(57)【要約】【課題】  Ｃｒ／Ａｕ拡散を抑制して高温使用時における抵抗値の上昇を抑えることができる温度センサ及びその製造方法を提供すること。【解決手段】  絶縁性基板２と、絶縁性基板上にサーミスタ材料で形成された薄膜サーミスタ部３と、互いに対向して薄膜サーミスタ部上に形成された一対の対向電極４と、絶縁性基板上に形成され一端が一対の対向電極に接続された一対のパターン配線５とを備え、パターン配線が、絶縁性基板上に形成された配線用Ｃｒ膜５ａと、配線用Ｃｒ膜上に形成された配線用Ａｕ膜５ｂとを備え、対向電極が、絶縁性基板上に形成された電極用Ｃｒ膜４ａと、電極用Ｃｒ膜上に形成された拡散防止膜４ｂと、拡散防止膜上に形成された電極用Ａｕ膜４ｃとを備え、拡散防止膜がＴｉ−Ｗ膜又はＷ膜である。【選択図】図１
2018139239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板と、
前記絶縁性基板上にサーミスタ材料で形成された薄膜サーミスタ部と、
互いに対向して前記薄膜サーミスタ部上に形成された一対の対向電極と、
前記絶縁性基板上に形成され一端が一対の前記対向電極に接続された一対のパターン配線とを備え、
前記パターン配線が、前記絶縁性基板上に形成された配線用Ｃｒ膜と、前記配線用Ｃｒ膜上に形成された配線用Ａｕ膜とを備え、
前記対向電極が、前記薄膜サーミスタ部上に形成された電極用Ｃｒ膜と、前記電極用Ｃｒ膜上に形成された拡散防止膜と、前記拡散防止膜上に形成された電極用Ａｕ膜とを備え、
前記拡散防止膜が、Ｔｉ−Ｗ膜又はＷ膜であることを特徴とする温度センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の温度センサにおいて、
前記絶縁性基板が、絶縁性フィルムであることを特徴とする温度センサ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の温度センサにおいて、
前記薄膜サーミスタ部が、一般式：ＭｘＡｌｙＮｚ（但し、ＭはＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ及びＣｕの少なくとも１種を示す。０．７０≦ｙ／（ｘ＋ｙ）≦０．９８、０．４≦ｚ≦０．５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で示される金属窒化物からなり、その結晶構造が、六方晶系のウルツ鉱型の単相であることを特徴とする温度センサ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の温度センサを製造する方法であって、
絶縁性基板上にサーミスタ材料で薄膜サーミスタ部を形成するサーミスタ膜形成工程と、
前記薄膜サーミスタ部上に互いに対向した一対の対向電極を形成する対向電極形成工程と、
前記絶縁性基板上に一端が一対の前記対向電極に接続された一対のパターン配線を形成するパターン配線形成工程とを有し、
前記パターン配線形成工程が、前記絶縁性基板上に前記配線用Ｃｒ膜をパターン形成する配線用Ｃｒ膜形成工程と、
前記配線用Ｃｒ膜上に前記配線用Ａｕ膜をパターン形成する配線用Ａｕ膜形成工程とを有し、
前記対向電極形成工程が、前記薄膜サーミスタ部上に前記電極用Ｃｒ膜をパターン形成する電極用Ｃｒ膜形成工程と、
前記電極用Ｃｒ膜上だけに拡散防止膜としてＴｉ−Ｗ膜又はＷ膜をパターン形成する拡散防止膜形成工程と、
前記Ｔｉ−Ｗ膜上又は前記Ｗ膜上に電極用Ａｕ膜をパターン形成する電極用Ａｕ膜形成工程とを有していることを特徴とする温度センサの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の温度センサの製造方法において、
