JPH03133101A - 白金抵抗体およびその製造方法 - Google Patents
白金抵抗体およびその製造方法Info
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- JPH03133101A JPH03133101A JP1272522A JP27252289A JPH03133101A JP H03133101 A JPH03133101 A JP H03133101A JP 1272522 A JP1272522 A JP 1272522A JP 27252289 A JP27252289 A JP 27252289A JP H03133101 A JPH03133101 A JP H03133101A
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- Thermistors And Varistors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、白金抵抗体およびその製造方法に関し、さら
に詳しくは、温度センサ、流量センサ等に用いられる抵
抗の温度変化を利用した白金薄膜抵抗体およびその製造
方法に関するものである。
に詳しくは、温度センサ、流量センサ等に用いられる抵
抗の温度変化を利用した白金薄膜抵抗体およびその製造
方法に関するものである。
従来より、白金抵抗体は絶縁体基板上に所定のパターン
で形成され、白金抵抗の温度変化を利用して温度センサ
、流量センサに用いられている。
で形成され、白金抵抗の温度変化を利用して温度センサ
、流量センサに用いられている。
ところが、白金は安定な金属であるため、絶縁体基板と
の密着性が悪く、白金薄膜が該基板と剥離してしまうと
いう問題があった。
の密着性が悪く、白金薄膜が該基板と剥離してしまうと
いう問題があった。
そこで、この問題を解決するため、密着性を向上させ剥
離を防止する種々の対策がなされている。
離を防止する種々の対策がなされている。
その一つに、白金薄膜と絶縁体基板の間に中間層を挿入
する方法がある。例えば、この中間層の例として、Si
層(IBM、 Techn、 Discl、 Bull
、 20゜1009 (1977))、SiとSiO
!の複合層(特開昭63−209103号) N T
t Oを層(特開昭62−284216号)等がある。
する方法がある。例えば、この中間層の例として、Si
層(IBM、 Techn、 Discl、 Bull
、 20゜1009 (1977))、SiとSiO
!の複合層(特開昭63−209103号) N T
t Oを層(特開昭62−284216号)等がある。
しかしながら、これら従来技術は、これらの挿入中間層
のため長時間使用していると白金の抵抗温度係数が変化
してしまい、正確な温度を測定できないという問題があ
った。また、この構造のセンサを作製するためには、工
程上2回以上の成膜を行うことが必要になり−12つの
ソースが必要であるなど製造方法が複雑になり、コスト
が高くなるという問題があった。
のため長時間使用していると白金の抵抗温度係数が変化
してしまい、正確な温度を測定できないという問題があ
った。また、この構造のセンサを作製するためには、工
程上2回以上の成膜を行うことが必要になり−12つの
ソースが必要であるなど製造方法が複雑になり、コスト
が高くなるという問題があった。
また、他の密着性向上方法として、基板にSi等をイオ
ン注入したもの(特開昭63−209102号)がある
が、この方法では表面層のSi層濃度を十分高くできな
いため密着性が十分に得られないという問題があった。
ン注入したもの(特開昭63−209102号)がある
が、この方法では表面層のSi層濃度を十分高くできな
いため密着性が十分に得られないという問題があった。
そこで、本発明者らは、上述の如き従来技術の問題点を
解決すべく鋭意研究し、各種の系統的実験を重ねた結果
、本発明を成すに至ったものである。
解決すべく鋭意研究し、各種の系統的実験を重ねた結果
、本発明を成すに至ったものである。
本発明の目的は、薄膜の密着性に優れ、かつ抵抗温度係
数の安定した白金抵抗体およびその製造方法を提供する
にある。
数の安定した白金抵抗体およびその製造方法を提供する
にある。
本発明者らは、上述の従来技術の問題に関し、以下のこ
とに着眼した。すなわち、先ず、白金薄膜の絶縁体基板
への付着力を向上させる方法を検討した。白金は、安定
な金属であるため絶縁物と容易に反応せず剥離する場合
がある。ところが、他の7部の金属とは合金化もしくは
相互拡散によって付着力は格段番ト向上する。また、金
属とその酸化物は付着力が大きい。
とに着眼した。すなわち、先ず、白金薄膜の絶縁体基板
への付着力を向上させる方法を検討した。白金は、安定
な金属であるため絶縁物と容易に反応せず剥離する場合
がある。ところが、他の7部の金属とは合金化もしくは
相互拡散によって付着力は格段番ト向上する。また、金
属とその酸化物は付着力が大きい。
そこで、白金膜と絶縁体基板との間に別の金属を挿入す
ると付着力は向上することに着目した。
ると付着力は向上することに着目した。
しかし、従来技術においてもこの原理を利用したものが
あるが、従来技術のように単に白金膜と絶縁体基板との
間に中間層として介在させただけでは前記のような問題
を生じ、薄膜の密着性を十分に向上させることができな
い。
あるが、従来技術のように単に白金膜と絶縁体基板との
間に中間層として介在させただけでは前記のような問題
を生じ、薄膜の密着性を十分に向上させることができな
い。
そこで、白金膜と中間層、および中間層と絶縁体基板と
の密着性を共に向上させるため、中間層を白金膜と密着
性の良い金属とするとともに、該金属中間層を一様に形
成しかつ絶縁体基板と一体化することに着眼し、金属酸
