JP5029882B2 - Thin film thermistor and thin film thermistor manufacturing method - Google Patents

Thin film thermistor and thin film thermistor manufacturing method Download PDF

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Description

本発明は、例えば赤外線検出センサに用いられる薄膜サーミスタ及び該薄膜サーミスタの製造方法に関するものである。   The present invention relates to a thin film thermistor used for an infrared detection sensor, for example, and a method for manufacturing the thin film thermistor.

近年、非接触で温度を測定できる赤外線検出素子の開発が盛んになってきている。赤外線検出素子は、物体や人体から放出される微弱な赤外線を検出するのに用いられることが多く、高感度であることが要求される。この赤外線検出素子には、熱電対を直列に接続したサーモパイル型、特定材料の焦電効果を利用した焦電型、特定金属酸化物の抵抗率温度依存性を利用したサーミスタ型の三種類がある。   In recent years, development of infrared detection elements that can measure temperature in a non-contact manner has become active. Infrared detectors are often used to detect weak infrared rays emitted from an object or a human body, and are required to have high sensitivity. There are three types of infrared detection elements: a thermopile type in which thermocouples are connected in series, a pyroelectric type using the pyroelectric effect of a specific material, and a thermistor type using the resistivity temperature dependence of a specific metal oxide. .

これらのうち、製品の微細化や高性能化、低価格化の潮流に乗った製品として、サーミスタ薄膜を半導体基板等の基板上に形成し、各種配線等を施したサーミスタ型の赤外線検出センサが注目され始めている。このサーミスタ薄膜を用いた赤外線検出センサの一般的な構造は、絶縁基板又は上面に絶縁層が形成された基板と、絶縁基板又は絶縁層の上面に形成されたサーミスタ薄膜と、該サーミスタ薄膜の上面に形成された一対の電極と、から構成されている。   Among these, thermistor-type infrared detection sensors, which have a thermistor thin film formed on a substrate such as a semiconductor substrate and are provided with various wirings, are products that have been on the trend of miniaturization, higher performance, and lower prices. It has begun to attract attention. The general structure of an infrared detection sensor using the thermistor thin film is as follows. And a pair of electrodes formed on each other.

このように構成された赤外線検出センサにおいては、照射された赤外線を受光してサーミスタ薄膜の温度が変化すると、サーミスタ薄膜の抵抗が変化するので、この抵抗変化を一対の電極で検出して赤外線を検知できるようになっている。
なお、この赤外線検出センサに用いられるサーミスタ薄膜は、例えば表面にＳｉＯ2層（絶縁層）が形成されたＳｉ基板や、アルミナ基板又は石英基板等の絶縁基板上に形成されている。 In the infrared detection sensor configured as described above, when the temperature of the thermistor thin film changes when the irradiated infrared light is received, the resistance of the thermistor thin film changes. It can be detected.
The thermistor thin film used in this infrared detection sensor is formed on an insulating substrate such as an Si substrate having an SiO 2 layer (insulating layer) formed on the surface thereof, an alumina substrate, or a quartz substrate.

上述した赤外線検出センサ等して用いられる薄膜サーミスタは、現在様々なものが提供されている。例えば、熱応答性に優れたもの（特許文献１及び２参照）が提供されている。
このような薄膜サーミスタにおいて、抵抗値歩留まりを良くするために、レーザトリミングを行う方法が知られている。例えば、特許文献３には、抵抗値調整を行うために電極部分にトリミング部分を設けた技術が提案されている。また、特許文献４には、抵抗値調整を行うために、抵抗値用のサーミスタ部分を設けて、その部分に接続されている線を切断して抵抗値調整を行う技術が提案されている。
このように抵抗値調整手段として、従来、薄膜サーミスタに抵抗値調整用の抵抗体か電極を直列に接続してレーザトリミングにより抵抗値を調整する方法、またはサーミスタ薄膜自体をトリミングする方法が用いられている。 Various thin film thermistors used as the above-described infrared detection sensor or the like are currently provided. For example, what is excellent in thermal responsiveness (refer patent document 1 and 2) is provided.
In such a thin film thermistor, a method of performing laser trimming is known in order to improve the resistance value yield. For example, Patent Document 3 proposes a technique in which a trimming portion is provided in an electrode portion in order to adjust a resistance value. Patent Document 4 proposes a technique of adjusting a resistance value by providing a thermistor portion for resistance value and cutting a line connected to the portion to adjust the resistance value.
Thus, as a resistance value adjusting means, conventionally, a resistance value adjusting resistor or electrode is connected in series to a thin film thermistor and the resistance value is adjusted by laser trimming, or the thermistor thin film itself is trimmed. ing.

特開昭６１−１６０９０２号公報JP-A 61-160902 特開昭６１−２４２００２号公報JP-A-61-242002 特開２０００−３４８９１１号公報JP 2000-348911 A 特開平９−２８３３０５号公報JP-A-9-283305

しかしながら、上記従来の薄膜サーミスタには、以下の課題が残されている。
すなわち、上記従来の技術のうち、抵抗値調整用の抵抗体や電極を別途設ける方法では、サーミスタ薄膜以外に占有面積の必要な領域が発生するため、必然的にチップサイズが大きくなってしまう不都合がある。また、サーミスタ薄膜自体をトリミングする方法では、サーミスタ薄膜自体がレーザ照射による熱で抵抗値が著しく上昇してしまうため、抵抗値を測定しながらトリミング距離を調整することが困難である。また、サーミスタ薄膜をトリミングすることは、サーミスタ薄膜自体にダメージを与えることになり、耐電圧等の電気特性が劣化するおそれもある。 However, the following problems remain in the conventional thin film thermistor.
That is, among the above conventional techniques, the method of separately providing a resistance value adjusting resistor or electrode generates a region requiring an occupied area in addition to the thermistor thin film, which inevitably increases the chip size. There is. Further, in the method of trimming the thermistor thin film itself, the resistance value of the thermistor thin film itself is significantly increased by the heat generated by laser irradiation, so it is difficult to adjust the trimming distance while measuring the resistance value. In addition, trimming the thermistor thin film damages the thermistor thin film itself, and there is a possibility that electrical characteristics such as withstand voltage may deteriorate.

