JP2003007506A - 薄膜抵抗素子およびその製造方法 - Google Patents

薄膜抵抗素子およびその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極の低抵抗化を実現でき、かつ、抵抗値の
ばらつきが少ない高精度な薄膜抵抗素子を提供するこ
と。 【解決手段】 基板1上に所定の長さと幅を有する抵抗
体2を薄膜形成し、この抵抗体2の両端部を残して幅方
向に跨がるように絶縁体層3をパターン形成した後、こ
の絶縁体層3をポストベークしてからキュア処理するこ
とにより、絶縁体層3の周縁に傾斜を形成する。次い
で、抵抗体2と絶縁体層3を覆うように下地めっき層4
を形成し、この下地めっき層4の非電極形成領域にレジ
ストパターンを形成した後、このレジストから露出する
下地めっき層4の表面に電極材料を電解めっきして一対
の電極5を形成する。しかる後、レジストを剥離して下
地めっき層4を露出させ、この露出した下地めっき層4
をイオンミリング法で除去することにより、両電極5と
同一形状の下地めっき層4を形成し、両電極5がそれぞ
れ下地めっき層4を介して抵抗体2の両端部に接続され
た薄膜抵抗素子を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種の小型電子回
路に用いられる薄膜抵抗素子およびその製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図7は従来例に係る薄膜抵抗素子の平面
図、図8は該薄膜抵抗素子の断面図、図9は該薄膜抵抗
素子の製造工程を示す説明図である。図7と図8に示す
ように、従来の薄膜抵抗素子は、アルミナ基板10上に
形成された抵抗体11と一対の電極12とで構成されて
おり、その抵抗値は両電極12によって挟まれた抵抗体
11の長さLと幅Wによって規定される。
【0003】このように構成された薄膜抵抗素子を製造
するには、まず、図9(a)に示すように、アルミナ基
板10上に抵抗材料としてのTaNおよび電極材料とし
てのAlを蒸着法やイオンビームスパッタ法等で順次成
膜した後、これらをエッチングやイオンミリング法等で
所望のパターン形状に形成する。次に、図9(b)に示
すように、Alの上からフォトレジストをスピンコート
し、これを露光して現像することにより所望形状のレジ
ストパターン13を形成する。しかる後、図9(c)に
示すように、レジストパターン13から露出するAlを
ウェットエッチングすることにより、図9(d)に示す
ように、抵抗体11の両端部に電極12を有する薄膜抵
抗素子が形成される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の薄
膜抵抗素子に要求される特性として電極の低抵抗化があ
るが、前述した従来技術においては、Al等の電極材料
を蒸着法やイオンビームスパッタ法等で成膜しているた
め、電極の膜厚(約100〜500nm程度)を十分に
厚くすることができず、このことが電極の低抵抗化を妨
げる大きな要因となっていた。また、Al等の電極材料
をウェットエッチングして電極をパターン形成している
ため、図9(c)に示すように、エッチング時に電極の
角部に大きなサイドエッチが発生し、その結果、両電極
によって挟まれた抵抗体の長さ寸法Lがばらついてしま
い、抵抗値の精度が低下するという問題があった。な
お、電極材料として単層のAlを用いる代わりにCr/
Cu,Cr/Cu/Cr,Cr/Au,Cr/Au/C
r等の2層または3層構造としたものも知られている
が、この場合も複数層構造の電極材料をウェットエッチ
ングして電極をパターン形成するため、電極の角部に段
付き形状のサイドエッチが発生してしまい、上記と同様
に抵抗値の精度が低下するという問題があった。
【0005】本発明は、このような従来技術の実情に鑑
みてなされたもので、その目的は、電極の低抵抗化を実
現でき、かつ、抵抗値のばらつきが少ない高精度な薄膜
抵抗素子を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による薄膜抵抗素子では、基板上に薄膜形成
された抵抗体と、この抵抗体を幅方向に跨ぐようにパタ
ーン形成された絶縁体層と、前記抵抗体および前記絶縁
体層上に成膜され、該絶縁体層上で前記抵抗体を幅方向
に横切るように分割された一対の下地めっき層と、これ
