專利名稱：電阻元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電阻元件及其制造方法，特別涉及在基板上至少形成電阻器及電極的電阻元件的制造工序中電阻值變動小的電阻元件及其制造方法。
此外，本發(fā)明具體涉及為使表面光滑而在基板上形成有機(jī)膜的、在有機(jī)膜上至少形成電阻器及與該電阻器導(dǎo)通的電極的電阻元件的制造工序中，電阻值變動小的電阻元件及其制造方法。
例如，以往作為高頻電路用的電阻元件，由于電阻值的頻率依賴性小，電阻溫度系數(shù)(TCR)小等優(yōu)點(diǎn)，采用氮化鉭(TaN)系的電阻薄膜。
此時(shí)，由于TaN膜的電阻率大約在200～300μΩcm，如要用數(shù)十μm的電阻長得到所希望的幾千Ω的電阻值，電阻器的厚度就需要減薄到幾nm～幾十nm。具體是，在TaN膜的電阻率設(shè)定為200μΩcm、電阻值設(shè)定位1KΩ、電阻長設(shè)定為100μm、寬度設(shè)置為20μm的情況下，厚度需要減薄到10nm。
要形成這樣的電阻元件，首先，在真空槽內(nèi)抽真空的狀態(tài)下，在由真空槽內(nèi)設(shè)置的陶瓷等構(gòu)成的基板上，例如采用濺射法形成上述的TaN薄膜。該薄膜的成膜時(shí)間一般大約為1分鐘。
而且，在濺射后，在基板上旋轉(zhuǎn)涂敷感光性抗蝕層，隨后，通過掩模曝光曝光圖形以將上述薄膜蝕刻成所要求的形狀，進(jìn)行顯影。而且，在顯影后，用RIE法等蝕刻后去除抗蝕層。然后，用濺射法在其上面形成作為電極的鋁，對抗蝕層進(jìn)行圖形化并用磷酸等進(jìn)行蝕刻。
此外，作為電極，除濺射鋁外有時(shí)也可以形成由銅、鎳構(gòu)成的鍍層。
但是，在上述電阻元件中，在真空濺射中或隨后的工序特別是在大氣中的加熱(100～200℃)工序中，電阻器表面氧化，結(jié)果出現(xiàn)電阻值與當(dāng)初預(yù)定設(shè)計(jì)的電阻值不同的問題。
例如，在采用上述的TaN膜時(shí)，在電阻器表面形成的氧化膜的厚度大約在5～8nm。如果該氧化膜的厚度一般不變，在設(shè)計(jì)電阻元件時(shí)也可以預(yù)先考慮氧化膜所形成的電阻。但是，由于氧化膜的厚度根據(jù)元件不同而產(chǎn)生偏差，所以每一元件的電阻值有所不同。
為解決上述問題，例如，考慮在用濺射法形成電極之前進(jìn)行離子蝕刻及濺射蝕刻等處理去除氧化膜。
但是，如要去除全部氧化膜，有時(shí)會超過氧化膜的厚度并也去除電阻器部分，即產(chǎn)生過量蝕刻。在此種情況下，在上述厚度減薄形成如10nm厚TaN薄膜的電阻器厚度時(shí)，因過量蝕刻而擔(dān)心會將電阻器自身全部去除掉。
此外，即使在電阻器上形成電極以外的薄膜的情況下，在電阻器形成后，露出電阻器的表面，如在大氣中曝曬，特別是在以下的工序中，如對上述電阻器進(jìn)行加熱處理時(shí)，電阻器容易產(chǎn)生氧化，容易使電阻元件的電阻值產(chǎn)生變化。
此外，作為上述基板，以往有的采用氧化鋁Al2O3，但由于鋁的性質(zhì)，在基板的表面上產(chǎn)生凹凸不平，結(jié)果是，直接在基板上形成電阻器時(shí)擔(dān)心存在電阻器產(chǎn)生斷線等缺陷。
從上述觀點(diǎn)考慮，以往在基板的表面上形成由有機(jī)材料構(gòu)成的薄膜即有機(jī)膜，然后再光滑化處理表面。另外，作為有機(jī)材料，有聚酰亞胺、焊料抗蝕層、硅樹脂或酚醛清漆樹脂等。但是，在基板上形成上述有機(jī)膜時(shí)，在上述有機(jī)膜上形成上述電阻器的部分，在上述有機(jī)膜與上述電阻器之間產(chǎn)生氧的傳遞，結(jié)果出現(xiàn)在電阻器的有機(jī)膜側(cè)的表面也產(chǎn)生氧化的問題。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種電阻元件，其特征在于電阻器由在上述基板上層壓的多個(gè)不同電阻率的電阻層組成，在各電阻層中電阻率大的電阻層形成在上層側(cè)。
而且，通過采用上述的構(gòu)成，由于在電阻率大的上層側(cè)的電阻層形成氧化膜，在去除上述氧化膜時(shí)，即使隨氧化膜去除上述上層側(cè)的電阻層的表面?zhèn)鹊囊?guī)定厚度部分，對電阻元件整體的電阻值影響也不大。
此外，本發(fā)明的電阻元件的特征在于上層側(cè)的電阻層的電阻率是下層側(cè)的電阻層的電阻率的10倍以上。
所以，通過采用上述的構(gòu)成，在去除氧化膜時(shí)，即使去除上層側(cè)的電阻層表面?zhèn)鹊囊?guī)定厚度部分，也能更有效地控制電阻元件整體的電阻值的變化。
此外，本發(fā)明的電阻元件的特征在于多個(gè)電阻層由在同一工序內(nèi)可連續(xù)蝕刻的材料構(gòu)成。
所以，通過采用上述的構(gòu)成，可以高效率地進(jìn)行電阻器的形成，進(jìn)而提高電阻元件的制造效率。
此外，本發(fā)明的電阻元件的特征在于在多個(gè)電阻層中，至少一層電阻層由TaN構(gòu)成，其他電阻層由TaSiO2構(gòu)成。
所以，通過采用上述的構(gòu)成，確實(shí)能夠提高上述電阻元件的制造效率。
此外，本發(fā)明電阻元件的制造方法的特征在于通過在基板上形成多個(gè)不同電阻率的電阻層，使上層側(cè)的電阻層的電阻率比下層側(cè)的電阻率大地形成電阻器，然后對上層側(cè)的電阻層的表面實(shí)施氧化膜去除處理。