本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、小型化が可能で、サーミスタ薄膜自体にダメージを与えずに高精度に抵抗値調整可能な薄膜サーミスタ及び該薄膜サーミスタの製造方法を提供することである。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a thin film thermistor that can be downsized and whose resistance value can be adjusted with high accuracy without damaging the thermistor thin film itself, and the thin film thermistor. It is to provide a manufacturing method.

本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明に係る薄膜サーミスタは、表面に絶縁層が形成された基板又は絶縁基板と、前記絶縁層又は前記絶縁基板の上面にパターン形成されたサーミスタ薄膜と、貴金属以外の金属材料で形成され、前記絶縁層又は前記絶縁基板の上面にパターン形成された接合層と、該接合層上にパターン形成された貴金属からなる電極と、を備え、前記サーミスタ薄膜の内部に、前記サーミスタ薄膜が形成されない溝である薄膜非形成領域を有し、前記接合層及び前記電極が、前記薄膜非形成領域内に埋め込み形成され側面が前記サーミスタ薄膜の内側面に接合され、前記薄膜非形成領域内の前記接合層及び前記電極の一部が、除去されて抵抗値調整されていることを特徴とする。 The present invention provides the following means in order to solve the above problems.
A thin film thermistor according to the present invention is formed of a substrate or an insulating substrate having an insulating layer formed on a surface thereof, a thermistor thin film patterned on the upper surface of the insulating layer or the insulating substrate, and a metal material other than a noble metal, An insulating layer or a bonding layer patterned on the upper surface of the insulating substrate; and an electrode made of a noble metal patterned on the bonding layer, and a groove in which the thermistor thin film is not formed inside the thermistor thin film. A thin film non-formation region, the bonding layer and the electrode are embedded and formed in the thin film non-formation region, and a side surface is joined to an inner side surface of the thermistor thin film; A part of the electrode is removed to adjust the resistance value.

また、本発明に係る薄膜サーミスタの製造方法は、基板上の絶縁層又は絶縁基板の上面にサーミスタ薄膜をパターン形成する薄膜形成工程と、前記絶縁層又は前記絶縁基板の上面に貴金属以外の金属材料により接合層をパターン形成する接合層形成工程と、前記接合層上に貴金属材料により電極をパターン形成する電極形成工程と、該電極形成工程後に抵抗値を微調整する抵抗調整工程と、を有し、前記薄膜形成工程において、前記サーミスタ薄膜の内部に、前記サーミスタ薄膜が形成されない溝である薄膜非形成領域をパターン形成し、前記接合層形成工程及び前記電極形成工程において、前記接合層及び前記電極を、前記薄膜非形成領域内に埋め込み形成し側面を前記サーミスタ薄膜の内側面に接合させ、前記抵抗調整工程において、前記薄膜非形成領域内の前記接合層及び前記電極の一部を除去することを特徴とする。 In addition, the method of manufacturing a thin film thermistor according to the present invention includes a thin film forming step of patterning a thermistor thin film on the insulating layer on the substrate or the upper surface of the insulating substrate, and a metal material other than the noble metal on the upper surface of the insulating layer or the insulating substrate. A bonding layer forming step of patterning the bonding layer by: an electrode forming step of patterning an electrode with a noble metal material on the bonding layer; and a resistance adjusting step of finely adjusting the resistance value after the electrode forming step. In the thin film formation step, a thin film non-formation region which is a groove in which the thermistor thin film is not formed is patterned inside the thermistor thin film, and in the bonding layer formation step and the electrode formation step, the bonding layer and the electrode Embedded in the thin film non-formation region, and the side surface is joined to the inner side surface of the thermistor thin film. And removing a portion of the bonding layer and the electrodes of the thin-film non-forming region.

これらの薄膜サーミスタ及びその製造方法では、接合層及び電極を、薄膜非形成領域内に埋め込み形成し側面をサーミスタ薄膜の内側面に接合させ、さらに薄膜非形成領域内の接合層及び電極の一部を除去することで、抵抗値調整が行われているので、サーミスタ薄膜内部の薄膜非形成領域における接合層及び電極がトリミング位置となり、別途トリミング領域を設ける必要が無く小型化を図ることができる。また、サーミスタ薄膜自体を除去するトリミングを行わないので、サーミスタ薄膜自体にダメージを与えることなく、かつトリミング中の抵抗値変動を抑制して高精度な抵抗値調整がなされる。   In these thin film thermistors and methods of manufacturing the thin film thermistors, the bonding layer and the electrode are embedded in the thin film non-forming region, the side surface is bonded to the inner surface of the thermistor thin film, and a part of the bonding layer and electrode in the non-thin film forming region. Since the resistance value is adjusted by removing the, the bonding layer and the electrode in the thin film non-formation region inside the thermistor thin film become the trimming position, and it is not necessary to provide a separate trimming region, and the size can be reduced. Further, since trimming for removing the thermistor thin film itself is not performed, the resistance value can be adjusted with high accuracy without damaging the thermistor thin film itself and suppressing resistance value fluctuation during trimming.