前記電極用Ｃｒ膜形成工程が、前記薄膜サーミスタ部上にＣｒ膜を成膜するＣｒ成膜工程と、
前記Ｃｒ膜を前記電極用Ｃｒ膜にパターニングするＣｒパターニング工程とを有し、
前記Ｃｒパターニング工程で、前記拡散防止膜形成工程後に、Ｃｒをエッチング可能であるがＴｉ−Ｗ又はＷをエッチング不可であるエッチング液を用いて、前記Ｔｉ−Ｗ膜又は前記Ｗ膜をマスクとして前記電極用Ｃｒ膜をエッチングによりパターニングすることを特徴とする温度センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐熱性に優れた温度センサ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、樹脂フィルム上にサーミスタ材料を形成したフィルム型サーミスタセンサの開発が検討されており、樹脂フィルム上に成膜可能なサーミスタ用金属窒化物材料が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１のサーミスタ用金属窒化物材料を用いた温度センサでは、Ｔｉ−Ａｌ−Ｎの薄膜サーミスタ部上に、一対の櫛歯電極が形成されていると共に、絶縁性フィルム上に一対の櫛歯電極に接続された一対のパターン配線が形成されている。この温度センサでは、櫛歯電極及びパターン配線が、Ｃｒ膜とＡｕ膜との積層膜で構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１７９１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
上記従来では、Ｃｒ膜とＡｕ膜との積層膜を櫛歯電極及びパターン配線として採用しているが、２００℃以上の高温環境で温度センサを使用する場合、Ｃｒ／Ａｕ拡散が生じ、薄膜サーミスタ部と櫛歯電極との接触抵抗が増加してしまうことで、温度センサの抵抗値が増加してしまう不都合があった。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、Ｃｒ／Ａｕ拡散を抑制して高温使用時における抵抗値の上昇を抑えることができる温度センサ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係る温度センサは、絶縁性基板と、前記絶縁性基板上にサーミスタ材料で形成された薄膜サーミスタ部と、互いに対向して前記薄膜サーミスタ部上に形成された一対の対向電極と、前記絶縁性基板上に形成され一端が一対の前記対向電極に接続された一対のパターン配線とを備え、前記パターン配線が、前記絶縁性基板上に形成された配線用Ｃｒ膜と、前記配線用Ｃｒ膜上に形成された配線用Ａｕ膜とを備え、前記対向電極が、前記薄膜サーミスタ部上に形成された電極用Ｃｒ膜と、前記電極用Ｃｒ膜上に形成された拡散防止膜と、前記拡散防止膜上に形成された電極用Ａｕ膜とを備え、前記拡散防止膜が、Ｔｉ−Ｗ膜又はＷ膜であることを特徴とする。
【０００８】
この温度センサでは、対向電極が、絶縁性基板上に形成された電極用Ｃｒ膜と、電極用Ｃｒ膜上に形成された拡散防止膜と、拡散防止膜上に形成された電極用Ａｕ膜とを備え、拡散防止膜が、Ｔｉ−Ｗ膜又はＷ膜であるので、対向電極の電極用Ｃｒ膜と電極用Ａｕ膜との間に拡散防止膜となるＴｉ−Ｗ膜又はＷ膜が介在していることで、高温時におけるＣｒ／Ａｕ拡散を抑制することができる。また、Ｔｉ−Ｗ膜又はＷ膜は導電性を有するので、拡散防止膜を介在しても、電極用Ｃｒ膜と電極用Ａｕ膜との間の導電性も確保できるので、電極用の膜としても使用可能である。また、対向電極だけに拡散防止膜を形成し、パターン配線では拡散防止膜を形成しないことで、柔軟な絶縁性基板を用いた場合でも、Ｔｉ−Ｗ膜又はＷ膜による圧縮応力を必要最小限に留め、温度センサ全体の反りを抑制することが可能である。
