JP6219977B2 - 電子部品および電子部品の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、薄膜抵抗素子を備える電子部品およびその製造方法に関する。
従来、薄膜抵抗素子を備える種々の電子部品が提供されている（例えば特許文献１参照）。例えば、図３に示す従来の電子部品５００が備える薄膜抵抗素子は、絶縁層５０１上に形成されたＮｉ、Ｃｒ、Ｓｉを主成分とする複数の抵抗薄膜５０２と、抵抗薄膜上に形成されたＮｉを主成分とする接続電極５０３とを備えている。そして、接続電極５０３上に形成されたＡｕ／Ｐｄ外部電極５０４により薄膜抵抗素子が外部接続される。
特開２００１−３１８０１４号公報（段落０００５、図２など）
図３に示すように、抵抗薄膜５０２と外部電極５０４とが接続電極５０３を介して接続されることにより、薄膜抵抗素子（抵抗薄膜５０２）と外部電極５０４との間で抵抗値が増大するのが抑制されるので、外部電極５０４間において測定される薄膜抵抗素子の抵抗値のばらつきが低減される。しかしながら、比較的大きい抵抗値を有するように抵抗薄膜５０２が形成されると、抵抗薄膜５０２と接続電極５０３との間の接触抵抗が増大するおそれがある。この場合には、所望の抵抗値を有する薄膜抵抗素子を形成することができない。
この発明は、上記した課題に鑑みてなされたものであり、所望の抵抗値を有する薄膜抵抗素子を備える電子部品およびその製造方法を提供することを目的とする。
上記した目的を達成するために、本発明の電子部品は、一方主面および他方主面を有し、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｉを主成分とする抵抗薄膜と、前記抵抗薄膜の前記一方主面の一部に形成され該抵抗薄膜と電気的に接続されたＮｉを主成分とする接続電極とを有する薄膜抵抗素子を備え、前記抵抗薄膜は、前記他方主面から前記一方主面までの全範囲にわたって、前記他方主面から前記一方主面に向かって前記Ｎｉの濃度が徐々に増え、前記抵抗薄膜は、５０重量％以上、９０重量％以下のＳｉを含んでいることを特徴としている。
このように構成された発明では、抵抗薄膜の接続電極との接続界面側におけるＮｉの濃度が当該界面と反対側におけるＮｉの濃度よりも高いので、抵抗薄膜の接続電極との接続界面側および接続電極それぞれの仕事関数を近づけることができる。そのため、抵抗薄膜および接続電極の接続界面において仕事関数の差異に起因して生じる接触抵抗が増大するのを防止することができる。したがって、抵抗薄膜の設計上の所望の抵抗値を有する薄膜抵抗素子を備える電子部品を提供することができる。
また、抵抗薄膜中のＳｉの含有量が多いほど、抵抗薄膜の抵抗率が増加するので、高抵抗値の薄膜抵抗素子を形成することができる。また、抵抗薄膜と接続電極との接続界面において接触抵抗の増大が防止されているので、抵抗薄膜の抵抗値が所定の高抵抗値に設定されることにより、所定の高抵抗値を精度よく備える薄膜抵抗素子を形成することができる。
また、前記抵抗薄膜の抵抗率は、１０−５Ωｍ以上、１０−１Ωｍ以下であるとよい。
このようにすれば、実用的な抵抗値を有する薄膜抵抗素子を備える電子部品を提供することができる。
また、第１〜第４外部電極と、前記第１、第２外部電極間に直列接続された可変容量型の薄膜キャパシタ素子と、一端が前記第３外部電極に接続された第１の前記薄膜抵抗素子と、一端が前記第４外部電極に接続された第２の前記薄膜抵抗素子とを備え、前記第１、第２の薄膜抵抗素子の他端間に前記薄膜キャパシタ素子が挿入されるように、前記第１、第２の薄膜抵抗素子それぞれの他端が前記薄膜キャパシタ素子両端のそれぞれに接続されているとよい。