化物よりなる絶縁体基板の白金膜を形成する部分を該白
金膜と密着性のよい金属に改質して白金膜との密着性に
優れた構造とすることにより、白金薄膜の密着性に優れ
かつ抵抗温度係数の安定した白金抵抗体を実現した。
の密着性を共に向上させるため、中間層を白金膜と密着
性の良い金属とするとともに、該金属中間層を一様に形
成しかつ絶縁体基板と一体化することに着眼し、金属酸
化物よりなる絶縁体基板の白金膜を形成する部分を該白
金膜と密着性のよい金属に改質して白金膜との密着性に
優れた構造とすることにより、白金薄膜の密着性に優れ
かつ抵抗温度係数の安定した白金抵抗体を実現した。
〔第1発明の説明〕
員土旦肌Ω講成
本第1発明の白金抵抗体は、酸化アルミナ、酸化マグネ
シウム、酸化珪素、酸化ジルコニウム、酸化イツトリウ
ム、酸化チタンの一種または二種以上の複合酸化物より
なる絶縁体基板と、該絶縁体基板の表層部に形成した前
記絶縁体の還元・改質層からなる密着還元層と、該密着
還元層の表面に形成した白金の薄膜よりなる薄膜抵抗体
と、からなることを特徴とする。
シウム、酸化珪素、酸化ジルコニウム、酸化イツトリウ
ム、酸化チタンの一種または二種以上の複合酸化物より
なる絶縁体基板と、該絶縁体基板の表層部に形成した前
記絶縁体の還元・改質層からなる密着還元層と、該密着
還元層の表面に形成した白金の薄膜よりなる薄膜抵抗体
と、からなることを特徴とする。
第1発明の作用
本第1発明の白金薄膜が奏する効果を発揮するメカニズ
ムについては、未だ必ずしも明らかではないが、次のよ
うに考えられる。
ムについては、未だ必ずしも明らかではないが、次のよ
うに考えられる。
すなわち、前述の従来技術のように中間層を薄膜法で形
成する場合、基板と中間層、中間層と白金膜と2つの界
面が形成され、剥離等が生じ易い。
成する場合、基板と中間層、中間層と白金膜と2つの界
面が形成され、剥離等が生じ易い。
これに対し本第1発明の白金抵抗体は、この従来技術の
中間層に当たる層を基板の表面に形成するのではなく、
該絶縁基板の表層部の所望部分を還元・改質して形成し
た密着層、すなわち基板の一部であるので、基板とこの
密着還元層との間には界面が存在せず、また該密着還元
層は一様に形成されており、密着性に優れたものになる
と考えられる。また、この絶縁体還元層と薄膜抵抗体は
、金属と金属との組合せであり、絶縁体還元層はその中
でも特に薄膜抵抗体と密着性に優れた金属であるので、
密着性に優れている。また、本第1発明の白金抵抗体は
、還元層が非常に薄いので、還元層の金属は白金膜の抵
抗温度係数に影響を与えることがなく、白金の抵抗温度
係数の安定性に優れたものであると考えられる。
中間層に当たる層を基板の表面に形成するのではなく、
該絶縁基板の表層部の所望部分を還元・改質して形成し
た密着層、すなわち基板の一部であるので、基板とこの
密着還元層との間には界面が存在せず、また該密着還元
層は一様に形成されており、密着性に優れたものになる
と考えられる。また、この絶縁体還元層と薄膜抵抗体は
、金属と金属との組合せであり、絶縁体還元層はその中
でも特に薄膜抵抗体と密着性に優れた金属であるので、
密着性に優れている。また、本第1発明の白金抵抗体は
、還元層が非常に薄いので、還元層の金属は白金膜の抵
抗温度係数に影響を与えることがなく、白金の抵抗温度
係数の安定性に優れたものであると考えられる。
玉上合服2勿里
本第1発明の白金抵抗体は、白金膜の抵抗温度係数が安
定しており、かつ白金薄膜が密着性に優れ、耐久性、安
定性に優れた抵抗体である。
定しており、かつ白金薄膜が密着性に優れ、耐久性、安
定性に優れた抵抗体である。
〔第1発明のその他の発明の説明〕
以下に、前記第1発明のその他の発明について説明する
。
。
本第1発明の白金抵抗体において、絶縁体基板は、酸化
アルミナ、酸化マグネシウム、酸化珪素、酸化ジルコニ
ウム、酸化イツトリウム、酸化チタンの一種または二種
以上の複合酸化物よりなる。
アルミナ、酸化マグネシウム、酸化珪素、酸化ジルコニ
ウム、酸化イツトリウム、酸化チタンの一種または二種
以上の複合酸化物よりなる。
この絶縁体基板の構造は、単結晶、ガラス、焼結体の何
れであってもよい。また、基板の厚さは、使用される目
的、構造、場所等によって適宜決定されるが、0.1〜
3mmの範囲内であることが好ましい。これは、該厚さ
が0.1mm未満の場合、基板の機械的強度が不十分と
なり、また、3mmを越える場合、熱容量が大きくなり
熱が逃げにくいため使用に不都合となる虞があるからで
ある。
れであってもよい。また、基板の厚さは、使用される目
的、構造、場所等によって適宜決定されるが、0.1〜
3mmの範囲内であることが好ましい。これは、該厚さ
が0.1mm未満の場合、基板の機械的強度が不十分と
なり、また、3mmを越える場合、熱容量が大きくなり
熱が逃げにくいため使用に不都合となる虞があるからで
ある。
また、特に該基板がSiO2の場合は、Siウェハーの
表面層を熱酸化して得られたものでものよい。
表面層を熱酸化して得られたものでものよい。
次に、密着還元層は、前記絶縁体基板を真空中において
、ラジオ波、マイクロ波等を利用した放電等によって還
元した層であり、前記絶縁体基板と該密着還元層との間
には明確な界面は存在せず、連続的に形成されている。
、ラジオ波、マイクロ波等を利用した放電等によって還
元した層であり、前記絶縁体基板と該密着還元層との間
には明確な界面は存在せず、連続的に形成されている。
該密着還元層の組成は、絶縁体基板の種類によって異な
るが、金属富化しており、酸素濃度としては0〜50%
である。また、該密着還元層の厚さは、50Å以下で均
一であることが好ましい。これは、該厚さを50Å以下
で一様な金属リッチ層とすることにより、薄膜抵抗体の
抵抗温度係数に影響を与えることなく該薄膜抵抗体およ
