JP2004193154A

JP2004193154A - 薄膜抵抗素子及びその製造方法

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Publication number: JP2004193154A
Application number: JP2002355538A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Yanai; 均矢内; Masayoshi Takeuchi; 正宜竹内
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2002-12-06
Filing date: 2002-12-06
Publication date: 2004-07-08

Abstract

【目的】電極間に漏れ電流の生じない薄膜抵抗素子及びその製造方法を得る。
【構成】先ず、基板２上に有機材料からなるアンダーコート３を形成し、このアンダーコート３上に抵抗幅Ｗを規定して抵抗体４を形成する。次に、抵抗体４及びアンダーコート３上にフォトレジストを塗布し、このフォトレジストを所望のパターン形状に露光することで、抵抗体４の抵抗長方向の両端部４ａを残して抵抗体４及びアンダーコート３よりも幅広の絶縁層５を形成し、この絶縁層５によって抵抗体４の抵抗長Ｌを規定する。続いて、基板表面上に全体に電極膜６’を形成する。そして、電極膜６’上に電極形状を定める電極用レジストパターンを形成した後、この電極用レジストパターンから露出している電極膜６’をウエットエッチングやＲＩＥ等により除去し、不要な電極膜６’を残すことなく一対の電極６を形成する。以上により、薄膜抵抗素子１を得る。上記絶縁層５は、抵抗体４の抵抗長方向の両端部４ａを残して抵抗体４及びアンダーコート３全面を覆うように形成してもよい。
【選択図】図７

Description

【０００１】
【発明の技術分野】
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及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
従来の薄膜抵抗素子では、その抵抗値を正確に規定するため、抵抗体上に絶縁層を備えたものがある。このような薄膜抵抗素子を製造するには、先ず、基板表面の平滑化を図るため基板上に有機物からなるアンダーコートを形成した後、このアンダーコート上に例えばＴａＮ等の抵抗材料から抵抗膜を成膜する。次に、抵抗膜上にその抵抗値（抵抗長及び抵抗幅）を規定する絶縁層を形成し、この絶縁層に覆われていない抵抗膜をエッチング等により除去し、抵抗体を形成する。そして、例えばＡｌ等の電極材料により電極膜を基板上に成膜し、後にエッチングやイオンミリング等で所望のパターン形状にすることで、抵抗体の両端部に導通する一対の電極を形成する。これにより、薄膜抵抗素子が完成する。
【０００３】
しかしながら、上記従来の製造方法では、不要な抵抗膜を除去する際のエッチング等によりアンダーコートの表面が粗くなってしまい、この粗い膜面上に電極材料が形成されるので、エッチングやイオンミリング等を行なってもアンダーコート上の電極材料を完全に除去することが難しい。特に、一対の電極によって挟まれる抵抗体の幅方向の両側のアンダーコート上に電極材料が残っていると、抵抗体を流れるべき電流の一部がアンダーコート上に漏れてしまい、この漏れ電流によって薄膜抵抗素子の抵抗値が不安定になってしまうことが判明した。
【０００４】
【特許文献】
特許第２７０７７１７号公報
特開平７−２９７１１号公報
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、上記課題に鑑み、漏れ電流の生じない薄膜抵抗素子及びその製造方法を得ることを目的とする。
