JPH03173405A

JPH03173405A - 発熱抵抗体の製造方法

Info

Publication number: JPH03173405A
Application number: JP1312678A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Kubo; 裕久保
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1989-12-01
Filing date: 1989-12-01
Publication date: 1991-07-26

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、サーマルヘッド等に用いられる発熱抵抗体の
製造方法に関する。

〔従来の技術〕

サーマルヘッドの発熱抵抗体を構成する材料ととしては
主にＴａ、Ｎが用いられていた（例えば「金属表面技術
Ｊ　３４．（６）、１９８３．第２７１〜２７７頁）。

しかし、このＴａ！ＮはハイブリッドＩＣ等の薄膜抵抗
としては問題はないものの、サーマルヘッドの発熱抵抗
体としては耐熱性、特に耐酸化性が十分とは言えなかっ
た。また、Ｔａ、Ｎの固有抵抗は約３００μΩ・唾、実
用膜厚に対する面積抵抗も５０〜２００Ω／口程度であ
り、消費電力の低減等を目的としてより高抵抗な発熱抵
抗体が要求されている近年の動向を満足するものでない
。

以上の問題点を解消した抵抗体材料として、Ｔａ−５ｉ
−Ｎ、あるいはＴａ−５ｔ−０といったものが開発され
ている（例えば特開昭５８−１４５０１号等）。

しかし、以上の材料は電気抵抗率に関して温度依存性を
有し、温度上昇に伴い電気抵抗率が低下する傾向がある
。このような材料からなる抵抗体を有するサーマルヘッ
ドを継続駆動すると、抵抗体の温度変動によって電気抵
抗率も変動し、印加電力の制御が必要となる。

この問題を解決し高い電気抵抗率を有し、かつ電気抵抗
率に関する温度依存性を低減した発熱抵抗体として金属
または該金属の窒化物よりなる導電体層と、窒化珪素よ
りなる絶縁体層と積層した構造を有する発熱抵抗体が提
案されている（特開昭６３−２７８２０３号参照）。

この発熱抵抗体は、前述のＴａ−３ｉ−Ｎ発熱抵抗体以
上の抵抗率（８５００〜１０，０００μΩ・釧）を有し
、かつ抵抗率の温度依存性を半分以下に低減した優れた
特性を有する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、＃開閉６３−２７８２０３号の発熱抵抗体にお
いては以下のような問題点が指摘される。

すなわち、特開昭６３−２７８２０３号に開示されてい
るように、この発熱抵抗体は、導電体層を形成するにあ
たっては金属等（Ｔａ、Ｔｉ等）よりなるターゲットを
直流（ＤＯ）スパッタリングし、絶縁体層を形成するに
あたってはＳｉ、Ｎ４よりなるターゲットを交流（ＲＦ
）スパッタリングすることを交互に繰り返しているため
、製造が繁雑である。

そこで本発明は、高抵抗の発熱抵抗体を容易に製造する
ことができる薄膜抵抗体の提供を課題とする６〔課題を解決するための手段〕本発明は前記課題を解決するため、ｒＶａ、Ｖａ、ＶＩ
ａ族元素の窒化物、炭化物およびこれら化合物から形成
される複化合物、ならびにＳｉＣの１種または２種以上
の導電性化合物と窒化珪素系セラミックスからなる複合
焼結ターゲットを用いてスパッタリングするという手段
を採用した。

すなわち本発明は、発熱抵抗体を構成する元素からなる
複合焼結体ターゲットを用いてスパッタリングするため
、発熱抵抗体の製造が容易で−ある。

本発明の複合焼結体ターゲットにおける導電性化合物の
量は、１０ｖｏ１％末滴ではスパッタリングにより形成
された膜に発熱抵抗体として要求される抵抗値を付与す
ることができないため、１０ｖｏ１％以上とすることが
要求される。一方、導電性化合物の量が多すぎると、形
成される発熱抵抗体の抵抗率が低下しすぎ、また窒化珪
素系セラミックスの本来の性質であり、発熱体として用
いる場合に重要である耐酸化性が低下してしまうため、
７０　ｖｏ　１％以下とすることが要求される。

また、導電性化合物としては種々のものを選択すること
ができるが、ターゲット製造時の焼結性、ターゲツト材
の強度の点からＴ　ｉ　Ｎを選択することが望ましい。

また、特に高抵抗が要求される場合には、半導体的な性
質を有するＳｉＣを添加することによって、高抵抗かつ
バラツキの少ない抵抗膜を得ることができる。

なお、窒化物等から形成される複化合物とは炭窒化物を
いう。

本発明における窒化珪素系セラミックスとしては周知の
種々のセラミックスが適用できる。具体的には αまたはβ５１．Ｎ４を主成分とする窒化珪素セラミッ
クス、Ｓ　Ｉｓ　−ｚ　Ａ　ｌ□０□Ｎ−ｚ（０＜Ｚ＝４．２
）で示されるβサイアロンセラミックス、Ｍｘ（Ｓｔ、ＡＩ）ｌ−（○＋　Ｎ）＋ｓ　（ｘ＜　＋
Ｍ　ｌ；！　Ｌ　ｔ、Ｍｇ。

