JP4112907B2 - 抵抗素子およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、抵抗素子およびその製造方法に係り、特に、基板上に、この基板の表面を平滑化するための有機膜が形成され、その上に、少なくとも抵抗体およびこの抵抗体と導通された電極が形成された抵抗素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、抵抗素子を形成する際には、例えば、回路を形成する基材上に、スパッタ法によって抵抗体を形成し、その上に電極をスパッタ法やメッキ法で形成する、いわゆる薄膜法が採用されていた。
【０００３】
例えば、従来から、高周波回路で用いられる抵抗素子としては、抵抗値の周波数依存性が弱く、抵抗温度係数（ＴＣＲ）が大きくない等の利点から、窒化タンタル（ＴａＮ）系の抵抗薄膜が採用されていた。
【０００４】
ここで、ＴａＮ膜の比抵抗は、２００乃至３００μΩｃｍ程度であるので、数十μｍの抵抗長で所望の数キロΩの抵抗値を得ようとすると、抵抗体の厚さを数ｎｍ乃至数十ｎｍと薄くする必要がある。より具体的には、ＴａＮ膜の比抵抗を２００μΩｃｍ、抵抗値を１ＫΩとし、抵抗長を１００μｍ、幅を２０μｍとする場合、厚さを１０ｎｍにする必要がある。
【０００５】
このような抵抗素子を形成するには、まず、真空槽内を真空引きした状態で、真空槽内に設置したセラミック等からなる基板上に、例えばスパッタ法を用いて前述したＴａＮの薄膜を形成する。この薄膜の成膜時間は通常１分程度である。そして、スパッタ後には、感光性レジストを基板上にスピンコートし、続いて、前記薄膜を所望の形状にエッチングするための露光パターンをマスクを通して露光し、現像を行う。そして、現像後に、ＲＩＥ法等によってエッチングを行った後、レジストを除去する。更に、その上に、電極となるアルミニウムをスパッタ法で形成し、レジストをパターニングしてリン酸等でエッチングを行う。なお、電極として、アルミニウムをスパッタする他に、銅、ニッケルからなるメッキを形成する場合もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような抵抗素子においては、真空中におけるスパッタ法の際や、その後の工程中に、抵抗体の表面が酸化してしまう結果、抵抗値が設計当初に予定されていた値と異なってしまうといった問題が生じていた。
【０００７】
例えば、前述したＴａＮ膜の場合、抵抗体の表面に形成される酸化膜の厚さは５乃至８ｎｍ程度ある。この酸化膜の厚さが常に一定なら、酸化膜による抵抗を予め考慮しつつ抵抗素子の設計を行うことも可能であるが、酸化膜の厚さは素子によってばらつきがあるため、抵抗値が安定しない。
【０００８】
かかる不具合を解消すべく、例えば、電極をスパッタ法で形成する前に、イオンエッチングやスパッタエッチング等の酸化膜の除去処理を行うことが考えられる。
【０００９】
しかしながら、酸化膜をすべて除去するためには、酸化膜が形成された抵抗体の表面側の所定厚み部分を酸化膜とともに除去してしまう、いわゆるオーバーエッチングをする場合がある。このような場合において、前述した厚さが１０ｎｍのＴａＮ膜のように抵抗体の厚さを薄く形成する場合には、オーバーエッチングによって抵抗体自体をすべて除去してしまう虞がある。
【００１０】
なお、抵抗体の上に電極以外の薄膜を形成する場合においても、抵抗体の形成後に抵抗体の表面が露出して空気に晒されていれば、特に、以降の工程おいて前記抵抗体に対して加熱をともなう処理を行う場合、抵抗体に酸化が生じやすく、抵抗素子の抵抗値が変化しやすい。
【００１１】
さらに、前記基板としては、従来から酸化アルミニウムＡｌ2 Ｏ3 が用いられることがあったが、酸化アルミニウムの性質上、基板の表面に凹凸が生じてしまい、この結果、基板上に抵抗体を直接形成する場合は抵抗体に断線等の欠陥が生じてしまう虞があった。
【００１２】
このような観点から、従来から、基板の表面に有機材料からなる薄膜である有機膜を形成して表面を平滑化することが行われている。なお、有機材料としては、ポリイミド、ソルダーレジスト、シリコーン樹脂またはノボラック樹脂等がある。 しかし、前記有機膜を基板上に形成する場合においては、この有機膜上に前記抵抗体が形成されることになるところ、前記有機膜と前記抵抗体との間で酸素の授受が生じてしまい、この結果、抵抗体の有機膜側の表面についても酸化が生じてしまうといった問題が生じていた。
【００１３】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、抵抗体に形成される酸化膜を抵抗値の変動を生じさせずに適正に除去することができるとともに、抵抗体の有機膜側からの酸化を有効に防止することができ、設計時に予定された所望の抵抗値を得ることができる抵抗素子およびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明に係る抵抗素子の特徴は、前記抵抗体が、前記基板上に積層された比抵抗の異なる複数の抵抗層からなるとともに各抵抗層のうち比抵抗の大きな抵抗層が上層側に形成されてなり、前記有機膜と前記抵抗体との間に、この抵抗体の酸化を防止する酸化防止層が形成されてなり、前記複数の抵抗層のうち、少なくとも一つの抵抗層はＴａＮからなり、他の抵抗層はＴａＳｉＯ 2 からなり、前記ＴａＳｉＯ 2 からなる抵抗層が、前記ＴａＮからなる抵抗層よりも上層側に形成されている点にある。
【００１５】
そして、このような構成を採用したことにより、比抵抗の大きな上層側の抵抗層に酸化膜が形成されるため、この酸化膜を除去する際に前記上層側の抵抗層における表面側の所定厚み部分が酸化膜とともに除去されることになっても、抵抗素子全体の抵抗値に大きな変動が生じることを回避することができ、さらに、前記有機膜と前記抵抗体との間に形成された酸化防止層によって、酸素が有機膜側から抵抗体へ供給されることを防止することができるため、抵抗体における有機膜側の表面の酸化をも有効に防止することができる。さらに、前記抵抗素子の製造効率の向上を確実に達成することができる。
【００１６】
また、本発明に係る抵抗素子の特徴は、前記酸化防止層が、無機材料または少なくとも前記酸化防止膜の上層に位置する下層側の抵抗層よりも比抵抗が大きな抵抗からなる点にある。
【００１７】
そして、このような構成を採用したことにより、酸化防止層の材料として無機材料を選択した場合は、有機膜側から抵抗体側への酸素の供給を遮断して抵抗体の酸化を適正に防止することができ、一方、酸化防止膜の材料として比抵抗の大きな抵抗を選択した場合は、この酸化防止膜が実質的に前記抵抗体とともに抵抗素子の抵抗値を決定する抵抗として機能しても、この酸化防止膜が酸化することによる抵抗素子全体の抵抗値の変動にほとんど影響を及ぼすことはなく、その上、抵抗素子全体の抵抗値を大きく左右させる比抵抗の小さな前記抵抗体の下層側の抵抗層の酸化を確実に防止することができる。
【００２０】
さらに、本発明に係る抵抗素子の特徴は、前記複数の抵抗層および前記酸化防止層が、同一工程にて連続的にエッチングできる材料からなる点にある。
【００２１】
そして、このような構成を採用したことにより、同一工程におけるエッチングに適した成膜材料同士を選択することができるため、抵抗体の形成を効率的に行うことができ、ひいては抵抗素子の製造効率を向上することができる。
【００２４】
さらにまた、本発明に係る抵抗素子の製造方法の特徴は、有機膜上に酸化防止層を形成した後、この酸化防止層の上に、比抵抗の異なる複数の抵抗層として、ＴａＮからなる少なくとも一層の抵抗層と、ＴａＳｉＯ 2 からなる他の抵抗層とを、上層側が前記ＴａＳｉＯ 2 からなる抵抗層、下層側が前記ＴａＮからなる抵抗層となるようにして上層側の抵抗層の比抵抗が下層側の抵抗層の比抵抗よりも大きくなるように形成することによって前記抵抗体を形成し、上層側の抵抗層の表面に酸化膜の除去処理を施す点にある。
【００２５】
そして、このような方法を採用したことにより、比抵抗の大きな上層側の抵抗層に酸化膜が形成されるため、この酸化膜の除去処理の際に前記上層側の抵抗層における表面側の所定厚み部分が酸化膜とともに除去されることになっても、抵抗素子全体の抵抗値に大きな変動が生じることを回避することができ、さらに、前記有機膜上に形成された酸化防止層によって、酸素が有機膜側から抵抗体へ供給されることを防止することができるため、抵抗体における有機膜側の表面の酸化をも有効に防止することができる。
【００２６】
さらにまた、本発明に係る抵抗素子の製造方法の特徴は、複数の抵抗層を真空槽内において真空状態を維持しつつ連続的に形成する点にある。
