(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板の表面に抵抗薄膜を形成した薄膜抵抗器の製造方法において、
(a)絶縁基板の表面にＮｉ−Ｃｒ合金に少なくとも所定量のＡｌを添加した抵抗薄膜を蒸着またはスパッタリングによって形成し、
(b)前記抵抗薄膜に抵抗パターンを形成し、
(c)接続端子となる電極領域を除き表面をめっきレジストで覆い、
(d)電極領域に電極用の金属めっきを施し、
(e)めっきレジストを除去し、
(f)真空中熱処理によって前記抵抗パターンの表面および側面にＡｌを析出させ自己酸化させてアルミ酸化膜を形成させる、
ことを特徴とする薄膜抵抗器の製造方法。
【請求項２】
抵抗薄膜は、Ｎｉ／Ｃｒat％が８３／１７〜６０／４０であり、Ａｌの添加量が３at％以上である請求項１の薄膜抵抗器の製造方法。
【請求項３】
熱処理は、真空中で約３００〜７００℃に適宜時間保持した後除冷することにより行う請求項１または２の薄膜抵抗器の製造方法。
【請求項４】
絶縁基板の表面に抵抗薄膜を形成した薄膜抵抗器の製造方法において、
(a)絶縁基板の表面にＮｉ−Ｃｒ合金に少なくとも所定量のＡｌを添加した抵抗薄膜を蒸着またはスパッタリングによって形成し、
(b)接続端子となる電極領域を除き表面をめっきレジストで覆い、
(c)電極領域に電極用の金属めっきを施し、
(d)めっきレジストを除去し、
(e)前記抵抗薄膜に抵抗パターンを形成し、
(f)真空中熱処理によって前記抵抗パターンの表面および側面にＡｌを析出させ自己酸化させてアルミ酸化膜を形成させる、
ことを特徴とする薄膜抵抗器の製造方法。
【請求項５】
絶縁基板の表面に抵抗薄膜を形成した薄膜抵抗器の製造方法において、
(a)絶縁基板の表面にＮｉ−Ｃｒ合金に少なくとも所定量のＡｌを添加した抵抗薄膜を蒸着またはスパッタリングによって形成し、
(b)前記抵抗薄膜に抵抗パターンを形成し、
(c)真空中熱処理によって前記抵抗パターンの表面および側面にＡｌを析出させ自己酸化させてアルミ酸化膜を形成させ、
(d)接続端子となる電極領域を除き表面をめっきレジストで覆い、
(e)電極領域に電極用の金属めっきを施し、
(f)めっきレジストを除去する、
ことを特徴とする薄膜抵抗器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、絶縁基板に抵抗薄膜を蒸着やスパッタリングによって形成した薄膜抵抗器の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガラスやアルミナなどの絶縁基板に薄膜抵抗材料を蒸着またはスパッタリングすることにより抵抗薄膜を形成し、この抵抗薄膜にフォトエッチングやレーザー加工などによって抵抗パターンを形成して作った薄膜抵抗器が公知である。
【０００３】
この種の抵抗器では経時的な抵抗値変化が小さく、長期間特性が安定していることが必要である。そこで従来は基板上に抵抗薄膜を形成し、必要に応じて抵抗パターンを形成した後、抵抗薄膜を酸化防止膜で被覆したり、全体をハーメチックシール（気密封止）することが必要であった。
【０００４】
【従来の技術の問題点】
しかし酸化防止膜の生成には特別な工程が必要になり、製造工程が複雑になるという問題があった。またハーメチックシールに金属製パッケージを用いる場合は工程が著しく複雑になり高価となり、安価な樹脂モールドを用いる場合は信頼性が低下するという問題があった。
【０００５】
【発明の目的】
この発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、簡単な構造で製造工程が簡単になり、また高い安定性を持たせることができる薄膜抵抗器を提供することを第１の目的とする。またこの抵抗器の製造方法を提供することを第２の目的とする。
【０００６】
【発明の構成】