び絶縁体基板との密着性に優れた密着還元層とすること
ができるからである。すなわち、該厚さが50Å以下と
することにより白金抵抗温度係数に影響する金属絶対量
を最小限にして該係数に対する影響をなくすとともに、
金属リッチ層を基板の表層部に一様に形成することによ
り表面に形成する白金薄膜と密着接触する面積を多くし
て密着性を向上させた。
るが、金属富化しており、酸素濃度としては0〜50%
である。また、該密着還元層の厚さは、50Å以下で均
一であることが好ましい。これは、該厚さを50Å以下
で一様な金属リッチ層とすることにより、薄膜抵抗体の
抵抗温度係数に影響を与えることなく該薄膜抵抗体およ
び絶縁体基板との密着性に優れた密着還元層とすること
ができるからである。すなわち、該厚さが50Å以下と
することにより白金抵抗温度係数に影響する金属絶対量
を最小限にして該係数に対する影響をなくすとともに、
金属リッチ層を基板の表層部に一様に形成することによ
り表面に形成する白金薄膜と密着接触する面積を多くし
て密着性を向上させた。
また、薄膜抵抗体は、該密着還元層の表面に形成した白
金薄膜よりなる。この白金薄膜は、99.9%以上の純
度であり、その構造は特に限定されるものではない。該
薄膜の層厚さは、1000人〜10μmの範囲内である
ことが好ましく、所定の抵抗値にするため、パターニン
グ形状とともに任意に設定される。
金薄膜よりなる。この白金薄膜は、99.9%以上の純
度であり、その構造は特に限定されるものではない。該
薄膜の層厚さは、1000人〜10μmの範囲内である
ことが好ましく、所定の抵抗値にするため、パターニン
グ形状とともに任意に設定される。
本発明の白金抵抗体は、使用環境によって全体をガラス
等によってパッシベーションすることがある。
等によってパッシベーションすることがある。
次に、本発明の白金抵抗体の製造方法について、その具
体的な例を簡単に説明すると以下のようである。
体的な例を簡単に説明すると以下のようである。
すなわち、真空槽内において、配設された絶縁体基板の
表面部を、■アルゴンなどの不活性ガスと水素などの密
着還元層形成ガスの混合雰囲気内でラジオ波(RF)ま
たはマイクロ波により放電、■前記同様のガスイオンに
よりイオンビームスパッタリング、または■電子ビーム
照射、等によって還元・改質し、前記基板表面を絶縁体
基板および白金薄膜抵抗体との密着性に優れた性能を有
する密着還元層を形成する。その後、同一真空槽内にお
いて白金膜をスパッタリング法等により形成する。
表面部を、■アルゴンなどの不活性ガスと水素などの密
着還元層形成ガスの混合雰囲気内でラジオ波(RF)ま
たはマイクロ波により放電、■前記同様のガスイオンに
よりイオンビームスパッタリング、または■電子ビーム
照射、等によって還元・改質し、前記基板表面を絶縁体
基板および白金薄膜抵抗体との密着性に優れた性能を有
する密着還元層を形成する。その後、同一真空槽内にお
いて白金膜をスパッタリング法等により形成する。
本発明の白金抵抗体は、前記性質を利用できる製品であ
れば特に適用分野が限定されるものではないが、特に、
白金膜を抵抗体とした利用法、すなわち温度センサや流
量センサなどが好適な用途として挙げられる。
れば特に適用分野が限定されるものではないが、特に、
白金膜を抵抗体とした利用法、すなわち温度センサや流
量センサなどが好適な用途として挙げられる。
〔第2発明の説明〕
本第2発明は、前記第1発明の白金抵抗体を製造する好
適な方法であり、その中でも特に白金薄膜抵抗体と絶縁
基板との密着性に優れた絶縁体還元層を簡単に形成させ
る方法に関するものである。
適な方法であり、その中でも特に白金薄膜抵抗体と絶縁
基板との密着性に優れた絶縁体還元層を簡単に形成させ
る方法に関するものである。
!呈旦皿Ω貝煎
前記発明の目的に加えて、次のような目的を有する。
本第2発明の目的は、絶縁体基板と白金薄膜抵抗体の密
着性に優れしかも抵抗体の安定性に優れた白金抵抗体を
簡便に製造する方法を提供することにある。
着性に優れしかも抵抗体の安定性に優れた白金抵抗体を
簡便に製造する方法を提供することにある。
!l旦皿Ω構成
本第2発明の白金抵抗体の製造方法は、真空槽内に酸化
アルミナ、酸化マグネシウム、酸化珪素、酸化ジルコニ
ウム、酸化イツトリウム、酸化チタンの一種または二種
以上の複合酸化物よりなる絶縁体基板を配設する工程と
、前記真空槽内において、絶縁体基板表面層改質雰囲気
下で放電、または電子線照射により、前記絶縁体基板の
表層部を還元・改質して密着還元層を形成する工程と、
該絶縁体還元層上に白金薄膜層を形成する工程と、から
なることを特徴とする。
アルミナ、酸化マグネシウム、酸化珪素、酸化ジルコニ
ウム、酸化イツトリウム、酸化チタンの一種または二種
以上の複合酸化物よりなる絶縁体基板を配設する工程と
、前記真空槽内において、絶縁体基板表面層改質雰囲気
下で放電、または電子線照射により、前記絶縁体基板の
表層部を還元・改質して密着還元層を形成する工程と、
該絶縁体還元層上に白金薄膜層を形成する工程と、から
なることを特徴とする。
!呈R皿Ω作里
本第2発明の白金抵抗体の製造方法により得られる効果
を発揮するメカニズムについては、未だ必ずしも明らか
ではないが、次のように考えられる。
を発揮するメカニズムについては、未だ必ずしも明らか
ではないが、次のように考えられる。
すなわち、本第2発明は、従来技術のように絶縁体基板
の表面に白金薄膜との密着性を改善する可能性のある金
属中間層を設けるのではなく、該絶縁体基板の表層部の
所望の部分を、前記真空槽内において絶縁体基板表面層
改質雰囲気下で放電、または電子線照射することにより
、前記絶縁体基板の表層部を還元・改質する。これによ
り、該絶縁体基板と一体的に設けられるとともに白金薄