【０００９】
第２の発明に係る温度センサは、第１の発明において、前記絶縁性基板が、絶縁性フィルムであることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、絶縁性基板が、絶縁性フィルムであるので、フレキシブル性を有し、且つ高温時における抵抗値上昇を抑制することができる。
【００１０】
第３の発明に係る温度センサは、第１又は第２の発明において、前記薄膜サーミスタ部が、一般式：ＭｘＡｌｙＮｚ（但し、ＭはＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ及びＣｕの少なくとも１種を示す。０．７０≦ｙ／（ｘ＋ｙ）≦０．９８、０．４≦ｚ≦０．５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で示される金属窒化物からなり、その結晶構造が、六方晶系のウルツ鉱型の単相であることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、薄膜サーミスタ部が、上記ＭｘＡｌｙＮｚで示される金属窒化物からなり、その結晶構造が、六方晶系のウルツ鉱型の単相であるので、薄膜サーミスタ部のフレキシブル性と良好なサーミスタ特性とが得られる。
【００１１】
第４の発明に係る温度センサの製造方法は、第１から第３の発明のいずれかである温度センサを製造する方法であって、絶縁性基板上にサーミスタ材料で薄膜サーミスタ部を形成するサーミスタ膜形成工程と、前記薄膜サーミスタ部上に互いに対向した一対の対向電極を形成する対向電極形成工程と、前記絶縁性基板上に一端が一対の前記対向電極に接続された一対のパターン配線を形成するパターン配線形成工程とを有し、前記パターン配線形成工程が、前記絶縁性基板上に前記配線用Ｃｒ膜をパターン形成する配線用Ｃｒ膜形成工程と、前記配線用Ｃｒ膜上に前記配線用Ａｕ膜をパターン形成する配線用Ａｕ膜形成工程とを有し、前記対向電極形成工程が、前記薄膜サーミスタ部上に前記電極用Ｃｒ膜をパターン形成する電極用Ｃｒ膜形成工程と、前記電極用Ｃｒ膜上だけに拡散防止膜としてＴｉ−Ｗ膜又はＷ膜をパターン形成する拡散防止膜形成工程と、前記拡散防止膜上に電極用Ａｕ膜をパターン形成する電極用Ａｕ膜形成工程とを有していることを特徴とする。
すなわち、この温度センサの製造方法では、薄膜サーミスタ部上の電極用Ｃｒ膜上だけにＴｉ−Ｗ膜又はＷ膜をパターン形成する拡散防止膜形成工程を有するので、全体の反りを抑制しつつ、高温時におけるＣｒ／Ａｕ拡散を抑制することができ、薄膜サーミスタ部と櫛型電極部との接触抵抗の増加を抑制することができる。
【００１２】
第５の発明に係る温度センサの製造方法は、第４の発明において、前記電極用Ｃｒ膜形成工程が、前記薄膜サーミスタ部上にＣｒ膜を成膜するＣｒ成膜工程と、前記Ｃｒ膜を前記電極用Ｃｒ膜にパターニングするＣｒパターニング工程とを有し、前記Ｃｒパターニング工程で、前記拡散防止膜形成工程後に、Ｃｒをエッチング可能であるがＴｉ−Ｗ又はＷをエッチング不可であるエッチング液を用いて、前記Ｔｉ−Ｗ膜又は前記Ｗ膜をマスクとして前記電極用Ｃｒ膜をエッチングによりパターニングすることを特徴とする。