この発明によればこの目的は、絶縁基板の表面に抵抗薄膜を形成した薄膜抵抗器の製造方法において、(a)絶縁基板の表面にＮｉ−Ｃｒ合金に少なくとも所定量のＡｌを添加した抵抗薄膜を蒸着またはスパッタリングによって形成し、(b)前記抵抗薄膜に抵抗パターンを形成し、(c)接続端子となる電極領域を除き表面をめっきレジストで覆い、(d)電極領域に電極用の金属めっきを施し、(e)めっきレジストを除去し、(f)真空中熱処理によって前記抵抗パターンの表面および側面にＡｌを析出させ自己酸化させてアルミ酸化膜を形成させる、ことを特徴とする薄膜抵抗器の製造方法、により達成される。ここにＮｉ−Ｃｒ合金には必要に応じてその他の元素を添加したものであってもよい。自己酸化は、抵抗材料に含まれたＡｌが自ら周囲の酸素と化合して酸化膜を形成するプロセスをいう。
【０００７】
抵抗薄膜に抵抗パターンを形成する場合には、この形成後の抵抗パターンの表面およびパターンの側面にアルミ酸化膜を形成しておくのがよい。用いる抵抗薄膜は、Ｎｉ／Ｃｒのat％（atomic percent; 原子数比をパーセント表示したものであり、モル％と同じ；以下同様）が８３／１７〜６０／４０、Ａｌの添加量が３at％以上とするのがよく、特性調整のために他の元素を含ませてもよい。
【０００８】
この目的は、絶縁基板の表面に抵抗薄膜を形成した薄膜抵抗器の製造方法において、(a)絶縁基板の表面にＮｉ−Ｃｒ合金に少なくとも所定量のＡｌを添加した抵抗薄膜を蒸着またはスパッタリングによって形成し、(b)接続端子となる電極領域を除き表面をめっきレジストで覆い、(c)電極領域に電極用の金属めっきを施し、(d)めっきレジストを除去し、(e)前記抵抗薄膜に抵抗パターンを形成し、(f)真空中熱処理によって前記抵抗パターンの表面および側面にＡｌを析出させ自己酸化させてアルミ酸化膜を形成させる、ことを特徴とする薄膜抵抗器の製造方法、によっても達成される。同じ目的は、絶縁基板の表面に抵抗薄膜を形成した薄膜抵抗器の製造方法において、(a)絶縁基板の表面にＮｉ−Ｃｒ合金に少なくとも所定量のＡｌを添加した抵抗薄膜を蒸着またはスパッタリングによって形成し、(b)前記抵抗薄膜に抵抗パターンを形成し、(c)真空中熱処理によって前記抵抗パターンの表面および側面にＡｌを析出させ自己酸化させてアルミ酸化膜を形成させ、(d)接続端子となる電極領域を除き表面をめっきレジストで覆い、(e)電極領域に電極用の金属めっきを施し、(f)めっきレジストを除去する、ことを特徴とする薄膜抵抗器の製造方法、によっても達成される。
【０００９】
抵抗パターンを形成した後で熱処理するので、抵抗パターンの表面だけでなくパターンの側面（すなわちエッチングやレーザービーム加工などによって加工したパターンの加工縁の厚さ方向の端面）にも同時にアルミ酸化膜が生成でき、抵抗パターンの露出面をすべてアルミ酸化膜で覆うことができる。熱処理は真空中（例えば１×１０-4Ｐａ（パスカル）以下）で約３００〜７００°Ｃに適宜時間（例えば３時間）保持した後、除冷することにより行う。
【００１０】
【実施態様】
図１はこの発明の一実施態様の製造工程を示す図である。まず絶縁基板１０を用意する（図１の工程（Ａ））。この基板１０としてはガラス、アルミナ、チタン酸カルシウム、サファイヤなどを所定の寸法に切断したものを用いる。基板１０は１つの抵抗器の大きさであってもよいが、多数の抵抗器を同時に形成できる寸法とし、多数の抵抗器を共通の基板上に形成した後基板を截断して個々の抵抗器に切り離せるようにした寸法であってもよい。
【００１１】
この基板１０の表面には蒸着やスパッタリングなどによって抵抗薄膜１２が形成される（図１の工程（Ｂ））。抵抗薄膜１２はＮｉ（ニッケル）・Ｃｒ（クローム）合金にＡｌ（アルミニウム）を添加した組成を持ち、例えばＮｉ／Ｃｒat％（原子数の比をパーセント表示したもので、モル％と同じ意味）が８３／１７〜６０／４０であり、Ａｌの量が３at％以上とした材料を用いる。
【００１２】
高周波（ＲＦ，Radio Frequency）スパッタリングによる抵抗薄膜１２の形成の場合は、例えば雰囲気をＡｒ（アルゴン）ガス圧力０．５Ｐａとし、絶縁基板１０をアルミナとし、ＲＦ電力３００Ｗとし、薄膜厚を０．３μｍとすることができる。
【００１３】