膜抵抗体との密着性に優れた密着還元層を前記絶縁体基
板の表層部に形成することができる。従って、本第3発
明では、前記従来技術のように剥離し易い中間層生成す
るのではなく、基板の表層部に白金薄膜抵抗体との密着
性に優れた密着還元層を基板と一体的に形成したので、
基板とこの密着還元層との間には界面が存在せず、密着
性に優れたものとすることができるものと考えられる。
の表面に白金薄膜との密着性を改善する可能性のある金
属中間層を設けるのではなく、該絶縁体基板の表層部の
所望の部分を、前記真空槽内において絶縁体基板表面層
改質雰囲気下で放電、または電子線照射することにより
、前記絶縁体基板の表層部を還元・改質する。これによ
り、該絶縁体基板と一体的に設けられるとともに白金薄
膜抵抗体との密着性に優れた密着還元層を前記絶縁体基
板の表層部に形成することができる。従って、本第3発
明では、前記従来技術のように剥離し易い中間層生成す
るのではなく、基板の表層部に白金薄膜抵抗体との密着
性に優れた密着還元層を基板と一体的に形成したので、
基板とこの密着還元層との間には界面が存在せず、密着
性に優れたものとすることができるものと考えられる。
また、該密着還元層は、新たに形成されるのでその表面
は非常に清浄であり、同一真空槽内で続けて白金膜を形
成するので、−層密着性を向上させているものと思われ
る。また、本第2発明の白金抵抗体は、密着還元層が非
常に薄(かつ−様に形成することができるので、白金の
抵抗温度係数の安定性を向上させているものであると考
えられる。
は非常に清浄であり、同一真空槽内で続けて白金膜を形
成するので、−層密着性を向上させているものと思われ
る。また、本第2発明の白金抵抗体は、密着還元層が非
常に薄(かつ−様に形成することができるので、白金の
抵抗温度係数の安定性を向上させているものであると考
えられる。
!l久服二勉未
本第2発明の白金抵抗体の製造方法により、絶縁体基板
と白金薄膜抵抗体の密着性に優れた白金抵抗体を簡便に
製造することができる。
と白金薄膜抵抗体の密着性に優れた白金抵抗体を簡便に
製造することができる。
また、この方法により、還元層および薄膜抵抗体を同一
真空槽内で連続的に形成することができるので、前記白
金抵抗体を効率的にかつ安価に製造することができる。
真空槽内で連続的に形成することができるので、前記白
金抵抗体を効率的にかつ安価に製造することができる。
〔第2発明のその他の発明の説明〕
以下に、前記第2発明のその他の発明について説明する
。
。
本発明の白金抵抗体の製造方法は、先ず、真空槽内に、
酸化アルミナ、酸化マグネシウム、酸化珪素、酸化ジル
コニウム、酸化イツトリウム、酸化チタンの一種または
二種以上の複合酸化物よりなる絶縁体基板を、所定の基
板ホルダーに該絶縁体基板を固定するなどして配設する
(絶縁体基板配設工程)。このとき、前記真空槽を密閉
した後、5 x 10−’Torr程度以下まで真空排
気する。
酸化アルミナ、酸化マグネシウム、酸化珪素、酸化ジル
コニウム、酸化イツトリウム、酸化チタンの一種または
二種以上の複合酸化物よりなる絶縁体基板を、所定の基
板ホルダーに該絶縁体基板を固定するなどして配設する
(絶縁体基板配設工程)。このとき、前記真空槽を密閉
した後、5 x 10−’Torr程度以下まで真空排
気する。
次に、前記真空槽内において、絶縁体基板表面層改質雰
囲気下で放電、または電子線照射により、前記絶縁体基
板の表層部を還元・改質して密着還元層を形成する(密
着還元層形成工程)。
囲気下で放電、または電子線照射により、前記絶縁体基
板の表層部を還元・改質して密着還元層を形成する(密
着還元層形成工程)。
この密着還元層形成工程において、絶縁体基板表面層の
還元は、絶縁体基板表面層改質雰囲気下で放電をするこ
とにより該雰囲気中の還元元素により絶縁体基板表面層
を還元する方法、または、前記絶縁体基板表面層の所望
部分に電子線を照射して該表面層中の酸素元素を前記真
空槽中に放出して絶縁体基板表面層を還元する方法、な
どがある。
還元は、絶縁体基板表面層改質雰囲気下で放電をするこ
とにより該雰囲気中の還元元素により絶縁体基板表面層
を還元する方法、または、前記絶縁体基板表面層の所望
部分に電子線を照射して該表面層中の酸素元素を前記真
空槽中に放出して絶縁体基板表面層を還元する方法、な
どがある。
放電により絶縁体基板表面層を還元する方法としては、
ラジオ波放電、マイクロ波放電等の交流放電、イオンビ
ームスパッタ法等がある。なお、この場合、前記真空槽
内に不活性ガスと密着還元層形成ガスとを導入して絶縁
体基板表面層改質雰囲気を形成し、放電を行う。
ラジオ波放電、マイクロ波放電等の交流放電、イオンビ
ームスパッタ法等がある。なお、この場合、前記真空槽
内に不活性ガスと密着還元層形成ガスとを導入して絶縁
体基板表面層改質雰囲気を形成し、放電を行う。
この密着還元層形成工程における絶縁体基板表面層改質
雰囲気は、不活性ガスと密着還元層形成ガスとの混合ガ
スからなる。ここで、不活性ガスは、ヘリウム(He)
、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)、クリプトン(K
r)、キセノン(Xe)、ラドン(Rn)の一種または
二種以上からなる。また、密着還元層形成ガスは、前記
絶縁体基板の表層部に所望の部分を還元・改質して前記
絶縁体基板と該基板の表面に形成する白金薄膜との密着
性に優れた密着還元層を形成する物質を含むガスであり
、具体的には水素(H2)ガスが挙げられる。
雰囲気は、不活性ガスと密着還元層形成ガスとの混合ガ
スからなる。ここで、不活性ガスは、ヘリウム(He)
、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)、クリプトン(K
r)、キセノン(Xe)、ラドン(Rn)の一種または