【００２７】
そして、このような方法を採用したことにより、抵抗体の形成を効率的に行うことができ、ひいては抵抗素子の製造効率を向上することができる。
【００２８】
また、本発明に係る抵抗素子の製造方法の特徴は、酸化防止層と複数の抵抗層とを真空槽内において真空状態を維持しつつ連続的に形成する点にある。
【００２９】
そして、このような方法を採用したことにより、抵抗素子の製造効率の向上を確実に達成することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る抵抗素子の第１実施形態について図１および図２を参照して説明する。
【００３１】
図１および図２は本発明に係る抵抗素子１の第１実施形態を示したもので、本実施形態における抵抗素子１は、酸化アルミニウムＡｌ2 Ｏ3 等からなる基板２の表面に、平滑化のための有機膜８が形成され、この有機膜８の上に抵抗体３が形成されている点において従来と同様である。
【００３２】
ただ、本実施形態においては、有機膜８と抵抗体３との間に酸化防止層１５が形成されている点において従来と特徴的な差異を有している。これにより、有機膜８の側から抵抗体３の側への酸素の移動を前記酸化防止層１５によって遮断することができるようになっている。
【００３３】
また、本実施形態においては、前記抵抗体３が、前記有機膜８が形成された基板２の上に図１における上下に積層された複数（図１において２層）の抵抗層３ａ，３ｂからなる点において従来と異なる。
【００３４】
前記２層の抵抗層３ａ，３ｂのうち、図１において上層側となる一方の抵抗層３ａは、抵抗体３の形成後に酸化膜４が形成され得る酸化膜側抵抗層３ａとされ、下層側となる他方の抵抗層３ｂは、基板側抵抗層３ｂとされている。
【００３５】
そして、本実施形態において、前記酸化膜側抵抗層３ａの比抵抗は、前記基板側抵抗層３ｂの比抵抗よりも大きくされている。好ましくは、前記酸化膜側抵抗層３ａの比抵抗は、前記基板側抵抗層３ｂの比抵抗の１０倍以上とされ、より好ましくは、１００倍以上とされている。これにより、抵抗素子１全体の抵抗値と、抵抗温度係数および高周波特性を、比抵抗の低い基板側抵抗層３ｂの特性によって支配することができるようになっている。
【００３６】
すなわち、本実施形態において、前記抵抗素子１は、酸化膜側抵抗層３ａと基板側抵抗層３ｂとの並列接続と考えることができる。かかる前提の下で、酸化膜側抵抗層３ａの比抵抗をρ1 、断面積をＳ1 、抵抗長をＬとすると、酸化膜側抵抗層３ａの抵抗値は、ρ1 Ｌ／Ｓ1 となる。一方、基板側抵抗層３ｂの比抵抗をρ2 、断面積をＳ2 、抵抗長を便宜上Ｌとすると、基板側抵抗層３ｂの抵抗値はρ2 Ｌ／Ｓ2 となる。これより、両抵抗層３ａ，３ｂの合成抵抗、すなわち抵抗素子１全体の抵抗値Ｒは、並列接続の合成抵抗の一般式より、Ｒ＝ρ1 ρ2 Ｌ／（ρ1 Ｓ2 ＋ρ2 Ｓ1 ）となる。ここで、右辺の分母のうち、ρ1 Ｓ2 は不動であるが、ρ2 Ｓ1 は、Ｓ1 が変化する場合があるため、すなわち、オーバーエッチングによって酸化膜側抵抗層３ａにおける表面側の所定厚み部分が除去される場合があるため変動を生ずる。しかしながら、前記ρ2 Ｓ1 のうち、基板側抵抗層３ｂの比抵抗であるρ2 は、酸化膜側抵抗層３ａの比抵抗であるρ1 に比べて１／１０以下であるため、結局抵抗素子１の抵抗値に大きな変動をもたらさないのである。
【００３７】
従って、前記酸化膜側抵抗層３ａに形成された酸化膜４を除去する際に、オーバーエッチングによって前記酸化膜側抵抗層３ａにおける表面側の所定厚み部分が酸化膜４とともに除去されたとしても、酸化膜側抵抗層３ａは比抵抗値が大きいため、抵抗素子１全体の抵抗値に大きな変動を生じさせないようになっている。
【００３８】
さらに、本実施形態において、前記酸化防止層１５は、無機材料から形成されている。従って、有機膜８の側から抵抗体３の側への酸素の移動をより適正に遮断することができるようになっいている。なお、無機材料としては、例えば、ＴａＳｉＯ2 やＳｉＯ2 等を用いるようにしてもよい。
【００３９】
また、前記酸化膜側抵抗層３ａおよび基板側抵抗層３ｂは、成膜の際に真空槽内の真空状態を維持したまま連続的に積層形成されている。
【００４０】
従って、抵抗体３の形成過程において、前記基板側抵抗層３ｂの表面に酸化膜４が形成されてしまうことを確実に防止することができるとともに、抵抗体３を効率的に形成することができるようになっている。
【００４１】
さらに、本実施形態において、前記基板側抵抗層３ｂは、成膜材料としての窒化タンタル（ＴａＮ）によって形成され、前記酸化膜側抵抗層３ａは、珪酸タンタル（ＴａＳｉＯ2 ）から形成されている。これらの成膜材料は、いずれも同一工程におけるエッチングに適したものである。すなわち、ＣＦ4 ＋ Ｏ2 ガスを用いるドライエッチングによって、珪酸タンタル（ＴａＳｉＯ2 ）からなる酸化膜側抵抗層３ａのエッチングを行い、その後、直ちにＴａＮからなる基板側抵抗層３ｂのエッチングを連続して行うことができる。これにより、両抵抗層３ａ，３ｂのパターニングを同一工程にて効率的に行うことができるようになっている。
【００４２】
なお、以下の表１に示すように、前記基板側抵抗層３ｂおよび前記酸化膜側抵抗層３ａは、前記の成膜材料と異なる成膜材料によっても形成することができる。
【００４３】
【表１】
【００４４】
本実施形態においては、表１に例示する各材料系の中から、抵抗素子１に要求される比抵抗や抵抗温度係数（ＴＣＲ）に応じて所望の材料を選択するようにしてもよい。
【００４５】
前記基板側抵抗層３ｂおよび前記酸化膜側抵抗層３ａの上層には、電極構造が形成されている。すなわち、前記酸化膜側抵抗層３ａの上層には、この酸化膜側抵抗層３ａよりも小さな範囲にわたってレジスト５が積層形成されている。
【００４６】
そして、前記酸化膜側抵抗層３ａの表面における前記レジスト５の非形成部分には、例えばスパッタエッチングやイオンエッチング等によって酸化膜４の除去処理が施されている。
【００４７】
前記レジスト５の図１における左右の両端部の表面には、それぞれ、酸化膜側抵抗層３ａの表面を経て前記酸化防止層１５の表面に至る範囲にわたって、チタン（Ｔｉ）および銅（Ｃｕ）の薄膜からなる一対の導通部６が形成されており、各導通部６によって、抵抗体３と電極７との導通が図られるようになっている。そして、各導通部６上には、銅（Ｃｕ）およびニッケル（Ｎｉ）によるメッキ部からなる一対の電極７が形成されている。
【００４８】
なお、前記抵抗層３ａ，３ｂは、酸化膜側抵抗層３ａおよび基板側抵抗層３ｂの二層のみに限らず三層以上の構造を有するようにしてもよい。また、図１に示すレジスト５は、必要に応じて設ければよい。
【００４９】
次に、前記抵抗素子１に適用される本発明に係る抵抗素子の製造方法の第１実施形態について、前述した図１の他に図３乃至図１０を参照しながら具体的数値を用いつつ説明する。
【００５０】
本実施形態においては、まず、図３に示すように、酸化アルミニウムＡｌ2 Ｏ3 等からなる絶縁性の扁平な基板２の上に、有機材料を塗布し、これをキュアリング（焼きつけ）することによって基板２上に有機膜８を形成する。
【００５１】
このときの有機膜８の厚さやキュアリングの温度は、有機材料の種類にもよるが、有機材料として例えばポリイミドを使用する場合、膜厚を１０μｍ、キュアリングの温度を２００乃至４００℃にすることが好ましい。これにより、基板２の表面をより適正に平滑化することができ、基板２の上に薄膜抵抗体を精度良く形成することができる。
【００５２】
そして、前記有機膜８を形成した後、この有機膜８の上に、スパッタ法等を用いて無機材料の薄膜を形成する。これにより、有機膜８が形成された基板２の上に前記無機材料からなる酸化防止層１５が形成される。なお、前記無機材料は、例えば酸化アルミニウムであってもよい。また、酸化防止層１５の厚さは、無機材料の種類にもよるが、例えば、無機材料として酸化アルミニウムを用いる場合は、酸化防止層１５の厚さを０．１乃至５μｍの厚さに形成することが好ましい。これにより、有機膜８側から抵抗体３側への酸素の移動を適正に遮断することができ、抵抗体３における有機膜８側の表面の酸化を確実に防止することができる。
【００５３】
次に、図４に示すように、前記酸化防止層１５の上に、基板側抵抗層３ｂを形成するための比抵抗が例えば２００μΩｃｍとされた窒化タンタル（ＴａＮ）の薄膜９ｂをスパッタ法等によって例えば５０ｎｍの厚さに形成する。
【００５４】