この基板１０は熱処理が施され（図１の工程（Ｃ））、薄膜抵抗器１６が得られる。この熱処理は約１０−４Ｐａ（パスカル）の真空中（減圧下）で基板１０を３００〜７００°Ｃで数時間（好ましくは約５００℃で約３時間）保持することによる。この熱処理により抵抗薄膜１２中に含まれるＡｌが抵抗薄膜１２の表面に析出する。この析出したＡｌは真空容器中に残存する微量の酸素によって自己酸化し、アルミ酸化膜１４となる。
【００１４】
このアルミ酸化膜１４は緻密で硬く、その下の抵抗薄膜１２が酸化するのを防止する酸化防止膜として機能する。なおこのアルミ酸化膜１４は工程（Ｂ）で形成した抵抗薄膜１２の露出面全体に形成されるから、薄膜１２の周縁の厚さ方向の端面もこのアルミ酸化膜１４で保護され得る。
【００１５】
図２はこのような実施態様を示す断面図である。この実施態様では、図１（Ｂ）の抵抗薄膜形成工程の後でフォトエッチング法やレーザービーム法などによって抵抗パターン１２Ａが形成される。そして図１（Ｃ）の熱処理を施すことにより、この抵抗パターン１２Ａの表面と厚さ方向の端面とを覆うようにアルミ酸化膜１４Ａが形成される。
【００１６】
なお薄膜１２の表面にアルミ酸化膜１４が形成されたことは、オージェ電子分光分析法やＸＰＳ（光電子分光分析法）を用いることによって確認された。オージェ電子分光分析法は、真空中で薄膜１２の表面に電子ビームをあてた時に発生するオージェ電子のエネルギー分析を行うことによりオージェ遷移を調べ、表面の元素分析を行うものである。このオージェ分析では表面から数十オングストローム位の深さまでの情報しか得られないから、表面をエッチングしながら分析することにより深さ方向の正確な元素分析を行うことができる。
【００１７】
ＸＰＳは軟Ｘ線を試料表面に照射した時に表面から飛び出す光電子のエネルギー状態を調べることにより、注目する元素の電荷分布の変化を知るものであり、この方法により純元素と酸化物とを判定することができる。
【００１８】
図３はオージェ分析の結果を示すグラフである。このグラフは、（Ｎｉ＋Ｃｒ）／Ａｌ＝９４／６（at％）のスパッタリングターゲットを用い、ＲＦ電力３００Ｗ、Ａｒ圧力０．５Ｐａ、基板アルミナの条件で形成した薄膜１２に対して分析を行ったものである。このグラフから、ＡｌとＯ（酸素）の濃度（at％）は表面（エッチングタイム＝０sec）からエッチングタイム５０sec位まで高くなっていることが解り、またＸＰＳの分析結果を用いることにより表面にアルミの酸化膜が形成されていることが明らかになった。
【００１９】
図４はこのようにして作った抵抗器１６の高温放置試験結果を示すグラフである。この抵抗器１６に形成された薄膜１２の組成は、（Ｎｉ＋Ｃｒ）／Ａｌ＝８８／１２（at％）である。この図４のグラフでａはこの抵抗器１６を１７５°Ｃで放置試験した結果を３個の抵抗器１６について行った結果示す。またｂは比較例として従来市販されているものを１５５℃で放置試験した結果を示したものである。この図４から明らかなように本発明に係る抵抗器１６によれば、抵抗値変化量ΔＲ（ｐｐｍ）が従来品に比べて著しく少ないことが解る。
【００２０】
【他の実施態様】
図５は他の実施態様の製造工程を示す図である。この実施態様は、図１に示した工程に対して抵抗パターンの形成と電極用金属めっきとを付加したものである。
【００２１】
まず基板２０の表面にＮｉ−ＣｒにＡｌを添加した組成の抵抗薄膜２２を形成する（工程（Ａ））。次にこの薄膜２２にフォトエッチング法やレーザービームを用いる方法などによって抵抗パターン２４を形成する（工程（Ｂ））。そして熱処理を行うことにより表面にアルミ酸化膜２６を生成させる（工程（Ｃ））。この熱処理により抵抗パターン２４の表面（上面）だけでなく、パターン２４の縁の厚さ方向の端面にもアルミ酸化膜２６が生成されるから、抵抗パターン２４の中の抵抗薄膜は全てアルミ酸化膜２６で覆われることになり、露出する部分が無くなる。このため抵抗パターン２４の内部の抵抗薄膜２２は酸化されることがない。
【００２２】