二種以上からなる。また、密着還元層形成ガスは、前記
絶縁体基板の表層部に所望の部分を還元・改質して前記
絶縁体基板と該基板の表面に形成する白金薄膜との密着
性に優れた密着還元層を形成する物質を含むガスであり
、具体的には水素(H2)ガスが挙げられる。
この絶縁体基板表面層改質雰囲気において、不活性ガス
と密着還元層形成ガスの比率は、密着還元層形成ガスが
0.1 mo1%〜30mo1%であることが好ましい
。これは、該密着還元層形成ガスの混合量が0.1 m
o1%未満でも可能であるが十分に前記絶縁体基板の表
層部の所望の部分を還元・改質できない場合があり、一
方30mo1%を超えると還元層を形成するために長時
間を要するので好ましくない。
と密着還元層形成ガスの比率は、密着還元層形成ガスが
0.1 mo1%〜30mo1%であることが好ましい
。これは、該密着還元層形成ガスの混合量が0.1 m
o1%未満でも可能であるが十分に前記絶縁体基板の表
層部の所望の部分を還元・改質できない場合があり、一
方30mo1%を超えると還元層を形成するために長時
間を要するので好ましくない。
この密着還元層形成工程においては、これらの混合ガス
を用いることにより、前記絶縁体基板の表面層を効率的
に還元・改質することができる。
を用いることにより、前記絶縁体基板の表面層を効率的
に還元・改質することができる。
また、この密着還元層形成工程においては、還元・改質
をラジオ波放電により行う場合は、通常用いる周波数で
、例えば13.56 MHzの周波数で絶縁体基板に対
して0.5〜5W/cnrの電力で1分〜20分程度の
条件で実施する。
をラジオ波放電により行う場合は、通常用いる周波数で
、例えば13.56 MHzの周波数で絶縁体基板に対
して0.5〜5W/cnrの電力で1分〜20分程度の
条件で実施する。
マイクロ波放電の場合は、通常用いる周波数で、例えば
2.45 GHzの周波数で絶縁体基板に対して0゜5
〜IOW/ciの電力で1分710分程度の条件で実施
する。
2.45 GHzの周波数で絶縁体基板に対して0゜5
〜IOW/ciの電力で1分710分程度の条件で実施
する。
なお、RF、マイクロ波の放電によって、前記基板表層
部を還元する際、ガス中の不活性ガスによって清浄化、
エツチングが進行すると同時に、水素ガスなどの密着還
元層形成ガスによって基板表面が還元されてい(。
部を還元する際、ガス中の不活性ガスによって清浄化、
エツチングが進行すると同時に、水素ガスなどの密着還
元層形成ガスによって基板表面が還元されてい(。
イオンビームスパッタ法による場合は、前記雰囲気ガス
をイオン化し、さらに500 eV〜5keVの範囲内
で加速し、絶縁体基板にそのイオンを照射することによ
りイオンビームスパッタする。
をイオン化し、さらに500 eV〜5keVの範囲内
で加速し、絶縁体基板にそのイオンを照射することによ
りイオンビームスパッタする。
ここで、これら放電による密着還元層形成工程における
真空槽内の圧力は、0.1〜20X10−”Torrで
あることが好ましい。特に、放電による還元・改質の場
合は該圧力が1〜20 X 10 ””Torrである
ことが、またイオンビームスパッタによる場合は該圧力
が1〜20 X 10−’Torrであることが、それ
ぞれ好ましい。これは、該圧力が上記範囲以外では、前
記絶縁体基板の表層部の所望部分の還元・改質が十分に
行われないからである。
真空槽内の圧力は、0.1〜20X10−”Torrで
あることが好ましい。特に、放電による還元・改質の場
合は該圧力が1〜20 X 10 ””Torrである
ことが、またイオンビームスパッタによる場合は該圧力
が1〜20 X 10−’Torrであることが、それ
ぞれ好ましい。これは、該圧力が上記範囲以外では、前
記絶縁体基板の表層部の所望部分の還元・改質が十分に
行われないからである。
さらに、電子線照射による場合は、5X10−’Tor
r以下の真空排気下で、1〜10keVの電子線を1〜
100μC照射する。
r以下の真空排気下で、1〜10keVの電子線を1〜
100μC照射する。
次に、該絶縁体還元層の表面に、白金薄膜層を形成しく
白金薄膜層形成工程)本発明にかかる白金抵抗体を得る
。この白金薄膜の形成は、物理的成膜法により行う。こ
の白金薄膜の形成法について、その具体的−例を示すと
以下のようである。
白金薄膜層形成工程)本発明にかかる白金抵抗体を得る
。この白金薄膜の形成は、物理的成膜法により行う。こ
の白金薄膜の形成法について、その具体的−例を示すと
以下のようである。
すなわち、前記の密着還元層を形成した同じ真空槽内に
おいて、Arガス等の不活性ガスを3〜5 X 10−
3Torr導入し、白金ターゲットを用いてDCまたは
RFスパッタリング法によって所定の膜厚の白金膜を形
成する。スパッタリング法のほか、真空蒸着法でも可能
である。
おいて、Arガス等の不活性ガスを3〜5 X 10−
3Torr導入し、白金ターゲットを用いてDCまたは
RFスパッタリング法によって所定の膜厚の白金膜を形
成する。スパッタリング法のほか、真空蒸着法でも可能
である。
このようにして得られた本発明の白金抵抗体は、さらに
必要に応じて、前記性質を利用できる製品に適用するた
めに製品化加工を行う。
必要に応じて、前記性質を利用できる製品に適用するた
めに製品化加工を行う。
例えば、白金膜を抵抗体とした利用法、すなわち温度セ
ンサや流量センサなどに用いる場合は、フォしエツチン
グ法、レーザートリミング法等で所定のパターニングを
行い、その後、電極を取り付け、さらにはリード線を取
り付け、必要な場合には、全体にガラス等のパッシベー
ションを行うことにより、温度センサや流量センサを作
製する。
ンサや流量センサなどに用いる場合は、フォしエツチン
グ法、レーザートリミング法等で所定のパターニングを