また、本発明に係る薄膜サーミスタの製造方法は、前記電極形成工程後に前記サーミスタ薄膜を内部に封止する保護膜を形成する保護膜形成工程を有し、該保護膜形成工程後に前記抵抗調整工程において、レーザ光を照射して前記保護膜と共に前記接合層及び前記電極の一部を除去することを特徴とする。すなわち、この薄膜サーミスタの製造方法では、レーザ光照射により接合層及び電極を除去してトリミングするので、局所的な除去を高い位置精度で行うことができ、高精度な抵抗値調整が可能になる。また、接合層及び電極の下にはサーミスタ薄膜が無いため、レーザ光の熱によりサーミスタ薄膜にダメージを与えることがない。 The method for manufacturing a thin film thermistor according to the present invention includes a protective film forming step for forming a protective film for sealing the thermistor thin film inside after the electrode forming step, and the resistance adjusting step after the protective film forming step. In the method, a part of the bonding layer and the electrode is removed together with the protective film by irradiation with laser light. That is, in this thin film thermistor manufacturing method, the bonding layer and the electrode are removed and trimmed by laser light irradiation, so that the local removal can be performed with high positional accuracy and the resistance value can be adjusted with high accuracy. . Further, since there is no thermistor thin film under the bonding layer and the electrode, the thermistor thin film is not damaged by the heat of the laser beam.

本発明に係る薄膜サーミスタ及び薄膜サーミスタの製造方法によれば、接合層及び電極を、薄膜非形成領域内に埋め込み形成し側面をサーミスタ薄膜の内側面に接合させ、さらに薄膜非形成領域内の接合層及び電極の一部を除去することで、抵抗値調整が行われているので、別途トリミング領域を設ける必要が無く小型化を図ることができると共に、サーミスタ薄膜自体にダメージを与えることなく、かつトリミング中の抵抗値変動を抑制して高精度な抵抗値調整がなされる。したがって、本発明に係る薄膜サーミスタを例えば赤外線検出センサとして用いた場合には、小型かつ高精度なセンサとして好適に利用できる。   According to the thin film thermistor and the manufacturing method of the thin film thermistor according to the present invention, the bonding layer and the electrode are embedded in the thin film non-formation region, the side surface is joined to the inner side surface of the thermistor thin film, and the thin film thermistor is joined. Since the resistance value is adjusted by removing a part of the layer and the electrode, it is not necessary to provide a separate trimming region, and it is possible to reduce the size, without damaging the thermistor thin film itself, and Resistance value fluctuation during trimming is suppressed, and highly accurate resistance value adjustment is performed. Therefore, when the thin film thermistor according to the present invention is used as an infrared detection sensor, for example, it can be suitably used as a small and highly accurate sensor.

以下、本発明に係る薄膜サーミスタ及び薄膜サーミスタの製造方法の一実施形態を、図１から図４を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。   Hereinafter, an embodiment of a thin film thermistor and a thin film thermistor manufacturing method according to the present invention will be described with reference to FIGS. In each drawing used for the following description, the scale of each member is appropriately changed in order to make each member a recognizable size.

本実施形態の薄膜サーミスタ１は、図１及び図２に示すように、表面にＳｉＯ2層（絶縁層）２が形成されたシリコン基板（基板）３と、ＳｉＯ2層２の上面にパターン形成されたサーミスタ薄膜４と、貴金属以外の金属材料で形成され、ＳｉＯ2層２の上面にパターン形成された一対の接合層５と、これら接合層５上にパターン形成された貴金属からなる一対の電極６と、少なくともサーミスタ薄膜４の上面全体を電極６と共に覆う絶縁性の保護膜７と、を備えている。 Thin film thermistor 1 according to this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, a silicon substrate (substrate) 3 SiO 2 layer (insulating layer) 2 is formed on the surface, the pattern formed on the upper surface of the SiO 2 layer 2 The thermistor thin film 4 formed, a pair of bonding layers 5 formed of a metal material other than the noble metal and patterned on the upper surface of the SiO 2 layer 2, and a pair of electrodes made of the noble metal patterned on the bonding layer 5 6 and an insulating protective film 7 that covers at least the entire upper surface of the thermistor thin film 4 together with the electrode 6.

また、薄膜サーミスタ１は、サーミスタ薄膜４の内部に、サーミスタ薄膜４が形成されない薄膜非形成領域４ａを有していると共に、接合層５及び電極６が薄膜非形成領域４ａ内に埋め込み形成され、接合層５及び電極６の側面がサーミスタ薄膜４の内側面に接合されている。なお、サーミスタ薄膜４の厚さと接合層５及び電極６の合計厚さとは、同一に設定され、サーミスタ薄膜４と電極６との表面が面一で平坦化されている。
さらに、薄膜非形成領域４ａ内の接合層５及び電極６の一部が、トリミングにより除去されて抵抗値調整されている。なお、図１中、符号Ｔは、接合層５及び電極６の除去部を示している。 The thin film thermistor 1 has a thin film non-formation region 4a in which the thermistor thin film 4 is not formed, and the bonding layer 5 and the electrode 6 are embedded in the thin film non-formation region 4a. The side surfaces of the bonding layer 5 and the electrode 6 are bonded to the inner surface of the thermistor thin film 4. The thickness of the thermistor thin film 4 and the total thickness of the bonding layer 5 and the electrode 6 are set to be the same, and the surfaces of the thermistor thin film 4 and the electrode 6 are flush with each other.
Further, the bonding layer 5 and a part of the electrode 6 in the thin film non-formation region 4a are removed by trimming to adjust the resistance value. In FIG. 1, a symbol T indicates a removed portion of the bonding layer 5 and the electrode 6.