続いて、同図４に示すように、真空槽内の真空状態を保持したまま、前記窒化タンタルの薄膜９ｂの上に、酸化膜側抵抗層３ａを形成するための比抵抗が例えば１００ｍΩｃｍとされたＴａＳｉＯ2 からなる薄膜９ａを、スパッタ法等によって連続的に形成する。このとき、薄膜９ａの厚さは例えば２００ｎｍとする。
【００５５】
このように、基板側抵抗層３ｂを形成するための薄膜９ｂと、酸化膜側抵抗層３ａを形成するための薄膜９ａとを真空槽内の真空状態を保持しつつ連続的に成膜することができる結果、基板側抵抗層３ｂの表面に酸化膜４が形成されてしまう事態を回避することができる。また、抵抗体３を効率的に形成することができる。
【００５６】
次に、図５に示すように、前記窒化タンタルの薄膜９ｂおよび前記ＴａＳｉＯ2 の薄膜９ａに対してエッチングを施すことによって、両薄膜９ａ，９ｂが所望の形状にパターニングされ、前記酸化膜側抵抗層３ａと前記基板側抵抗層３ｂとが形成される。
【００５７】
このとき、前記基板側抵抗層３ｂと前記酸化膜側抵抗層３ａとは、ともに同一工程におけるエッチングに適した材料同士が選択されているため、両抵抗層３ａ，３ｂを同時にパターニングすることができる。
【００５８】
その後、図６に示すように、前記酸化膜側抵抗層３ａの表面にレジスト５をパターニングしてキュアリングを行う。
【００５９】
この時点で、前記酸化膜側抵抗層３ａの表面における前記レジスト５の非形成部分には、酸化膜４が形成されている可能性があり、このままでは抵抗素子１の抵抗値に大きな変動を与える虞がある。
【００６０】
そこで、図７に示す次工程において、酸化膜４の除去処理としてスパッタエッチングを行う。これによって、酸化膜４とともに、前記酸化膜側抵抗層３ａの表面における前記レジスト５の非形成部分が例えば０．０２μｍの厚さ分だけ除去される。なお、酸化膜４の除去は、イオンエッチングによって行うようにしてもよい。
【００６１】
このとき、酸化膜側抵抗層３ａは、基板側抵抗層３ｂに比べて比抵抗が大きいため、抵抗素子１全体の抵抗率に大きな影響を与えることはない。
【００６２】
そして、前記酸化膜４が除去された基板２上に、図７に示すようにチタン（Ｔｉ）および銅（Ｃｕ）を用いたスパッタリングを行う。これにより、前記酸化防止層１５および前記酸化膜側抵抗層３ａならびに前記レジスト５の表面に、前記導通部６を形成するための薄膜１０が成膜される。
【００６３】
続いて、図８に示すように前記チタンおよび銅からなる薄膜１０が形成された前記レジスト５上に、電極形成用のレジスト１２をパターニングする。
【００６４】
そして、図９に示すように、前記電極形成用のレジスト１２の周囲に、銅（Ｃｕ）およびニッケル（Ｎｉ）のメッキ部からなる電極７を形成する。
【００６５】
電極７を形成後、図１０に示すように、前記レジスト１２を剥離し、続いて、前記レジスト１２が剥離されて露出された前記チタンおよび銅からなる薄膜１０の部位をエッチングすることによって前記導通部６を形成する。
【００６６】
以上の工程を経ることによって、図１に示した本実施形態における抵抗素子１が完成する。
【００６７】
このように、本第１実施形態によれば、抵抗素子１全体の抵抗値に影響を与えない酸化膜側抵抗層３ａの表面に酸化膜４が形成されるようにするため、酸化膜４の除去処理の際の抵抗値の変動を抑制しつつ酸化膜４を適正に除去することができる。さらに、有機膜８と抵抗体３との間に形成された無機材料からなる酸化防止層１５によって有機膜８の側からの抵抗体３への酸素の供給を防止することができるため、抵抗体３における有機膜８に臨む表面の酸化を有効に防止することができる。
【００６８】
これにより、設計当初予定していた通りの抵抗値を適正に得ることができる。
【００６９】
次に、本発明に係る抵抗素子の第２実施形態について図１１を参照して説明する。なお、前記第１実施形態と基本的構成の同一もしくはこれに類する箇所については、同一の符号を用いて説明する。
【００７０】
本第２実施形態における抵抗素子２０は、酸化アルミニウムＡｌ2 Ｏ3 等からなる基板２の表面に、平滑化のための有機膜８が形成され、この有機膜８と抵抗体３との間に酸化防止層２１が形成されている点で第１実施形態と異なるところがない。また、本第２実施形態においては、前記抵抗体３が、上層側の前記酸化膜側抵抗層３ａと下層側の前記基板側抵抗層３ｂとからなり、酸化膜側抵抗層３ａの比抵抗が基板側抵抗層３ｂの比抵抗よりも大きく形成されている点において第１実施形態と同様である。
【００７１】
ただ、本第２実施形態においては、前記酸化防止層２１が比抵抗の大きな抵抗からなる点において、前記第１実施形態と差異を有している。
【００７２】
すなわち、図１１に示すように、前記有機膜８の上層には、前記抵抗体３とほぼ同じ範囲にわたって前記基板側抵抗層３ｂよりも比抵抗の大きな抵抗からなる酸化防止層２１が形成されており、この酸化防止層２１は、導通部６を介して電極７と電気的に接続されている。なお、前記酸化防止層２１の比抵抗は、好ましくは前記基板側抵抗層３ｂの１０倍以上とされており、より好ましくは１００倍以上とされている。
【００７３】
ここで、前記酸化防止層２１は、前記抵抗体３とともに抵抗素子２０の抵抗値を決定する抵抗として機能し、酸化防止層２１と抵抗体３とは、抵抗の並列接続と考えることができる。
【００７４】
しかし、前記第１実施形態における比抵抗の大きな酸化膜側抵抗層３ａと比抵抗の小さな基板側抵抗層３ｂとの関係からも類推できるように、比抵抗の大きな酸化防止層２１は、抵抗素子２０全体の抵抗値を大きく左右する比抵抗の小さな基板側抵抗層３ｂと異なり、抵抗値に大きな影響を及ぼさない。
【００７５】
従って、仮に、前記酸化防止層２１における前記有機膜８に臨む表面に酸化が生じたとしても、抵抗素子２０の抵抗値を大きく変動させることはない。また、有機膜８と抵抗体３の基板側抵抗層３ｂとが直接接触することを防止することができるため、抵抗体３の酸化を適正に防止することができる。
【００７６】
なお、前記酸化防止層２１は、表１に示した酸化膜側抵抗層３ａと同じ成膜材料によって形成するようにしてもよい。この場合、酸化防止層２１と抵抗体３とは同一工程におけるエッチングに適したものである。すなわち、ＣＦ4 ＋ Ｏ2 等のガスを用いるドライエッチングによって、珪酸タンタル（ＴａＳｉＯ2 ）等からなる酸化防止層２１のエッチングを行い、その後、直ちに前記基板側抵抗層３ｂおよび前記酸化膜側抵抗層３ａのエッチングを連続して行うことができる。これにより、両抵抗層３ａ，３ｂのパターニングを同一工程にて効率的に行うことができるようになっている。
【００７７】
また、前記酸化防止層２１と前記抵抗体３とは、成膜の際に真空槽内の真空状態を維持したまま連続的に積層形成されている。
【００７８】
従って、前記酸化防止層２１の表面に酸化膜４が形成されてしまうことを確実に防止することができるとともに、抵抗素子２０を効率的に形成することができるようになっている。
【００７９】
次に、前記抵抗素子２０に適用される本発明に係る抵抗素子の製造方法の第２実施形態について、前述した図１１の他に図１２乃至図１９を参照しながら説明する。
【００８０】
本実施形態においては、まず、図１２に示すように、真空槽内において、酸化アルミニウムＡｌ2 Ｏ3 等からなる絶縁性の扁平な基板２の上に、有機材料を塗布し、これをキュアリング（焼きつけ）することによって基板２上に有機膜８を形成する。
【００８１】
このときの有機膜８の厚さやキュアリングの温度は、第１実施形態と同様である。
【００８２】
有機膜８によって基板２の表面を平滑化した後、図１３に示すように、前記有機膜８の上に、スパッタ法等を用いて酸化防止層２１を形成するための例えばＴａＳｉＯ2 Ｎｂからなる薄膜２１ａを全面的に形成する。
【００８３】
さらに、同図１３に示すように、真空槽内の真空状態を維持したまま前記薄膜２１ａの上に、基板側抵抗層３ｂを形成するための例えば窒化タンタルからなる薄膜９ｂをスパッタ法等によって所定の厚さに形成する。
【００８４】
このように、酸化防止層２１を形成するための薄膜２１ａと、基板側抵抗層３ｂを形成するための薄膜９ｂとを真空を切らずに連続的に成膜できる結果、酸化防止層２１の表面に酸化膜４が形成されてしまう事態を回避することができる。
【００８５】
続いて、同図１３に示すように、真空槽内の真空状態を維持したまま、前記窒化タンタルの薄膜９ｂの上に、酸化膜側抵抗層３ａを形成するためのＴａＳｉＯ2 Ｎｂ等からなる薄膜９ａを、スパッタ法によって連続的に形成する。これにより、基板側抵抗層３ｂの表面に酸化膜４が形成されてしまう事態を回避することができる。
【００８６】
