(57)【要約】【課題】温度依存性の低い材料を使用しつつ、高い抵抗値を得ることができる薄膜抵抗体及びその製造方法を提供する。【解決手段】薄膜抵抗体を形成する基板１０の主面上に、陽極酸化などの方法で孔２２を多数形成することで、凹凸構造２０を形成する。次に、凹凸構造２０上に抵抗膜３０を成膜する。すると、抵抗膜３０は、凹凸構造２０を反映するメッシュ（網目）構造４０となり、基板１０側の孔２２に対応する空隙４２を有する構造となる。このような抵抗膜３０の両端に引出電極（図示せず）を形成することで、薄膜抵抗体が得られる。メッシュ構造４０により、抵抗膜３０の電流経路の実効的断面積が小さくなって高い抵抗値を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に抵抗膜が形成された薄膜抵抗体であって、
前記基板は、前記抵抗膜が形成される主面上に凹凸構造が形成されており、
前記抵抗膜は、前記凹凸構造の凹部上に空隙を持つメッシュ構造である，
ことを特徴とする薄膜抵抗体。
【請求項２】
請求項１記載の薄膜抵抗体の製造方法であって、
金属基板に対して陽極酸化を行うことにより、前記凹凸構造を形成する工程１，
これによって形成された基板主面上に、前記抵抗膜を形成する工程２，
を含むことを特徴とする薄膜抵抗体の製造方法。
【請求項３】
前記工程１によって形成された凹凸構造及び／又は前記工程２によって形成された抵抗膜に対してエッチングを施すことを特徴とする請求項２記載の薄膜抵抗体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜受動部品の一つである抵抗素子に関し、具体的には、メッシュ状の薄膜抵抗体及びその製造方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、薄膜抵抗は、Ｓｉなどの平坦な基板上に形成される。一般的には、薄膜抵抗材料を所定の長さのラインに切り出し、このラインの両端に電極を形成した構造となっている．所望の抵抗値を発現させるために制御される因子は、薄膜抵抗材料の膜厚，線幅，線長，材料の抵抗率である。
【０００３】
高い抵抗値が必要な場合、薄い膜厚，細い線幅，長い線長，高い抵抗率の材料とすればよいが、それぞれ課題がある。膜厚及び線幅については、プロセスの制御性の観点から最小値が存在する。線長については、素子の占有面積の観点から最大値が存在する。材料の抵抗率については、一般的に高い抵抗率の材料はその伝導機構がバンドギヤップ的となり、抵抗値が温度に対して大きく変動してしまう。一方、金属的な伝導機構を有する材料では、温度依存性は比較的小さいものの、抵抗率が小さくなってしまう。高い抵抗率を有しつつ温度依存性が小さい材料は、見出されていないのが現状である。このような理由から、薄膜抵抗体の抵抗値には限界が生ずる。
【０００４】
これに対し、薄膜抵抗体をメッシュ状とすることで高い抵抗値を得ようとするものとして、下記特許文献１記載の「配線基板」がある。これは、狭い領域に高抵抗値の抵抗体を形成することが可能な混成集積回路装置や半導体素子収納用パッケージに好適に使用される配線基板を提供することを目的としたもので、絶縁基体に配線層を配設するとともに、該配線層に薄膜形成技術によってメッシュ状の抵抗体を接続したことを特徴とする。抵抗体をメッシュ状にすることで、電流経路の断面積が小さくなり、抵抗値が増大する。メッシュの孔のサイズは５００〜１０００００μｍ２であり、孔の直径に換算すると２０〜１００μｍとなる。
【特許文献１】特開平６−１６４０９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した背景技術では、薄膜形成技術を使用して抵抗体をメッシュ状としているため、メッシュ孔の径が大きく、必ずしも良好な高い抵抗値が得られない。本発明は、以上の点に着目したもので、温度依存性の低い材料を使用しつつ、高い抵抗値を得ることができる薄膜抵抗体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】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明は、基板上に抵抗膜が形成された薄膜抵抗体であって、前記基板は、前記抵抗膜が形成される主面上に凹凸構造が形成されており、前記抵抗膜は、前記凹凸構造の凹部上に空隙を持つメッシュ構造である，ことを特徴とする。
【０００７】