Ｃａ、　Ｙ　、希土類（Ｌａ、Ｃｅを除＜）］で示され
るαサイアロンセラミックス、および上記セラミックスの複合セラミックスである。

上記の本発明にかかるターゲツト材は、次のような製造
方法により得ることができる。

すなわちＳｉ、Ｎ４粉末、Ａｌ、○、粉末、ＡＩＮ粉末
、ｍａ族元素（希土類元素を含む）の酸化物粉末、Ｍｇ
Ｏ粉末等を所定の窒化珪素および／またはサイアロンと
なるように配合し、これらに対しＩＶａ、ＶａおよびＶ
Ｉａ族の遷移金属元素の炭化物、窒化物およびこれら化
合物から形成される複化合物の粉末、ならびにＳｉＣ粉
末の１種または２種以上とを所定量添加し、混合、成形
の後、非酸化性雰囲気中で焼結する。ここで焼結は、常
圧焼結、ガス圧焼結、ＨＩＰ焼結（熱間静水圧プレス）
、ホットプレス等の各種方法を選ぶことができる。焼結
の雰囲気は非酸化性雰囲気で行なうことが好ましく、Ｎ
２ガス雰囲気、Ｎ、を含む不活性ガス雰囲気等必要に応
じ各種の条件で焼結を行なうことが可能である。

なお、ＩＶａ、ＶａおよびＶＩａ族の遷移金属元素の炭
化物、窒化物およびこれら化合物から形成される複化合
物は、焼結中にそれぞれそれらの化合物に変化するもの
を原料として用いることもできる。

また、焼結後にＨＩＰ（熱間静水圧プレス）処理により
さらに特性の向上を図ったり、熱処理を行ない粒界相を
結晶化させたりすることも可能である。

スパッタ条件としてはＤＣスパッタの場合、５００Ｖ、
　Ａｒガス圧５　Ｘ　１Ｏ−３Ｔｏｒｒ、　　ＲＦスパ
ッタの場合４００−程度の一般によく使われている条件
にてスパッタを行なうことができる。

〔実施例〕

実施例１ｓｉ！ＮＡｙ末（粒度０．７μｍ、α化率９３％）、Ｙ
８０３粉末（粒度１μｍ、純度９９．９９％）、ＡＩＮ
粉末（粒度１μの）、ＡＩ、Ｏ，粉末（粒度０．５　μ
ｍ、純度９９．５％）を用い、Ｚの値が０．４のβサイ
アロンとなるような組成に配合した（Ｙ、Ｏ，量は６ｗ
ｔ％）。これに対し、ＴｉＮ粉末を２２．５ｖｏ１％と
ＳｉＣ粉末を１０ｖｏ１％添加したものを原料粉末とし
、混合、成形の後、１気圧窒素雰囲気中で１７５０℃×
３時間焼結した。

得られた焼結体を直径４インチ、厚さ５膿に加工し、バ
ッキングプレートに接合し、スパッタ用ターゲットとし
た。ターゲットの電気抵抗率は、８×１０°２Ω口であ
った。これを用いてＲＦスパッタ４００Ｗ、　Ａ　ｒガ
ス圧５　Ｘ　１０’　Ｔｏｒｒにて、厚さ２０００Ａの
薄膜を形成し、シート抵抗を測定したところ、６０００
Ω／口の値が得られた。またこの薄膜の抵抗温度係数（
室温〜２００℃）は１１０００ｐｐ／　’Ｃ以下であっ
た。

実施例２Ｓｉ、Ｎ４粉末（粒度０．７μｍ、α化率９３％）、Ｙ
、　Ｏ。

粉末（粒度１μｍ、純度９９．９９％）、ＡＩＮ粉末（
粒度１μｍ）、ＡＩ、○、粉末（粒度０．５μｎ＋、純
度９９．５％）を用い、Ｚの値が０．４のβサイアロン
となるような組成に配合した（ｙ、ｏ、量は６ｗｔ％）
。これに対し、ＴｉＮ粉末を３５ｖｏ１％添加したもの
を原料粉末とし、混合、成形の後、１気圧窒素雰囲気中
で１７５０℃×３時間焼結した。

得られた焼結体を直径５インチ、厚さ６ｍｍに加工し、
バッキングプレートに接合し、スパッタ用ターゲットと
した。ターゲットの電気抵抗率は、２．５　Ｘ　１０°
２Ω唾であった。これを用いてＲＦスパッタ５００Ｗ、
　Ａ　ｒガス圧４　Ｘ　１０’　１ｏｒｒにて、厚さ２
０００人の薄膜を形成し、シート抵抗を測定したところ
、４０００Ω／口の値が得られた。またこの薄膜の抵抗
温度係数（室温〜２００℃）は１１０００ｐｐ／　’Ｃ
以下であった。

〔発明の効果〕

本発明によれば、高抵抗体の発熱抵抗体を容易２５

Claims

【特許請求の範囲】

１　IVａ、Ｖａ、VIａ族元素の窒化物、炭化物およびこ
れら化合物から形成される複化合物、ならびにＳｉＣの
１種または２種以上の導電性化合物と窒化珪素系セラミ
ックスからなる複合焼結ターゲットを用いてスパッタリ
ングすることを特徴とする発熱抵抗体の製造方法。