所以，通過采用上述的方法，由于在電阻率大的上層側(cè)的電阻層上形成氧化膜，所以在去除該氧化膜時(shí)，即使去除上層側(cè)的電阻層表面?zhèn)鹊囊?guī)定厚度部分，對電阻元件整體的電阻值影響也不大。
此外，本發(fā)明電阻元件的制造方法的特征在于通過在真空槽內(nèi)、在維持真空狀態(tài)下連續(xù)濺射成膜上述多個(gè)電阻層，形成上述電阻器。
所以，通過采用上述的方法，可以高效率地進(jìn)行電阻器的形成，進(jìn)而提高電阻元件的制造效率。
此外，為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的電阻元件，其特征在于，其構(gòu)成為在基板上形成有機(jī)膜并在該有機(jī)膜上形成電阻器，上述電阻器由電阻率不同的多個(gè)層壓的電阻層組成，同時(shí)在各電阻層中電阻率大的電阻層形成在上層側(cè)，在上述有機(jī)膜和上述電阻器之間形成防止該電阻器氧化的抗氧化層。
這樣，通過采用上述的構(gòu)成，由于利用在上述有機(jī)膜和上述電阻器之間形成的抗氧化層，能夠防止從有機(jī)膜側(cè)向電阻器供給氧，可有效地防止電阻器中有機(jī)膜側(cè)的表面氧化。
此外，本發(fā)明的電阻元件的特征在于上述抗氧化層由無機(jī)材料或至少由電阻率比位于上述抗氧化層上層的下層側(cè)的電阻層大的電阻材料構(gòu)成。
這樣，通過采用上述的構(gòu)成，在作為抗氧化層材料選擇無機(jī)材料時(shí)，能夠阻斷從有機(jī)膜側(cè)向電阻器側(cè)的供給氧，適當(dāng)防止電阻器的氧化。另一方面，作為抗氧化膜的材料，在選擇電阻率大的電阻材料時(shí)，即使該抗氧化膜與上述電阻器同時(shí)具有作為決定電阻元件電阻值的電阻的功能，該抗氧化膜由于氧化而對電阻元件整體電阻值造成的變動也很小，而且，在很大程度上左右電阻元件整體電阻值的電阻率小的上述電阻器的下層側(cè)的電阻層也不會被氧化。
此外，本發(fā)明電阻元件的特征在于上層側(cè)的電阻層的電阻率是下層側(cè)的電阻層的電阻率的10倍以上。
所以，通過采用上述構(gòu)成，在去除氧化膜時(shí)，即使去除上層側(cè)的電阻層表面?zhèn)鹊囊?guī)定厚度部分，也能更有效地控制電阻元件整體的電阻值的變化。
此外，本發(fā)明的電阻元件的特征在于上述多個(gè)電阻層由在同一工序內(nèi)可連續(xù)蝕刻的材料構(gòu)成。
所以，通過采用上述的構(gòu)成，可以高效率地進(jìn)行電阻器的形成，進(jìn)而提高電阻元件的制造效率。
此外，本發(fā)明的電阻元件的特征在于在多個(gè)電阻層中，至少一層電阻層由TaN構(gòu)成，其他電阻層由TaSiO2構(gòu)成。
所以，通過采用上述的構(gòu)成，可以確實(shí)達(dá)到提高上述電阻元件的制造效率。
此外，本發(fā)明電阻元件的制造方法的特征在于在有機(jī)膜上形成抗氧化層后，在該抗氧化層上形成不同電阻率的多個(gè)電阻層，以使上層側(cè)的電阻層的電阻率比下層側(cè)的電阻層的電阻率變大，對上層側(cè)的電阻層的表面實(shí)施氧化膜去除處理。
所以，通過采用上述的方法，由于氧化膜形成在電阻率大的上層側(cè)的電阻層，在去除該氧化膜時(shí)，即使去除上層側(cè)的電阻層表面?zhèn)鹊囊?guī)定厚度部分，也能避免對電阻元件整體的電阻值產(chǎn)生大的變動。此外，由于通過在上述有機(jī)膜上形成的抗氧化層，能夠防止從有機(jī)膜側(cè)向電阻器供給氧，所以能夠更有效地防止電阻器中有機(jī)膜的表面氧化。
此外，本發(fā)明電阻元件的制造方法的特征在于在真空槽內(nèi)，在維持真空狀態(tài)下連續(xù)形成多個(gè)電阻層。
所以，通過采用上述的方法，可以高效率地進(jìn)行電阻器的形成，進(jìn)而提高電阻元件的制造效率。
此外，本發(fā)明電阻元件的制造方法的特征在于在真空槽內(nèi)，在維持真空狀態(tài)下連續(xù)形成抗氧化層和多個(gè)電阻層。
所以，通過采用上述的方法，確實(shí)能夠提高電阻元件的制造效率。
圖2是

圖1的俯視圖。
圖3是表示在本發(fā)明電阻元件的實(shí)施方式中，不同于圖1及圖2的實(shí)施方式2的剖面圖。
圖4是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式1的電阻元件的制造方法中，基板側(cè)電阻層及氧化膜側(cè)電阻層在基板上的形成工序的剖面圖。
圖5是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式1的電阻元件的制造方法中，基板側(cè)電阻層及氧化膜側(cè)電阻層的圖形形成工序的剖面圖。
圖6是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式1的電阻元件的制造方法中，在氧化膜側(cè)電阻層抗蝕層圖形形成的工序的剖面圖。
圖7是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式1的電阻元件的制造方法中，氧化膜去除工序及形成導(dǎo)通部的薄膜成膜工序的剖面圖。
圖8是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式1的電阻元件的制造方法中，電極形成用的抗蝕層的圖形形成工序的剖面圖。