次に、図１４に示すように、酸化防止層２１を形成するための薄膜２１ａ、前記酸化膜側抵抗層３ａを形成するための薄膜９ａおよび前記基板側抵抗層３ｂを形成するための薄膜９ｂに対してエッチングを施すことによって、各薄膜２１ａ，９ａ，９ｂが所望の形状にパターニングされ、前記酸化防止層２１と前記酸化膜側抵抗層３ａと前記基板側抵抗層３ｂとが形成される。
【００８７】
このとき、前記酸化防止層２１、基板側抵抗層３ｂおよび前記酸化膜側抵抗層３ａは、ともに同一工程におけるエッチングに適した材料同士が選択されているため、前記酸化防止層２１と前記両抵抗層３ａ，３ｂを同時にパターニングすることができる。
【００８８】
その後、図１５に示すように、前記酸化膜側抵抗層３ａの表面にレジスト５をパターニングしてキュアリングを行う。
【００８９】
この時点で、前記酸化膜側抵抗層３ａの表面における前記レジスト５の非形成部分には、酸化膜４が形成されている可能性があり、このままでは抵抗素子１の抵抗値に大きな変動を与える虞がある。
【００９０】
そこで、図１６に示す次工程において、酸化膜４の除去処理としてスパッタエッチングを行う。これによって、酸化膜４とともに、前記酸化膜側抵抗層３ａの表面における前記レジスト５の非形成部分が所定の厚さ分だけ除去される。なお、酸化膜４の除去は、イオンエッチングによって行うようにしてもよい。
【００９１】
このとき、酸化膜側抵抗層３ａは、基板側抵抗層３ｂに比べて比抵抗が大きいため、抵抗素子２０全体の抵抗率に大きな影響を与えることはない。
【００９２】
そして、前記酸化膜４が除去された基板２上に、図１６に示すようにチタン（Ｔｉ）および銅（Ｃｕ）を用いたスパッタリングを行う。これにより、前記有機膜８および前記酸化膜側抵抗層３ａならびに前記レジスト５の表面に、前記導通部６を形成するための薄膜１０が成膜される。
【００９３】
続いて、図１７に示すように前記チタンおよび銅からなる薄膜１０が形成された前記レジスト５上に、電極形成用のレジスト１２をパターニングする。
【００９４】
そして、図１８に示すように、前記電極形成用のレジスト１２の周囲に、銅（Ｃｕ）およびニッケル（Ｎｉ）のメッキ部からなる電極７を形成する。
【００９５】
電極７を形成後、図１９に示すように、前記レジスト１２を剥離し、続いて、前記レジスト１２が剥離されて露出された前記チタンおよび銅からなる薄膜１０の部位をエッチングすることによって前記導通部６を形成する。
【００９６】
以上の工程を経ることによって、図１１に示した本第２実施形態における抵抗素子２０が完成する。
【００９７】
このように、本第２実施形態によれば、抵抗素子２０全体の抵抗値に影響を与えない酸化膜側抵抗層３ａの表面に酸化膜４が形成されるようにするため、酸化膜４の除去処理の際の抵抗値の変動を抑制しつつ酸化膜４を適正に除去することができる。さらに、有機膜８と抵抗体３との間に形成された比抵抗の大きな抵抗からなる酸化防止層２１によって有機膜８の側からの抵抗体３への酸素の供給を防止することができるため、抵抗体３における有機膜８に臨む表面の酸化を有効に防止することができる。これにより、設計当初予定していた通りの抵抗値を適正に得ることができる。
【００９８】
なお、本発明は前記実施形態のものに限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することが可能である。
【００９９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明に係る抵抗素子によれば、酸化膜の除去処理の際に抵抗体の表面側の所定厚み部分が酸化膜とともに除去されたとしても抵抗素子全体の抵抗値に大きな変動が生じることを回避することができ、かつ、抵抗体の有機膜側の表面の酸化を酸化防止層によって適正に防止することができるため、設計当初予定されていた抵抗値を適正に得ることができ、信頼性を向上することができる。
【０１００】
また、本発明に係る抵抗素子によれば、抵抗体の基板側の表面における酸化をさらに有効に防止することができる。
【０１０１】
さらに、本発明に係る抵抗素子によれば、酸化膜除去のためのエッチングによる抵抗値の変動をさらに有効に低減することができる。
【０１０２】
さらにまた、本発明に係る抵抗素子によれば、さらに製造効率を向上することができ、コストの削減を図ることができる。
【０１０３】
また、本発明に係る抵抗素子によれば、抵抗素子の製造効率をさらに向上することができる。
【０１０４】
さらに、本発明に係る抵抗素子の製造方法によれば、酸化膜を適正に除去し、かつ、酸化膜除去の際に抵抗層の抵抗値が変動すること防止することができるため、設計当初予定されていた抵抗値を適正に得ることができ、信頼性を向上することができる。
【０１０５】
さらにまた、本発明に係る抵抗素子の製造方法によれば、抵抗素子の製造効率を向上することができる。
【０１０６】
また、本発明に係る抵抗素子の製造方法によれば、抵抗素子の製造効率をさらに向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る抵抗素子の第１実施形態を示す断面図
【図２】 図１の平面図
【図３】 本発明に係る抵抗素子の製造方法の第１実施形態において、基板上への有機膜および酸化防止層の形成工程を示す断面図
【図４】 本発明に係る抵抗素子の製造方法の第１実施形態において、基板上への基板側抵抗層を形成するための薄膜および酸化膜側抵抗層を形成するための薄膜の形成工程を示す断面図
【図５】 本発明に係る抵抗素子の製造方法の第１実施形態において、基板側抵抗層および酸化膜側抵抗層のパターニング工程を示す断面図
【図６】 本発明に係る抵抗素子の製造方法の第１実施形態において、酸化膜側抵抗層へのレジストのパターニング工程を示す断面図
【図７】 本発明に係る抵抗素子の製造方法の第１実施形態において、酸化膜の除去工程および導通部を形成するための薄膜の成膜工程を示す断面図
【図８】 本発明に係る抵抗素子の製造方法の第１実施形態において、電極形成用のレジストのパターニング工程を示す断面図
【図９】 本発明に係る抵抗素子の製造方法の第１実施形態において、電極の形成工程を示す断面図
【図１０】 本発明に係る抵抗素子の製造方法の第１実施形態において、レジストの除去工程を示す断面図
【図１１】 本発明に係る抵抗素子の実施形態を示す断面図
【図１２】 本発明に係る抵抗素子の製造方法の第２実施形態において、基板上への有機膜の形成工程を示す断面図
【図１３】 本発明に係る抵抗素子の製造方法の第２実施形態において、基板上への酸化防止層を形成するための薄膜および基板側抵抗層を形成するための薄膜ならびに酸化膜側抵抗層を形成するための薄膜の形成工程を示す断面図
【図１４】 本発明に係る抵抗素子の製造方法の第２実施形態において、酸化防止層および基板側抵抗層ならびに酸化膜側抵抗層のパターニング工程を示す断面図
【図１５】 本発明に係る抵抗素子の製造方法の第２実施形態において、酸化膜側抵抗層へのレジストのパターニング工程を示す断面図
【図１６】 本発明に係る抵抗素子の製造方法の第２実施形態において、酸化膜の除去工程および導通部を形成するための薄膜の成膜工程を示す断面図
【図１７】 本発明に係る抵抗素子の製造方法の第２実施形態において、電極形成用のレジストのパターニング工程を示す断面図
【図１８】 本発明に係る抵抗素子の製造方法の第２実施形態において、電極の形成工程を示す断面図
【図１９】 本発明に係る抵抗素子の製造方法の第２実施形態において、レジストの除去工程を示す断面図
【符号の説明】
１，２０ 抵抗素子
２ 基板
３ 抵抗体
３ａ 酸化膜側抵抗層
３ｂ 基板側抵抗層
４ 酸化膜
７ 電極
８ 有機膜
１５，２１ 酸化防止層
【産業上の利用分野】
本発明は、抵抗素子およびその製造方法に係り、特に、基板上に、この基板の表面を平滑化するための有機膜が形成され、その上に、少なくとも抵抗体およびこの抵抗体と導通された電極が形成された抵抗素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、抵抗素子を形成する際には、例えば、回路を形成する基材上に、スパッタ法によって抵抗体を形成し、その上に電極をスパッタ法やメッキ法で形成する、いわゆる薄膜法が採用されていた。
【０００３】
例えば、従来から、高周波回路で用いられる抵抗素子としては、抵抗値の周波数依存性が弱く、抵抗温度係数（ＴＣＲ）が大きくない等の利点から、窒化タンタル（ＴａＮ）系の抵抗薄膜が採用されていた。
【０００４】
ここで、ＴａＮ膜の比抵抗は、２００乃至３００μΩｃｍ程度であるので、数十μｍの抵抗長で所望の数キロΩの抵抗値を得ようとすると、抵抗体の厚さを数ｎｍ乃至数十ｎｍと薄くする必要がある。より具体的には、ＴａＮ膜の比抵抗を２００μΩｃｍ、抵抗値を１ＫΩとし、抵抗長を１００μｍ、幅を２０μｍとする場合、厚さを１０ｎｍにする必要がある。