行い、その後、電極を取り付け、さらにはリード線を取
り付け、必要な場合には、全体にガラス等のパッシベー
ションを行うことにより、温度センサや流量センサを作
製する。
〔第3発明の説明〕
本第3発明は、前記第1発明の白金抵抗体を温度センサ
に適用した用途発明に関するものである。
に適用した用途発明に関するものである。
本第3発明の目的は、抵抗温度係数の安定性および耐久
性に優れた温度センサを提供することにある。
性に優れた温度センサを提供することにある。
本第3発明の温度センサは、前述の第1発明の白金抵抗
体に対しての所定のパターニングを行い電極を取りつけ
、抵抗調整を行ったものである。
体に対しての所定のパターニングを行い電極を取りつけ
、抵抗調整を行ったものである。
すなわち、半導体などからなる温度センサ基板と、該基
板の表面に形成した酸化アルミナ、酸化マグネシウム、
酸化珪素、酸化ジルコニウム、酸化イツトリウム、酸化
チタンの一種または二種以上の複合酸化物よりなる絶縁
体層部と、該絶縁体層部の表層部に形成した前記絶縁体
層部の還元・改質層からなる密着還元層と、該密着還元
層の表面に形成した白金の薄膜よりなる薄膜抵抗体と、
を有してなることを特徴とする。なお、前記温度センサ
基板が前記絶縁体層部と同様の材料でよい場合は、該温
度センサ基板と該絶縁体層部を一体に構成することがで
きる。
板の表面に形成した酸化アルミナ、酸化マグネシウム、
酸化珪素、酸化ジルコニウム、酸化イツトリウム、酸化
チタンの一種または二種以上の複合酸化物よりなる絶縁
体層部と、該絶縁体層部の表層部に形成した前記絶縁体
層部の還元・改質層からなる密着還元層と、該密着還元
層の表面に形成した白金の薄膜よりなる薄膜抵抗体と、
を有してなることを特徴とする。なお、前記温度センサ
基板が前記絶縁体層部と同様の材料でよい場合は、該温
度センサ基板と該絶縁体層部を一体に構成することがで
きる。
本第3発明の温度センサは、安定性および耐久性に優れ
たセンサである。
たセンサである。
すなわち、第3発明の温度センサは、安定性、耐久性に
優れ、かつSiウェハー上の熱酸化膜にも適用できるの
で、抵抗値も広い範囲で設定できる。また、−200°
C〜600°Cの範囲で使用可能で、長時間使用しても
抵抗温度係数の変化率は0、 1%以下である。
優れ、かつSiウェハー上の熱酸化膜にも適用できるの
で、抵抗値も広い範囲で設定できる。また、−200°
C〜600°Cの範囲で使用可能で、長時間使用しても
抵抗温度係数の変化率は0、 1%以下である。
〔第3発明のその他の発明の説明〕
以下に、前記第3発明のその他の発明について、第2図
を用いて説明する。
を用いて説明する。
本発明の温度センサ11は、温度センサ基板と絶縁体層
部を兼用した基板12と、該基板12の表層部を還元・
改質して得た密着還元層13と、該密着還元層13の表
面に形成した薄膜抵抗体14と、該薄膜抵抗体14の一
部に配設した電極15とからなる。ここで、該薄膜抵抗
体14は、フォトエツチング技術を用いてパターニング
を行った。また、抵抗値は数Ωから数にΩまでパターニ
ングおよび膜厚によって所望のものに制御して抵抗調整
を行った。
部を兼用した基板12と、該基板12の表層部を還元・
改質して得た密着還元層13と、該密着還元層13の表
面に形成した薄膜抵抗体14と、該薄膜抵抗体14の一
部に配設した電極15とからなる。ここで、該薄膜抵抗
体14は、フォトエツチング技術を用いてパターニング
を行った。また、抵抗値は数Ωから数にΩまでパターニ
ングおよび膜厚によって所望のものに制御して抵抗調整
を行った。
この温度センサは、抵抗温度係数が35009pm/’
C〜3850ppm/℃であり、また従来の白金線形式
の温度センサに比べて、薄膜であるので振動等の耐久性
に優れている。さらに、600℃、500時間の高温耐
久試験でも抵抗変化率が0゜1%以下であった。
C〜3850ppm/℃であり、また従来の白金線形式
の温度センサに比べて、薄膜であるので振動等の耐久性
に優れている。さらに、600℃、500時間の高温耐
久試験でも抵抗変化率が0゜1%以下であった。
なお、上記温度センサ11は、全体をガラス等によって
パッシベーションしてもよい。
パッシベーションしてもよい。
〔第4発明の説明〕
本第4発明は、前記第1発明の白金抵抗体をエアフロー
センサに適用した用途発明に関するものである。
センサに適用した用途発明に関するものである。
本第4発明の目的は、安定性および耐久性に優れたエア
フローセンサを提供することにある。
フローセンサを提供することにある。
本第4発明のエアフローセンサは、前述の第1発明の白
金抵抗体を使用し、該白金抵抗体を空気の温度センサ部
と流量を検出するための流量センサ部に適用し、該温度
センサ部および流量センサ部を一部とするブリッジ回路
を構成してなることを特徴とする。すなわち、本第1発
明の構成を有する温度センサ部と同じく本第1発明の構
成を有する流量センサ部とを含むブリッジ回路を有して
なることを特徴とする。
金抵抗体を使用し、該白金抵抗体を空気の温度センサ部
と流量を検出するための流量センサ部に適用し、該温度
センサ部および流量センサ部を一部とするブリッジ回路
を構成してなることを特徴とする。すなわち、本第1発
明の構成を有する温度センサ部と同じく本第1発明の構
成を有する流量センサ部とを含むブリッジ回路を有して
なることを特徴とする。
本第4発明のエアフローセンサは、安定性および耐久性
に優れたセンサである。
に優れたセンサである。
また、該エアフローセンサは、白金抵抗体を値を大きく
することができるので、ノイズの影響が小さく、耐熱性
、耐振動等の耐久性に優れる。これは、前記エアフロー
センサが基板と白金薄膜の密着性に優れるため、耐久性
が基板の機械的特性に依存するだけで、白金の機械的特