【０００６】
【発明の概要】
本発明は、エッチング等によるダメージを受けていない面上に電極膜を成膜すれば成膜後に該電極膜を容易に除去できること、及び不要な電極材料が残留していなければ漏れ電流が発生しないことに着目したものである。
【０００７】
すなわち、本発明は、基板上に形成された有機材料からなるアンダーコートと、このアンダーコート上に所定の抵抗幅で形成された抵抗体と、この抵抗体の表面を覆って該抵抗体の抵抗長を規定する絶縁層と、この絶縁層に覆われていない前記抵抗体の抵抗長方向の両端部それぞれに導通する一対の電極とを備え、前記絶縁層は、前記抵抗体の抵抗幅方向に前記アンダーコートを跨いで、前記抵抗体及び前記アンダーコートよりも幅広に形成されていることを特徴としている。
【０００８】
また本発明は、製造方法の態様によれば、基板上に有機材料からなるアンダーコートを形成する工程；このアンダーコート上に、抵抗幅を規定して抵抗体を形成する工程；この抵抗体の抵抗長を規定する絶縁層を、前記抵抗体の抵抗幅方向に前記アンダーコートを跨がせて該アンダーコート及び前記抵抗体よりも幅広に形成する工程；及び前記抵抗体の抵抗長方向の両端部それぞれに導通する一対の電極を形成する工程；を有することを特徴としている。
【０００９】
上記製造方法によれば、電極膜が形成される前に、抵抗体の抵抗長を規定する絶縁層が抵抗体及びアンダーコートよりも幅広に形成されているので、抵抗体の幅方向の両側にはエッチング等によるダメージを受けたアンダーコートが露出しない。このようにアンダーコートの粗い表面が露出していなければ、電極膜を成膜した後に、ウエットエッチングまたはＲＩＥにより該電極膜の不要部分を容易且つ確実に除去することができる。すなわち、不要な電極材料を残すことなく一対の電極を形成でき、漏れ電流を防止することができる。
【００１０】
上記絶縁層は、アンダーコートの抵抗長方向の中央部のみを覆うように形成することができる。より確実に漏れ電流を防止するには、抵抗体の抵抗長方向の両端部を残して、前記アンダーコートの全面を覆うように形成されているとよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施形態による薄膜抵抗素子１を示す平面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【００１２】
薄膜抵抗素子１は、基板２と、この基板２上に形成されたアンダーコート３と、このアンダーコート３上に所定の抵抗幅Ｗで形成された抵抗体４と、この抵抗体４の抵抗長Ｌを規定する絶縁層５と、抵抗体４の抵抗長方向（長手方向）の両端部４ａに導通する一対の電極６とを備えている。この薄膜抵抗素子１の抵抗値は、抵抗体４の抵抗幅Ｗ及び抵抗長Ｌによって規定される。
【００１３】
基板２には、グレーズドアルミナ基板、グレーズのないアルミナ基板、ＬＴＣＣ基板、ガラス基板、ガラスエポキシ基板等の絶縁性基板が用いられる。アンダーコート３は、例えばレジスト等の有機材料から形成されていて、抵抗体４の直下及びその周囲に存在している。抵抗体４は、図１の左右方向に細長く延びた長方形状をなし、アンダーコート３の中央部に位置している。この抵抗体４は、ＴａＮ、ＮｉＣｒ、ＴａＳｉ、ＴａＳｉＯ等の抵抗材料により形成されていることが好ましい。
【００１４】
絶縁層５は、抵抗体４の抵抗幅方向にアンダーコート３を跨いで形成され、抵抗体４の抵抗長方向の両端部４ａを残して抵抗体４を覆っている。すなわち、絶縁層５の幅寸法（Ｗ＋β）は、抵抗体４の幅寸法Ｗ及びアンダーコート３の幅寸法（Ｗ＋γ）よりも大きく、絶縁層５の長さＬは抵抗体４の全長（Ｌ＋α）よりも短くなっている。抵抗体４の抵抗長は、絶縁層５の長さＬによって高精度に定めることができる。絶縁層５はフォトレジスト材料により形成されている。
【００１５】
