[发明专利]薄膜热敏电阻元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及可用于例如温度传感器、红外线传感器等传感器的薄膜热敏电阻元件和薄膜热敏电阻元件的制造方法。

背景技术

例如，作为信息设备、通信设备、医疗设备、住宅设施设备、汽车用传输设备等的温度传感器、红外线传感器，使用作为具有大的负的温度系数的氧化物半导体的烧结体的薄膜热敏电阻元件。一般这样的薄膜热敏电阻元件是在基板上形成电极后形成热敏电阻薄膜，以1400℃以下的温度进行热处理。

此处，在设于基板的基础层上直接形成由白金(Pt)或其合金等形成的电极的情况下，将基板加热至100℃以上并同时成膜，利用气相蚀刻形成由白金或其合金等构成的电极的图案。在这种情况下，在成膜装置中需要加热基板的机制。此外，气相蚀刻不使用腐蚀性气体，因而在一般的气相蚀刻装置中使用抗蚀膜作为掩模来形成图案。此时存在基础绝缘层和热敏电阻薄膜与Pt等金属之间的附着力变弱，容易剥离的问题。

因此，在要在基础层与Pt等之间获得强力的附着强度的情况下，形成具有用于获得附着强度的、由金属、合金等形成的粘接层和由白金或其合金等形成的导电层的2层结构的电极(专利文献1、2、3)。

以往，作为这种技术，已知例如以下所示文献中所记载的方法(专利文献：1.日本特开2000-348906号公报、2.日本特公平3-54841号公报、3.日本特开平6-61012号公报、4.日本专利第4811316号公报、5.日本特开2008-294288号公报)。

发明内容

可是，如图3、图4所示，根据上述以往的制造方法，在配置有基础粘接层2A的基板2上形成具有粘接层3B、4B和导电层3A、4A的电极3、4以及热敏电阻薄膜5后，实施热处理。由Pt或其合金等形成的导电层为贵金属，因此，存在与作为氧化物的基础层和热敏电阻薄膜的粘接力极弱，容易剥离的问题。

因此，由于电极3、4上所形成的热敏电阻薄膜5剥离而电极剥离，成为电阻上升的原因。在以往的方法中，通过设有包含钛、铬中的至少一种的粘接层来改善粘接力。但是，如果设有包含钛、铬中的至少一种的粘接层，则存在与热敏电阻薄膜的反应，钛、铬发生氧化而特性劣化的问题。

本发明是鉴于上述情况作出的，其目的在于，提供一种薄膜热敏电阻元件及薄膜热敏电阻元件的制造方法，所述薄膜热敏电阻元件能够维持基板与电极的附着强度而获得热敏电阻薄膜与电极的充分的附着强度。

为了解决上述课题，本发明涉及的薄膜热敏电阻元件为具备基体、在前述基体上形成的热敏电阻薄膜以及在前述热敏电阻薄膜的膜上、膜下或膜中形成的一对电极的薄膜热敏电阻元件，其特征在于，电极层在包含氧、氮的情况下成膜后，通过热处理进行结晶化。

此外，本发明涉及的薄膜热敏电阻元件的制造方法为在形成于基体上的热敏电阻薄膜的膜上、膜下或膜中使一对电极图案形成的薄膜热敏电阻元件的制造方法，其特征在于，具备下述工序：在包含氧、氮的情况下使电极层成膜的第一工序，使一对电极图案形成的第二工序，以及将前述电极层进行热处理而结晶化的第三工序。

关于这些发明，电极层在包含氧、氮的情况下成膜后，通过热处理进行结晶化，因而，还能够在使一对电极和热敏电阻薄膜成膜后的热处理中，抑制由白金(Pt)或其合金等形成的导电层的膜中的氧和氮的浓度变化。因此，能够使电极层的表面状态在热处理前后维持合适的状态。这在以往那样的不含氧、氮的状态的电极层的情况下，进行热处理时电极层迅速进行氧化和氮化，从而导致电极剥离现象。此外，如果还设有包含钛、铬中的至少一种的粘接层，则与热敏电阻薄膜反应而特性劣化。

关于通过本发明的在含有氧、氮的情况下成膜后通过热处理进行结晶化的方法形成的电极层的情况，可以认为，由于抑制了氧、氮的含量的变化，因此抑制了电极剥离，也抑制了特性劣化。

此外，本发明涉及的薄膜热敏电阻元件的特征在于，前述电极层是在包含氧和氮中的至少一种的情况下成膜的。

此外，本发明涉及的薄膜热敏电阻元件的制造方法的特征在于，前述第一工序是加入氧和氮中的至少一种而使前述电极层成膜。使前述电极层成膜后，通过用蚀刻等工序使一对电极图案形成的第二工序来形成图案。

这些发明通过在电极层成膜时包含氧或氮的至少一方，以及前述第三工序通过热处理进行结晶化的方法，能够使电极层适合地结晶化而使得结晶状态为<111>取向的粒状。

此外，本发明涉及的薄膜热敏电阻元件的特征在于，前述第二电极层中的氧和氮中的至少一种的含量为0.01重量%以上且为4.9重量%以下。