JP2008047556A

JP2008047556A - ラダー抵抗の調整パターン構造及びこれを有する電子部品

Info

Publication number: JP2008047556A
Application number: JP2006218652A
Authority: JP
Inventors: Fumihiro Suzuki; 文浩鈴木
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2006-08-10
Filing date: 2006-08-10
Publication date: 2008-02-28

Abstract

【課題】粗調整と微調整の２つの工程を要することなく、１つの工程によるトリミング作業により、高精度な抵抗値調整が可能なラダー抵抗の調整パターン構造及びこれを有する電子部品を提供する。
【解決手段】基板上に形成された第１及び第２の柱部と、第１及び第２の柱部の間に並列に形成された複数のラダー部と、を有し、少なくとも第２の柱部が他の部分と比べて比抵抗の小さい材料で形成されたことを特徴とするラダー抵抗の調整パターン構造とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ラダー抵抗の調整パターン構造及びこれを有する電子部品に関し、特に、調整量を細かく設定できるラダー抵抗の調整パターン構造及びこれを有する電子部品に関する。

ラダー抵抗を有する電子部品では、半導体基板上に形成されたラダー抵抗領域において、調整パターン構造の一部をトリミングすることにより抵抗値調整を行なう方法がある。

従来の薄膜抵抗の調整パターン構造として、薄膜抵抗器にラダー構造を有するものがある（特許文献１）。この薄膜抵抗器では、抵抗器の入力部と出力部の間に、抵抗値の調整のためのラダー抵抗の調整パターン構造が設けられている。抵抗値を測定しながら、レーザビームでこのラダー部を順々にカットしていくことにより、薄膜抵抗器を最適抵抗値に調整することができる。

他の薄膜抵抗の調整パターン構造として、薄膜抵抗を、粗調整トリミング部と微調整トリミング部とから構成するものがある（特許文献２）。蛇行ラダーパターンの細線部を順次カットして粗調整を行い、微調整トリミング部の抵抗を同一方向から１または複数箇所カットして切込み量の深さを微調整することにより、抵抗値の微調整を行なうものである。
実開平−７２１０６号公報特開平−１５９８９９号公報

しかし、特許文献１の薄膜抵抗の調整パターン構造によれば、ラダー部をレーザビームで順々にカットしていくことにより、最適抵抗値に調整することができるとされているが、微調整を行なうことは困難であるので、高精度の抵抗値が要求される場合には問題があった。

また、特許文献２の薄膜抵抗の調整パターン構造によれば、微調整トリミング部を有するので高精度の抵抗値が要求される場合にも対応できるが、抵抗値の調整を行なう場合に、粗調整と微調整の２つの工程を要し、抵抗値の調整に時間を要するという問題があった。

本発明の目的は、粗調整と微調整の２つの工程を要することなく、１つの工程によるトリミング作業により、高精度な抵抗値調整が可能なラダー抵抗の調整パターン構造及びこれを有する電子部品を提供することにある。

［１］本発明の一態様によれば、基板上に形成された第１及び第２の柱部と、前記第１及び第２の柱部の間に並列に形成された複数のラダー部と、を有し、少なくとも前記第２の柱部が他の部分と比べて比抵抗の小さい材料で形成されたことを特徴とするラダー抵抗の調整パターン構造を提供する。

［２］本発明の一態様によれば、基板上に形成された第１及び第２の柱部と、前記第１及び第２の柱部の間に並列に形成された複数のラダー部と、を有し、少なくとも前記第２の柱部が他の部分と比べて比抵抗の小さい材料で形成されたラダー抵抗を回路素子として含み、前記ラダー抵抗のラダー部の少なくとも１つは、抵抗値を調整するためのトリミング処理が施されていることを特徴とする電子部品を提供する。

本発明の実施の態様によれば、粗調整と微調整の２つの工程を要することなく、１つの工程によるトリミング作業により、高精度な抵抗値調整が可能なラダー抵抗の調整パターン構造及びこれを有する電子部品を提供することが可能となる。