上記ＳｉＯ2層２は、シリコン基板３の表面を熱酸化することで形成されたものであって、例えば、厚みが０．１μｍ以上１．５μｍ以下である。本実施形態のＳｉＯ2層２では、５００ｎｍの層厚とした。
上記サーミスタ薄膜４は、Ｍｎ−Ｃｏ系複合金属酸化物（例えば、Ｍｎ3Ｏ4−Ｃｏ3Ｏ4系複合金属酸化物）又は、Ｍｎ−Ｃｏ系複合金属酸化物に、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕのうち少なくとも一種類の元素を含む複合金属酸化物（例えば、Ｍｎ3Ｏ4−Ｃｏ3Ｏ4−Ｆｅ2Ｏ3系複合金属酸化物）からなる複合金属酸化物膜であり、結晶面（１００）面に配向したスピネル型結晶構造であって、膜厚方向に延在する柱状結晶構造を有している。 The SiO 2 layer 2 is formed by thermally oxidizing the surface of the silicon substrate 3, and has a thickness of 0.1 μm or more and 1.5 μm or less, for example. The SiO 2 layer 2 of the present embodiment has a layer thickness of 500 nm.
The thermistor thin film 4 is made of Mn—Co based composite metal oxide (for example, Mn 3 O 4 —Co 3 O 4 based composite metal oxide) or Mn—Co based composite metal oxide with Ni, Fe, or Cu. It is a composite metal oxide film made of a composite metal oxide (for example, Mn 3 O 4 —Co 3 O 4 —Fe 2 O 3 composite metal oxide) containing at least one element, and has a crystal plane (100) It has a spinel crystal structure oriented in the plane, and has a columnar crystal structure extending in the film thickness direction.

本実施形態のサーミスタ薄膜４は、ＳｉＯ2層２の上面に、スパッタリング法により平面視略正方形状にパターン形成されたものであり、その後、所定時間アニール処理されている。 The thermistor thin film 4 of this embodiment is formed by patterning the upper surface of the SiO 2 layer 2 in a substantially square shape in a plan view by a sputtering method, and thereafter annealed for a predetermined time.

なお、上記ＭｎとＣｏとのモル比は、４：６程度が適当であり、Ｆｅを含む場合には、Ｍｎ：Ｃｏ：Ｆｅのモル比は（２０〜６０）：（２〜６５）：（９〜４０）程度が適当である。このサーミスタ薄膜４は、半導体の性状を呈し、温度が上昇すると抵抗が低くなる負特性、いわゆるＮＴＣサーミスタ（Negative Temperature Coefficient Thermistor）の性質を有している。   The molar ratio of Mn to Co is suitably about 4: 6. When Fe is included, the molar ratio of Mn: Co: Fe is (20-60) :( 2-65) :( 9-40) is appropriate. The thermistor thin film 4 has the properties of a semiconductor and has a negative characteristic in which the resistance decreases as the temperature rises, that is, a so-called NTC thermistor (Negative Temperature Coefficient Thermistor).

一対の接合層５は、貴金属以外の金属材料（例えば、ＣｒやＴｉ、又はこれらの合金等）により、ＳｉＯ2層２上にパターン形成されている。一対の接合層５は、ＳｉＯ2層２上において、一対の電極６の下地層となるものであり、成膜される面の材料（本実施形態ではＳｉＯ2層２）との接合強度が電極６の貴金属材料よりも高い金属材料で構成される。また、接合層５は、サーミスタ薄膜４の薄膜非形成領域４ａ内に埋め込み形成された櫛歯部５ａと、該櫛歯部５ａからＳｉＯ2層２の上面に引き出された引き出し部５ｂと、引き出し部５ｂに接続されたパッド部５ｃとを有している。 The pair of bonding layers 5 are patterned on the SiO 2 layer 2 with a metal material other than the noble metal (for example, Cr, Ti, or an alloy thereof). A pair of the bonding layer 5, on the SiO 2 layer 2 is intended to be the base layer of the pair of electrodes 6, the bonding strength of the material of the surface to be deposited (SiO 2 layer 2 in this embodiment) electrode It is comprised with a metal material higher than 6 noble metal materials. Further, the bonding layer 5 includes a comb tooth portion 5a embedded in the thin film non-formation region 4a of the thermistor thin film 4, a lead portion 5b drawn from the comb tooth portion 5a to the upper surface of the SiO 2 layer 2, and a lead And a pad portion 5c connected to the portion 5b.