圖9是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式1的電阻元件的制造方法中，電極形成工序的剖面圖。
圖10是表示抗蝕層去除工序的剖面圖。
圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的剖面圖。
圖12是圖11的俯視圖。
圖13是在本發(fā)明的實(shí)施方式3的電阻元件的制造方法中，表示有機(jī)膜及抗氧化層在基板上的形成工序的剖面圖。
圖14是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式3的電阻元件的制造方法中，用于在基板上形成基板側(cè)電阻層的薄膜及氧化膜側(cè)電阻層的薄膜的形成工序的剖面圖。
圖15是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式3的電阻元件的制造方法中，基板側(cè)電阻層及氧化膜側(cè)電阻層的圖形形成工序的剖面圖。
圖16是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式3的電阻元件的制造方法中，在氧化膜側(cè)電阻層上抗蝕層的圖形形成工序的剖面圖。
圖17是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式3的電阻元件的制造方法中，氧化膜去除工序及用于形成導(dǎo)通部的薄膜成膜工序的剖面圖。
圖18是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式3的電阻元件的制造方法中，電極形成用抗蝕層圖形形成工序的剖面圖。
圖19是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式3的電阻元件的制造方法中，電極形成工序的剖面圖。
圖20是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式3的電阻元件的制造方法中，抗蝕層去除工序的剖面圖。
圖21是表示本發(fā)明電阻元件的實(shí)施方式4的剖面圖。
圖22是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式4的電阻元件的制造方法中，基板上有機(jī)膜形成工序的剖面圖。
圖23是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式4的電阻元件的制造方法中，用于在基板上形成抗氧化層的薄膜的、用于形成基板側(cè)電阻層及氧化膜側(cè)電阻層的薄膜形成工序的剖面圖。
圖24是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式4的電阻元件的制造方法中，抗氧化層、基板側(cè)電阻層及氧化膜側(cè)電阻層的圖形形成工序的剖面圖。
圖25是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式4的電阻元件的制造方法中，氧化膜側(cè)電阻層上抗蝕層圖形形成工序的剖面圖。
圖26是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式4的電阻元件的制造方法中，氧化膜去除工序及用于形成導(dǎo)通部的薄膜成膜工序的剖面圖。
圖27是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式4的電阻元件的制造方法中，電極形成用抗蝕層圖形形成工序的剖面圖。
圖28是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式4的電阻元件的制造方法中，電極形成工序的剖面圖。
圖29是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式4的電阻元件的制造方法中，抗蝕層去除工序的剖面圖。
圖1及圖2表示本發(fā)明電阻元件1的實(shí)施方式1，本發(fā)明實(shí)施方式1中的電阻元件1在由陶瓷等構(gòu)成的基板2上具有電阻器3，此點(diǎn)與以往相同。
但是，在本實(shí)施方式中，上述電阻器3由按圖中上下在基板上層壓的多個(gè)(圖1中為兩層)電阻層3a、3b組成，此點(diǎn)與以往不同。
在上述兩層的電阻層3a、3b中，在圖1中成為上層側(cè)一方的電阻層3a作為電阻器3形成后形成氧化膜4的氧化膜側(cè)電阻層3a，成為下層側(cè)的另一電阻層3b作為基板側(cè)電阻層3b。
而且，在本實(shí)施方式中，上述氧化膜側(cè)電阻層3a的電阻率比上述基板側(cè)電阻層3b的電阻率大。優(yōu)選上述氧化膜側(cè)電阻層3a的電阻率是上述基板側(cè)電阻層3b的電阻率的10倍以上，更優(yōu)選是100倍以上。這樣，就能利用電阻率低的基板側(cè)的電阻層3b的特性，控制電阻元件1整體的電阻值、電阻溫度系數(shù)及高頻率特性。