性には依存しないからであり、また、パターニング技術
によって任意に抵抗値を設定することができるからであ
る。。
することができるので、ノイズの影響が小さく、耐熱性
、耐振動等の耐久性に優れる。これは、前記エアフロー
センサが基板と白金薄膜の密着性に優れるため、耐久性
が基板の機械的特性に依存するだけで、白金の機械的特
性には依存しないからであり、また、パターニング技術
によって任意に抵抗値を設定することができるからであ
る。。
なお、このエアフローセンサの具体例を、第3図に示す
。まず、前記第1発明の白金抵抗体を空気の温度センサ
部26と流量センサ部27に使用するため、それぞれパ
ターニング、抵抗調整、電極付けなどを行う。そして、
それらのセンサ26.27を一部とし、3つの抵抗R1
、R2、R3とともにブリッジ28を構成し、全体とし
て空気流量センサ21を作製する。この空気流量センサ
21は、流量センサ部26の空気流量にともなう冷却率
の変化によって、ブリッジ28にかかる電圧が変化する
。この電圧変化量を空気の流量変化に換算することによ
り、流量を算出する。なお、この空気流量センサ21は
、ブリッジ28によって流量センサ部26の発熱量もコ
ントロールし、該流量センサ部26と空気との温度差を
一定に保つことができる。この空気流量センサ21は、
振動等の耐久性に優れて、かつ抵抗変化率も0.1%以
下と安定性に優れている。
。まず、前記第1発明の白金抵抗体を空気の温度センサ
部26と流量センサ部27に使用するため、それぞれパ
ターニング、抵抗調整、電極付けなどを行う。そして、
それらのセンサ26.27を一部とし、3つの抵抗R1
、R2、R3とともにブリッジ28を構成し、全体とし
て空気流量センサ21を作製する。この空気流量センサ
21は、流量センサ部26の空気流量にともなう冷却率
の変化によって、ブリッジ28にかかる電圧が変化する
。この電圧変化量を空気の流量変化に換算することによ
り、流量を算出する。なお、この空気流量センサ21は
、ブリッジ28によって流量センサ部26の発熱量もコ
ントロールし、該流量センサ部26と空気との温度差を
一定に保つことができる。この空気流量センサ21は、
振動等の耐久性に優れて、かつ抵抗変化率も0.1%以
下と安定性に優れている。
以下に、本発明の詳細な説明する。
衷亘皿土二男韮至ユ
絶縁体基板としてSiO2ガラス、Siウェハー上に熱
酸化5ins膜(膜厚2000人)を形成したものおよ
びA12011焼結体を用い、これら基板を真空槽内に
配設して還元処理を行った後、該処理面に白金膜を形成
して本発明にかかる白金抵抗体を作製し、該抵抗体の性
能評価試験を行った。
酸化5ins膜(膜厚2000人)を形成したものおよ
びA12011焼結体を用い、これら基板を真空槽内に
配設して還元処理を行った後、該処理面に白金膜を形成
して本発明にかかる白金抵抗体を作製し、該抵抗体の性
能評価試験を行った。
先ず、上記の絶縁体基板を脱脂・洗浄し、十分に乾燥さ
せた。
せた。
次に、これら基板を真空槽内の基板ホルダーにセットし
、5 X 10−’Torrまで真空排気した。次いで
、第1表に示した条件で還元処理を施し、基板表面に還
元層を形成した。
、5 X 10−’Torrまで真空排気した。次いで
、第1表に示した条件で還元処理を施し、基板表面に還
元層を形成した。
次に、還元層を形成後にいったん真空槽を5×10−6
Torrまで真空排気し、アルゴンガスを3×10−’
Torr導入し、スパッタ電力100〜300W、成膜
時間3〜20分で前記還元層表面に白金をスパッタ成膜
し、本実施例の白金抵抗体を作製した(実施例1〜7)
。
Torrまで真空排気し、アルゴンガスを3×10−’
Torr導入し、スパッタ電力100〜300W、成膜
時間3〜20分で前記還元層表面に白金をスパッタ成膜
し、本実施例の白金抵抗体を作製した(実施例1〜7)
。
得られた白金抵抗体について、性能評価試験を密着性試
験および耐久性試験により行った。
験および耐久性試験により行った。
先ず、前記白金抵抗体の白金膜形成面に、エツチング法
によってバターニングを行い、アルミニウム製の電極を
取り付けた。
によってバターニングを行い、アルミニウム製の電極を
取り付けた。
次いで、密着性試験として、テープ剥離試験を実施した
。すなわち、粘着テープ(スコッチテープ)を白金膜形
成面にはりつけ、荷重500gで瞬時にテープをはがし
た。その結果を、第2表に示す。第2表中、「○」は白
金膜が剥離しない状態を、「×」は白金膜が一部でも剥
離した状態を、それぞれ示す。
。すなわち、粘着テープ(スコッチテープ)を白金膜形
成面にはりつけ、荷重500gで瞬時にテープをはがし
た。その結果を、第2表に示す。第2表中、「○」は白
金膜が剥離しない状態を、「×」は白金膜が一部でも剥
離した状態を、それぞれ示す。
さらに、耐久性試験は、パターニングした白金抵抗体の
抵抗率に対する、該抵抗体を600°C1500時間熱
処理した後の白金抵抗体の抵抗率、すなわち抵抗率変化
を測定することによって行った。その結果を、第2表に
示す。
抵抗率に対する、該抵抗体を600°C1500時間熱
処理した後の白金抵抗体の抵抗率、すなわち抵抗率変化
を測定することによって行った。その結果を、第2表に
示す。
なお、比較のために基板としてSiウェハー上に熱酸化
SiO2膜(膜厚2000人)を形成したものを用い、
還元層を形成しなかったもの(比較例C1)、、前記本
実施例の白金抵抗体の還元層に換えて中間層として膜厚
が300人のSiを介在させたもの(比較例C2)、さ
らに前記基板に50keVでSi+をlXl015個/
crlイオン注入してその後白金膜を作製したもの(
比較例C3)について、第1表に示す条件のほかは前記
本実施例の白金抵抗体と同様にして比較用白金抵抗体を
作製し、前記と同様の評価試験を実施した。