一対の電極６は、貴金属材料（例えば、ＡｕやＰｔ等）により、一対の接合層５上にパターン形成されている。すなわち、電極６は、サーミスタ薄膜４の上面に形成された櫛歯部６ａと、該櫛歯部６ａに接続され、ＳｉＯ2層２の上面に引き出された引き出し部６ｂと、引き出し部６ｂに接続されたパッド部６ｃとを有している。なお、櫛歯部６ａ、引き出し部６ｂ及びパッド部６ｃは、接合層５の櫛歯部５ａ、引き出し部５ｂ及びパッド部５ｃ上に同一形状で形成されている。なお、図１において、電極６の下地層であって同位置に同パターンで形成されている接合層５及びその構成部分（櫛歯部５ａ、引き出し部５ｂ及びパッド部５ｃ）については、表面側の電極６及びその構成部分（櫛歯部６ａ、引き出し部６ｂ及びパッド部６ｃ）の符号と共に（ ）内にその符号を示している。
また、一対の電極６は、パッド部６ｃにワイヤーボンディングされたリード線により外部と導通するようになっている。 The pair of electrodes 6 are patterned on the pair of bonding layers 5 with a noble metal material (for example, Au, Pt, or the like). That is, the electrode 6 is connected to the comb tooth portion 6a formed on the upper surface of the thermistor thin film 4, the lead portion 6b connected to the comb tooth portion 6a and drawn to the upper surface of the SiO 2 layer 2, and the lead portion 6b. Pad portion 6c. The comb tooth portion 6a, the lead portion 6b, and the pad portion 6c are formed in the same shape on the comb tooth portion 5a, the lead portion 5b, and the pad portion 5c of the bonding layer 5. In FIG. 1, the bonding layer 5 which is the base layer of the electrode 6 and is formed in the same pattern at the same position and its constituent parts (the comb tooth part 5a, the lead part 5b and the pad part 5c) The reference numerals in parentheses are shown together with the reference numerals of the electrode 6 and its constituent parts (comb tooth portion 6a, lead-out portion 6b and pad portion 6c).
The pair of electrodes 6 are electrically connected to the outside by lead wires wire-bonded to the pad portion 6c.

上記保護膜７は、パッド部６ｃを除いて、少なくともサーミスタ薄膜４の上面全体を櫛歯部６ａと共に覆うように形成されている。これにより、サーミスタ薄膜４と共に櫛歯部６ａを内部に封止している。この保護膜７は、例えば、ＳｉＯ2膜やＳｉＮ４膜である。但し、これに限られず、絶縁性で外部雰囲気を遮断できれば、ガラスや耐熱樹脂等の膜でも構わない。 The protective film 7 is formed so as to cover at least the entire upper surface of the thermistor thin film 4 together with the comb teeth 6a except for the pad 6c. Thereby, the comb-tooth part 6a is sealed inside with the thermistor thin film 4. FIG. The protective film 7 is, for example, a SiO 2 film or a SiN 4 film. However, the present invention is not limited to this, and a film made of glass, heat-resistant resin, or the like may be used as long as it is insulating and can block the external atmosphere.

次に、このように構成された薄膜サーミスタ１の製造方法について、図３及び図４を参照して説明する。
ここでは、Ｃｒの接合層５及びＡｕの電極６を備えた薄膜サーミスタの製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the thin film thermistor 1 configured as described above will be described with reference to FIGS.
Here, a method of manufacturing a thin film thermistor including the Cr bonding layer 5 and the Au electrode 6 will be described.

まず、熱酸化法により、図３の（ａ）に示すように、シリコン基板３の表面に上述した厚みのＳｉＯ2層２を形成する。次いで、図３の（ｂ）に示すように、このＳｉＯ2層２の上面にサーミスタ薄膜４をパターン形成する薄膜形成工程を行う。即ち、ＳｉＯ2層２の全面に所定のスパッタ条件で上述した複合金属酸化物膜をスパッタリング法で成膜する。なお、本実施形態のサーミスタ薄膜４では、（Ｍｎ０．４Ｃｏ０．６）３Ｏ４のスピネル構造の薄膜を、２００ｎｍの層厚で形成した。 First, as shown in FIG. 3A, the SiO 2 layer 2 having the above thickness is formed on the surface of the silicon substrate 3 by thermal oxidation. Next, as shown in FIG. 3B, a thin film forming step is performed for patterning the thermistor thin film 4 on the upper surface of the SiO 2 layer 2. That is, the above-described composite metal oxide film is formed on the entire surface of the SiO 2 layer 2 under a predetermined sputtering condition by a sputtering method. In the thermistor thin film 4 of the present embodiment, a thin film having a spinel structure of (Mn 0.4 Co 0.6 ) 3 O 4 was formed with a layer thickness of 200 nm.

続いて、図３の（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィ技術により、複合金属酸化物膜の上面であってサーミスタ薄膜４を形成する領域にフォトレジスト膜をパターニングする。そして、フォトレジスト膜をマスクとして、所定の溶液（希塩酸溶液など）を利用したウェットエッチング加工によりマスクされていない複合金属酸化物膜を選択的に除去する。そして、マスクとしていたフォトレジスト膜を除去する。これにより、ＳｉＯ2層２の上面に、外形が平面視略正方形状で内部に一対の櫛歯型の溝である薄膜非形成領域４ａを有するサーミスタ薄膜４をパターン形成することができる。
この後、耐熱性向上のため３００℃〜９００℃の範囲、より好ましくは６００℃〜９００℃の範囲で、所定時間アニール処理を行う。例えば、６００℃で１時間のアニール処理を行う。これにより、抵抗値及びＢ定数の信頼性の高いサーミスタ薄膜４が得られる。 Subsequently, as shown in FIG. 3C, a photoresist film is patterned on the upper surface of the composite metal oxide film on the region where the thermistor thin film 4 is to be formed by photolithography. Then, the unmasked composite metal oxide film is selectively removed by wet etching using a predetermined solution (such as dilute hydrochloric acid solution) using the photoresist film as a mask. Then, the photoresist film used as the mask is removed. As a result, the thermistor thin film 4 can be patterned on the upper surface of the SiO 2 layer 2 and has a thin film non-formation region 4a which is a pair of comb-shaped grooves inside and has a substantially square shape in plan view.
Thereafter, annealing treatment is performed for a predetermined time in the range of 300 ° C. to 900 ° C., more preferably in the range of 600 ° C. to 900 ° C. in order to improve heat resistance. For example, annealing is performed at 600 ° C. for 1 hour. Thereby, the thermistor thin film 4 with high reliability of resistance value and B constant is obtained.