即，在本實(shí)施方式中，上述電阻元件1可以與氧化膜側(cè)電阻層3a和基板側(cè)電阻層3b并列連接。在該前提下，如果氧化膜側(cè)電阻層3a的電阻率設(shè)為ρ1、截面積設(shè)為S1、電阻長設(shè)為L，則氧化膜側(cè)電阻層3a的電阻值為ρ1 L/S1。另一方面，如果基板側(cè)電阻層3b電阻率設(shè)為ρ2、截面積設(shè)為S2、電阻長為方便也設(shè)為L，基板側(cè)電阻層3b的電阻值為ρ2 L/S2。由此，兩個(gè)電阻層3a、3b的合成電阻，即電阻元件1整體的電阻值R，由并列連接的合成電阻的一般公式得出R＝ρ1ρ2L/(ρ1S2+ρ2S1)。此處，在右邊的分母中，ρ1S2不變，但是，由于在ρ2S1中有時(shí)S1變化，即由于有時(shí)去除氧化膜側(cè)電阻層3a中表面?zhèn)鹊囊?guī)定厚度部分，所以產(chǎn)生變動。但是，在上述ρ2S1中，由于基板側(cè)電阻層3b電阻率ρ2與氧化膜側(cè)電阻層3a的電阻率ρ1相比為1/10以下，結(jié)果對電阻元件1的電阻值不造成大的變動。
因此，在去除上述氧化膜側(cè)電阻層3a上形成的氧化膜4時(shí)，即使隨氧化膜4過量蝕刻去除氧化膜側(cè)電阻層3a中表面?zhèn)鹊囊?guī)定厚度部分，由于氧化膜側(cè)電阻層3a的電阻率值大，所以也不對電阻元件1整體的電阻值產(chǎn)生大的變動。
此外，在成膜時(shí)，在保持真空槽內(nèi)真空狀態(tài)不變的條件下，層壓形成上述氧化膜側(cè)電阻層3a和基板側(cè)電阻層3b。所以，在電阻器3的形成過程中，確實(shí)能夠防止在上述基板側(cè)電阻層3b的表面形成氧化膜4。
此外，在本實(shí)施方式中，上述基板側(cè)電阻層3b由作為成膜材料的氮化鉭(TaN)形成，上述氧化膜側(cè)電阻層3a由TaSiO2形成。這些成膜材料都適合在同一工序中的蝕刻。即，通過采用CF4+O2等氣體的干法蝕刻，進(jìn)行TaSiO2構(gòu)成的氧化膜側(cè)電阻層3a的蝕刻，之后立即連續(xù)進(jìn)行由TaN構(gòu)成的基板側(cè)電阻層3b的蝕刻。由此，能夠高效率地在同一工序中進(jìn)行兩電阻層3a、3b的蝕刻。
此外，如以下表1所示，上述基板側(cè)電阻層3b及上述氧化膜側(cè)電阻層3a也可以由與上述成膜材料不同的成膜材料形成。
表1 在本實(shí)施方式中，也可以根據(jù)電阻元件1要求的電阻率及電阻溫度系數(shù)(TCR)，從表1所示的各種材料中選擇所希望的材料。
在上述基板側(cè)電阻層3b及上述氧化膜側(cè)電阻層3a的上層形成電極結(jié)構(gòu)。即，在上述氧化膜側(cè)電阻層3a的上層，在比此處氧化膜側(cè)電阻層3a小的范圍內(nèi)層壓形成抗蝕層5。
而且，對上述氧化膜側(cè)電阻層3a的表面上的上述抗蝕層5的非形成部分，例如利用濺射蝕刻或離子蝕刻等方法進(jìn)行氧化膜4的去除處理。
在上述抗蝕層5的圖1中左右兩部分的表面，分別經(jīng)氧化膜側(cè)電阻層3a的表面到基板2的表面的范圍內(nèi)，形成一對由鈦(Ti)及銅(Cu)的薄膜構(gòu)成的導(dǎo)通部6。通過各導(dǎo)通部6能夠?qū)娮杵?和電極7。此外，在各導(dǎo)通部6上面形成有由銅(Cu)及鎳(Ni)的電鍍部構(gòu)成的一對電極7。
此外，上述電阻層3a、3b不只限于氧化膜側(cè)電阻層3a及基板側(cè)電阻層3b的雙層結(jié)構(gòu)，也可以具有三層以上的結(jié)構(gòu)。
此外，圖1所示的抗蝕層5可以根據(jù)需要設(shè)置，例如，如圖3所示的電阻元件31，也可以采用在氧化膜側(cè)電阻層3a的上層不設(shè)抗蝕層的結(jié)構(gòu)。
下面，參照上述圖1及圖4～圖10，以具體數(shù)值為例說明本發(fā)明電阻元件的制造方法。
在本實(shí)施方式中，首先，如圖4所示，在真空槽內(nèi)抽真空的狀態(tài)下，在陶瓷等構(gòu)成的絕緣性的扁平基板2上，用濺射法形成厚15nm的用于形成基板側(cè)電阻層3b的電阻率為200μΩcm的氮化鉭(TaN)薄膜9b。
接著，如同圖4所示，在維持真空槽內(nèi)真空狀態(tài)下，在上述的氮化鉭薄膜9b的上面，用濺射法連續(xù)形成由用于形成氧化膜側(cè)電阻層3a的電阻率為100mΩcm的TaSiO2構(gòu)成的薄膜9a。此時(shí)，薄膜9a的厚度為0.12μm。
這樣，能夠在連續(xù)保持真空槽內(nèi)真空狀態(tài)不變的情況下，形成用于形成基板側(cè)電阻層3b的薄膜9b和用于形成氧化膜側(cè)電阻層3a的薄膜9a，結(jié)果能夠避免在基板側(cè)電阻層3b的表面上形成氧化膜4。
下面，通過對上述氮化鉭薄膜9b及上述TaSiO2薄膜9a實(shí)施蝕刻，如圖5所示，使兩薄膜9a、9b蝕刻成所要求的形狀，形成上述氧化膜側(cè)電阻層3a和上述基板側(cè)電阻層3b。
此時(shí)，由于上述氧化膜側(cè)電阻層3a和上述基板側(cè)電阻層3b都選擇適合在同一工序中蝕刻的材料，所以可同時(shí)圖形形成兩電阻層3a、3b。
然后，如圖6所示，在上述氧化膜側(cè)電阻層3a的表面圖形形成抗蝕層5。
此時(shí)，在上述氧化膜側(cè)電阻層3a的表面上的上述抗蝕層5的非形成部分，有可能形成氧化膜4，在此狀態(tài)下有對電阻元件1的電阻值產(chǎn)生較大變動的可能。
為此，在以下的工序中，進(jìn)行濺射蝕刻處理以去除氧化膜4。這樣，與氧化膜4一起，上述氧化膜側(cè)電阻層3a表面上的上述抗蝕層5的非形成部分只去除0.02μm厚。由此氧化膜側(cè)電阻層3a的電阻厚度減小到0.1μm。此外，氧化膜4的去除也可以采用離子蝕刻。
此時(shí)，由于氧化膜側(cè)電阻層3a與基板側(cè)電阻層3b相比電阻率大，不對電阻元件1的整體電阻率產(chǎn)生大的影響。