すなわち、この温度センサの製造方法では、Ｃｒパターニング工程で、拡散防止膜形成工程後に、Ｃｒをエッチング可能であるがＴｉ−Ｗをエッチング不可であるエッチング液を用いて、Ｔｉ−Ｗ膜又はＷ膜をマスクとして電極用Ｃｒ膜をエッチングによりパターニングするので、電極用Ｃｒ膜のパターニングで個別のマスキング工程が不要になると共に、マスクとなるＴｉ−Ｗ膜又はＷ膜との高精度なパターン整合が得られる。また、柔軟な絶縁性基板を採用した場合、Ｔｉ−Ｗ膜又はＷ膜の形成後でも絶縁性基板全体の反りが抑制されることで、パターニングが容易となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る温度センサ及びその製造方法によれば、対向電極が、絶縁性基板上に形成される電極用Ｃｒ膜と、電極用Ｃｒ膜上に形成される拡散防止膜と、拡散防止膜上に形成される電極用Ａｕ膜とを備え、拡散防止膜が、Ｔｉ−Ｗ膜又はＷ膜であるので、対向電極の電極用Ｃｒ膜と電極用Ａｕ膜との間のみに拡散防止膜のＴｉ−Ｗ膜又はＷ膜を介在させることで、高温時における薄膜サーミスタ部でのＣｒ／Ａｕ拡散を抑制することができると共に全体の反りを抑制することができる。
したがって、本発明によれば、２００℃以上の高温時でも抵抗値上昇を抑制でき、耐熱性に優れていると共に、絶縁性フィルムのような柔軟な絶縁性基板を用いた場合でも、Ｔｉ−Ｗ膜又はＷ膜の圧縮応力に起因する反りを抑制することができる。
また、薄膜サーミスタ部にフレキシブル性を有する材料を採用することで、温度センサ全体としてフレキシブル性を得ることができ、測定対象物に押し当てた際に柔軟に湾曲して測定対象物と面接触させることが可能になるので、デバイスの設置自由度が向上すると共に、柔軟性と高い温度応答性を兼ね備えた電子デバイスが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る温度センサ及びその製造方法の一実施形態において、温度センサを示す平面図（ａ）及びＡ−Ａ線断面図（ｂ）である。
【図２】本発明に係る温度センサ及びその製造方法の実施例において、耐熱試験後の温度センサを示す断面ＴＥＭ像である。
【図３】本発明に係る温度センサ及びその製造方法の実施例において、耐熱試験後の温度センサを示す断面ＴＥＭ像及び各元素のＴＥＭ−ＥＤＳ分析画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る温度センサ及びその製造方法における一実施形態を、図１を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる図面の一部では、各部を認識可能又は認識容易な大きさとするために必要に応じて縮尺を適宜変更している。
【００１６】
本実施形態の温度センサ１は、図１に示すように、絶縁性基板２と、絶縁性基板２上にサーミスタ材料で形成された薄膜サーミスタ部３と、互いに対向して薄膜サーミスタ部３上に形成された一対の対向電極４と、絶縁性基板２上に形成され一端が一対の対向電極４に接続された一対のパターン配線５とを備えている。
【００１７】
上記パターン配線５は、絶縁性基板２上に形成された配線用Ｃｒ膜５ａと、配線用Ｃｒ膜５ａ上に形成された配線用Ａｕ膜５ｂとを備えている。
また、上記対向電極４は、薄膜サーミスタ部３上に形成された電極用Ｃｒ膜４ａと、電極用Ｃｒ膜４ａ上に形成された拡散防止膜４ｂと、拡散防止膜４ｂ上に形成された電極用Ａｕ膜４ｃとを備えている。
上記拡散防止膜４ｂは、Ｔｉ−Ｗ膜又はＷ膜である。この拡散防止膜４ｂの室温での比抵抗は、１×１０−４Ωｃｍ未満と導電性を有するので、電極用Ｃｒ膜４ａと電極用Ａｕ膜４ｃとの間の導電性を確保できる。