（本発明の実施の形態）
図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係るラダー抵抗の調整パターン構造を示す回路構成図であり、（ｂ）は、基板上に形成された（ａ）のラダー抵抗のパターンレイアウトを示す図である。

本発明の実施の形態に係るラダー抵抗の調整パターン構造は、基板上に形成された第１及び第２の柱部と、この第１及び第２の柱部の間に並列に形成された複数のラダー部とを有して構成されている。

基板は、Ｓｉ等の半導体基板であるが、特に半導体基板に限られず、抵抗素子等がその上に形成できるものであればよい。本発明の実施の形態に係るラダー抵抗の調整パターン構造、及びこれを有する電子部品が半導体基板上に形成される場合は、公知の半導体プロセスにより形成可能であるので、抵抗素子等を有する電子部品の製造工程は説明を省略する。

図１（ａ）に示すように、第１の柱部として抵抗Ｒａが連結され、また、第２の柱部として抵抗Ｒｃが連結されて、基板上に１対の柱部が形成されている。各抵抗Ｒａの間と各抵抗Ｒｃの間には抵抗Ｒｂが並列的に接続されて、ラダー形状の抵抗器を構成している。このような構成により、ラダー抵抗の調整パターン構造が形成されている。この回路構成を、基板上に形成されたパターンレイアウトで表すと、図１（ｂ）のようになる。

すなわち、図１（ｂ）に示すように、ラダー抵抗１０は、各々コンタクト領域１４、１５に接続された第１の柱部１１と第２の柱部１２が対向して１対の柱部を形成し、この２つの柱部の間に、並列にラダー部１３ａ〜１３ｇが形成されている。このラダー抵抗１０は、図示しない基板上に、公知の半導体製造工程により形成されている。

柱部１２は、他の部分と比べて比抵抗の小さい材料で形成されている。あるいは、柱部１１、１２または複数のラダー部１３ａ〜１３ｇの一部が、他の部分と比べて比抵抗の小さい材料で形成されていてもよい。比抵抗が小さいとは、他の部分を形成する材料の比抵抗に比べて実質的に無視できる程度であればよく、例えば、比抵抗が他の部分を形成する材料の比抵抗の、１桁以下であれば実質的に無視できる程度といえる。

本発明の実施の形態では、コンタクト領域１４、第１の柱部１１、及びラダー部１３ａ〜１３ｇは、例えば、抵抗配線材料として、ＮｉＣｏ、ＩｎＳｂ等を使用し、第２の柱部１２は、比抵抗の小さなＡｌまたはその合金を使用する。例えば、ＮｉＣｏの比抵抗は、２．３×１０^−７（Ω・m）であるのに対して、Ａｌでは２．７×１０^−８（Ω・m）とＮｉＣｏの比抵抗と比べて小さく、第２の柱部１２の抵抗値は他の部分の抵抗値に比べて実質的に無視できる程度である。

（ラダー抵抗１０の抵抗値調整）
図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るラダー抵抗１０をレーザによりトリミングして、所定の抵抗値に調整する動作を説明するための図である。

図１（ａ）に示したように、第１の柱部１１の部分、ラダー部１３ａ〜１３ｇ、第２の柱部１２の部分の抵抗値をそれぞれＲａ、Ｒｂ、Ｒｃとする。ここで、第２の柱部１２に比抵抗の小さな、例えばＡｌ、Ｃｕ、またはその合金を使用するので、ＲｃはＲａ、Ｒｂに比べて小さく、計算上は無視できる。

図２（ａ）は、ラダー部１３ｄの位置までレーザトリミングにより切断したことを示す図であり、（ｂ）は、これに対応する回路図である。図２（ｂ）によれば、コンタクト領域１４、１５の間に形成されたラダー抵抗１０の抵抗値は、電流Ｉの大部分がラダー部１３ｅを流れるので、４Ｒａ＋Ｒｂ＋４Ｒｃとなる。また、１段前までレーザトリミングしてラダー部１３ｄに大部分の電流が流れる場合のラダー抵抗１０の抵抗値は３Ｒａ＋Ｒｂ＋３Ｒｃとなり、１段後までレーザトリミングしてラダー部１３ｆに大部分の電流が流れる場合のラダー抵抗１０の抵抗値は５Ｒａ＋Ｒｂ＋５Ｒｃとなる。従って、どの位置までトリミングしても、ラダー部を１段切断することにより、Ｒａ＋Ｒｃのステップで抵抗値調整ができる。ここで、ＲｃはＲａに対して無視できる程度に小さいので、近似的にラダー抵抗１０はＲｃのステップで抵抗値調整を行なうことになる。