此外，如圖7所示，在去除了上述氧化膜4的基板2上，用鈦(Ti)及銅(Cu)的進(jìn)行濺射。由此，在上述基板2、上述氧化膜側(cè)電阻層3a及上述抗蝕層5的表面上成膜用于形成上述導(dǎo)通部6的薄膜10。
此外，如圖8所示，在形成了由上述鈦及銅構(gòu)成的薄膜10的上述抗蝕層5上，圖形形成電極形成用的抗蝕層12。
此外，如圖9所示，在電極形成用的抗蝕層12的周圍，形成由銅(Cu)及鎳(Ni)的電鍍部構(gòu)成的電極7。
電極7形成后，如圖10所示，剝離上述抗蝕層12，接著通過蝕刻剝離上述抗蝕層12露出由上述鈦及銅構(gòu)成的薄膜10的部位，形成上述導(dǎo)通部6。
通過上述工序，完成圖1所示的本實(shí)施方式的電子元件1。此外，有關(guān)電阻率及電阻層厚度，除上述各具體數(shù)值條件之外，在氧化膜側(cè)電阻層3a及基板側(cè)電阻層3b的電阻長度都設(shè)定為150μm、電阻寬度都設(shè)定為20μm時(shí)，電阻元件1的電阻為987.1Ω。
所以，根據(jù)本實(shí)施方式，即使在氧化膜側(cè)電阻層3a的表面形成氧化膜4，也能夠適當(dāng)去除氧化膜4，不影響電阻元件1整體的電阻值。結(jié)果，能夠適當(dāng)?shù)玫饺绠?dāng)初預(yù)定設(shè)計(jì)的電阻值。
此外，本發(fā)明不只限于上述實(shí)施方式，根據(jù)需要也進(jìn)行多種變更。
例如，有關(guān)上述氧化膜側(cè)電阻層3a及上述基板側(cè)電阻層3b的電阻率及電阻層厚度的具體數(shù)值就不只限于上述實(shí)施方式，可以適當(dāng)進(jìn)行變更。
下面，參照圖11及圖12說明本發(fā)明電阻元件的實(shí)施方式3。
圖11及圖12是表示本發(fā)明電阻元件41的實(shí)施方式3的圖，本實(shí)施方式的電阻元件41，在由氧化鋁Al2O3等構(gòu)成的基板2的表面上形成有為使表面光滑的有機(jī)膜8，在該有機(jī)膜8上形成電阻器，此點(diǎn)與以往相同。
但是，在本實(shí)施方式中，在有機(jī)膜8和電阻器3之間形成抗氧化層15，此點(diǎn)與以往大不相同。因此，能夠通過上述抗氧化層15阻斷氧從有機(jī)膜8側(cè)向電阻器3側(cè)的移動。
此外，在本實(shí)施方式中，上述電阻器3由按圖11中上下在形成上述有機(jī)膜8的基板上層壓的多個(gè)(圖11中為兩層)電阻層3a、3b組成，此點(diǎn)與以往不同。
在上述兩層的電阻層3a、3b中，在圖11中成為上層側(cè)一方的電阻層3a可以作為電阻器3形成后形成氧化膜4的氧化膜側(cè)電阻層3a，成為下層側(cè)的另一電阻層3b可作為基板側(cè)電阻層3b。
而且，在本實(shí)施方式中，上述氧化膜側(cè)電阻層3a的電阻率比上述基板側(cè)電阻層3b的電阻率大。優(yōu)選上述氧化膜側(cè)電阻層3a的電阻率是上述基板側(cè)電阻層3b的電阻率的10倍以上，更優(yōu)選是100倍以上。這樣，就能利用電阻率低的基板側(cè)的電阻層3b的特性，控制電阻元件41整體的電阻值、電阻溫度系數(shù)及高頻率特性。有關(guān)此方面的機(jī)理，由于已在上述實(shí)施方式1中說明，此處省略說明。
此外，在本實(shí)施方式中，上述抗氧化層15由無機(jī)材料形成。因此，能夠阻斷氧從有機(jī)膜8側(cè)向電阻器3側(cè)的移動。另外，作為無機(jī)材料，也可以采用諸如TaSiO2及SiO2等。
此外，關(guān)于上述氧化膜側(cè)電阻層3a及基板側(cè)電阻層3b的連續(xù)成膜或連續(xù)蝕刻，與上述實(shí)施方式1同樣，也可以采用表1所示的成膜材料。
在上述抗蝕層5的圖11中左右兩端部的表面，分別經(jīng)氧化膜側(cè)電阻層3a的表面到所述抗氧化層15的表面的范圍內(nèi)，形成一對由鈦(Ti)及銅(Cu)的薄膜構(gòu)成的導(dǎo)通部6。通過各導(dǎo)通部6能夠?qū)娮杵?和電極7。此外，在各導(dǎo)通部6上面形成有由銅(Cu)及鎳(Ni)的電鍍部構(gòu)成的一對電極7。
此外，上述電阻層3a、3b不只限于氧化膜側(cè)電阻層3a及基板側(cè)電阻層3b的雙層結(jié)構(gòu)，也可以具有三層以上的結(jié)構(gòu)。另外，也可根據(jù)需要設(shè)置圖11所示的抗蝕層5。
下面，就應(yīng)用于上述電阻元件41的本發(fā)明實(shí)施方式3的電阻元件的制造方法，參照上述圖11及圖13～圖20，以具體數(shù)值為例進(jìn)行說明。
在本實(shí)施方式中，首先，如圖13所示，在由氧化鋁Al2O3等構(gòu)成的絕緣性的扁平基板2上涂布有機(jī)材料，通過熟化(發(fā)熱膠著)有機(jī)材料在基板2上形成有機(jī)膜8。
關(guān)于此時(shí)的有機(jī)膜8的厚度及熟化溫度，依據(jù)有機(jī)材料的種類確定，例如在作為有機(jī)材料使用聚酰亞胺時(shí)，膜厚優(yōu)選設(shè)定為10μm，熟化溫度設(shè)在200～400℃。由此能夠使基板2的表面更光滑，高精度地在基板2上形成薄膜電阻器。
而且，在形成上述有機(jī)膜8后，在該有機(jī)膜8上面，用濺射等方法形成無機(jī)材料的薄膜。由此在形成有機(jī)膜8的基板2上形成由上述無機(jī)材料構(gòu)成的抗氧化層15。此外，上述無機(jī)材料也可以采用例如氧化鋁。此外，關(guān)于抗氧化層15的厚度，依據(jù)無機(jī)材料的種類確定，例如在作為無機(jī)材料使用氧化鋁時(shí)，優(yōu)選形成厚0.1～5μm的抗氧化層15。這樣就能阻斷氧從有機(jī)膜8側(cè)向電阻器3側(cè)的移動，能夠確實(shí)防止電阻器3上有機(jī)膜8側(cè)的表面氧化。