本発明の薄膜抵抗体の製造方法は、金属基板に対して陽極酸化を行うことにより、前記凹凸構造を形成する工程１，これによって形成された基板主面上に、前記抵抗膜を形成する工程２，を含むことを特徴とする。主要な形態の一つは、前記工程１によって形成された凹凸構造及び／又は前記工程２によって形成された抵抗膜に対してエッチングを施すことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、基板側に凹凸構造が形成され、これが抵抗膜に反映することでメッシュ構造が得られる。このため、抵抗膜の断面積が低減され、温度依存性の低い材料を使用しつつ、高い抵抗値を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１０】
最初に、図１を参照しながら、本発明の基本的な構造について説明する。本発明では、図１(A)に示すように、薄膜抵抗体を形成する基板１０の主面上に凹凸構造２０を形成する。図示の例は、基板主面上に孔２２を多数形成することで、結果的に凹凸構造２０を得ている。孔２２は、例えば陽極酸化技術によって形成される。なお、基板１０は、少なくとも凹凸構造２０の部分が絶縁性であればよく、必ずしも基板全体が絶縁性である必要はない。
【００１１】
次に、凹凸構造２０上に抵抗膜３０を成膜する。すると、図１(B)に示すように、抵抗膜３０は、凹凸構造２０を反映するメッシュ（網目）構造４０となり、基板１０側の孔２２に対応する空隙４２を有する構造となる。このとき、基板１０側の孔２２が浅いと、孔２２の側壁および底面へ抵抗膜３０が付着するようになって好ましくない。電流経路の断面積をより小さくして抵抗膜３０の抵抗値を大きくするためには、基板１０側の孔２２は深いほうがよい。このような抵抗膜３０の両端に引出電極（図示せず）を形成することで、薄膜抵抗体が得られる。
【００１２】
このように、本実施例によれば、基板１０上に凹凸構造２０を形成し、この上に抵抗膜３０を形成することで、前記凹凸構造２０が抵抗膜３０に転写され、空隙４２による良好なメッシュ構造４０を得ることができ、抵抗膜３０の電流経路の実効的断面積が小さくなって高い抵抗値を得ることができる。抵抗膜３０としては、基板１０上に薄膜形成できる材料であれば、各種のものが適用可能である。従って、温度依存性の低い材料（例えばＮｉ−ＣｒやＣｒ−Ｓｉ，Ｎｉ−ＳｉＯなど）を使用することができる。上述した背景技術によれば、フォトリソグラフィ技術によってメッシュ状に形成できる抵抗材料しか使用できないが、本発明によれば、フォトリソグラフィ技術が適用できないような抵抗材料（例えばＣｕやＮｉなどを含む材料）にも適用できる。具体的には、抵抗膜３０として低抵抗の金属伝導材料（例えばＮｉ−Ｃｒなど）を用いた場合においても、金属伝導の性質を保持したまま抵抗値を大きくすることができる。
【００１３】
なお、抵抗膜３０のメッシュ構造４０は、規則的である必要はなく、ランダムな構造であってもよい。また、個々の部品間の抵抗値のバラつきの観点から、メッシュ構造４０の空隙４２のサイズは、抵抗素子サイズに対して例えば１／１００程度以下であることが好ましい。
【００１４】
次に、図２を参照しながら、陽極酸化を利用した製造方法について説明する。図２(A)に示すように、電解液１００中に、アルミニウム基板１１０と金属電極１０４を配置する。アルミニウム基板１１０を電池１０６のプラス側に接続し、金属電極１０４を電池１０６のマイナス側に接続して通電すると、アルミニウム基板１１０の表面が酸化され、酸化層（Ａｌ２Ｏ３層）が形成される。
【００１５】
すなわち、図２(B)に断面を示すアルミニウム基板１１０が、同図(C)ないし(D)に示すようになり、アルミニウム層１１２の表面が絶縁性の酸化層１１４となる。また、酸化層１１４には、多数の孔１１６が形成される。電池１０６の電圧が比較的低い場合は、同図(C)に示すように孔１１６の径ＤＬが小さくなるとともに、孔１１６の間隔ＧＬも狭くなる。逆に、電圧が比較的高い場合は、同図(D)に示すように孔１１６の径ＤＨが大きくなるとともに、孔１１６の間隔ＧＨも大きくなる。なお、孔ＤＬ，ＤＨの深さＰＬ，ＰＨは、いずれも通電時間に対応する。また、孔１１６の形成後にエッチングを行うことで、孔１１６の径ＤＬないしＤＨの拡大を図ることができる。以上のようにして、図１に示した凹凸構造２０を有する基板１０を得ることができる。
【００１６】