ら下地めっき層の表面にめっき形成された一対の電極と
を備え、前記絶縁体層の周縁に傾斜を形成したことを特
徴としている。
【0007】また、上記目的を達成するために、本発明
による薄膜抵抗素子の製造方法では、基板上に所定の長
さと幅を有する抵抗体を薄膜形成する抵抗形成工程と、
前記基板上に前記抵抗体の長手方向の両端部を残して幅
方向に跨がるように絶縁体層をパターン形成する絶縁体
形成工程と、前記絶縁体層の周縁に傾斜を形成するテー
パ処理工程と、前記基板上に前記抵抗体および前記絶縁
体層を覆うように下地めっき層を成膜する下地めっき形
成工程と、前記下地めっき層の表面に前記抵抗体を幅方
向に横切るように一対の電極をめっき形成する電極形成
工程と、前記絶縁体層上で前記両電極間に位置する前記
下地めっき層を除去する除去工程とを具備することを特
徴としている。
【0008】このような構成によれば、めっきを用いて
厚膜の電極を形成することにより、電極の低抵抗化を実
現することができ、しかも、抵抗値が絶縁体層のパター
ン形状によって決定されるため、抵抗値のばらつきが少
ない高精度な薄膜抵抗素子を提供することができる。
【0009】上記の構成において、前記テーパ処理工程
がレジストパターンをポストベークした後にキュア処理
するものでも良いが、レジストパターンのポストベーク
後に紫外線を照射する工程を追加することが好ましく、
このようにするとポストベークによって生じた初期の傾
斜形状が紫外線照射によって保たれるため、その後にキ
ュア処理されても所望の傾斜形状を維持することができ
る。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態について
図面を参照して説明すると、図1は本発明の実施形態例
に係る薄膜抵抗素子の平面図、図2は図1のII−II線に
沿う断面図、図3は図1のIII−III線に沿う断面図、図
4は該薄膜抵抗素子の製造工程を示す説明図、図5と図
6は該薄膜抵抗素子の製造途中の説明図である。なお、
図5は図4(b)に、図6は図4(e)にそれぞれ対応
した平面図である。
【0011】図1〜図3に示すように、本実施形態例に
係る薄膜抵抗素子は、基板1と、この基板1上に薄膜形
成された抵抗体2と、この抵抗体2を幅方向に跨ぐよう
にパターン形成された絶縁体層3と、抵抗体2および絶
縁体層3上に成膜された一対の下地めっき層4と、これ
ら下地めっき層4の表面にめっき形成された一対の電極
5とで構成されており、絶縁体層3の周縁は傾斜面とな
っている。一対の電極5は抵抗体2を幅方向に横切るよ
うに分割されており、これら両電極5はそれぞれ下層の
下地めっき層4を介して抵抗体2の長手方向の両端部に
接続されている。なお、この薄膜抵抗素子の抵抗値は、
絶縁体層3の下面の長手方向の長さLと、抵抗体2の幅
方向の長さWとによって規定されている。
【0012】基板1としてはグレーズドアルミナ基板や
グレーズの無いアルミナ基板が用いられ、抵抗体2とし
てはTaN,NiCr,TaSi,TaSiO等の抵抗
材料が用いられる。ここで、TaNのように比抵抗が小
さい抵抗材料を用いた場合は、グレーズドアルミナ基板
(純度96%のアルミナ焼結基板上にガラスをコーティ
ング)を用いることが好ましいが、TaSiOのように
比抵抗が大きい抵抗材料を用いた場合は、グレーズの無
いアルミナ基板(アルミナ99.5%基板、アルミナ9
9.7%基板等)を用いても良い。
【0013】絶縁体層3は抵抗体2の長手方向の両端部
を残して幅方向に跨がるように形成されており、その周
縁に傾斜が形成されて略台形の断面形状となっている。
この絶縁体層3は例えばポジ形のフォトレジストを所望
のパターン形状に露光現像した後、このレジストパター
ンをポストベーク(加熱温度110〜180°C)する
ことによって傾斜を形成し、その後に窒素ガス雰囲気中
でキュア処理(加熱処理温度220〜260°C)する
ことにより形成される。あるいは、ポストベークよる傾
斜処理後に紫外線を照射して表面を硬化させ、その後に
キュア処理(加熱温度220〜250°C)する方法も
可能であり、この方法は初期の傾斜形状を維持する上で
好ましい。
【0014】下地めっき層4としてはCr/Cu、Ti
/Cu、Cr/Au、Ti/Au等が用いられ、これら
の材料をスパッタ法や蒸着法あるいはイオンビームスパ
ッタ等を用いて成膜することによって形成される。この