（本発明の実施の形態の効果）
従来のラダー抵抗は、図１あるいは図２に示す構成において、柱部およびラダー部がすべて同一の材料で形成されていたので、本発明の実施の形態に係るラダー抵抗１０の上記計算値Ｒａ＋Ｒｃにおいて、Ｒｃ＝Ｒａである。従って、従来のラダー抵抗においては、２Ｒｃのステップで抵抗値調整を行なうことになる。

本発明の実施の形態に係るラダー抵抗１０の調整パターン構造によれば、ラダー抵抗の柱部の一方を比抵抗の小さな材料にすることにより、従来のラダー抵抗の調整ステップよりも約２倍の細かさで調整可能となる。すなわち、粗調整と微調整の２つの工程を必要としないので調整時間の短縮を図ることが可能になると共に、１つの工程によるトリミング作業により高精度な抵抗値調整が可能になるという効果を有する。

また、これを電子部品に適用すれば、半導体チップ上に占めるラダー抵抗の面積を小さくすることもでき、コスト低減効果を有することになる。

（本発明の実施の形態に係るラダー抵抗の電子部品への適用例）
電子部品として、抵抗値の調整により高精度なオフセット調整が要求されるＭＲセンサ１００への適用例を示す。

ＭＲセンサ１００は、磁気抵抗効果により、ＭＲセンサ１００を構成する抵抗部分の抵抗値が磁界によって変化することを利用して、磁界の変化や磁性体の有無を電圧変化として検出するものである。

図３（ａ）は、水平垂直方向に抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４をブリッジ接続した構成、及びトリミング調整時にそれぞれの抵抗にかける磁界のＡ方向及びＢ方向を示すもので、（ｂ）は、直交する４５度方向に抵抗Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８をブリッジ接続した構成、及びトリミング調整時にそれぞれの抵抗にかける磁界のＣ方向及びＤ方向を示す回路接続図である。

抵抗Ｒ１とＲ３が接続された端部に電源電圧Ｖｃｃ１が供給され、抵抗Ｒ２とＲ４が接続された端部がグランドＧＮＤに接続されると共に、抵抗Ｒ１とＲ２が接続された端部からは出力電圧Ｖｏｕｔ１＋、抵抗Ｒ３とＲ４が接続された端部からは出力電圧Ｖｏｕｔ１−が出力されるようになっている。

同様に、抵抗Ｒ５とＲ７が接続された端部に電源電圧Ｖｃｃ２が供給され、抵抗Ｒ６とＲ８が接続された端部がグランドＧＮＤに接続されると共に、抵抗Ｒ５とＲ６が接続された端部からは出力電圧Ｖｏｕｔ２＋、抵抗Ｒ７とＲ８が接続された端部からは出力電圧Ｖｏｕｔ２−が出力されるようになっている。

図４（ａ）は、上記の回路接続図で構成されるものを基板５０の上に所定のパターンでレイアウトして構成したＭＲセンサ１００を示す平面図であり、（ｂ）は、Ｒ１〜Ｒ８の一部に形成されたラダー抵抗１０の部分拡大図である。

基板５０上には、図３で示したブリッジに組まれた抵抗Ｒ１〜Ｒ８が所定の抵抗材料で形成されている。抵抗Ｒ１〜Ｒ８のそれぞれの一部には、図４（ｂ）で示したラダー抵抗１０が形成され、第２の柱部１２を除いては抵抗Ｒ１〜Ｒ８と同じ抵抗材料で形成されている。抵抗Ｒ１〜Ｒ８及びラダー抵抗１０の第１の柱部１１、ラダー部１３は、例えばＩｎＳｂ、ＮｉＣｏ等を用いて、公知の半導体プロセスにより形成されている。ラダー抵抗１０の第２の柱部１２は、ＩｎＳｂ、ＮｉＣｏ等と比べて比抵抗が小さい材料、例えばＡｌまたはその合金で形成されている。