次に、酸化層１１４上に、例えばスパッタリングによって上述した抵抗膜３０を形成する（図２(E)参照）。抵抗膜３０としては、抵抗率が高く、温度係数が低いもの，例えばＮｉ−Ｃｒ，Ｃｒ−Ｓｉ，Ｎｉ−ＳｉＯ，その他の金属窒化物ないし金属酸化物，樹脂などの材料が好適である。抵抗膜３０の両端には、リフトオフなどの手法で引出電極１２０，１２２がそれぞれ形成される。電極材料としては、例えば、ＡｌやＣｕが好適である。次に、抵抗膜３０上に絶縁性の保護膜１３０を例えばＣＶＤなどの方法で形成し、抵抗膜３０の空隙４２を埋めるようにするとよい。保護材料としては、例えば、ＳｉＯ２，ＳｉＮ，樹脂などが好適である。
【００１７】
このように、本実施例によれば、陽極酸化を利用して基板上に凹凸を形成し、その上に抵抗膜を形成することとしたので、微細なメッシュ構造の抵抗膜，すなわち断面積の小さい抵抗膜を得ることができる。このため、温度依存性の低い材料を使用しつつ、高い抵抗値を得ることができる。上述した背景技術のように金属薄膜に後からフォトリソグラフィ技術で空隙を形成する製法では数μｍ径程度の径が限界であったが、本例によれば数１０ｎｍ程度の径の空隙を形成することが可能となる。更に、陽極酸化法によれば、製造設備も簡易で、プロセスも少ないという利点がある。
【００１８】
＜実験例＞・・・次に、図３を参照しながら、本発明の実験例を説明する。まず、図３(A)に示すように、基板２１０として、１００ｎｍφ×６０μｍの深さの孔２０２を有するＡ１２０３メンブレンフィルタを用意する。この基板２１０上に、Ｐｔによる抵抗膜２０４を成膜し、更にその上にＣｕによる電極２０６，２０８を形成して本発明のサンプルを得た。同図(B)には、基板２１０であるＡ１２０３メンブレンフィルタの表面の様子が示されており、同図(C)には、抵抗膜２０４であるＰｔの表面の様子が示されている。一方、図３(D)に示すように、平滑基板２００上に、同様のＰｔによる抵抗膜２１２を成膜し、更にその上に電極２１４，２１６を形成して比較例のサンプルを得た。
【００１９】
次に、同図(A)と(D)のサンプルを比較した。その結果、図３(A)のメンブレンフィルタ上のＰｔは、同図(D)の平滑基板上のＰｔと比較して、抵抗値が一桁大きくなった。Ｐｔの抵抗率は、１０−５Ωｃｍ程度であるが、例えば、ＮｉＣｒ系の材料を使用すれば、抵抗率に換算して１０−３Ωｃｍ程度の抵抗素子が実現できる。また，メンブレンフィルタの開口部面積の密度をより大きくすることも可能である。これらを考慮すると、抵抗率換算で、１０−２Ωｃｍ以上の抵抗値を有する金属伝導抵抗素子を得ることが可能であると考えられる。
【００２０】
＜他の実施例＞・・・なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例では、陽極酸化によって基板上に凹凸構造を形成したが、他の方法を用いることを妨げるものではない。
(2)前記実施例で得た凹凸構造の抵抗膜に、フォトリソグラフィによって更に凹凸構造を付加するようにしてもよい。
(3)前記実施例では、基板上に孔を形成することで凹凸構造を得たが、凹凸はどのような形状であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明によれば、基板上に凹凸構造を形成し、これに抵抗膜を形成するので、基板の凹凸構造が抵抗膜にも反映し、断面積が低減された高抵抗の薄膜抵抗体を得ることができ、高い領域の抵抗値制御が必要な薄膜デバイス全般に応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の基本的な構造を示す斜視図である。
【図２】本発明の製造方法の一例を示す図である。(A)は陽極酸化の基本的な手法を示す説明図，(B)〜(E)は主要工程における積層状態を示す端面図である。
【図３】本発明の実験例を示す図である。(A)は本発明のサンプルの平面図，(B)及び(C)はその平面写真，(D)は平滑基板を用いたサンプルの平面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０：基板
２０：凹凸構造
２２：孔
３０：抵抗膜
４０：メッシュ構造
４２：空隙
１００：電解液
１０４：金属電極
１０６：電池
１１０：アルミニウム基板
１１２：アルミニウム層
１１４：酸化層
１１６：孔
１２０，１２２：引出電極
１３０：保護膜
２００：基板
２０２：孔
２０４：抵抗膜
２０６，２０８：電極
２１０：平滑基板
２１２：抵抗膜
２１４，２１６：電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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