一対の電極６は、抵抗体４の抵抗長方向の両端部４ａからそれぞれ延出され、絶縁層５を挟んで対向している。本実施形態では、一対の電極６の、抵抗体４の両端部４ａに接続する側の端部それぞれを、絶縁層５にオーバーレイさせてある。電極６は、Ｃｕ、Ａｕ、Ｃｕ／Ｎｉ、Ｃｕ／Ｎｉ−Ｐ等の電極材料により形成されていることが好ましい。
【００１６】
次に、図４〜図９を参照し、図１に示す薄膜抵抗素子１の製造方法の一実施形態について説明する。図４〜図９は、薄膜抵抗素子１の製造工程を示す（ａ）平面図、（ｂ）縦断面図、（ｃ）横断面図である。
【００１７】
先ず、図４に示すように、基板２の特定範囲上に有機材料を用いてアンダーコート３を形成し、このアンダーコート３上に全面的に抵抗膜４’を成膜する。成膜にはスパッタや蒸着法、あるいはイオンビームスパッタ等を用いる。抵抗膜４’は、ＴａＮ、ＮｉＣｒ、ＴａＳｉ、ＴａＳｉＯ等の抵抗材料により形成することが好ましく、その膜厚は約１０〜３００ｎｍ程度とする。
【００１８】
次に、図５に示すように、所望の抵抗幅Ｗ及び抵抗体の全体形状を定める抵抗用レジストパターンＲ１を抵抗膜４’の上に形成する。そして、この抵抗用レジストパターンＲ１に覆われていない抵抗膜４’をウエットエッチングやＲＩＥ（反応性イオンエッチング）等により除去する。続いて、アッシングにより抵抗用レジストパターンＲ１を剥離する。これにより、図６に示すように、アンダーコート３の中央部上に、抵抗幅Ｗに規定された長方形状の抵抗体４を得る。
【００１９】
上記ＲＩＥ工程において、抵抗体４は抵抗用レジストパターンＲ１で覆われているため、エッチングによるダメージを受けることがなく、抵抗体４の抵抗値が成膜時から変化してしまう等の不具合は生じない。しかし、抵抗用レジストパターンＲ１に覆われていない抵抗膜４’が除去されることによって露出するアンダーコート３の表面は、エッチングによるダメージを受け、粗くなっている。
【００２０】
続いて、抵抗体４及びアンダーコート３を覆うようにフォトレジストを塗布し、このフォトレジストを所望のパターン形状に露光現象することで、図７に示すように、抵抗体４の抵抗長方向の両端部４ａを残して幅方向にアンダーコート３及び抵抗体４を跨がる絶縁層５を形成する。絶縁層５の厚さは約５００ｎｍ〜１０μｍ程度とする。ここで、絶縁層５の長さＬは抵抗体２の全長（Ｌ＋α）よりも短く、絶縁層５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、この絶縁層５の形状によって抵抗体４の抵抗値が高精度に決定される。さらに絶縁層５の幅（Ｗ＋β）は、抵抗体４の幅Ｗ及びアンダーコート３の幅（Ｗ＋γ）よりも長く形成されているため、この絶縁層５によってアンダーコート３の粗い表面が覆われ、抵抗体４の幅方向の両側にアンダーコート３は露出しない。
【００２１】
続いて、図８に示すように、露出している絶縁層５、抵抗体４の両端部４ａ、アンダーコート３を含む基板表面上に、電極膜６’を全面的に成膜する。成膜には、スパッタや蒸着法、イオンビームスパッタあるいはメッキ等を用いる。この電極膜６’は、Ｃｕ、Ａｕ、Ｃｕ／Ｎｉ、Ｃｕ／Ｎｉ−Ｐ等の電極材料により形成することが好ましく、その膜厚は約１０ｎｍ〜１０μｍ程度にする。
【００２２】
電極膜６’を成膜したら、図９に示すように電極形状を定める電極用レジストパターンＲ２を電極膜６’の上に形成し、この電極用レジストパターンＲ２に覆われていない電極膜６’をウエットエッチングやＲＩＥ（反応性イオンエッチング）等により除去する。続いて、アッシングにより電極用レジストパターンＲ２を剥離する。これにより、図１〜図３に示すように、抵抗体４の両端部４ａにそれぞれ導通する一対の電極６が形成される。
【００２３】