電子移動度が大きくＭＲセンサとしてよく用いられるＮｉＣｏを抵抗Ｒ１〜Ｒ８及びラダー抵抗１０の第１の柱部１１、ラダー部１３に用いた場合、その比抵抗は、約２．３×１０^−７（Ω・m）であり、第２の柱部１２にＡｌを用いた場合は、その比抵抗は、約２．７×１０^−８（Ω・m）であるので、本発明の実施の形態で説明したように、第２の柱部１２の抵抗は無視できることになる。

上記のように形成されたＭＲセンサ１００に、図３（ａ）、（ｂ）で示したＡ〜Ｄ方向の磁界をかけながら、ＭＲセンサ１００の出力電圧Ｖｏｕｔ１＋、Ｖｏｕｔ１−、Ｖｏｕｔ２＋、Ｖｏｕｔ２−を測定する。この測定を行いながら、抵抗Ｒ１〜Ｒ８のそれぞれのラダー抵抗１０のラダー部１３のレーザトリミングを行なう。レーザトリミングにより、各抵抗Ｒ１〜Ｒ８の抵抗値を精度よく調整することで、各出力電圧Ｖｏｕｔ１＋、Ｖｏｕｔ１−、Ｖｏｕｔ２＋、Ｖｏｕｔ２−のオフセットを精度よく調整することができる。

このＭＲセンサ１００の場合には、ラダー抵抗１０の第２の柱部１２に比抵抗の小さい材料を適用すると共に、第１の柱部１１を従来用いられている線幅よりも大きな線幅で構成するようにしたので、各抵抗Ｒ１〜Ｒ８のオフセット調整精度は、大幅に向上した。具体的には、従来の構成では調整精度が±５ｍＶであったものが±１ｍＶの精度で調整可能となった。

（ａ）は、本発明の実施の形態に係るラダー抵抗の調整パターン構造を示す回路構成図であり、（ｂ）は、基板上に形成された（ａ）のラダー抵抗のパターンレイアウトを示す図である。（ａ）は、ラダー部１３ｄの位置までレーザトリミングにより切断したことを示す図であり、（ｂ）は、これに対応する回路図である。（ａ）は、水平垂直方向に抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４をブリッジ接続した構成、及びトリミング調整時にそれぞれの抵抗にかける磁界のＡ方向及びＢ方向を示すもので、（ｂ）は、直交する４５度方向に抵抗Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８をブリッジ接続した構成、及びトリミング調整時にそれぞれの抵抗にかける磁界のＣ方向及びＤ方向を示す回路接続図である。（ａ）は、上記の回路接続図で構成されるものを基板５０の上に所定のパターンでレイアウトして構成したＭＲセンサ１００を示す平面図であり、（ｂ）は、Ｒ１〜Ｒ８の一部に形成されたラダー抵抗１０の部分拡大図である。

符号の説明

１０ラダー抵抗
１１第１の柱部
１２第２の柱部
１３、１３ａ〜１３ｇラダー部
１４、１５コンタクト領域
５０基板
１００ＭＲセンサ
Ｒ１〜Ｒ８抵抗

Claims

基板上に形成された第１及び第２の柱部と、
前記第１及び第２の柱部の間に並列に形成された複数のラダー部と、を有し、
少なくとも前記第２の柱部が他の部分と比べて比抵抗の小さい材料で形成されたことを特徴とするラダー抵抗の調整パターン構造。
基板上に形成された第１及び第２の柱部と、
前記第１及び第２の柱部の間に並列に形成された複数のラダー部と、を有し、
少なくとも前記第２の柱部が他の部分と比べて比抵抗の小さい材料で形成されたラダー抵抗を回路素子として含み、
前記ラダー抵抗のラダー部の少なくとも１つは、抵抗値を調整するためのトリミング処理が施されていることを特徴とする電子部品。