下面，如圖14所示，在上述抗氧化層15的上面，用濺射法形成例如電阻率為200mΩcm、厚50nm的氮化鉭(TaN)薄膜9b，以形成基板側(cè)電阻層3b。
此外，如圖14所示，在保持真空槽內(nèi)真空狀態(tài)下，在上述的氮化鉭薄膜9b的上面，例如，可用濺射法連續(xù)形成由電阻率為100mΩcm的TaSiO2構(gòu)成的薄膜9a，以形成氧化膜側(cè)電阻層3a。此時(shí)，薄膜9a的厚度可定為例如200μm。
這樣，能夠在連續(xù)保持真空槽內(nèi)真空狀態(tài)不變的情況下連續(xù)形成用于形成基板側(cè)電阻層3b的薄膜9b和用于形成氧化膜側(cè)電阻層3a的薄膜9a，結(jié)果能夠避免在基板側(cè)電阻層3b的表面上形成氧化膜4。此外，能夠高效率形成電阻器3。
下面，如圖15所示，通過對上述氮化鉭薄膜9b及上述TaSiO2薄膜9a實(shí)施蝕刻，使兩薄膜9a、9b蝕刻成所要求的形狀，形成上述氧化膜側(cè)電阻層3a和上述基板側(cè)電阻層3b。
此時(shí)，由于上述氧化膜側(cè)電阻層3a和上述基板側(cè)電阻層3b都選擇適合在同一工序中蝕刻的材料，可同時(shí)圖形形成兩電阻層3a、3b。
然后，如圖16所示，在上述氧化膜側(cè)電阻層3a的表面圖形形成抗蝕層5，然后進(jìn)行熟化。
此時(shí)，在上述氧化膜側(cè)電阻層3a的表面上的上述抗蝕層5的非形成部分，有可能形成氧化膜4，在此狀態(tài)下有對電阻元件41的電阻值產(chǎn)生較大變動的可能。
為此，在圖17所示的以下工序中，進(jìn)行濺射蝕刻處理以去除氧化膜4。這樣，與氧化膜4一起，上述氧化膜側(cè)電阻層3a表面上的上述抗蝕層5的非形成部分只去除例如0.02μm厚。此外，氧化膜4的去除也可以采用離子蝕刻。
此時(shí)，由于氧化膜側(cè)電阻層3a與基板側(cè)電阻層3b相比電阻率大，不對電阻元件41整體的電阻率產(chǎn)生大的影響。
此外，在去除了上述氧化膜4的基板2上，如圖17所示，用鈦(Ti)及銅(Cu)的進(jìn)行濺射。由此，在上述抗氧化層15、上述氧化膜側(cè)電阻層3a及上述抗蝕層5的表面上成膜用于形成上述導(dǎo)通部6的薄膜10。
此外，如圖18所示，在形成了由上述鈦及銅構(gòu)成的薄膜10的上述抗蝕層5上，圖形形成用于形成電極的抗蝕層12。
此外，如圖19所示，在電極形成用抗蝕層12的周圍，形成由銅(Cu)及鎳(Ni)的電鍍部構(gòu)成的電極7。
電極7形成后，如圖20所示，剝離上述抗蝕層12，接著通過蝕刻剝離上述抗蝕層12露出由上述鈦及銅構(gòu)成的薄膜10的部分，形成上述導(dǎo)通部6。
通過上述工序，完成圖11所示的本實(shí)施方式的電子元件41。
如上所述，如果采用本實(shí)施方式3，即使在氧化膜側(cè)電阻層3a的表面形成氧化膜4，也能夠適當(dāng)去除氧化膜4，不影響電阻元件41整體的電阻值。此外，由于通過在有機(jī)膜8和電阻器3之間形成的由無機(jī)材料構(gòu)成的抗氧化層15，能夠防止從有機(jī)膜8側(cè)向電阻器3側(cè)供給氧，能有效防止電阻器3中與有機(jī)膜8相鄰表面發(fā)生氧化。
由此能夠適當(dāng)?shù)玫饺缭O(shè)計(jì)當(dāng)初預(yù)定的電阻值。
下面，參照圖21說明本發(fā)明電阻元件的實(shí)施方式4。此外，在基本構(gòu)成與上述實(shí)施方式3相同或與之類似之處用同一符號說明。
對于本實(shí)施方式4中的電阻元件51，在由氧化鋁Al2O3等構(gòu)成的基板2的表面上形成有為使表面光滑的有機(jī)膜8，在該有機(jī)膜8上形成電阻器，此點(diǎn)與實(shí)施方式3相同。此外，在本實(shí)施方式4中，上述電阻器3由上層側(cè)的上述氧化膜側(cè)電阻層3a和下層側(cè)的上述基板側(cè)電阻層3b構(gòu)成，氧化膜側(cè)電阻層3a的電阻率比基板側(cè)電阻層3b的電阻率大，此點(diǎn)與實(shí)施方式3相同。
但是，在本實(shí)施方式4中，上述抗氧化層21由電阻率大的電阻(器)構(gòu)成，此點(diǎn)與實(shí)施方式3不同。
即，如圖21所示，在上述有機(jī)膜8的上層，在與上述電阻器3大約相同的范圍內(nèi)，形成有由電阻率比上述基板側(cè)電阻層3b大的電阻器構(gòu)成的抗氧化層21。該抗氧化層21通過導(dǎo)通部6與電極7電連接。此外，上述抗氧化層21的電阻率，優(yōu)選設(shè)定為上述基板側(cè)電阻層3b的10倍以上，更優(yōu)選設(shè)定為100倍以上。
此時(shí)，可以認(rèn)為，上述抗氧化層21與上述電阻器3同時(shí)具有作為電阻決定電阻元件51的電阻值的功能，抗氧化層21與電阻器3電阻能夠并列連接。
但是，也可以從上述實(shí)施方式3中電阻率大的有機(jī)膜側(cè)電阻層3a與電阻率小的基板側(cè)電阻層3b的關(guān)系類推，與在很大程度上左右元件51整體電阻值的電阻率小的基板側(cè)電阻層3b不同，電阻率大的抗氧化層21對電阻值無大的影響。
