的那些相似的附圖標記表示根據(jù)圖9A和9B示出的實施例的電氣元件的相同部件。圖24A和圖24B是根據(jù)該實施例的電氣元件的平面圖和A-A'剖視圖。圖24B示出的基板11由例如Al,Ni和Si等傳導(dǎo)性材料形成。由于由傳導(dǎo)性材料形成的基板11具有與引線12或熱產(chǎn)生部分13干涉的風(fēng)險,因此在圖24A和24B示出的電氣元件中,電絕緣層15形成在基板11的表面上,以使引線12或熱產(chǎn)生部分13經(jīng)由電絕緣層15形成在基板11上。應(yīng)注意的是,如果電絕緣層15的相轉(zhuǎn)變溫度低于相變材料31和32的各自的相轉(zhuǎn)變溫度,則電絕緣層15可表現(xiàn)出相轉(zhuǎn)變。因此,優(yōu)選電絕緣層15由相轉(zhuǎn)變溫度高于相變材料31和32的相轉(zhuǎn)變溫度的材料形成。例如,電絕緣層15可能優(yōu)選由SiO2,Si3N4和A12O3構(gòu)成的耐熱材料形成。用于制造電氣元件的方法包括將電絕緣層15層合在基板11上,將傳導(dǎo)性電阻材料薄膜通過CVD或濺射層合在電絕緣層15上方,和通過光刻將傳導(dǎo)性電阻材料圖案化為引線12和熱產(chǎn)生部分13,所述光刻為半導(dǎo)體微制造技術(shù)。然后,如果相變材料31和32由非傳導(dǎo)性材料形成,該非傳導(dǎo)性材料不會電影響熱產(chǎn)生部分13,則相變材料32和32被進一步層合(形成)在熱產(chǎn)生部分13上。圖25A和25B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示。在圖25A和25B中,與圖24A和24B示出的那些相似的附圖標記表示根據(jù)圖24A和24B示出的電氣元件的相同部件。圖25A和圖25B是根據(jù)該實施例的電氣元件的平面圖和A-A'剖視圖。圖25A和25B示出的電氣元件與圖24A和24B示出的電氣元件的不同之處在于:圖25A和25B示出的電氣元件進一步在基板11的排除熱產(chǎn)生部分13和相變材料31和32所形成區(qū)域在外的區(qū)域中包括中空部16。該中空部16通過將電絕緣層15用作掩模蝕刻基板11的該區(qū)域形成。具有上述結(jié)構(gòu)的電氣元件由于設(shè)置在熱產(chǎn)生部分13和基板11之間的具有低熱容量的空間(即,中空部16),可為熱產(chǎn)生部分13提供高絕熱性和低熱容量。進一步地,由于少量相變材料31和32緊密布置到熱產(chǎn)生部分13上,因此相變材料31和32的溫度可變成與熱產(chǎn)生部分13的溫度相似,并且因此,溫度分布可變得均勻。因此,相變材料31和32以及熱產(chǎn)生部分13的溫度可被快速地控制,這便于快速完成電氣元件的高精度溫度校準。用于在基板11由傳導(dǎo)性材料形成的情況下制造電氣元件的方法包括:將電絕緣層15層合在基板11上,將傳導(dǎo)性電阻材料薄膜通過沉積或濺射層合在電絕緣層15上方,和通過光刻將傳導(dǎo)性電阻材料圖案化為引線12和熱產(chǎn)生部分13,所述光刻為半導(dǎo)體微制造技術(shù)。如果相變材料31和32由傳導(dǎo)性材料形成,則用于制造電氣元件的方法進一步包括經(jīng)由電絕緣層15在熱產(chǎn)生部分13上圖案化相變材料31和32。在電氣元件具有在基板11中帶中空部16的結(jié)構(gòu)的情況下,用于制造電氣元件的方法進一步包括通過蝕刻去除基板11的面對熱產(chǎn)生部分13和相變材料31和32的外圍區(qū)域的區(qū)域。中空部16在基板11中的形成可降低在熱產(chǎn)生部分13和相變材料31和32上具有大熱容量的基板11的不利影響,并且還可降低熱產(chǎn)生部分13和相變材料31和32的熱容量。因此,電氣元件的溫度可快速地調(diào)節(jié)到預(yù)定溫度。