このように構成すると、第１、第２外部電極を入出力端子とする可変容量型の薄膜キャパシタ素子を備える電子部品を提供することができる。すなわち、第３、第４外部電極間の電圧を調整して第１、第２の薄膜抵抗素子を介して薄膜キャパシタ素子の両端に印加される電圧を任意に調整することにより薄膜キャパシタ素子の容量を調整することができる。
また、本発明の電子部品の製造方法は、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｉを主成分とする抵抗薄膜と、前記抵抗薄膜上に形成され該抵抗薄膜と電気的に接続されたＮｉを主成分とする接続電極とを有する薄膜抵抗素子を備える電子部品の製造方法において、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｉを主成分とする混合物から成る蒸着材料を１つの蒸発源を用いて蒸発または昇華させて樹脂層上に蒸着させて前記抵抗薄膜を形成することを特徴としている。
このように構成された発明では、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｉを主成分とする混合物から成る蒸着材料を１つの蒸発源を用いて蒸発または昇華させることにより、抵抗薄膜の成膜が進むに連れて、最も蒸発温度の高いＮｉの濃度が増大する。そのため、抵抗薄膜の成膜が進むに連れて、成膜される膜中のＮｉの濃度が徐々に増大する。よって、接続電極が形成される表層側に向けてＮｉの濃度が徐々に増大する抵抗薄膜を樹脂層上に簡単に形成することができる。したがって、抵抗薄膜の設計上の所望の抵抗値を有する薄膜抵抗素子を備える電子部品を簡単に製造することができる。
本発明によれば、抵抗薄膜の接続電極との接続界面側および接続電極それぞれの仕事関数を近づけて、抵抗薄膜および接続電極の接続界面における接触抵抗が増大するのを防止することにより、抵抗薄膜の設計上の所望の抵抗値を有する薄膜抵抗素子を備える電子部品を提供することができる。
本発明の一実施形態にかかる電子部品の断面図である。 図１の電子部品の等価回路を示す図である。 従来の電子部品を示す図である。
本発明の一実施形態について図１および図２を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態にかかる電子部品の断面図、図２は図１の電子部品の等価回路を示す図である。なお、図１では、説明を簡易なものとするために、薄膜抵抗素子Ｒ２、第３、第４外部電極２１，２２、引出電極１７，１８が図示省略されている。
（構成）
電子部品１００の概略構成について説明する。
電子部品１００は、ガラス基板やセラミック基板、樹脂基板、Ｓｉ基板などの絶縁基板１上に設けられた１個の可変容量型の薄膜キャパシタ素子Ｃと第１、第２の薄膜抵抗素子Ｒ１，Ｒ２（本発明の「薄膜抵抗素子」に相当）とを備えている。
薄膜キャパシタ素子Ｃは、絶縁基板１の一方面上の所定領域にＰｔ薄膜により形成されたキャパシタ電極層２と、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３（以下「ＢＳＴ」と称する）誘電体層３と、ＢＳＴ誘電体層３上にＰｔ薄膜により形成されたキャパシタ電極層４とにより形成される。
また、薄膜キャパシタ素子Ｃは、ＳｉＯ２耐湿保護膜により形成された保護層５により被覆され、保護層５上に樹脂層６が積層されている。また、樹脂層６の上面には、保護層５および樹脂層６に形成された透孔を介して薄膜キャパシタ素子Ｃの上側のキャパシタ電極層４に接続されたＣｕ／Ｔｉ引出電極７と、薄膜キャパシタ素子Ｃの下側のキャパシタ電極層２に接続されたＣｕ／Ｔｉ引出電極８とが形成されている。また、樹脂層６には、引出電極７，８を被覆して樹脂層９が積層されている。