因此，假設(shè)，即使與抗氧化層21中的上述有機(jī)膜8相鄰的表面發(fā)生了氧化，也不會使電阻元件51的電阻值有大的變化。此外，由于能夠防止有機(jī)膜8與電阻器3的基板側(cè)電阻層3b直接接觸，所以能夠適當(dāng)防止電阻器3的氧化。
此外，上述抗氧化層21也可以由上述表1所示的與氧化膜側(cè)電阻層3a相同的成膜材料構(gòu)成。在此種情況下，抗氧化層21與電阻器3在同一工序中進(jìn)行蝕刻。即，通過采用CF4+O2等氣體的干法蝕刻，進(jìn)行由硅酸鉭(TaSiO2)等構(gòu)成的抗氧化層21的蝕刻，之后立即連續(xù)進(jìn)行基板側(cè)電阻層3b及氧化膜側(cè)電阻層3a的蝕刻。由此，能夠高效率地在同一工序中進(jìn)行兩電阻層3a、3b的蝕刻。
此外，在成膜時(shí)，在保持真空槽內(nèi)真空狀態(tài)不變的情況下可連續(xù)成膜上述抗氧化層21和上述電阻器3。
因此，確實(shí)能夠防止在上述抗氧化層21的表面形成氧化膜4，同時(shí)能夠高效率地形成電阻元件51。
下面，參照上述的圖21及圖22～圖29，說明應(yīng)用于上述抗氧化層21的本發(fā)明的實(shí)施方式4的電阻元件制造方法。
在本實(shí)施方式中，首先，如圖22所示，在真空槽內(nèi)，在由氧化鋁Al2O3等構(gòu)成的絕緣性的扁平基板2上涂布有機(jī)材料，通過熟化(發(fā)熱膠著)有機(jī)材料在基板2上形成有機(jī)膜8。
此時(shí)的有機(jī)膜8的厚度及熟化溫度與實(shí)施方式3相同。
利用有機(jī)膜8使基板2光滑后，如圖23所示，在上述有機(jī)膜8上，用濺射等方法全面形成用于形成抗氧化層21的例如由TaSiO2Nb構(gòu)成的薄膜21a。
此外，如同圖23所示，在保持真空槽內(nèi)真空狀態(tài)不變的情況下，在上述薄膜21a上，用濺射等方法形成規(guī)定厚度的用于形成的例如由氮化鉭構(gòu)成的薄膜9b。
這樣，可在不切斷真空的情況下連續(xù)成膜用于形成上述抗氧化層21的薄膜21a和用于形成基板側(cè)電阻層3b的薄膜9b，結(jié)果能夠避免在抗氧化層21的表面上形成氧化膜4。
此外，如同圖23所示，在保持真空槽內(nèi)真空狀態(tài)不變的情況下，在上述氮化鉭薄膜9b上，用濺射等方法連續(xù)形成用于形成氧化膜側(cè)電阻層3a的由TaSiO2Nb等構(gòu)成的薄膜9a。由此能夠避免在基板側(cè)電阻層3b的表面上形成氧化膜4。
然后，如圖24所示，通過對用于形成上述抗氧化層21的薄膜21a、用于形成氧化膜側(cè)電阻層3a的薄膜9a和用于形成上述基板側(cè)電阻層3b的薄膜9b實(shí)施蝕刻，將上述各薄膜21a、9a、9b蝕刻成所希望的形狀，并形成上述抗氧化層21、上述氧化膜側(cè)電阻層3a和上述基板側(cè)電阻層3b。
此時(shí)，上述抗氧化層21、基板側(cè)電阻層3b和上述氧化膜側(cè)電阻層3a由于都可選擇在同一工序進(jìn)行蝕刻的材料，所以能夠同時(shí)圖形形成上述抗氧化層21和上述兩電阻層3a、3b。
然后，如圖25所示，在上述氧化膜側(cè)電阻層3a的表面形成抗蝕層5，并進(jìn)行熟化。
此時(shí)，在上述氧化膜側(cè)電阻層3a的表面上的上述抗蝕層5的非形成部分，有可能形成氧化膜4，在此狀態(tài)下有對電阻元件51的電阻值產(chǎn)生較大變動的可能。
為此，在圖26所示的以下工序中，進(jìn)行濺射蝕刻處理以去除氧化膜4。這樣，與氧化膜4一起，只去除規(guī)定厚度的上述氧化膜側(cè)電阻層3a表面上的上述抗蝕層5的非形成部分。此外，氧化膜4的去除也可以采用離子蝕刻。
此時(shí)，由于氧化膜側(cè)電阻層3a與基板側(cè)電阻層3b相比電阻率大，不對電阻元件51整體的電阻值產(chǎn)生大的影響。
此外，在去除了上述氧化膜4的基板2上，如圖26所示，用鈦(Ti)及銅(Cu)進(jìn)行濺射。由此，在上述有機(jī)膜8、上述氧化膜側(cè)電阻層3a及上述抗蝕層5的表面上成膜用于形成上述導(dǎo)通部6的薄膜10。
此外，如圖27所示，在形成了由上述鈦及銅構(gòu)成的薄膜10的上述抗蝕層5上，圖形形成電極形成用的抗蝕層12。
此外，如圖28所示，在電極形成用的抗蝕層12的周圍，形成由銅(Cu)及鎳(Ni)的電鍍部構(gòu)成的電極7。
電極7形成后，如圖29所示，剝離上述抗蝕層12，接著通過蝕刻剝離上述抗蝕層12露出由上述鈦及銅構(gòu)成的薄膜10的部分，形成上述導(dǎo)通部6。
通過上述工序，完成圖21所示的本實(shí)施方式4的電子元件51。
這樣，根據(jù)本實(shí)施方式4，即使在氧化膜側(cè)電阻層3a的表面形成氧化膜4，也能夠適當(dāng)去除氧化膜4，不影響電阻元件51整體的電阻值。
此外，由于通過在有機(jī)膜8和電阻器3之間形成的、由電阻率大的電阻器構(gòu)成的抗氧化層21，能夠防止從有機(jī)膜8側(cè)向電阻器3側(cè)供給氧，所以能夠有效防止電阻器3中與有機(jī)膜8相鄰側(cè)的表面發(fā)生氧化。由此能夠適當(dāng)?shù)玫饺缭O(shè)計(jì)當(dāng)初預(yù)定的電阻值。