次いで、薄膜非形成領域４ａ内及びＳｉＯ2層２の上面に、一対の接合層５をパターン形成する接合層形成工程を行う。まず、図３の（ｄ）に示すように、サーミスタ薄膜４全面及びＳｉＯ2層２全面にフォトレジスト膜を形成し、櫛歯部５ａ、引き出し部５ｂ及びパッド部５ｃとなる領域のフォトレジスト膜８を部分的に除去してパターニングを行う。 Next, a bonding layer forming step of patterning a pair of bonding layers 5 in the thin film non-formation region 4 a and the upper surface of the SiO 2 layer 2 is performed. First, as shown in FIG. 3 (d), a photoresist film is formed on the entire surface of the thermistor thin film 4 and the entire surface of the SiO 2 layer 2, and the photoresist film in the regions to be the comb teeth portion 5a, the lead portion 5b, and the pad portion 5c. 8 is partially removed and patterning is performed.

そして、図４の（ａ）に示すように、全面に接合層５となるＣｒをスパッタリング法により成膜する。例えば、層厚１０ｎｍのＣｒ薄膜を接合層５として形成する。さらに、この上に、電極６としてＡｕをスパッタリング法により成膜する。例えば、層厚１９０ｎｍのＡｕ薄膜を電極６として形成する。次に、図４の（ｂ）に示すように、リフトオフ法を用いてフォトレジスト膜８上のＣｒ薄膜及びＡｕ薄膜を除去し、接合層５及び電極６として、櫛歯部５ａ、６ａ、引き出し部５ｂ、６ｂ及びパッド部５ｃ、６ｃをパターン形成する。このとき、薄膜非形成領域４ａ内には、接合層５及び電極６が櫛歯部５ａ、６ａとして積層状態に埋め込まれた構造で形成される。   Then, as shown in FIG. 4 (a), Cr to be the bonding layer 5 is formed on the entire surface by sputtering. For example, a Cr thin film having a layer thickness of 10 nm is formed as the bonding layer 5. Further, Au is deposited thereon as the electrode 6 by a sputtering method. For example, an Au thin film having a layer thickness of 190 nm is formed as the electrode 6. Next, as shown in FIG. 4B, the Cr thin film and the Au thin film on the photoresist film 8 are removed by using a lift-off method, and the comb-tooth portions 5a and 6a are drawn out as the bonding layer 5 and the electrode 6. The portions 5b and 6b and the pad portions 5c and 6c are patterned. At this time, in the thin film non-formation region 4a, the bonding layer 5 and the electrode 6 are formed as a comb-tooth portion 5a, 6a in a laminated state.

次いで、図４の（ｃ）に示すように、サーミスタ薄膜４を内部に封止する保護膜７を形成する保護膜形成工程を行う。即ち、全面にＳｉＯ２薄膜をスパッタリングにより、例えば層厚６００ｎｍで成膜した後、フォトレジスト膜をパターン形状し、このフォトレジスト膜をマスクにして、フッ酸を用いたウェットエッチングにより、ＳｉＯ２薄膜をパターニングする。これにより、パッド部６ｃを露出させた保護膜７を形成し、ワイヤーボンディング可能な状態とする。 Next, as shown in FIG. 4C, a protective film forming step for forming a protective film 7 for sealing the thermistor thin film 4 inside is performed. That is, by sputtering SiO 2 thin film on the entire surface, for example, after forming layer thickness 600 nm, a photoresist film is patterned shape, and the photoresist film as a mask, by wet etching using hydrofluoric acid, SiO 2 thin film Is patterned. As a result, the protective film 7 with the pad portion 6c exposed is formed, so that wire bonding is possible.

さらに、抵抗値を微調整する抵抗調整工程を行う。すなわち、薄膜非形成領域４ａ内の接合層５及び電極６の一部を、保護膜７の上からＹＡＧレーザ光を照射して保護膜７と共に除去するトリミングを行う。この際、トリミングしながらパッド部６ｃに抵抗値測定用プローブの先端を接触させて抵抗値を測定し、所望の抵抗値に達したところで、トリミングを終了する。なお、ＹＡＧレーザ光のパワーは０．８Ｗ程度であり、Ｑレートは、２ｋＨｚ程度としている。
上記工程により、１枚の基板上に多数の薄膜サーミスタ１を形成し、その基板を切断することにより個々の薄膜サーミスタ１とする。なお、上記抵抗調整工程は、１チップの薄膜サーミスタ１に切断した後に行っても構わない。 Further, a resistance adjustment process for finely adjusting the resistance value is performed. That is, trimming is performed to remove a part of the bonding layer 5 and the electrode 6 in the thin film non-formation region 4 a together with the protective film 7 by irradiating the protective film 7 with YAG laser light. At this time, the resistance value is measured by bringing the tip of the resistance value measuring probe into contact with the pad portion 6c while trimming, and when the desired resistance value is reached, the trimming is finished. The power of the YAG laser beam is about 0.8 W, and the Q rate is about 2 kHz.
By the above process, a large number of thin film thermistors 1 are formed on one substrate, and the thin film thermistors 1 are formed by cutting the substrate. The resistance adjusting step may be performed after the thin film thermistor 1 of one chip is cut.