なお、配線用Ｃｒ膜５ａと電極用Ｃｒ膜４ａとは、同一成膜で形成された膜であり連続している。
【００１８】
上記薄膜サーミスタ部３は、フレキシブル性を有したサーミスタ膜であって、例えばＭ−Ａｌ−Ｎ膜（但し、ＭはＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ及びＣｕの少なくとも１種を示す）である。
すなわち、薄膜サーミスタ部３は、一般式：ＭｘＡｌｙＮｚ（但し、ＭはＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ及びＣｕの少なくとも１種を示す。０．７０≦ｙ／（ｘ＋ｙ）≦０．９８、０．４≦ｚ≦０．５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で示される金属窒化物からなり、その結晶構造が、六方晶系のウルツ鉱型の単相である。なお、これらの膜については、フレキシブル性と良好なサーミスタ特性とが確認されている。なお、薄膜サーミスタ部３には、サーミスタ特性を大きく変えない範囲内において、酸素が含まれていてもよい。
【００１９】
なお、本実施形態では、特にＴｉ−Ａｌ−Ｎのサーミスタ材料で矩形状に形成された薄膜サーミスタ部３を採用している。すなわち、薄膜サーミスタ部３は、一般式：ＴｉｘＡｌｙＮｚ（０．７０≦ｙ／（ｘ＋ｙ）≦０．９５、０．４≦ｚ≦０．５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で示される金属窒化物からなり、その結晶構造が、六方晶系のウルツ鉱型の単相であると共に、膜厚方向にａ軸配向度よりｃ軸配向度が大きい結晶配向をもつ金属窒化膜である。
【００２０】
上記絶縁性基板２は、絶縁性フィルムであり、例えばポリイミド樹脂シートで形成されている。なお、絶縁性フィルムとしては、他にＰＥＴ：ポリエチレンテレフタレート，ＰＥＮ：ポリエチレンナフタレート等でも構わない。
一対の対向電極４は、互いに対向する方向に延在する複数の櫛歯部４ｄを有した櫛形電極である。
【００２１】
本実施形態の温度センサ１の製造方法は、絶縁性基板２上にサーミスタ材料で薄膜サーミスタ部３を形成するサーミスタ膜形成工程と、薄膜サーミスタ部３上に互いに対向した一対の対向電極４を形成する対向電極形成工程と、絶縁性基板２上に一端が一対の対向電極４に接続された一対のパターン配線５を形成するパターン配線形成工程とを有している。
【００２２】
上記パターン配線形成工程は、絶縁性基板２上に配線用Ｃｒ膜５ａをパターン形成する配線用Ｃｒ膜形成工程と、配線用Ｃｒ膜５ａ上に配線用Ａｕ膜５ｂをパターン形成する配線用Ａｕ膜形成工程とを有している。
また、上記対向電極形成工程は、薄膜サーミスタ部３上に電極用Ｃｒ膜４ａをパターン形成する電極用Ｃｒ膜形成工程と、電極用Ｃｒ膜４ａ上だけに拡散防止膜４ｂとしてＴｉ−Ｗ膜又はＷ膜をパターン形成する拡散防止膜形成工程と、Ｔｉ−Ｗ膜又はＷ膜上に電極用Ａｕ膜４ｃをパターン形成する電極用Ａｕ膜形成工程とを有している。
【００２３】
上記電極用Ｃｒ膜形成工程は、薄膜サーミスタ部３上にＣｒ膜を成膜するＣｒ成膜工程と、Ｃｒ膜を電極用Ｃｒ膜４ａにパターニングするＣｒパターニング工程とを有している。
上記Ｃｒパターニング工程では、拡散防止膜形成工程後に、Ｃｒをエッチング可能であるがＴｉ−Ｗ又はＷをエッチング不可であるエッチング液を用いて、拡散防止膜４ｂのＴｉ−Ｗ膜又はＷ膜をマスクとして電極用Ｃｒ膜４ａをエッチングによりパターニングする。
【００２４】
より具体的な製造方法の例としては、例えば拡散防止膜４ｂとしてＴｉ−Ｗ膜を採用した場合について説明する。