圖26A和26B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示。在圖26A和26B中,與圖25A和25B示出的那些相似的附圖標記表示根據(jù)圖25A和25B示出的實施例的電氣元件的相同部件。圖26A和圖26B是根據(jù)該實施例的電氣元件的平面圖和A-A'剖視圖。圖26A和26B示出的電氣元件與圖25A和25B示出的電氣元件的不同之處在于:圖26A和26B示出的電氣元件的相變材料32和32由傳導(dǎo)性材料形成,并且相變材料31和32經(jīng)由電絕緣層18層合在熱產(chǎn)生部分13上,以便與熱產(chǎn)生部分13電絕緣。應(yīng)注意的是,如果熱產(chǎn)生部分13由加熱時其表面由環(huán)境大氣氧化或腐蝕的材料形成,則熱產(chǎn)生部分13的整個表面可涂覆有作為鈍化膜的由耐熱氧化物和氮化物形成的電絕緣層18,以提高圖27中所示的熱產(chǎn)生部分的耐用性。圖28A和28B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示。在圖28A和28B中,與圖26A和26B示出的那些相似的附圖標記表示根據(jù)圖26A和26B示出的實施例的電氣元件的相同部件。圖28A和圖28B是根據(jù)該實施例的電氣元件的平面圖和A-A'剖視圖。圖28A和28B示出的電氣元件與圖26A和26B示出的電氣元件的不同之處在于:圖28A和28B示出的電氣元件進一步在基板11的排除熱產(chǎn)生部分13和相變材料31和32所形成區(qū)域在外的區(qū)域中包括中空部16。該中空部16通過將電絕緣層15用作掩模蝕刻基板11的該區(qū)域形成。具有上述結(jié)構(gòu)的電氣元件由于設(shè)置在熱產(chǎn)生部分13和基板11之間的具有低熱容量的空間(即,中空部16),可為熱產(chǎn)生部分13提供高絕熱性和低熱容量。進一步地,由于少量相變材料31和32緊密布置到熱產(chǎn)生部分13上,因此相變材料31和32的溫度可變成與熱產(chǎn)生部分13的溫度相似,并且因此,溫度分布可變得均勻。因此,相變材料31和32以及熱產(chǎn)生部分13的溫度可被快速地控制,這便于快速完成電氣元件的高精度溫度校準。應(yīng)注意的是,如果熱產(chǎn)生部分13由加熱時其表面由環(huán)境大氣氧化或腐蝕的材料形成,則熱產(chǎn)生部分13的整個表面可涂覆有作為鈍化膜的由耐熱氧化物和氮化物形成的電絕緣層18,以提高圖29中所示的熱產(chǎn)生部分13的耐用性。圖30A和30B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示。在圖30A和30B中,與圖26A和26B示出的那些相似的附圖標記表示根據(jù)圖26A和26B示出的實施例的電氣元件的相同部件。圖30A和圖30B是根據(jù)該實施例的電氣元件的平面圖和A-A'剖視圖。應(yīng)注意的是,圖30B中所示的電絕緣層18自圖30A中省略。如圖30B中所示,熱產(chǎn)生部分13的整個表面和相變材料31和32的整個表面涂覆有用作鈍化膜的電絕緣層18。圖31A和31B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示。在圖31A和31B中,與圖30A和30B示出的那些相似的附圖標記表示根據(jù)圖30A和30B示出的實施例的電氣元件的相同部件。圖31A和圖31B是根據(jù)該實施例的電氣元件的平面圖和A-A'剖視圖。應(yīng)注意的是,圖31B中所示的電絕緣層18自圖31A中省略。圖31A和31B示出的電氣元件與圖30A和30B示出的電氣元件的不同之處在于:圖31A和31B示出的電氣元件進一步在基板11的排除熱產(chǎn)生部分13和相變材料31和32所形成區(qū)域在外的區(qū)域中包括中空部16。該中空部16通過將電絕緣層15用作掩模蝕刻基板11的該區(qū)域形成。