このように本実施形態では、接合層５及び電極６を、薄膜非形成領域４ａ内に埋め込み形成し側面をサーミスタ薄膜４の内側面に接合させ、さらに薄膜非形成領域４ａ内の接合層５及び電極９の一部を除去することで、抵抗値調整が行われているので、サーミスタ薄膜４内部の薄膜非形成領域４ａにおける接合層５及び電極６がトリミング位置となり、別途トリミング領域を設ける必要が無く小型化を図ることができる。また、サーミスタ薄膜４自体を除去するトリミングを行わないので、サーミスタ薄膜４自体にダメージを与えることなく、かつトリミング中の抵抗値変動を抑制して高精度な抵抗値調整がなされる。   As described above, in this embodiment, the bonding layer 5 and the electrode 6 are embedded in the thin film non-formation region 4a, the side surfaces are bonded to the inner side surface of the thermistor thin film 4, and the bonding layer 5 in the non-thin film formation region 4a Since the resistance value is adjusted by removing a part of the electrode 9, the bonding layer 5 and the electrode 6 in the thin film non-formation region 4a inside the thermistor thin film 4 become the trimming position, and it is necessary to provide a separate trimming region. It is possible to reduce the size. Further, since trimming for removing the thermistor thin film 4 itself is not performed, a highly accurate resistance value adjustment is performed without damaging the thermistor thin film 4 itself and suppressing resistance value fluctuation during trimming.

また、レーザ光照射により接合層５及び電極６を除去してトリミングするので、局所的な除去を高い位置精度で行うことができ、高精度な抵抗値調整が可能になる。さらに、接合層５及び電極６の下にはサーミスタ薄膜４が無いため、レーザ光の熱によりサーミスタ薄膜４にダメージを与えることがない。
このように、上記トリミングにより抵抗値歩留まりの高い薄膜サーミスタ１を得ることができる。
したがって、本実施形態の薄膜サーミスタ１を例えば赤外線検出センサとして用いた場合には、小型かつ高精度なセンサとして好適に利用することができる。 Moreover, since the bonding layer 5 and the electrode 6 are removed and trimmed by laser light irradiation, local removal can be performed with high positional accuracy, and highly accurate resistance value adjustment can be performed. Furthermore, since the thermistor thin film 4 is not present under the bonding layer 5 and the electrode 6, the thermistor thin film 4 is not damaged by the heat of the laser beam.
Thus, the thin film thermistor 1 having a high resistance yield can be obtained by the trimming.
Therefore, when the thin film thermistor 1 of this embodiment is used as an infrared detection sensor, for example, it can be suitably used as a small and highly accurate sensor.

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。   The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上記実施形態では、表面にＳｉＯ2層２が形成されたシリコン基板３を用いた場合を例にしたが、シリコン基板３に限られず、その他の半導体基板やＡｌやＣｕ等の板状金属材料でも構わない。また、半導体基板だけでなく、アルミナ基板や石英基板等の絶縁基板を利用しても構わない。この場合には、絶縁基板の上面に直接サーミスタ薄膜を形成すれば良い。 For example, in the above-described embodiment, the case where the silicon substrate 3 having the SiO 2 layer 2 formed on the surface is used as an example. However, the present invention is not limited to the silicon substrate 3, but other semiconductor substrates or plate-like metals such as Al and Cu. The material may be used. In addition to the semiconductor substrate, an insulating substrate such as an alumina substrate or a quartz substrate may be used. In this case, a thermistor thin film may be formed directly on the upper surface of the insulating substrate.

また、上記製造工程では、パターニング後にアニール処理を施してサーミスタ薄膜４を形成しているが、逆に成膜後にアニール処理を施してからパターニングしても構わない。
さらに、上記トリミングはＹＡＧレーザ光を照射して行っているが、他の波長のレーザ光（例えば紫外線レーザ光）を照射しても構わない。 In the manufacturing process, the thermistor thin film 4 is formed by performing an annealing process after patterning, but conversely, the patterning may be performed after the annealing process is performed after the film formation.
Further, although the trimming is performed by irradiating YAG laser light, laser light of other wavelengths (for example, ultraviolet laser light) may be irradiated.

本発明に係る薄膜サーミスタ及びその製造方法の一実施形態において、保護膜のみを分解して示す薄膜サーミスタの全体斜視図である。1 is an overall perspective view of a thin film thermistor in which only a protective film is disassembled in an embodiment of the thin film thermistor and the manufacturing method thereof according to the present invention. 本実施形態の薄膜サーミスタ及びその製造方法において、電極の櫛歯部近傍を示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows the comb-tooth part vicinity of an electrode in the thin film thermistor and its manufacturing method of this embodiment. 本実施形態の薄膜サーミスタ及びその製造方法において、製造工程順に示す要部断面図である。In the thin film thermistor and its manufacturing method of this embodiment, it is principal part sectional drawing shown in order of a manufacturing process. 本実施形態の薄膜サーミスタ及びその製造方法において、製造工程順に示す要部断面図である。In the thin film thermistor and its manufacturing method of this embodiment, it is principal part sectional drawing shown in order of a manufacturing process.