まず、例えば厚さ５０μｍのポリイミドフィルムの絶縁性基板２上に、Ｔｉ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットを用い、窒素含有雰囲気中で反応性スパッタ法にて、ＴｉｘＡｌｙＮｚ（ｘ＝０．０５、ｙ＝０．４５、ｚ＝０．５０）の薄膜サーミスタ部３を膜厚１００ｎｍで成膜する。その時のスパッタ条件は、到達真空度４×１０−５Ｐａ、スパッタガス圧０．２Ｐａ、ターゲット投入電力（出力）２００Ｗで、Ａｒガス＋窒素ガスの混合ガス雰囲気下において、窒素ガス分率を３０％で作製する。
【００２５】
次に、成膜した薄膜サーミスタ部３の上にレジスト液をスピンコーターで塗布した後、１１０℃で１分３０秒プリベークを行い、露光装置で感光後、現像液で不要部分を除去し、１５０℃５分のポストベークにてパターニングを行う。その後、不要な薄膜サーミスタ部３の部分を市販のＴｉエッチャントでウェットエッチングを行い、レジスト剥離にて所望形状の薄膜サーミスタ部３を形成する。
【００２６】
次に、絶縁性基板２上及び薄膜サーミスタ部３上に、スパッタ法にて、Ｃｒ膜を膜厚２０ｎｍ形成し、さらに、Ｃｒ膜上に、Ｔｉ０．３Ｗ０．７（原子組成比）のＴｉ−Ｗターゲットを用いて、スパッタ法にて、Ｔｉ−Ｗ膜を膜厚５０ｎｍ形成する。また、Ｔｉ−Ｗ膜上に、スパッタ法にて、Ａｕ膜を膜厚２００ｎｍ形成する。これらのスパッタ条件は、到達真空度４．０×１０−５Ｐａ、スパッタガス圧０．１Ｐａ、ターゲット投入電力（出力）はＣｒ膜が３００Ｗ、Ｔｉ−Ｗ膜が３００Ｗ、Ａｕ膜が１００Ｗで、Ａｒガス雰囲気下において行う。
このＴｉ０．３Ｗ０．７（原子組成比）の成膜条件は、圧縮応力を低減してポリイミドフィルムの反りをより低減する条件とされている。すなわち、Ｔｉ−Ｗ膜をスパッタ法で成膜する際、スパッタガス圧、出力を変えることで、圧縮応力を適宜調整することが可能である。
なお、拡散防止膜としてＷ膜を採用する場合は、Ｗターゲットを用いてスパッタ法にて成膜する。
【００２７】
次に、成膜したＡｕ膜の上にレジスト液をスピンコーターで塗布した後、１１０℃で１分３０秒プリベークを行い、露光装置で感光後、現像液で不要部分を除去し、１５０℃５分のポストベークにてパターニングを行う。その後、不要な部分を市販のＡｕエッチャントでウェットエッチングを行い、レジスト剥離にて所望形状の電極用Ａｕ膜４ｃを形成する。
【００２８】
さらに、Ｔｉ−Ｗエッチャントでウェットエッチングを行い、所望形状のＴｉ−Ｗ膜の拡散防止膜４ｂを形成する。
次に、電極用Ａｕ膜４ｃ及び露出しているＣｒ膜の上に、スパッタ法によりＡｕ膜を形成する。なお、電極用Ａｕ膜４ｃを省略する場合、拡散防止膜４ｂが自然酸化による不動態膜を形成し、表面酸化しているため、Ａｕ膜を成膜する前に、Ａｒ逆スパッタによるプラズマ表面処理でこの表面酸化膜を除去しておくことが好ましい。
【００２９】
次に、成膜したＡｕ膜の上にレジスト液をスピンコーターで塗布した後、１１０℃で１分３０秒プリベークを行い、露光装置で感光後、現像液で不要部分を除去し、１５０℃５分のポストベークにてパターニングを行う。その後、成膜したＡｕ膜の不要な部分を市販のＡｕエッチャントでウェットエッチングを行い、レジスト剥離にて所望形状の配線用Ａｕ膜５ｂを形成する。
【００３０】