第１の薄膜抵抗素子Ｒ１は、樹脂層９の一方面上の所定領域に形成されＮｉ、Ｃｒ、Ｓｉを主成分とする抵抗薄膜１０と、抵抗薄膜１０上に形成され該抵抗薄膜１０と電気的に接続された接続電極１１，１２とにより形成される。接続電極１１，１２はＮｉを主成分としてＣｒを含む薄膜により形成される。この実施形態では、抵抗薄膜１０は、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｉの混合比が重量比で１：２：７に調整されている。つまり、抵抗薄膜１０全体における平均組成比（重量比）は、Ｎｉ：Ｃｒ：Ｓｉ＝１：２：７に調整されている。接続電極１１，１２は、Ｎｉ，Ｃｒの混合比が重量比で８：２に調整されている。
また、この実施形態では、抵抗薄膜１０中におけるＮｉの濃度が、樹脂層９に密着する下面側から、接続電極１１，１２が形成される上面側に向けて徐々に高くなるように抵抗薄膜１０が形成されている。したがって、抵抗薄膜１０の厚み方向にＮｉ濃度勾配が付されており、抵抗薄膜１０のうちＮｉを主成分とする接続電極１１，１２との接続界面側におけるＮｉの濃度が、当該界面の反対側より高い。
なお、接続電極１１により第１の薄膜抵抗素子Ｒ１の一端が形成され、接続電極１２により第１の薄膜抵抗素子Ｒ１の他端が形成される。第２の薄膜抵抗素子Ｒ２も第１の薄膜抵抗素子Ｒ１と同様に、樹脂層９上に形成される。なお、この実施形態では、２個の薄膜抵抗素子Ｒ１，Ｒ２が両方ともに樹脂層９上に形成されているが、第１、第２の薄膜抵抗素子Ｒ１，Ｒ２が、それぞれ、異なる樹脂層上に形成されていてもよい。
また、第１、第２の薄膜抵抗素子Ｒ１，Ｒ２は、樹脂層９上に積層された樹脂層１３により被覆されている。また、樹脂層１３の上面には、樹脂層１３に形成された透孔を介して第１の薄膜抵抗素子Ｒ１の一端（接続電極１１）に接続されたＣｕ／Ｔｉ引出電極１４が形成されている。また、樹脂層１３の上面には、樹脂層９，１３に形成された透孔を介して第１の薄膜抵抗素子Ｒ１の他端（接続電極１２）と引出電極８（キャパシタ電極層２）とを接続するＣｕ／Ｔｉ引出電極１５が形成されている。
また、樹脂層１３の上面には、樹脂層９，１３に形成された透孔を介して引出電極７（キャパシタ電極層４）に接続されたＣｕ／Ｔｉ引出電極１６が形成されている。また、図１では図示省略されているが、樹脂層１３に形成された透孔を介して第２の薄膜抵抗素子Ｒ２の一端（接続電極１１）に接続されたＣｕ／Ｔｉ引出電極１７が形成されている。また、図１では図示省略されているが、樹脂層９，１３に形成された透孔を介して第２の薄膜抵抗素子Ｒ２の他端（接続電極１２）と引出電極７（キャパシタ電極層４）とを接続するＣｕ／Ｔｉ引出電極１８が形成されている。
また、引出電極１６上にＡｕ第１外部電極１９が形成され、引出電極１５上にＡｕ第２外部電極２０が形成されている。また、図１では図示省略されているが、引出電極１４上に第３外部電極２１が形成され、引出電極１７上に第４外部電極２２が形成されている。そして、各引出電極１４〜１８と、各外部電極１９〜２２の端縁部分とを被覆するように樹脂により形成された保護層２３が樹脂層１３上に積層されている。
以上のように構成された電子部品１００では、図２に示すように、第１、第２外部電極１９，２０間に薄膜キャパシタ素子Ｃが直列接続されている。また、一端が第３外部電極２１に接続された第１の薄膜抵抗素子Ｒ１の他端と、一端が第４外部電極２２に接続された第２の薄膜抵抗素子Ｒ２の他端との間に薄膜キャパシタ素子Ｃが挿入されるように、第１、第２の薄膜抵抗素子Ｒ１，Ｒ２それぞれの他端が薄膜キャパシタ素子Ｃの両端のそれぞれに接続される。具体的には、薄膜抵抗素子Ｒ１の他端（接続電極１２）が薄膜キャパシタ素子Ｃの一端（キャパシタ電極層２）に接続され、薄膜抵抗素子Ｒ２の他端（接続電極１２）が薄膜キャパシタ素子Ｃの他端（キャパシタ電極層４）に接続されて、第１、第２の薄膜抵抗素子Ｒ１，Ｒ２の他端間に薄膜キャパシタ素子Ｃが挿入されている。