【０００５】
このような抵抗素子を形成するには、まず、真空槽内を真空引きした状態で、真空槽内に設置したセラミック等からなる基板上に、例えばスパッタ法を用いて前述したＴａＮの薄膜を形成する。この薄膜の成膜時間は通常１分程度である。そして、スパッタ後には、感光性レジストを基板上にスピンコートし、続いて、前記薄膜を所望の形状にエッチングするための露光パターンをマスクを通して露光し、現像を行う。そして、現像後に、ＲＩＥ法等によってエッチングを行った後、レジストを除去する。更に、その上に、電極となるアルミニウムをスパッタ法で形成し、レジストをパターニングしてリン酸等でエッチングを行う。なお、電極として、アルミニウムをスパッタする他に、銅、ニッケルからなるメッキを形成する場合もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような抵抗素子においては、真空中におけるスパッタ法の際や、その後の工程中に、抵抗体の表面が酸化してしまう結果、抵抗値が設計当初に予定されていた値と異なってしまうといった問題が生じていた。
【０００７】
例えば、前述したＴａＮ膜の場合、抵抗体の表面に形成される酸化膜の厚さは５乃至８ｎｍ程度ある。この酸化膜の厚さが常に一定なら、酸化膜による抵抗を予め考慮しつつ抵抗素子の設計を行うことも可能であるが、酸化膜の厚さは素子によってばらつきがあるため、抵抗値が安定しない。
【０００８】
かかる不具合を解消すべく、例えば、電極をスパッタ法で形成する前に、イオンエッチングやスパッタエッチング等の酸化膜の除去処理を行うことが考えられる。
【０００９】
しかしながら、酸化膜をすべて除去するためには、酸化膜が形成された抵抗体の表面側の所定厚み部分を酸化膜とともに除去してしまう、いわゆるオーバーエッチングをする場合がある。このような場合において、前述した厚さが１０ｎｍのＴａＮ膜のように抵抗体の厚さを薄く形成する場合には、オーバーエッチングによって抵抗体自体をすべて除去してしまう虞がある。
【００１０】
なお、抵抗体の上に電極以外の薄膜を形成する場合においても、抵抗体の形成後に抵抗体の表面が露出して空気に晒されていれば、特に、以降の工程おいて前記抵抗体に対して加熱をともなう処理を行う場合、抵抗体に酸化が生じやすく、抵抗素子の抵抗値が変化しやすい。
【００１１】
さらに、前記基板としては、従来から酸化アルミニウムＡｌ2 Ｏ3 が用いられることがあったが、酸化アルミニウムの性質上、基板の表面に凹凸が生じてしまい、この結果、基板上に抵抗体を直接形成する場合は抵抗体に断線等の欠陥が生じてしまう虞があった。
【００１２】
このような観点から、従来から、基板の表面に有機材料からなる薄膜である有機膜を形成して表面を平滑化することが行われている。なお、有機材料としては、ポリイミド、ソルダーレジスト、シリコーン樹脂またはノボラック樹脂等がある。 しかし、前記有機膜を基板上に形成する場合においては、この有機膜上に前記抵抗体が形成されることになるところ、前記有機膜と前記抵抗体との間で酸素の授受が生じてしまい、この結果、抵抗体の有機膜側の表面についても酸化が生じてしまうといった問題が生じていた。
【００１３】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、抵抗体に形成される酸化膜を抵抗値の変動を生じさせずに適正に除去することができるとともに、抵抗体の有機膜側からの酸化を有効に防止することができ、設計時に予定された所望の抵抗値を得ることができる抵抗素子およびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明に係る抵抗素子の特徴は、前記抵抗体が、前記基板上に積層された比抵抗の異なる複数の抵抗層からなるとともに各抵抗層のうち比抵抗の大きな抵抗層が上層側に形成されてなり、前記有機膜と前記抵抗体との間に、この抵抗体の酸化を防止する酸化防止層が形成されてなり、前記複数の抵抗層のうち、少なくとも一つの抵抗層はＴａＮからなり、他の抵抗層はＴａＳｉＯ 2 からなり、前記ＴａＳｉＯ 2 からなる抵抗層が、前記ＴａＮからなる抵抗層よりも上層側に形成されている点にある。
【００１５】
そして、このような構成を採用したことにより、比抵抗の大きな上層側の抵抗層に酸化膜が形成されるため、この酸化膜を除去する際に前記上層側の抵抗層における表面側の所定厚み部分が酸化膜とともに除去されることになっても、抵抗素子全体の抵抗値に大きな変動が生じることを回避することができ、さらに、前記有機膜と前記抵抗体との間に形成された酸化防止層によって、酸素が有機膜側から抵抗体へ供給されることを防止することができるため、抵抗体における有機膜側の表面の酸化をも有効に防止することができる。さらに、前記抵抗素子の製造効率の向上を確実に達成することができる。
【００１６】
また、本発明に係る抵抗素子の特徴は、前記酸化防止層が、無機材料または少なくとも前記酸化防止膜の上層に位置する下層側の抵抗層よりも比抵抗が大きな抵抗からなる点にある。
【００１７】
そして、このような構成を採用したことにより、酸化防止層の材料として無機材料を選択した場合は、有機膜側から抵抗体側への酸素の供給を遮断して抵抗体の酸化を適正に防止することができ、一方、酸化防止膜の材料として比抵抗の大きな抵抗を選択した場合は、この酸化防止膜が実質的に前記抵抗体とともに抵抗素子の抵抗値を決定する抵抗として機能しても、この酸化防止膜が酸化することによる抵抗素子全体の抵抗値の変動にほとんど影響を及ぼすことはなく、その上、抵抗素子全体の抵抗値を大きく左右させる比抵抗の小さな前記抵抗体の下層側の抵抗層の酸化を確実に防止することができる。
【００２０】
さらに、本発明に係る抵抗素子の特徴は、前記複数の抵抗層および前記酸化防止層が、同一工程にて連続的にエッチングできる材料からなる点にある。
【００２１】
そして、このような構成を採用したことにより、同一工程におけるエッチングに適した成膜材料同士を選択することができるため、抵抗体の形成を効率的に行うことができ、ひいては抵抗素子の製造効率を向上することができる。
【００２４】
さらにまた、本発明に係る抵抗素子の製造方法の特徴は、有機膜上に酸化防止層を形成した後、この酸化防止層の上に、比抵抗の異なる複数の抵抗層として、ＴａＮからなる少なくとも一層の抵抗層と、ＴａＳｉＯ 2 からなる他の抵抗層とを、上層側が前記ＴａＳｉＯ 2 からなる抵抗層、下層側が前記ＴａＮからなる抵抗層となるようにして上層側の抵抗層の比抵抗が下層側の抵抗層の比抵抗よりも大きくなるように形成することによって前記抵抗体を形成し、上層側の抵抗層の表面に酸化膜の除去処理を施す点にある。
【００２５】
そして、このような方法を採用したことにより、比抵抗の大きな上層側の抵抗層に酸化膜が形成されるため、この酸化膜の除去処理の際に前記上層側の抵抗層における表面側の所定厚み部分が酸化膜とともに除去されることになっても、抵抗素子全体の抵抗値に大きな変動が生じることを回避することができ、さらに、前記有機膜上に形成された酸化防止層によって、酸素が有機膜側から抵抗体へ供給されることを防止することができるため、抵抗体における有機膜側の表面の酸化をも有効に防止することができる。
【００２６】
さらにまた、本発明に係る抵抗素子の製造方法の特徴は、複数の抵抗層を真空槽内において真空状態を維持しつつ連続的に形成する点にある。
【００２７】
そして、このような方法を採用したことにより、抵抗体の形成を効率的に行うことができ、ひいては抵抗素子の製造効率を向上することができる。
【００２８】
また、本発明に係る抵抗素子の製造方法の特徴は、酸化防止層と複数の抵抗層とを真空槽内において真空状態を維持しつつ連続的に形成する点にある。
【００２９】
そして、このような方法を採用したことにより、抵抗素子の製造効率の向上を確実に達成することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る抵抗素子の第１実施形態について図１および図２を参照して説明する。
【００３１】
図１および図２は本発明に係る抵抗素子１の第１実施形態を示したもので、本実施形態における抵抗素子１は、酸化アルミニウムＡｌ2 Ｏ3 等からなる基板２の表面に、平滑化のための有機膜８が形成され、この有機膜８の上に抵抗体３が形成されている点において従来と同様である。
【００３２】
ただ、本実施形態においては、有機膜８と抵抗体３との間に酸化防止層１５が形成されている点において従来と特徴的な差異を有している。これにより、有機膜８の側から抵抗体３の側への酸素の移動を前記酸化防止層１５によって遮断することができるようになっている。