さらに、電極用Ａｕ膜４ｃ及び拡散防止膜４ｂをマスクとして利用し、Ｃｒエッチャントでウェットエッチングを行い、所望形状の電極用Ｃｒ膜４ａ及び配線用Ｃｒ膜５ａを形成する。なお、Ｃｒのエッチング液は、Ｔｉ−Ｗ膜の場合はＴｉ−Ｗをエッチング不可のもの（Ｔｉ−ＷのエッチングレイトがＣｒよりも大幅に遅いものを含む）を、またＷ膜の場合はＷをエッチング不可のもの（ＷのエッチングレイトがＣｒよりも大幅に遅いものを含む）を採用することで、拡散防止膜４ｂをマスクとして利用することが可能である。例えば、Ｔｉ−Ｗをエッチング不可のＣｒエッチャントとして、硝酸第二セリウムアンモニウムや硝酸を含む溶液等が採用可能である。
【００３１】
このように本実施形態の温度センサ１及びその製造方法では、対向電極４が、絶縁性基板２上に形成される電極用Ｃｒ膜４ａと、電極用Ｃｒ膜４ａ上に形成される拡散防止膜４ｂと、拡散防止膜４ｂ上に形成される電極用Ａｕ膜４ｃとで構成され、拡散防止膜４ｂが、Ｔｉ−Ｗ膜又はＷ膜であるので、対向電極４の電極用Ｃｒ膜４ａと電極用Ａｕ膜４ｃとの間に拡散防止膜４ｂが介在していることで、高温時におけるＣｒ／Ａｕ拡散を抑制することができる。また、Ｔｉ−Ｗ膜又はＷ膜は導電性を有するので、拡散防止膜４ｂを介在しても、電極用Ｃｒ膜４ａと電極用Ａｕ膜４ｃとの間の導電性も確保できる。
【００３２】
また、対向電極４だけにＴｉ−Ｗ膜又はＷ膜の拡散防止膜４ｂを形成し、パターン配線５では拡散防止膜４ｂを形成しないことで、柔軟な絶縁性基板を用いた場合でも、拡散防止膜４ｂによる圧縮応力を必要最小限に留め、全体の反りを抑制することが可能である。特に、絶縁性基板２が、絶縁性フィルムであるので、柔軟な絶縁性フィルム全体の反りは抑制しつつ、高温時における抵抗値上昇を抑制することができる。
また、薄膜サーミスタ部３が、上記ＭｘＡｌｙＮｚで示される金属窒化物からなり、その結晶構造が、六方晶系のウルツ鉱型の単相であるので、薄膜サーミスタ部３のフレキシブル性と良好なサーミスタ特性とが得られる。
【００３３】
また、本実施形態の温度センサ１の製造方法では、Ｃｒパターニング工程で、拡散防止膜形成工程後に、Ｃｒをエッチング可能であるがＴｉ−Ｗ又はＷをエッチング不可であるエッチング液を用いてＴｉ−Ｗ膜又はＷ膜の拡散防止膜４ｂをマスクとして電極用Ｃｒ膜４ａをエッチングによりパターニングするので、電極用Ｃｒ膜４ａのパターニングで個別のマスキング工程が不要になると共に、マスクとなる拡散防止膜４ｂとの高精度なパターン整合が得られる。また、絶縁性基板２として絶縁性フィルムを採用しているので、拡散防止膜４ｂの形成後でも絶縁性基板２全体の反りが抑制されることで、パターニングが容易となる。
【実施例】
【００３４】
次に、本発明に係る温度センサ及びその製造方法について、上記実施形態に基づいて作製した実施例により評価した結果を、図２及び図３を参照して具体的に説明する。
【００３５】
上記実施形態に基づいて作製した温度センサの実施例について、大気中にて２５０℃、１０００ｈの耐熱試験を行った評価結果を、表１に示す。
本発明の実施例としては、熱酸化膜付きＳｉ基板を絶縁性基板として採用した実施例１と、上記実施形態と同じポリイミドフィルムを採用した実施例２とを作製し、評価した。なお、熱酸化膜付きＳｉ基板での実施例１はサーミスタ膜厚２００ｎｍ、ポリイミドフィルムでの実施例２はサーミスタ膜厚１００ｎｍにて実施した。なお、実施例２は、実施例１に比べて、サーミスタ膜厚が薄く、また、対向電極間の距離を大きく設定しているため、２５℃抵抗値が高くなっている。また、比較例として、熱酸化膜付きＳｉ基板を採用し、Ｔｉ−Ｗ膜が無いものも作製し、同様に評価した。
なお、ここで用いるサーミスタ用Ｔｉ−Ａｌ−Ｎ膜は、組成比Ａｌ／（Ｔｉ＋Ａｌ）＝０．８５としたＴｉ−Ａｌ合金ターゲットを用いて、反応性スパッタ法にて成膜されており、Ｘ線回折にてＴｉ−Ａｌ−Ｎ膜を評価した結果、得られたＴｉ−Ａｌ−Ｎの結晶構造が、六方晶系のウルツ鉱型の単相であると共に、膜厚方向にａ軸配向度よりｃ軸配向度が大きい結晶配向をもつ金属窒化膜であることを確認した。