（製造方法）
電子部品１００の製造方法の一例について説明する。なお、この実施形態では、大面積の絶縁基板１が用いられて複数の電子部品１００の集合体が形成された後に個片化され、電子部品１００が形成される。
まず、絶縁基板１上の所定領域に下側のキャパシタ電極層２、誘電体層３、上側のキャパシタ電極層４が形成されて薄膜キャパシタ素子Ｃが形成され、薄膜キャパシタ素子Ｃを被覆する保護層５が形成される。次に、フォトリソグラフィによって透孔が形成されたポリベンゾオキサゾール系感光性絶縁膜から成る樹脂層６が形成され、樹脂層硬化のための熱処理が行われる（３２０℃、３０分、Ｎ２雰囲気）。
続いて、樹脂層６の透孔内のＳｉＯ２耐湿保護膜をドライエッチングにより除去し、スパッタ法を用いて、引出電極７，８を形成するＴｉ膜が成膜され、Ｃｕ膜が成膜される。そして、フォトリソグラフィによるエッチングによりパターン形成されて、引出電極７，８が形成される。次に、フェノール系感光性絶縁膜から成る樹脂層９が形成され、樹脂層硬化のための熱処理（２００℃、６０分、Ｎ２雰囲気）が行われる。
次に、リフトオフレジストが形成され、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｉを主成分とする混合物から成る蒸着材料が１つの蒸発源を用いて蒸発または昇華されることによって、リフトオフ法により抵抗薄膜１０が蒸着形成される。続いて、リフトオフレジストが形成され、Ｎｉ、Ｃｒを含む接続電極１１，１２がリフトオフ法により蒸着形成される。
続いて、フォトリソグラフィによって透孔が形成されたフェノール系感光性絶縁膜から成る樹脂層１３が形成され、樹脂層硬化のための熱処理（２００℃、６０分、Ｎ２）が行われる。そして、スパッタ法を用いて、引出電極１４〜１８を形成するＴｉ膜が成膜され、Ｃｕ膜が成膜される。
次に、形成されたＣｕ／Ｔｉ膜上に所定位置に開口が設けられたレジストがパターン形成されて、めっき法により第１〜第４外部電極１９〜２２がＣｕ／Ｔｉ膜上の所定位置に形成される。そして、レジストが除去された後に、フォトリソグラフィによるエッチングによりＣｕ／Ｔｉ膜がパターン形成されて、引出電極１４〜１８が形成される。
そして、フォトリソグラフィによって外部電極露出部が形成されたフェノール系感光性絶縁膜からなる樹脂により保護層２３が形成され、樹脂層硬化のための熱処理が行われた後に、各電子部品１００ごとにダイシングにより個片化されることによって、電子部品１００が完成する。
このように構成された電子部品１００は、他の配線基板等にはんだやワイヤボンド等を用いて実装されることにより、第１、第２外部電極１９，２０を入出力端子とする可変容量素子として使用される。すなわち、第３、第４外部電極２１，２２間の電圧を調整して第１、第２の薄膜抵抗素子Ｒ１，Ｒ２を介して薄膜キャパシタ素子Ｃの両端に印加される電圧を任意に調整することにより薄膜キャパシタ素子Ｃの容量を調整することができる。