【００３３】
また、本実施形態においては、前記抵抗体３が、前記有機膜８が形成された基板２の上に図１における上下に積層された複数（図１において２層）の抵抗層３ａ，３ｂからなる点において従来と異なる。
【００３４】
前記２層の抵抗層３ａ，３ｂのうち、図１において上層側となる一方の抵抗層３ａは、抵抗体３の形成後に酸化膜４が形成され得る酸化膜側抵抗層３ａとされ、下層側となる他方の抵抗層３ｂは、基板側抵抗層３ｂとされている。
【００３５】
そして、本実施形態において、前記酸化膜側抵抗層３ａの比抵抗は、前記基板側抵抗層３ｂの比抵抗よりも大きくされている。好ましくは、前記酸化膜側抵抗層３ａの比抵抗は、前記基板側抵抗層３ｂの比抵抗の１０倍以上とされ、より好ましくは、１００倍以上とされている。これにより、抵抗素子１全体の抵抗値と、抵抗温度係数および高周波特性を、比抵抗の低い基板側抵抗層３ｂの特性によって支配することができるようになっている。
【００３６】
すなわち、本実施形態において、前記抵抗素子１は、酸化膜側抵抗層３ａと基板側抵抗層３ｂとの並列接続と考えることができる。かかる前提の下で、酸化膜側抵抗層３ａの比抵抗をρ1 、断面積をＳ1 、抵抗長をＬとすると、酸化膜側抵抗層３ａの抵抗値は、ρ1 Ｌ／Ｓ1 となる。一方、基板側抵抗層３ｂの比抵抗をρ2 、断面積をＳ2 、抵抗長を便宜上Ｌとすると、基板側抵抗層３ｂの抵抗値はρ2 Ｌ／Ｓ2 となる。これより、両抵抗層３ａ，３ｂの合成抵抗、すなわち抵抗素子１全体の抵抗値Ｒは、並列接続の合成抵抗の一般式より、Ｒ＝ρ1 ρ2 Ｌ／（ρ1 Ｓ2 ＋ρ2 Ｓ1 ）となる。ここで、右辺の分母のうち、ρ1 Ｓ2 は不動であるが、ρ2 Ｓ1 は、Ｓ1 が変化する場合があるため、すなわち、オーバーエッチングによって酸化膜側抵抗層３ａにおける表面側の所定厚み部分が除去される場合があるため変動を生ずる。しかしながら、前記ρ2 Ｓ1 のうち、基板側抵抗層３ｂの比抵抗であるρ2 は、酸化膜側抵抗層３ａの比抵抗であるρ1 に比べて１／１０以下であるため、結局抵抗素子１の抵抗値に大きな変動をもたらさないのである。
【００３７】
従って、前記酸化膜側抵抗層３ａに形成された酸化膜４を除去する際に、オーバーエッチングによって前記酸化膜側抵抗層３ａにおける表面側の所定厚み部分が酸化膜４とともに除去されたとしても、酸化膜側抵抗層３ａは比抵抗値が大きいため、抵抗素子１全体の抵抗値に大きな変動を生じさせないようになっている。
【００３８】
さらに、本実施形態において、前記酸化防止層１５は、無機材料から形成されている。従って、有機膜８の側から抵抗体３の側への酸素の移動をより適正に遮断することができるようになっいている。なお、無機材料としては、例えば、ＴａＳｉＯ2 やＳｉＯ2 等を用いるようにしてもよい。
【００３９】
また、前記酸化膜側抵抗層３ａおよび基板側抵抗層３ｂは、成膜の際に真空槽内の真空状態を維持したまま連続的に積層形成されている。
【００４０】
従って、抵抗体３の形成過程において、前記基板側抵抗層３ｂの表面に酸化膜４が形成されてしまうことを確実に防止することができるとともに、抵抗体３を効率的に形成することができるようになっている。
【００４１】
さらに、本実施形態において、前記基板側抵抗層３ｂは、成膜材料としての窒化タンタル（ＴａＮ）によって形成され、前記酸化膜側抵抗層３ａは、珪酸タンタル（ＴａＳｉＯ2 ）から形成されている。これらの成膜材料は、いずれも同一工程におけるエッチングに適したものである。すなわち、ＣＦ4 ＋ Ｏ2 ガスを用いるドライエッチングによって、珪酸タンタル（ＴａＳｉＯ2 ）からなる酸化膜側抵抗層３ａのエッチングを行い、その後、直ちにＴａＮからなる基板側抵抗層３ｂのエッチングを連続して行うことができる。これにより、両抵抗層３ａ，３ｂのパターニングを同一工程にて効率的に行うことができるようになっている。
【００４２】
なお、以下の表１に示すように、前記基板側抵抗層３ｂおよび前記酸化膜側抵抗層３ａは、前記の成膜材料と異なる成膜材料によっても形成することができる。
【００４３】
【表１】
本実施形態においては、表１に例示する各材料系の中から、抵抗素子１に要求される比抵抗や抵抗温度係数（ＴＣＲ）に応じて所望の材料を選択するようにしてもよい。
【００４５】
前記基板側抵抗層３ｂおよび前記酸化膜側抵抗層３ａの上層には、電極構造が形成されている。すなわち、前記酸化膜側抵抗層３ａの上層には、この酸化膜側抵抗層３ａよりも小さな範囲にわたってレジスト５が積層形成されている。
【００４６】
そして、前記酸化膜側抵抗層３ａの表面における前記レジスト５の非形成部分には、例えばスパッタエッチングやイオンエッチング等によって酸化膜４の除去処理が施されている。
【００４７】
前記レジスト５の図１における左右の両端部の表面には、それぞれ、酸化膜側抵抗層３ａの表面を経て前記酸化防止層１５の表面に至る範囲にわたって、チタン（Ｔｉ）および銅（Ｃｕ）の薄膜からなる一対の導通部６が形成されており、各導通部６によって、抵抗体３と電極７との導通が図られるようになっている。そして、各導通部６上には、銅（Ｃｕ）およびニッケル（Ｎｉ）によるメッキ部からなる一対の電極７が形成されている。
【００４８】
なお、前記抵抗層３ａ，３ｂは、酸化膜側抵抗層３ａおよび基板側抵抗層３ｂの二層のみに限らず三層以上の構造を有するようにしてもよい。また、図１に示すレジスト５は、必要に応じて設ければよい。
【００４９】
次に、前記抵抗素子１に適用される本発明に係る抵抗素子の製造方法の第１実施形態について、前述した図１の他に図３乃至図１０を参照しながら具体的数値を用いつつ説明する。
【００５０】
本実施形態においては、まず、図３に示すように、酸化アルミニウムＡｌ2 Ｏ3 等からなる絶縁性の扁平な基板２の上に、有機材料を塗布し、これをキュアリング（焼きつけ）することによって基板２上に有機膜８を形成する。
【００５１】
このときの有機膜８の厚さやキュアリングの温度は、有機材料の種類にもよるが、有機材料として例えばポリイミドを使用する場合、膜厚を１０μｍ、キュアリングの温度を２００乃至４００℃にすることが好ましい。これにより、基板２の表面をより適正に平滑化することができ、基板２の上に薄膜抵抗体を精度良く形成することができる。
【００５２】
そして、前記有機膜８を形成した後、この有機膜８の上に、スパッタ法等を用いて無機材料の薄膜を形成する。これにより、有機膜８が形成された基板２の上に前記無機材料からなる酸化防止層１５が形成される。なお、前記無機材料は、例えば酸化アルミニウムであってもよい。また、酸化防止層１５の厚さは、無機材料の種類にもよるが、例えば、無機材料として酸化アルミニウムを用いる場合は、酸化防止層１５の厚さを０．１乃至５μｍの厚さに形成することが好ましい。これにより、有機膜８側から抵抗体３側への酸素の移動を適正に遮断することができ、抵抗体３における有機膜８側の表面の酸化を確実に防止することができる。
【００５３】
次に、図４に示すように、前記酸化防止層１５の上に、基板側抵抗層３ｂを形成するための比抵抗が例えば２００μΩｃｍとされた窒化タンタル（ＴａＮ）の薄膜９ｂをスパッタ法等によって例えば５０ｎｍの厚さに形成する。
【００５４】
続いて、同図４に示すように、真空槽内の真空状態を保持したまま、前記窒化タンタルの薄膜９ｂの上に、酸化膜側抵抗層３ａを形成するための比抵抗が例えば１００ｍΩｃｍとされたＴａＳｉＯ2 からなる薄膜９ａを、スパッタ法等によって連続的に形成する。このとき、薄膜９ａの厚さは例えば２００ｎｍとする。
【００５５】
このように、基板側抵抗層３ｂを形成するための薄膜９ｂと、酸化膜側抵抗層３ａを形成するための薄膜９ａとを真空槽内の真空状態を保持しつつ連続的に成膜することができる結果、基板側抵抗層３ｂの表面に酸化膜４が形成されてしまう事態を回避することができる。また、抵抗体３を効率的に形成することができる。
【００５６】
次に、図５に示すように、前記窒化タンタルの薄膜９ｂおよび前記ＴａＳｉＯ2 の薄膜９ａに対してエッチングを施すことによって、両薄膜９ａ，９ｂが所望の形状にパターニングされ、前記酸化膜側抵抗層３ａと前記基板側抵抗層３ｂとが形成される。
【００５７】
このとき、前記基板側抵抗層３ｂと前記酸化膜側抵抗層３ａとは、ともに同一工程におけるエッチングに適した材料同士が選択されているため、両抵抗層３ａ，３ｂを同時にパターニングすることができる。
【００５８】
その後、図６に示すように、前記酸化膜側抵抗層３ａの表面にレジスト５をパターニングしてキュアリングを行う。
【００５９】