上記電極形成工程では、電極膜６’の形成される前に予め、抵抗体４及びアンダーコート３よりも幅広の絶縁層５が形成されており、この絶縁層５によって抵抗体４の幅方向の両側に位置するアンダーコート３の粗い表面が覆われている。絶縁層５の表面はエッチング等によるダメージを受けていない面であるから、この絶縁層５上に成膜された電極膜６’は、ウエットエッチングまたはＲＩＥにより、容易且つ確実に除去することが可能である。すなわち、不要な電極材料を残すことなく一対の電極６を形成でき、電極間の漏れ電流を防止することができる。
【００２４】
以上により、図１〜図３に示す薄膜抵抗素子１が完成する。
【００２５】
以上のように本実施形態では、抵抗体４の抵抗長を定める絶縁層５が抵抗体４及びアンダーコート３よりも幅広に形成されているので、一対の電極６に挟まれる抵抗体４の幅方向の両側にはアンダーコート３の粗い表面が露出せず、不要な電極材料をすべて確実に除去することができる。このように不要な電極材料が残っていなければ、一対の電極６の間に漏れ電流は発生せず、抵抗値が安定する。
【００２６】
図１０は本発明の第２実施形態による薄膜抵抗素子１０を示す平面図であり、図１１は図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿う縦断面図、図１２は図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う横断面図である。図１３は、第２実施形態による薄膜抵抗素子１０の製造方法の一工程を示す（ａ）平面図、（ｂ）縦断面図、（ｃ）横断面図である。この第２実施形態は、アンダーコート３の長さ方向の中央部のみを覆うように形成された第１実施形態の絶縁層５（図１〜図３）とは異なるパターン形状の絶縁層１５を備えている。この絶縁層１５以外の構成要素は、第１実施形態と同様である。図１０〜図１３では、第１実施形態と実質的に同様の機能を有する構成要素に図１と同一符号を付してある。
【００２７】
絶縁層１５は、図１３に示すように、抵抗体４の抵抗長方向の両端部４ａ及び該両端部４ａを囲むアンダーコート３ａを残して、抵抗体４及びアンダーコート３の全体を覆うように形成されている。すなわち、絶縁層５の幅寸法（Ｗ＋β）は、図１３（ｂ）に示すように抵抗体４の幅寸法Ｗ及びアンダーコート３の幅寸法（Ｗ＋γ）よりも大きくなっている。この絶縁層１５は、抵抗体４及びアンダーコート３を覆うようにフォトレジストを塗布し、このフォトレジストを図１３（ａ）に示すパターン形状に露光現像することで得られる。絶縁層１５の厚さは、第１実施形態と同様、約５００ｎｍ〜１０μｍ程度とする。
【００２８】
このように絶縁層１５でアンダーコート３全体を覆えば、抵抗体４の幅方向の両側にアンダーコート３の粗い表面が露出せず、電極膜６’は絶縁層１５上に成膜されるので、ウエットエッチングまたはＲＩＥ等により不要な電極材料をすべて除去でき、電極６間に漏れ電流を生じさせることがない。なお、抵抗体４の両端部４ａの間に存在する絶縁層１５の長さＬは抵抗体２の全長（Ｌ＋α）よりも短く、絶縁層１５の幅（Ｗ＋β）は抵抗体２の幅Ｗよりも長く形成されているので、この絶縁層１５の形状によっても抵抗体４の抵抗値が高精度に決定できる。
【００２９】
ちなみに、図１４は、絶縁層５０の幅がアンダーコート３０の幅よりも小さい従来構造を示している。この従来構造では、一対の電極６０によって挟まれる抵抗体４０の幅方向の両側のアンダーコート３０上に、電極形成工程時に除去されるはずの電極材料が残る可能性が高い。このため、抵抗体４０を流れるべき電流の一部がアンダーコート３０上に漏れてしまい、この漏れ電流によって薄膜抵抗素子１００の抵抗値が不安定になってしまうのである。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、抵抗体の抵抗長を定める絶縁層が抵抗体及びアンダーコートよりも幅広に形成されているので、抵抗体の幅方向の両側にアンダーコートの粗い表面は露出されない。