場合、密着層となる下層のCrやTiの厚みは5〜50
nm、上層のCuやAuの厚みは50〜200nm程度
が好ましい。
【0015】電極5としてはCu、Au、Cu/Ni、
Cu/Ni−P等の電極材料が用いられ、これらの材料
を下地めっき層4の表面に電解めっきすることによって
形成される。電極5はめっきによって十分に厚く形成す
ることができるが、その厚みは500nm〜5μm程度
が好ましい。そして、このような厚みの電極5を形成す
ることができるため、電極5の低抵抗化を実現すること
ができる。電極5を抵抗体2と絶縁体層3を幅方向に横
切るように分割するために、下地めっき層4が電極5と
同一形状に形成されている。この場合、下地めっき層4
の非電極形成領域にレジストパターンを形成した後、上
記した電極材料を下地めっき層4の表面に電解めっき
し、その後にレジストを剥離すれば所望形状の電極5が
形成される。そして、かかるレジスト剥離後、レジスト
パターンによって覆われていた下地めっき層4をイオン
ミリング法を用いて除去すれば、電極5と同一形状の下
地めっき層4が形成される。ここで、絶縁体層3の周縁
に傾斜が形成されているので、絶縁体層3の幅方向両側
に位置する基板1(図1の符号1aを付けた部分)上に
おいて下地めっき層4が全て除去され、一対の電極5間
のショート等を確実に防止することができる。また、絶
縁体層3の周縁に傾斜が形成されているので、図2に示
すように、絶縁体層3の傾斜面に下地めっき層4をほぼ
均一厚に形成することができ、したがって、下地めっき
層4上に欠陥の少ない高精度な電極5を形成することが
できる。
【0016】次に、上記の如く構成された薄膜抵抗素子
の製造工程について主として図4〜図6を用いて説明す
る。
【0017】まず、抵抗形成工程として、基板(アルミ
ナ基板またはグレーズドアルミナ基板)1上に抵抗材料
としてTaNを蒸着法やイオンビームスパッタ等により
10〜100nm厚に薄膜形成し、この抵抗材料上にポ
ジ形のフォトレジストをスピンコートする。しかる後、
このフォトレジストを所望のパターン形状に露光現像
し、レジストパターンから露出する抵抗材料をウェット
エッチングやRIE法あるいはイオンミリング法等で除
去した後、レジストを剥離することにより、図4(a)
に示すように、基板1上に所望形状の抵抗体2を形成す
る。
【0018】次に、絶縁体形成工程として、抵抗体2を
覆うようにポジ形のフォトレジストをスピンコートし、
このフォトレジストを所望のパターン形状に露光現像す
ることにより、図4(b)に示すように、抵抗体2の幅
方向に跨がる絶縁体層3を500nm〜3μm厚に形成
する。ここで、図5に示すように、絶縁体層3の長さL
は抵抗体2の全長(L+α)よりも短く、絶縁体層3の
幅(W+β)は抵抗体2の幅Wよりも長く形成されてい
るため、この絶縁体層3のパターン形状によって薄膜抵
抗素子の抵抗値が高精度に決定される。すなわち、薄膜
抵抗素子の抵抗値は絶縁体層3によって覆われた部分の
抵抗体2の膜厚と幅Wおよび長さLによって決定される
が、これらのうち、膜厚と幅Wについては抵抗材料をパ
ターニングすることによって高精度に設定され、残りの
長さLについては絶縁体層3のパターン形状によって高
精度に設定される。
【0019】次に、テーパ処理工程として、絶縁体層3
をポストベーク(加熱温度110〜180°C)した後
に紫外線照射により表面を硬化させ、その後にキュア処
理(加熱温度220〜250°C)することにより、図
4(c)に示すように、絶縁体層3の周縁に傾斜を形成
する。なお、かかるテーパ処理工程での加熱処理によ
り、絶縁体層3で覆われていない抵抗体2の両端部表面
に酸化膜ができるため、ミリング法や逆スパッタ法を用
いてこの表面酸化膜を除去することが好ましい。
【0020】次に、下地めっき形成工程として、例えば
CrとCuをスパッタ法や蒸着法あるいはイオンビーム
スパッタ等で順次成膜し、図4(d)に示すように、抵
抗体2と絶縁体層3を覆うように下地めっき層4を形成
する。
【0021】次に、電極形成工程として、下地めっき層
4を覆うようにポジ形のフォトレジストをスピンコート
し、このフォトレジストを所望のパターン形状に露光現
像することにより、非電極形成領域にレジストパターン
を形成する。しかる後、このレジストパターンから露出
する下地めっき層4の表面に電極材料としてCuを0.