次にこのアルミ酸化膜２６が形成された薄膜２２の表面は、接続端子用の電極となる領域２８、２８を除いてめっきレジスト３０で被覆される（工程（Ｄ））。この工程（Ｄ）は、例えば表面に感光性めっきレジスト液を塗布し電極のパターンを露光して電極領域２８のレジストを除去することにより行う。このめっきレジスト３０を形成してから、電極領域２８に電極用の金属めっきを施した後（工程（Ｄ））、めっきレジスト３０を除去する（工程（Ｅ））。この結果めっきした接続端子用の電極３２、３２を有する薄膜抵抗器３４が得られる。この抵抗器３４は抵抗パターン２４の表面および端面が全てアルミ酸化膜２６（工程（Ｃ）参照）で覆われているから、特性の安定性が良い。
【００２３】
【他の実施態様】
以上の実施態様は１つの基板１０、２０に１つの薄膜抵抗器１６、３４を形成したものであるが、１枚の基板上に多数の抵抗パターンを同時に形成し、熱処理し、必要に応じて電極に金属めっきを施した後、個々の抵抗器に分割することもできる。また本発明の薄膜抵抗器は、同一基板上に他のＩＣ（ＬＳＩ）やハイブリッドＩＣなどと共に形成されたものや、ＩＣ（ＬＳＩ）やハイブリッドＩＣの素子の中に一体的に形成されたものも包含する。またこの薄膜抵抗器をさらに他の手段で気密封止すれば特性の安定性は一層向上する。この場合特性の安定性能を低下させることなく封止方法を簡単にしたり安価なものにすることが可能である。
【００２４】
この発明は抵抗パターンを形成した後で真空中熱処理するものであればよく、電極用金属めっきを行う工程が抵抗器の製造工程のどこに入っていても所期の目的は達成可能である。
【００２５】
例えば薄膜形成してからパターンをエッチングし、さらに電極の金属めっきを施した後で熱処理を行う。この場合には金属めっきを行う領域にはアルミ酸化膜が無いのでめっきが付き易くなり、めっき工程でアルミ酸化膜を除去するなどの処理が不用になる。さらにパターンをエッチングする前に電極の金属めっきを行っておき、その後エッチングおよび熱処理する方法であってもよい。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１の発明は以上のように、抵抗薄膜をＮｉ−Ｃｒ合金に少なくともＡｌを添加した組成とし、この薄膜に抵抗パターンを形成した後、電極領域に金属めっきし、その後で薄膜の表面にＡｌの自己酸化によりアルミ酸化膜を形成したものであるから、アルミ酸化膜で抵抗薄膜の内部を酸化から保護することができ、長期間に亘って特性を安定化させ、耐久性を向上させることができる。
【００２７】
特に抵抗薄膜に抵抗パターンを形成した後にアルミ酸化膜を形成するから、抵抗パターンの表面だけでなく抵抗パターンの縁の厚さ方向の端面（すなわち側面）にもアルミ酸化膜が生成される。このため抵抗パターン内の抵抗薄膜は直接露出しなくなるから耐久性、安定性は一層向上する。ここに用いる抵抗薄膜は、Ｎｉ／Ｃｒ＝８３／１７〜６０／４０at％で少なくともＡｌを３at％以上添加したものが適する（請求項２）。
【００２８】
この発明で用いる熱処理は真空中で約３００〜７００℃に適宜時間（例えば３時間）保持した後除冷することにより行うことができる（請求項３）。また請求項４の発明は電極用の金属めっき後に抵抗パターンを形成し、最後に熱処理するものであり、請求項５の発明は、抵抗パターン形成後熱処理した後で電極用金属めっきを行うものであるから、前記請求項１の発明と同様な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施態様の製造工程を示す図
【図２】他の実施態様を示す図
【図３】抵抗薄膜表面のオージェ分析結果を示すグラフ図
【図４】抵抗値変化率ΔＲの経時変化を示すグラフ図
【図５】他の実施態様の製造工程図
【符号の説明】
１０、２０  基板
１２、１２Ａ、２２  抵抗薄膜
１４、１４Ａ、２６  アルミ酸化膜
１６、３４  薄膜抵抗器
２４  抵抗パターン
２８  電極領域
３０  めっきレジスト
３２  電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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