以上のように、この実施形態では、抵抗薄膜１０のうち接続電極１１，１２との接続界面側におけるＮｉ量が当該界面と反対側よりも多くなるように濃度勾配が付けられているので、抵抗薄膜１０における平均組成比を保って抵抗体パターン自体の高抵抗率を確保しつつ、当該界面におけるＮｉ濃度を増やして、抵抗薄膜１０の接続電極１１，１２との接続界面側およびＮｉを主成分とする接続電極１１，１２それぞれの仕事関数を近づけることができる。仕事関数とは表面から電子を取り出すのに必要な最小エネルギーのことであり、仕事関数差が小さいほど界面のエネルギー障壁が小さくなる。そのため、抵抗薄膜１０および接続電極１１，１２の接続界面において仕事関数の差異に起因して生じる接触抵抗が増大するのを防止することができる。したがって、抵抗薄膜１０の設計上の所望の抵抗値を有する第１、第２の薄膜抵抗素子Ｒ１，Ｒ２を備える電子部品１００を提供することができる。なお、抵抗薄膜１０のうち接続電極１１，１２との接続界面側におけるＮｉ濃度と当該界面と反対側におけるＮｉ濃度との差は、接続界面における接触抵抗と接続電極全体における高い抵抗率とのバランスを考慮して、０．０５〜３重量％程度が好ましい。
また、抵抗薄膜１０中のＳｉの含有量が多いほど、抵抗薄膜１０の抵抗率が増加するので、高抵抗値の第１、第２の薄膜抵抗素子Ｒ１，Ｒ２を形成することができるが、この実施形態では、抵抗薄膜１０と接続電極１１，１２との接続界面において接触抵抗の増大が防止されている。したがって、抵抗薄膜１０の抵抗値が所定の高抵抗値に設定されることにより、所定の高抵抗値を精度よく備える第１、第２の薄膜抵抗素子Ｒ１，Ｒ２を形成することができる。なお、抵抗薄膜１０は、高抵抗値に形成されるように、５０重量％以上、９０重量％以下のＳｉを含んでいるとよい。
また、抵抗薄膜１０の抵抗率が、１０−５Ωｍ以上、１０−１Ωｍ以下に設定されることにより、実用的な抵抗値を有する第１、第２の薄膜抵抗素子Ｒ１，Ｒ２を備える電子部品１００を提供することができる。
また、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｉを主成分とする混合物から成る蒸着材料を１つの蒸発源を用いて蒸発または昇華させる方法（一元真空蒸着法）により、抵抗薄膜１０の成膜が進むに連れて、最も蒸発温度の高いＮｉ（Ｎｉ：１５１０℃、Ｃｒ：１２０５℃、Ｓｉ：１３４３℃；蒸気圧が１Ｐａとなる温度）の濃度が増大する。そのため、抵抗薄膜１０の成膜が進むに連れて、成膜される膜中のＮｉの濃度が徐々に増大する。よって、接続電極１１，１２が形成される上面側に向けてＮｉの濃度が徐々に増大する抵抗薄膜１０を樹脂層９上に簡単に形成することができる。したがって、抵抗薄膜１０の設計上の所望の抵抗値を有する第１、第２の薄膜抵抗素子Ｒ１，Ｒ２を備える電子部品１を簡単に製造することができる。
また、複数種類の金属成分により構成される抵抗薄膜１０を多元の蒸着源を用いずに形成することができる。また、抵抗薄膜１０がリフトオフ法によって蒸着形成される。したがって、低コストでパターン精度の高い抵抗薄膜１０を形成することができる。
ところで、抵抗薄膜１０上に接続電極１１，１２が形成された後に加熱処理を行い、接続電極１１，１２の例えばＮｉ成分を抵抗薄膜１０中に拡散させることにより、抵抗薄膜１０の接続電極１１，１２との接続界面側におけるＮｉの濃度を高くして、抵抗薄膜１０と接続電極１１，１２との接続界面における接触抵抗が増大するのを抑制することもできる。しかしながら、高温加熱により樹脂層６，９が損傷する可能性があり、樹脂層６，９が損傷しないように製法管理する必要がある。また、高温プロセスが必要になる。したがって、電子部品１の製造コストが増大する。
一方、この実施形態では、一元真空蒸着法を利用して抵抗薄膜１０を形成することにより、高温プロセスを用いずに膜中のＮｉ（金属成分）の濃度分布に勾配を生じさせた状態で抵抗薄膜１０自体を形成している。したがって、抵抗薄膜を成膜した後の拡散等の加熱プロセスが不要であるので、製造コストを増大させることなく、樹脂層９の一方面上に濃度勾配を有する抵抗薄膜１０を形成することができる。