具有上述結(jié)構(gòu)的電氣元件由于設(shè)置在熱產(chǎn)生部分13和基板11之間的具有低熱容量的空間(即,中空部16),可為熱產(chǎn)生部分13提供高絕熱性和低熱容量。進一步地,由于少量相變材料31和32緊密布置到熱產(chǎn)生部分13上,因此相變材料31和32的溫度可變成與熱產(chǎn)生部分13的溫度相似,并且因此,溫度分布可變得均勻。因此,相變材料31和32以及熱產(chǎn)生部分13的溫度可被快速地控制,這便于快速完成電氣元件的高精度溫度校準。圖32A和32B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示。在圖32A和32B中,與圖30A和30B示出的那些相似的附圖標記表示根據(jù)圖30A和30B示出的實施例的電氣元件的相同部件。圖32A和圖32B是根據(jù)該實施例的電氣元件的平面圖和B-B'剖視圖。應(yīng)注意的是,圖32B中所示的電絕緣層18自圖32A中省略。圖32A和32B示出的電氣元件與圖30A和30B示出的電氣元件的不同之處在于:圖32A和32B示出的電氣元件進一步包括兩對連接到相應(yīng)的相變材料31和32的檢測引線17。檢測引線17由Al或Au制成,或由與熱產(chǎn)生部分13相同的材料形成。應(yīng)注意的是,Al或Au可以在形成用于外圍電路的布線材料的同一工藝中形成。相變材料31和32由傳導(dǎo)性材料形成,并且經(jīng)由電絕緣層18層合在熱產(chǎn)生部分13上,以便與熱產(chǎn)生部分13電絕緣。因此,檢測引線17能夠單獨檢測與熱產(chǎn)生部分13電隔離的相變材料31和32的狀態(tài)。采用該配置,可精確地檢測相變材料31和32的相轉(zhuǎn)變溫度。進一步地,雖然相變材料31和32由傳導(dǎo)性材料形成,但是提供給熱產(chǎn)生部分13的電力可簡單地控制而不影響熱產(chǎn)生部分13的電性能。進一步地,即使由Al或Au制成的檢測引線17和外圍電路集成在基板11上,由Al和Au制成的檢測引線17仍可由與外圍電路的布線圖案相同的材料形成。因而,該制造工藝可能不復(fù)雜。圖33A和33B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示。在圖33A和33B中,與圖32A和32B示出的那些相似的附圖標記表示根據(jù)圖32A和32B示出的實施例的電氣元件的相同部件。圖33A和圖33B是根據(jù)該實施例的電氣元件的平面圖和B-B'剖視圖。應(yīng)注意的是,圖33B中所示的電絕緣層18自圖33A中省略。圖33A和33B示出的電氣元件與圖32A和32B示出的電氣元件的不同之處在于:圖33A和33B示出的電氣元件進一步在基板11的排除熱產(chǎn)生部分13和相變材料31和32所形成區(qū)域在外的區(qū)域中包括中空部16。該中空部16通過將電絕緣層15用作掩模蝕刻基板11的該區(qū)域形成。具有上述結(jié)構(gòu)的電氣元件由于設(shè)置在熱產(chǎn)生部分13和基板11之間的具有低熱容量的空間(即,中空部16),可為熱產(chǎn)生部分13提供高絕熱性和低熱容量。進一步地,由于少量相變材料31和32緊密布置到熱產(chǎn)生部分13上,因此相變材料31和32的溫度可變成與熱產(chǎn)生部分13的溫度相似,并且因此,溫度分布可變得均勻。因此,相變材料31和32以及熱產(chǎn)生部分13的溫度可被快速地控制,這便于快速完成電氣元件的高精度溫度校準。圖34A和34B是示出根據(jù)一個實施例的電氣元件的另一種層合結(jié)構(gòu)的圖示。在圖34A和34B中,與圖32A和32B示出的那些相似的附圖標記表示根據(jù)圖32A和32B示出的實施例的電氣元件的相同部件。圖34A和圖34B是根據(jù)該實施例...
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