SiO2膜(膜厚2000人)を形成したものを用い、
還元層を形成しなかったもの(比較例C1)、、前記本
実施例の白金抵抗体の還元層に換えて中間層として膜厚
が300人のSiを介在させたもの(比較例C2)、さ
らに前記基板に50keVでSi+をlXl015個/
crlイオン注入してその後白金膜を作製したもの(
比較例C3)について、第1表に示す条件のほかは前記
本実施例の白金抵抗体と同様にして比較用白金抵抗体を
作製し、前記と同様の評価試験を実施した。
を、第2表に併せて示す。
第2表
その結果
第2表より明らかのごとく、本実施例1〜7の白金抵抗
体は白金薄膜の密着性に優れ、かつ抵抗変化率も0.1
%以内と耐久性に優れていることが分る。
体は白金薄膜の密着性に優れ、かつ抵抗変化率も0.1
%以内と耐久性に優れていることが分る。
これに対して比較例の場合は、密着性または抵抗変化率
の何れかが本実施例の白金抵抗体に比較して悪く、すな
わち密着性および耐久性の両性能うち何れかが劣り、本
実施例のごとく両性能に優れた白金抵抗体が得られてい
ない。
の何れかが本実施例の白金抵抗体に比較して悪く、すな
わち密着性および耐久性の両性能うち何れかが劣り、本
実施例のごとく両性能に優れた白金抵抗体が得られてい
ない。
第1図は本発明の概念を示す概略構成図、第2図は本発
明を適用した温度センサの具体例を示す概略斜視図、第
3図は本発明を適用した空気流量センサの具体例を示す
回路構成図である。 1 ・・・白金抵抗体、 2.12・・・絶縁体基板、 3.13・・・絶縁体還元層、 4.14・・・薄膜抵抗体、 温度センサ 電極 空気流量センサ 温度センサ部 流量センサ部 ブリッジ
明を適用した温度センサの具体例を示す概略斜視図、第
3図は本発明を適用した空気流量センサの具体例を示す
回路構成図である。 1 ・・・白金抵抗体、 2.12・・・絶縁体基板、 3.13・・・絶縁体還元層、 4.14・・・薄膜抵抗体、 温度センサ 電極 空気流量センサ 温度センサ部 流量センサ部 ブリッジ
Claims (2)
- (1)酸化アルミナ、酸化マグネシウム、酸化珪素、酸
化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化チタンの一種
または二種以上の複合酸化物よりなる絶縁体基板と、該
絶縁体基板の表層部に形成した前記絶縁体の還元・改質
層よりなる密着還元層と、該密着還元層の表面に形成し
た白金の薄膜よりなる薄膜抵抗体と、からなることを特
徴とする白金抵抗体。 - (2)真空槽内に酸化アルミナ、酸化マグネシウム、酸
化珪素、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化チ
タンの一種または二種以上の複合酸化物よりなる絶縁体
基板を配設する工程と、前記真空槽内において、絶縁体
基板表面層改質雰囲気下で放電、または電子線照射によ
り、前記絶縁体基板の表層部を還元・改質して密着還元
層を形成する工程と、 該密着還元層の表面に白金薄膜層を形成する工程と、 からなることを特徴とする白金抵抗体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1272522A JPH03133101A (ja) | 1989-10-19 | 1989-10-19 | 白金抵抗体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1272522A JPH03133101A (ja) | 1989-10-19 | 1989-10-19 | 白金抵抗体およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03133101A true JPH03133101A (ja) | 1991-06-06 |
Family
ID=17515070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1272522A Pending JPH03133101A (ja) | 1989-10-19 | 1989-10-19 | 白金抵抗体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03133101A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017073622A1 (ja) * | 2015-10-28 | 2017-05-04 | 京セラ株式会社 | センサ基板および検出モジュール |
| WO2023053606A1 (ja) * | 2021-09-29 | 2023-04-06 | Tdk株式会社 | 感温感歪複合センサ |
-
1989
- 1989-10-19 JP JP1272522A patent/JPH03133101A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017073622A1 (ja) * | 2015-10-28 | 2017-05-04 | 京セラ株式会社 | センサ基板および検出モジュール |
| JPWO2017073622A1 (ja) * | 2015-10-28 | 2018-08-16 | 京セラ株式会社 | センサ基板および検出モジュール |
| WO2023053606A1 (ja) * | 2021-09-29 | 2023-04-06 | Tdk株式会社 | 感温感歪複合センサ |
| JP2023049807A (ja) * | 2021-09-29 | 2023-04-10 | Tdk株式会社 | 感温感歪複合センサ |
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