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上記したもの以外に種々の変更を行なうことが可能である。例えば、第１、第２外部電極１９，２０間に複数の薄膜キャパシタ素子Ｃが直列接続されていてもよい。この場合には、第１、第２の薄膜抵抗素子Ｒ１，Ｒ２の他端間に１個の薄膜キャパシタ素子Ｃが挿入されるように、第１の薄膜抵抗素子Ｒ１および／または第２の薄膜抵抗素子Ｒ２を必要な数だけ適宜追加すればよい。また、追加した第１の薄膜抵抗素子Ｒ１の一端は第３外部電極２１に接続し、追加した第２の薄膜抵抗素子Ｒ２の一端は第４外部電極２２に接続すればよい。
また、薄膜抵抗素子のみにより電子部品が形成されていてもよい。また、薄膜抵抗素子に追加して、薄膜キャパシタ素子や薄膜インダクタ素子、薄膜サーミスタ素子等の薄膜回路素子が適宜組み合わされることにより、各種の回路が構成された電子部品を提供することができる。この場合には、薄膜キャパシタ素子、薄膜インダクタ素子、薄膜サーミスタ素子の構成は、一般的な薄膜回路素子の構成を有していればよい。
また、多元の蒸発源を用いることにより、抵抗薄膜１０中のＮｉの濃度が、抵抗薄膜１０と接続電極１１，１２との接続界面の反対側から当該接続界面側に向けて徐々に増大するように、抵抗薄膜１０が形成されていてもよい。
また、誘電体層を形成する誘電体材料は上記した例に限定されるものではない。たとえば、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３などの誘電体材料により誘電体層が形成されていてもよい。
薄膜抵抗素子を備える電子部品およびその製造方法に本発明を広く適用することができる。
９ 樹脂層
１０ 抵抗薄膜
１１，１２ 接続電極
１９ 第１外部電極
２０ 第２外部電極
２１ 第３外部電極
２２ 第４外部電極
１００ 電子部品
Ｃ 薄膜キャパシタ素子
Ｒ１ 第１の薄膜抵抗素子（薄膜抵抗素子）
Ｒ２ 第２の薄膜抵抗素子（薄膜抵抗素子）

Claims (3)

  1. 一方主面および他方主面を有し、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｉを主成分とする抵抗薄膜と、前記抵抗薄膜の前記一方主面の一部に形成され該抵抗薄膜と電気的に接続されたＮｉを主成分とする接続電極とを有する薄膜抵抗素子を備え、
    前記抵抗薄膜は、前記他方主面から前記一方主面までの全範囲にわたって、前記他方主面から前記一方主面に向かって前記Ｎｉの濃度が徐々に増え、
    前記抵抗薄膜は、５０重量％以上、９０重量％以下のＳｉを含んでいることを特徴とする電子部品。
  2. 前記抵抗薄膜の抵抗率は、１０−５Ωｍ以上、１０−１Ωｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
  3. 第１〜第４外部電極と、
    前記第１、第２外部電極間に直列接続された可変容量型の薄膜キャパシタ素子と、
    一端が前記第３外部電極に接続された第１の前記薄膜抵抗素子と、
    一端が前記第４外部電極に接続された第２の前記薄膜抵抗素子とを備え、
    前記第１、第２の薄膜抵抗素子の他端間に前記薄膜キャパシタ素子が挿入されるように、前記第１、第２の薄膜抵抗素子それぞれの他端が前記薄膜キャパシタ素子両端のそれぞれに接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品。
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