なお、ここで用いるＴｉ−Ｗ膜は、Ｔｉ０．３Ｗ０．７（原子組成比）のＴｉ−Ｗターゲットを用いて、スパッタ法にて成膜されており、４端子法（van der pauw法）にて室温での比抵抗を測定した結果、１×１０−４Ωｃｍ未満の極めて高い導電性を示すことを確認した。
【００３６】
これらの評価結果から分かるように、電極用Ｃｒ膜と電極用Ａｕ膜との間にＴｉ−Ｗ膜を有した本発明の実施例１，２は、耐熱試験後の抵抗値上昇値が比較例に比べて小さく、抑制されている。
なお、いずれの実施例及び比較例でも、良好なＢ定数を有していると共に、耐熱試験後のＢ定数変化率が非常に低くなっている。
なお、Ａｕ膜、Ｔｉ−Ｗ膜、Ｃｒ膜、サーミスタ用Ｔｉ−Ａｌ−Ｎ膜は、フレキシブル性を有しているので、フレキシブル性を有するポリイミドフィルムを用いた実施例２において、温度センサ全体としてフレキシブル性を得ることができ、測定対象物に押し当てた際に柔軟に湾曲して測定対象物と面接触させることが可能になるので、デバイスの設置自由度が向上すると共に、柔軟性と高い温度応答性を兼ね備えた電子デバイスが得られる。
【００３７】
【表１】
2018139239.tif 000003
【００３８】
次に、本発明の実施例１について、大気雰囲気中で２５０℃、２４ｈの熱処理を行った後の断面ＴＥＭ像を、図２に示す。絶縁性基板上に、Ｔｉ−Ａｌ−Ｎ膜、Ｃｒ膜、Ｔｉ−Ｗ膜、Ａｕ膜の順に積層されており、全ての膜において、緻密な結晶化膜が形成されている。
さらに、ＴＥＭ−ＥＤＳ分析により元素分析を行った結果を、図３に示す。なお、図３は、元々カラー画像であるものを白黒に変換しているため、Ｔｉの画像においてＴｉの分布があまり明確ではないが、Ｔｉ−Ｗ膜とＴｉ−Ａｌ−Ｎ膜（薄膜サーミスタ部）との領域に検出されている。
【００３９】
これらの結果から、ＣｒがＣｒ膜の部分から拡散しておらず、Ｔｉ−Ｗ膜がＣｒ／Ａｕ拡散を防止して、Ｔｉ−Ａｌ−Ｎ膜とＣｒ膜との接触抵抗増加を抑制していることがわかる。また、Ｔｉ−Ａｌ−Ｎ膜直上のＣｒは酸化されておらず、このこともＴｉ−Ａｌ−Ｎ膜とＣｒ膜との接触抵抗増加を抑制する要因となっている。なお、２５０℃、１０００ｈ後であっても、Ｔｉ−Ａｌ−Ｎ膜直上のＣｒは酸化されていないことを確認している。また、Ｔｉ−Ｗ膜による上記拡散防止効果は、Ａｒガスを用いたＸＰＳ深さ方向分析でも確認されている。
なお、拡散防止膜としてＷ膜を採用した場合でも、Ｃｒ／Ａｕ拡散防止効果が確認されている。また、室温でのＷ膜の比抵抗を測定した結果、１×１０−４Ωｃｍ未満の極めて高い導電性を示すことが確認されており、Ｗ膜を採用した場合でも、Ｔｉ−Ｗ膜を採用した場合と同様な発明の効果が得られる。
【００４０】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態及び実施例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。
【符号の説明】
【００４１】
１…温度センサ、２…絶縁性基板、３…薄膜サーミスタ部、４…対向電極、４ａ…電極用Ｃｒ膜、４ｂ…拡散防止膜、４ｃ…電極用Ａｕ膜、５…パターン配線、５ａ…配線用Ｃｒ膜、５ｂ…配線用Ａｕ膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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