5〜5nm厚に電解めっきすることにより、図4(e)
に示すように、十分な膜厚を有する一対の電極5を形成
する。この場合、レジストパターンは図6のハッチング
で示す部分に形成され、電極5の形成後にこのレジスト
パターンを剥離して下地めっき層4を露出させる。
【0022】最後に、除去工程として、図4(f)に示
すように、イオンミリング法にてArイオンを0〜30
度の角度で入射し、上記電極形成工程でレジストパター
ンの剥離によって露出した下地めっき層4(図6のハッ
チング部分)を除去する。その結果、両電極5と同一形
状の下地めっき層4が形成され、両電極5がそれぞれ下
地めっき層4を介して抵抗体2の長手方向の両端部に接
続される。このとき、絶縁体層3の周縁に傾斜が形成さ
れているため、絶縁体層3の表面に形成された下地めっ
き層4がイオンの入射角に対して再付着せず、下地めっ
き層4は確実に除去される。なお、イオンミリングによ
って下地めっき層4を完全に除去すると、その下層に位
置する絶縁体層3の表面も若干除去されるが、絶縁体層
3は十分な膜厚に形成されているため、イオンミリング
が最下層の抵抗体2まで達することはない。
【0023】このように本実施形態例に係る薄膜抵抗素
子では、めっきを用いて厚膜の電極5を形成することに
より、電極5の低抵抗化を実現することができ、しか
も、抵抗値が絶縁体層3のパターン形状によって決定さ
れるため、抵抗値のばらつきが少ない高精度な薄膜抵抗
素子を提供することができる。
【0024】
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【0025】基板上に薄膜形成した抵抗体を幅方向に跨
ぐように絶縁体層をパターン形成すると共に、抵抗体と
絶縁体層を覆うように成膜された下地めっき層を該絶縁
体層上で分割し、これら下地めっき層の表面に一対の電
極をめっきすることにより、両電極がそれぞれ下地めっ
き層を介して抵抗体の両端部に接続されるように構成し
たので、めっきを用いて厚膜の電極を形成することで電
極の低抵抗化を実現することができ、また、抵抗値が絶
縁体層のパターン形状によって決定されるため、抵抗値
のばらつきが少ない高精度な薄膜抵抗素子を実現するこ
とができ、しかも、この絶縁体層の周縁に傾斜が形成さ
れているため、下地めっき層を確実に分割することがで
きる等、種々の優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態例に係る薄膜抵抗素子の平面
図である。
【図2】図1のII−II線に沿う断面図である。
【図3】図1のIII−III線に沿う断面図である。
【図4】該薄膜抵抗素子の製造工程を示す説明図であ
る。
【図5】該薄膜抵抗素子の製造途中の説明図である。
【図6】該薄膜抵抗素子の製造途中の説明図である。
【図7】従来例に係る薄膜抵抗素子の平面図である。
【図8】該薄膜抵抗素子の断面図である。
【図9】該薄膜抵抗素子の製造工程を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
1 アルミナ基板 2 抵抗体 3 絶縁体層 4 下地めっき層 5 電極
フロントページの続き Fターム(参考) 4K024 AA03 AA09 AA11 AB01 AB08 AB15 BA15 BB09 FA05 GA16 5E032 BA11 BA12 BA14 BB01 CA02 CC14 CC16 5E033 AA02 AA05 AA06 AA08 BA01 BB02 BC01 BD01 BE01 BG02 BG03 BH03

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に薄膜形成された抵抗体と、この
    抵抗体を幅方向に跨ぐようにパターン形成された絶縁体
    層と、前記抵抗体および前記絶縁体層上に成膜され、該
    絶縁体層上で前記抵抗体を幅方向に横切るように分割さ
    れた一対の下地めっき層と、これら下地めっき層の表面
    にめっき形成された一対の電極とを備え、前記絶縁体層
    の周縁に傾斜が形成されていることを特徴とする薄膜抵
    抗素子。
  2. 【請求項2】 基板上に所定の長さと幅を有する抵抗体
    を薄膜形成する抵抗形成工程と、前記基板上に前記抵抗
    体の長手方向の両端部を残して幅方向に跨がるように絶
    縁体層をパターン形成する絶縁体形成工程と、前記絶縁
    体層の周縁に傾斜を形成するテーパ処理工程と、前記基
    板上に前記抵抗体および前記絶縁体層を覆うように下地
    めっき層を成膜する下地めっき形成工程と、前記下地め
    っき層の表面に前記抵抗体を幅方向に横切るように一対
    の電極をめっき形成する電極形成工程と、前記絶縁体層
    上で前記両電極間に位置する前記下地めっき層を除去す
    る除去工程とを具備することを特徴とする薄膜抵抗素子
    の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項2の記載において、前記テーパ処
    理工程が、レジストパターンをポストベークした後、紫
    外線を照射してからキュアする工程を含むことを特徴と
    する薄膜抵抗素子の製造方法。
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