この時点で、前記酸化膜側抵抗層３ａの表面における前記レジスト５の非形成部分には、酸化膜４が形成されている可能性があり、このままでは抵抗素子１の抵抗値に大きな変動を与える虞がある。
【００６０】
そこで、図７に示す次工程において、酸化膜４の除去処理としてスパッタエッチングを行う。これによって、酸化膜４とともに、前記酸化膜側抵抗層３ａの表面における前記レジスト５の非形成部分が例えば０．０２μｍの厚さ分だけ除去される。なお、酸化膜４の除去は、イオンエッチングによって行うようにしてもよい。
【００６１】
このとき、酸化膜側抵抗層３ａは、基板側抵抗層３ｂに比べて比抵抗が大きいため、抵抗素子１全体の抵抗率に大きな影響を与えることはない。
【００６２】
そして、前記酸化膜４が除去された基板２上に、図７に示すようにチタン（Ｔｉ）および銅（Ｃｕ）を用いたスパッタリングを行う。これにより、前記酸化防止層１５および前記酸化膜側抵抗層３ａならびに前記レジスト５の表面に、前記導通部６を形成するための薄膜１０が成膜される。
【００６３】
続いて、図８に示すように前記チタンおよび銅からなる薄膜１０が形成された前記レジスト５上に、電極形成用のレジスト１２をパターニングする。
【００６４】
そして、図９に示すように、前記電極形成用のレジスト１２の周囲に、銅（Ｃｕ）およびニッケル（Ｎｉ）のメッキ部からなる電極７を形成する。
【００６５】
電極７を形成後、図１０に示すように、前記レジスト１２を剥離し、続いて、前記レジスト１２が剥離されて露出された前記チタンおよび銅からなる薄膜１０の部位をエッチングすることによって前記導通部６を形成する。
【００６６】
以上の工程を経ることによって、図１に示した本実施形態における抵抗素子１が完成する。
【００６７】
このように、本第１実施形態によれば、抵抗素子１全体の抵抗値に影響を与えない酸化膜側抵抗層３ａの表面に酸化膜４が形成されるようにするため、酸化膜４の除去処理の際の抵抗値の変動を抑制しつつ酸化膜４を適正に除去することができる。さらに、有機膜８と抵抗体３との間に形成された無機材料からなる酸化防止層１５によって有機膜８の側からの抵抗体３への酸素の供給を防止することができるため、抵抗体３における有機膜８に臨む表面の酸化を有効に防止することができる。
【００６８】
これにより、設計当初予定していた通りの抵抗値を適正に得ることができる。
【００６９】
次に、本発明に係る抵抗素子の第２実施形態について図１１を参照して説明する。なお、前記第１実施形態と基本的構成の同一もしくはこれに類する箇所については、同一の符号を用いて説明する。
【００７０】
本第２実施形態における抵抗素子２０は、酸化アルミニウムＡｌ2 Ｏ3 等からなる基板２の表面に、平滑化のための有機膜８が形成され、この有機膜８と抵抗体３との間に酸化防止層２１が形成されている点で第１実施形態と異なるところがない。また、本第２実施形態においては、前記抵抗体３が、上層側の前記酸化膜側抵抗層３ａと下層側の前記基板側抵抗層３ｂとからなり、酸化膜側抵抗層３ａの比抵抗が基板側抵抗層３ｂの比抵抗よりも大きく形成されている点において第１実施形態と同様である。
【００７１】
ただ、本第２実施形態においては、前記酸化防止層２１が比抵抗の大きな抵抗からなる点において、前記第１実施形態と差異を有している。
【００７２】
すなわち、図１１に示すように、前記有機膜８の上層には、前記抵抗体３とほぼ同じ範囲にわたって前記基板側抵抗層３ｂよりも比抵抗の大きな抵抗からなる酸化防止層２１が形成されており、この酸化防止層２１は、導通部６を介して電極７と電気的に接続されている。なお、前記酸化防止層２１の比抵抗は、好ましくは前記基板側抵抗層３ｂの１０倍以上とされており、より好ましくは１００倍以上とされている。
【００７３】
ここで、前記酸化防止層２１は、前記抵抗体３とともに抵抗素子２０の抵抗値を決定する抵抗として機能し、酸化防止層２１と抵抗体３とは、抵抗の並列接続と考えることができる。
【００７４】
しかし、前記第１実施形態における比抵抗の大きな酸化膜側抵抗層３ａと比抵抗の小さな基板側抵抗層３ｂとの関係からも類推できるように、比抵抗の大きな酸化防止層２１は、抵抗素子２０全体の抵抗値を大きく左右する比抵抗の小さな基板側抵抗層３ｂと異なり、抵抗値に大きな影響を及ぼさない。
【００７５】
従って、仮に、前記酸化防止層２１における前記有機膜８に臨む表面に酸化が生じたとしても、抵抗素子２０の抵抗値を大きく変動させることはない。また、有機膜８と抵抗体３の基板側抵抗層３ｂとが直接接触することを防止することができるため、抵抗体３の酸化を適正に防止することができる。
【００７６】
なお、前記酸化防止層２１は、表１に示した酸化膜側抵抗層３ａと同じ成膜材料によって形成するようにしてもよい。この場合、酸化防止層２１と抵抗体３とは同一工程におけるエッチングに適したものである。すなわち、ＣＦ4 ＋ Ｏ2 等のガスを用いるドライエッチングによって、珪酸タンタル（ＴａＳｉＯ2 ）等からなる酸化防止層２１のエッチングを行い、その後、直ちに前記基板側抵抗層３ｂおよび前記酸化膜側抵抗層３ａのエッチングを連続して行うことができる。これにより、両抵抗層３ａ，３ｂのパターニングを同一工程にて効率的に行うことができるようになっている。
【００７７】
また、前記酸化防止層２１と前記抵抗体３とは、成膜の際に真空槽内の真空状態を維持したまま連続的に積層形成されている。
【００７８】
従って、前記酸化防止層２１の表面に酸化膜４が形成されてしまうことを確実に防止することができるとともに、抵抗素子２０を効率的に形成することができるようになっている。
【００７９】
次に、前記抵抗素子２０に適用される本発明に係る抵抗素子の製造方法の第２実施形態について、前述した図１１の他に図１２乃至図１９を参照しながら説明する。
【００８０】
本実施形態においては、まず、図１２に示すように、真空槽内において、酸化アルミニウムＡｌ2 Ｏ3 等からなる絶縁性の扁平な基板２の上に、有機材料を塗布し、これをキュアリング（焼きつけ）することによって基板２上に有機膜８を形成する。
【００８１】
このときの有機膜８の厚さやキュアリングの温度は、第１実施形態と同様である。
【００８２】
有機膜８によって基板２の表面を平滑化した後、図１３に示すように、前記有機膜８の上に、スパッタ法等を用いて酸化防止層２１を形成するための例えばＴａＳｉＯ2 Ｎｂからなる薄膜２１ａを全面的に形成する。
【００８３】
さらに、同図１３に示すように、真空槽内の真空状態を維持したまま前記薄膜２１ａの上に、基板側抵抗層３ｂを形成するための例えば窒化タンタルからなる薄膜９ｂをスパッタ法等によって所定の厚さに形成する。
【００８４】
このように、酸化防止層２１を形成するための薄膜２１ａと、基板側抵抗層３ｂを形成するための薄膜９ｂとを真空を切らずに連続的に成膜できる結果、酸化防止層２１の表面に酸化膜４が形成されてしまう事態を回避することができる。
【００８５】
続いて、同図１３に示すように、真空槽内の真空状態を維持したまま、前記窒化タンタルの薄膜９ｂの上に、酸化膜側抵抗層３ａを形成するためのＴａＳｉＯ2 Ｎｂ等からなる薄膜９ａを、スパッタ法によって連続的に形成する。これにより、基板側抵抗層３ｂの表面に酸化膜４が形成されてしまう事態を回避することができる。
【００８６】
次に、図１４に示すように、酸化防止層２１を形成するための薄膜２１ａ、前記酸化膜側抵抗層３ａを形成するための薄膜９ａおよび前記基板側抵抗層３ｂを形成するための薄膜９ｂに対してエッチングを施すことによって、各薄膜２１ａ，９ａ，９ｂが所望の形状にパターニングされ、前記酸化防止層２１と前記酸化膜側抵抗層３ａと前記基板側抵抗層３ｂとが形成される。
【００８７】
このとき、前記酸化防止層２１、基板側抵抗層３ｂおよび前記酸化膜側抵抗層３ａは、ともに同一工程におけるエッチングに適した材料同士が選択されているため、前記酸化防止層２１と前記両抵抗層３ａ，３ｂを同時にパターニングすることができる。
【００８８】
その後、図１５に示すように、前記酸化膜側抵抗層３ａの表面にレジスト５をパターニングしてキュアリングを行う。
【００８９】
この時点で、前記酸化膜側抵抗層３ａの表面における前記レジスト５の非形成部分には、酸化膜４が形成されている可能性があり、このままでは抵抗素子１の抵抗値に大きな変動を与える虞がある。
【００９０】
そこで、図１６に示す次工程において、酸化膜４の除去処理としてスパッタエッチングを行う。これによって、酸化膜４とともに、前記酸化膜側抵抗層３ａの表面における前記レジスト５の非形成部分が所定の厚さ分だけ除去される。なお、酸化膜４の除去は、イオンエッチングによって行うようにしてもよい。