符号の説明Explanation of symbols

１…薄膜サーミスタ、２…ＳｉＯ2層（絶縁層）、３…シリコン基板（基板）、４…サーミスタ薄膜、４ａ…薄膜非形成領域、５…接合層、６…電極、７…保護膜（絶縁性保護膜）、Ｔ…除去部 1 ... film thermistor, 2 ... SiO 2 layer (insulating layer), 3 ... silicon substrate (substrate), 4 ... thermistor thin film, 4a ... thin non-forming region, 5 ... bonding layer, 6 ... electrode 7 ... protective film (insulating Protective film), T ... removal part

Claims (3)

表面に絶縁層が形成された基板又は絶縁基板と、
前記絶縁層又は前記絶縁基板の上面にパターン形成されたサーミスタ薄膜と、
貴金属以外の金属材料で形成され、前記絶縁層又は前記絶縁基板の上面にパターン形成された接合層と、
該接合層上にパターン形成された貴金属からなる電極と、を備え、
前記サーミスタ薄膜の内部に、前記サーミスタ薄膜が形成されない溝である薄膜非形成領域を有し、
前記接合層及び前記電極が、前記薄膜非形成領域内に埋め込み形成され側面が前記サーミスタ薄膜の内側面に接合され、
前記薄膜非形成領域内の前記接合層及び前記電極の一部が、除去されて抵抗値調整されていることを特徴とする薄膜サーミスタ。 A substrate with an insulating layer formed on the surface or an insulating substrate;
A thermistor thin film patterned on the top surface of the insulating layer or the insulating substrate;
A bonding layer formed of a metal material other than a noble metal and patterned on the upper surface of the insulating layer or the insulating substrate;
An electrode made of a noble metal patterned on the bonding layer,
Inside the thermistor thin film has a thin film non-formation region that is a groove in which the thermistor thin film is not formed,
The bonding layer and the electrode are embedded in the thin film non-forming region and the side surface is bonded to the inner side surface of the thermistor thin film,
A thin film thermistor, wherein a resistance value is adjusted by removing a part of the bonding layer and the electrode in the thin film non-formation region. 基板上の絶縁層又は絶縁基板の上面にサーミスタ薄膜をパターン形成する薄膜形成工程と、
前記絶縁層又は前記絶縁基板の上面に貴金属以外の金属材料により接合層をパターン形成する接合層形成工程と、
前記接合層上に貴金属材料により電極をパターン形成する電極形成工程と、
該電極形成工程後に抵抗値を微調整する抵抗調整工程と、を有し、
前記薄膜形成工程において、前記サーミスタ薄膜の内部に、前記サーミスタ薄膜が形成されない溝である薄膜非形成領域をパターン形成し、
前記接合層形成工程及び前記電極形成工程において、前記接合層及び前記電極を、前記薄膜非形成領域内に埋め込み形成し側面を前記サーミスタ薄膜の内側面に接合させ、
前記抵抗調整工程において、前記薄膜非形成領域内の前記接合層及び前記電極の一部を除去することを特徴とする薄膜サーミスタの製造方法。 A thin film forming step of patterning a thermistor thin film on the insulating layer on the substrate or the upper surface of the insulating substrate;
A bonding layer forming step of patterning a bonding layer with a metal material other than a noble metal on the upper surface of the insulating layer or the insulating substrate;
An electrode forming step of patterning an electrode with a noble metal material on the bonding layer;
A resistance adjustment step of finely adjusting the resistance value after the electrode formation step ,
In the thin film formation step, patterning a thin film non-formation region, which is a groove in which the thermistor thin film is not formed, inside the thermistor thin film,
In the bonding layer forming step and the electrode forming step, the bonding layer and the electrode are embedded and formed in the thin film non-formation region, and the side surface is bonded to the inner side surface of the thermistor thin film,
In the resistance adjusting step, a part of the bonding layer and the electrode in the thin film non-formation region is removed, and the method of manufacturing a thin film thermistor. 請求項２に記載の薄膜サーミスタの製造方法において、
前記電極形成工程後に前記サーミスタ薄膜を内部に封止する保護膜を形成する保護膜形成工程を有し、
該保護膜形成工程後に前記抵抗調整工程において、レーザ光を照射して前記保護膜と共に前記接合層及び前記電極の一部を除去することを特徴とする薄膜サーミスタの製造方法。 In the manufacturing method of the thin film thermistor of Claim 2,
A protective film forming step of forming a protective film for sealing the thermistor thin film inside after the electrode forming step;
A method of manufacturing a thin film thermistor , wherein, in the resistance adjusting step after the protective film forming step, the bonding layer and a part of the electrode are removed together with the protective film by irradiating a laser beam.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02305402A (en) * 1989-05-19 1990-12-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Resistor and manufacture thereof
JP2000348911A (en) * 1999-06-09 2000-12-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd Thin film ntc thermistor element and manufacture thereof
JP2001035705A (en) * 1999-07-16 2001-02-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd Thermistor element and manufacture thereof
JP2003173901A (en) * 2001-09-28 2003-06-20 Ishizuka Electronics Corp Thin film thermistor and method of adjusting its resistance value
JP4016856B2 (en) * 2003-03-05 2007-12-05 凸版印刷株式会社 Printed wiring board and manufacturing method thereof

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