此外，本發(fā)明不只限于上述實(shí)施方式，根據(jù)需要也可進(jìn)行多種變更。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的電阻元件，在去除氧化膜的處理中，即使隨氧化膜去除電阻器表面?zhèn)鹊囊?guī)定厚度部分，由于能夠避免對電阻元件整體的電阻值產(chǎn)生大的變化，或能夠通過抗氧化層適當(dāng)防止電阻器有機(jī)膜側(cè)的表面氧化，能夠適當(dāng)?shù)玫饺缭O(shè)計(jì)當(dāng)初預(yù)定的電阻值，所以能夠提高可靠性。
此外，根據(jù)本發(fā)明的電阻元件，能夠有效降低蝕刻去除氧化膜造成的電阻值偏差。
此外，根據(jù)本發(fā)明的電阻元件，能夠有效防止電阻器基板側(cè)的表面氧化。
此外，根據(jù)本發(fā)明的電阻元件，能夠提高制造效率。
此外，根據(jù)本發(fā)明的電阻元件，能夠進(jìn)一步提高制造效率，能夠降低成本。
此外，根據(jù)本發(fā)明電阻元件的制造方法，由于能夠適當(dāng)去除氧化膜，并且在去除氧化膜和在工序中電阻值變更時(shí)等多種環(huán)境下，由于能夠防止電阻層的電阻值變動，能夠適當(dāng)?shù)玫皆O(shè)計(jì)當(dāng)初預(yù)定的電阻值，所以能夠提高可靠性。
此外，根據(jù)本發(fā)明電阻元件的制造方法，能夠提高電阻元件的制造效率。
權(quán)利要求
1.一種電阻元件，在基板上至少形成電阻器及與該電阻器導(dǎo)通的電極，其特征在于所述電阻器由在所述基板上層壓的電阻率不同的多個(gè)電阻層組成，并且，在各電阻層中電阻率大的電阻層形成在上層側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的電阻元件，其特征在于上層側(cè)的電阻層的電阻率是下層側(cè)的電阻層的電阻率的10倍以上。
3.如權(quán)利要求1所述的電阻元件，其特征在于所述多個(gè)電阻層由能在同一工序中連續(xù)蝕刻的材料構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的電阻元件，其特征在于在所述多個(gè)電阻層中，至少一層電阻層由TaN構(gòu)成，其它電阻層由TaSiO2構(gòu)成。
5.一種電阻元件的制造方法，在基板上形成電阻器，在該電阻器的表面上實(shí)施氧化膜去除處理，其特征在于在所述基板上形成多個(gè)電阻率不同的電阻層，以使上層側(cè)的電阻層的電阻率比下層側(cè)的電阻層的電阻率變大，對上層側(cè)的電阻層的表面實(shí)施所述氧化膜去除處理。
6.如權(quán)利要求5所述的電阻元件的制造方法，其特征在于通過在真空槽內(nèi)，在維持真空狀態(tài)下通過連續(xù)濺射成膜所述多個(gè)電阻層形成所述電阻器。
7.一種電阻元件，在基板上形成使該基板的表面光滑的有機(jī)膜，在此有機(jī)膜上至少形成電阻器及與該電阻器導(dǎo)通的電極，其特征在于所述電阻器由在所述基板上層壓的多個(gè)不同電阻率的電阻層組成，同時(shí)在各電阻層中電阻率大的電阻層形成在上層側(cè)，在所述有機(jī)膜和所述電阻器之間形成防止該電阻器氧化的抗氧化層。
8.如權(quán)利要求7所述的電阻元件，其特征在于所述抗氧化層由無機(jī)材料或至少由電阻率比位于所述抗氧化膜上層的下層側(cè)的電阻層大的電阻組成。
9.如權(quán)利要求7所述的電阻元件，其特征在于上層側(cè)的電阻層的電阻率是下層側(cè)電阻層的電阻率的10倍以上。
10.如權(quán)利要求7所述的電阻元件，其特征在于所述多個(gè)電阻層及由所述電阻構(gòu)成的抗氧化層由可在同一工序內(nèi)連續(xù)蝕刻的材料構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求7所述的電阻元件，其特征在于在多個(gè)電阻層中，至少一層電阻層由TaN構(gòu)成，其他層由TaSiO2構(gòu)成。
12.一種電阻元件的制造方法，其特征在于在基板上形成使該基板的表面光滑的有機(jī)膜，在該有機(jī)膜上形成抗氧化層后，在該抗氧化層的上面形成多個(gè)電阻率不同的電阻層，以使上層側(cè)的電阻層的電阻率比下層側(cè)的電阻率變大，在去除所述上層側(cè)的電阻層的表面產(chǎn)生的氧化膜后，形成電極。
13.如權(quán)利要求12所述的電阻元件的制造方法，其特征在于在真空槽內(nèi)，在維持真空狀態(tài)下連續(xù)形成所述多個(gè)電阻層。
14.如權(quán)利要求12所述的電阻元件的制造方法，其特征在于在真空槽內(nèi)，在維持真空狀態(tài)下連續(xù)形成所述抗氧化層和所述多個(gè)電阻層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在基板上形成電阻器及電極的電阻元件，該電阻器由電阻率不同的多個(gè)電阻層組成，并進(jìn)而提供一種電阻率大的電阻層形成在上層側(cè)的電阻元件及其制造方法。此外，本發(fā)明還涉及在基板上形成有機(jī)膜，在有機(jī)膜上形成電阻器及電極的電阻元件，并進(jìn)而提供一種抗氧化層介于在該有機(jī)膜和電阻器之間，同時(shí)電阻率大的電阻層形成在上層側(cè)的電阻元件及其制造方法。這樣，能夠抑制在制造工序中產(chǎn)生的電阻值變動。
文檔編號H01C7/00GK1467757SQ0313628
公開日2004年1月14日 申請日期2003年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月6日
發(fā)明者村田真司, 山村憲 申請人:阿爾卑斯電氣株式會社