【００９１】
このとき、酸化膜側抵抗層３ａは、基板側抵抗層３ｂに比べて比抵抗が大きいため、抵抗素子２０全体の抵抗率に大きな影響を与えることはない。
【００９２】
そして、前記酸化膜４が除去された基板２上に、図１６に示すようにチタン（Ｔｉ）および銅（Ｃｕ）を用いたスパッタリングを行う。これにより、前記有機膜８および前記酸化膜側抵抗層３ａならびに前記レジスト５の表面に、前記導通部６を形成するための薄膜１０が成膜される。
【００９３】
続いて、図１７に示すように前記チタンおよび銅からなる薄膜１０が形成された前記レジスト５上に、電極形成用のレジスト１２をパターニングする。
【００９４】
そして、図１８に示すように、前記電極形成用のレジスト１２の周囲に、銅（Ｃｕ）およびニッケル（Ｎｉ）のメッキ部からなる電極７を形成する。
【００９５】
電極７を形成後、図１９に示すように、前記レジスト１２を剥離し、続いて、前記レジスト１２が剥離されて露出された前記チタンおよび銅からなる薄膜１０の部位をエッチングすることによって前記導通部６を形成する。
【００９６】
以上の工程を経ることによって、図１１に示した本第２実施形態における抵抗素子２０が完成する。
【００９７】
このように、本第２実施形態によれば、抵抗素子２０全体の抵抗値に影響を与えない酸化膜側抵抗層３ａの表面に酸化膜４が形成されるようにするため、酸化膜４の除去処理の際の抵抗値の変動を抑制しつつ酸化膜４を適正に除去することができる。さらに、有機膜８と抵抗体３との間に形成された比抵抗の大きな抵抗からなる酸化防止層２１によって有機膜８の側からの抵抗体３への酸素の供給を防止することができるため、抵抗体３における有機膜８に臨む表面の酸化を有効に防止することができる。これにより、設計当初予定していた通りの抵抗値を適正に得ることができる。
【００９８】
なお、本発明は前記実施形態のものに限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することが可能である。
【００９９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明に係る抵抗素子によれば、酸化膜の除去処理の際に抵抗体の表面側の所定厚み部分が酸化膜とともに除去されたとしても抵抗素子全体の抵抗値に大きな変動が生じることを回避することができ、かつ、抵抗体の有機膜側の表面の酸化を酸化防止層によって適正に防止することができるため、設計当初予定されていた抵抗値を適正に得ることができ、信頼性を向上することができる。
【０１００】
また、本発明に係る抵抗素子によれば、抵抗体の基板側の表面における酸化をさらに有効に防止することができる。
【０１０１】
さらに、本発明に係る抵抗素子によれば、酸化膜除去のためのエッチングによる抵抗値の変動をさらに有効に低減することができる。
【０１０２】
さらにまた、本発明に係る抵抗素子によれば、さらに製造効率を向上することができ、コストの削減を図ることができる。
【０１０３】
また、本発明に係る抵抗素子によれば、抵抗素子の製造効率をさらに向上することができる。
【０１０４】
さらに、本発明に係る抵抗素子の製造方法によれば、酸化膜を適正に除去し、かつ、酸化膜除去の際に抵抗層の抵抗値が変動すること防止することができるため、設計当初予定されていた抵抗値を適正に得ることができ、信頼性を向上することができる。
【０１０５】
さらにまた、本発明に係る抵抗素子の製造方法によれば、抵抗素子の製造効率を向上することができる。
【０１０６】
また、本発明に係る抵抗素子の製造方法によれば、抵抗素子の製造効率をさらに向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る抵抗素子の第１実施形態を示す断面図
【図２】 図１の平面図
【図３】 本発明に係る抵抗素子の製造方法の第１実施形態において、基板上への有機膜および酸化防止層の形成工程を示す断面図
【図４】 本発明に係る抵抗素子の製造方法の第１実施形態において、基板上への基板側抵抗層を形成するための薄膜および酸化膜側抵抗層を形成するための薄膜の形成工程を示す断面図
【図５】 本発明に係る抵抗素子の製造方法の第１実施形態において、基板側抵抗層および酸化膜側抵抗層のパターニング工程を示す断面図
【図６】 本発明に係る抵抗素子の製造方法の第１実施形態において、酸化膜側抵抗層へのレジストのパターニング工程を示す断面図
【図７】 本発明に係る抵抗素子の製造方法の第１実施形態において、酸化膜の除去工程および導通部を形成するための薄膜の成膜工程を示す断面図
【図８】 本発明に係る抵抗素子の製造方法の第１実施形態において、電極形成用のレジストのパターニング工程を示す断面図
【図９】 本発明に係る抵抗素子の製造方法の第１実施形態において、電極の形成工程を示す断面図
【図１０】 本発明に係る抵抗素子の製造方法の第１実施形態において、レジストの除去工程を示す断面図
【図１１】 本発明に係る抵抗素子の実施形態を示す断面図
【図１２】 本発明に係る抵抗素子の製造方法の第２実施形態において、基板上への有機膜の形成工程を示す断面図
【図１３】 本発明に係る抵抗素子の製造方法の第２実施形態において、基板上への酸化防止層を形成するための薄膜および基板側抵抗層を形成するための薄膜ならびに酸化膜側抵抗層を形成するための薄膜の形成工程を示す断面図
【図１４】 本発明に係る抵抗素子の製造方法の第２実施形態において、酸化防止層および基板側抵抗層ならびに酸化膜側抵抗層のパターニング工程を示す断面図
【図１５】 本発明に係る抵抗素子の製造方法の第２実施形態において、酸化膜側抵抗層へのレジストのパターニング工程を示す断面図
【図１６】 本発明に係る抵抗素子の製造方法の第２実施形態において、酸化膜の除去工程および導通部を形成するための薄膜の成膜工程を示す断面図
【図１７】 本発明に係る抵抗素子の製造方法の第２実施形態において、電極形成用のレジストのパターニング工程を示す断面図
【図１８】 本発明に係る抵抗素子の製造方法の第２実施形態において、電極の形成工程を示す断面図
【図１９】 本発明に係る抵抗素子の製造方法の第２実施形態において、レジストの除去工程を示す断面図
【符号の説明】
１，２０ 抵抗素子
２ 基板
３ 抵抗体
３ａ 酸化膜側抵抗層
３ｂ 基板側抵抗層
４ 酸化膜
７ 電極
８ 有機膜
１５，２１ 酸化防止層
Claims (6)
- 基板上に、この基板の表面を平滑化するための有機膜が形成され、その上に、少なくとも抵抗体およびこの抵抗体と導通された電極が形成された抵抗素子であって、
前記抵抗体は、前記基板上に積層された比抵抗の異なる複数の抵抗層からなるとともに各抵抗層のうち比抵抗の大きな抵抗層が上層側に形成されてなり、前記有機膜と前記抵抗体との間に、この抵抗体の酸化を防止する酸化防止層が形成されてなり、
前記複数の抵抗層のうち、少なくとも一つの抵抗層はＴａＮからなり、他の抵抗層はＴａＳｉＯ 2 からなり、前記ＴａＳｉＯ 2 からなる抵抗層が、前記ＴａＮからなる抵抗層よりも上層側に形成されていることを特徴とする抵抗素子。 - 前記酸化防止層は、無機材料または少なくとも前記酸化防止膜の上層に位置する下層側の抵抗層よりも比抵抗が大きな抵抗からなることを特徴とする請求項１に記載の抵抗素子。
- 前記複数の抵抗層および前記酸化防止層は、同一工程にて連続的にエッチングできる材料からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の抵抗素子。
- 有機膜によって表面を平滑化した基板上に抵抗体を形成し、この抵抗体の表面に酸化膜の除去処理を施した後、電極を前記抵抗体と導通するように形成する抵抗素子の製造方法であって、
前記有機膜上に酸化防止層を形成した後、この酸化防止層の上に、比抵抗の異なる複数の抵抗層として、ＴａＮからなる少なくとも一層の抵抗層と、ＴａＳｉＯ 2 からなる他の抵抗層とを、上層側が前記ＴａＳｉＯ 2 からなる抵抗層、下層側が前記ＴａＮからなる抵抗層となるようにして上層側の抵抗層の比抵抗が下層側の抵抗層の比抵抗よりも大きくなるように形成することによって前記抵抗体を形成し、上層側の抵抗層の表面に前記酸化膜の除去処理を施すことを特徴とする抵抗素子の製造方法。 - 前記複数の抵抗層を真空槽内において真空状態を維持しつつ連続的に形成することを特徴とする請求項４に記載の抵抗素子の製造方法。
- 前記酸化防止層と前記複数の抵抗層とを真空槽内において真空状態を維持しつつ連続的に形成することを特徴とする請求項５に記載の抵抗素子の製造方法。
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