これにより、不要な電極材料を残すことなく一対の電極を形成することができ、漏れ電流を生じさせることがない。すなわち、抵抗値の安定した薄膜抵抗素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による薄膜抵抗素子を示す平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図であって、薄膜抵抗素子の縦断面を示している。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図であって、薄膜抵抗素子の横断面を示している。
【図４】図１に示す薄膜抵抗素子の製造方法の一工程を示す（ａ）平面図、（ｂ）縦断面図、（ｃ）横断面図である。
【図５】図４に示す工程の次工程を示す（ａ）平面図、（ｂ）縦断面図、（ｃ）横断面図である。
【図６】図５に示す工程の次工程を示す（ａ）平面図、（ｂ）縦断面図、（ｃ）横断面図である。
【図７】図６に示す工程の次工程を示す（ａ）平面図、（ｂ）縦断面図、（ｃ）横断面図である。
【図８】図７に示す工程の次工程を示す（ａ）平面図、（ｂ）縦断面図、（ｃ）横断面図である。
【図９】図８に示す工程の次工程を示す（ａ）平面図、（ｂ）縦断面図、（ｃ）横断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態による薄膜抵抗素子を示す平面図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図であって、薄膜抵抗素子の縦断面を示している。
【図１２】図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う断面図であって、薄膜抵抗素子の横断面を示している。
【図１３】図１０に示す薄膜抵抗素子の製造方法の一工程を示す（ａ）平面図、（ｂ）縦断面図、（ｃ）横断面図である。
【図１４】従来構造の薄膜抵抗素子を示す平面図である。
【符号の説明】
１薄膜抵抗素子
２基板
３アンダーコート
４抵抗体
４ａ両端部（抵抗幅方向の両端部）
５絶縁層
６電極
１５絶縁層

Claims

基板上に形成された有機材料からなるアンダーコートと、このアンダーコート上に所定の抵抗幅で形成された抵抗体と、この抵抗体の表面を覆って該抵抗体の抵抗長を規定する絶縁層と、この絶縁層に覆われていない前記抵抗体の抵抗長方向の両端部それぞれに導通する一対の電極とを備え、
前記絶縁層は、前記抵抗体の抵抗幅方向に前記アンダーコートを跨いで、前記抵抗体及び前記アンダーコートよりも幅広に形成されていることを特徴とする薄膜抵抗素子。
請求項１記載の薄膜抵抗素子において、前記絶縁層は、前記アンダーコートの前記抵抗長方向の中央部のみを覆うように形成されている薄膜抵抗素子。
請求項１記載の薄膜抵抗素子において、前記絶縁層は、抵抗体の抵抗長方向の両端部を残して、前記アンダーコートの全面を覆うように形成されている薄膜抵抗素子。
基板上に有機材料からなるアンダーコートを形成する工程；
このアンダーコート上に、抵抗幅を規定して抵抗体を形成する工程；
この抵抗体の抵抗長を規定する絶縁層を、前記抵抗体の抵抗幅方向に前記アンダーコートを跨がせて該アンダーコート及び前記抵抗体よりも幅広に形成する工程；及び
前記抵抗体の抵抗長方向の両端部それぞれに導通する一対の電極を形成する工程；
を有することを特徴とする薄膜抵抗素子の製造方法。
請求項４記載の薄膜抵抗素子の製造方法において、前記アンダーコートの前記抵抗長方向の中央部のみを覆うように前記絶縁層を形成する薄膜抵抗素子の製造方法。
請求項４記載の薄膜抵抗素子の製造方法において、前記抵抗体の抵抗長方向の両端部を残して前記アンダーコートの全面を覆うように前記絶縁層を形成する薄膜抵抗素子の製造方法。