JPH0331780B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0331780B2 JPH0331780B2 JP58132124A JP13212483A JPH0331780B2 JP H0331780 B2 JPH0331780 B2 JP H0331780B2 JP 58132124 A JP58132124 A JP 58132124A JP 13212483 A JP13212483 A JP 13212483A JP H0331780 B2 JPH0331780 B2 JP H0331780B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resistance
- thin film
- tantalum
- chromium
- heat treatment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
Description
本発明はタンタル（Ta）、クロム（Cr）および
アルミニウム（Al）の３成分よりなり、抵抗温
度係数を所望の値に設定することができ、しかも
バラツキが小さく安定度の優れた金属薄膜抵抗体
に関する。 近年薄膜抵抗体の進歩は目ざましいものがあり
安定度の高い抵抗体として窒化タンタル薄膜抵抗
体が開発され、また、高い固有抵抗をもつ抵抗体
としてCr−SiOサーメツトが実用化されている。
すなわち窒化タンタル薄膜抵抗体は良好な抵抗温
度係数とすぐれた安定性をもつている。窒化タン
タル薄膜を生成するには通常活性スパツタリング
法が用いられ、真空槽内に微量の活性ガスの導入
とその制御に厳密な管理を必要とする。またCr
−SiOサーメツト抵抗体は比較的高い固有抵抗を
有するがその安定度が低く、再現性が悪いなどの
製造技術上の問題も多い。 ところで、さきに発明されたシリコンと、タン
タル、ニオブ、チタン、ジルコン、モリブデン、
タングステン等の中の１つとの２成分系薄膜抵抗
体は一応上記の欠陥を補い、現状では最もすぐれ
た薄膜抵抗体として高く評価できるものである。
すなわち、熱処理温度を調整することにより広い
固有抵抗範囲に亘り低い抵抗温度係数をもつこと
ができるものである。 しかしながら抵抗体の安定度は熱処理温度に関
係し、高い安定度を求めようとすれば熱処理温度
も高くなり、その時の低い抵抗温度係数に対応す
る組成または固有抵抗は自ら決定されて選択の自
由はなくなる。 こゝでシリコン合金薄膜抵抗体の一例として、
シリコン−タンタル合金薄膜抵抗体の熱処理温度
と安定度の関係を説明する。 第１図の曲線Ａはシリコン−タンタル合金薄膜
抵抗体の組成に対する固有抵抗ρ（μΩ・cm）を
示し、同じく曲線Ｂは抵抗温度係数TCR（ppm／
℃）をあらわしている。なお、横軸はシリコンの
組成比（％）を示し図中のA′、B′はそれぞれ真
空中において650℃で熱処理した後の値を示す曲
線である。第１図からわかるように、シリコン含
有量18〜65原子％のものは適当な熱処理により抵
抗温度係数が殆んど０のものが得られることが示
されている。ここでシリコン含有量と熱処理温度
を変えて抵抗温度係数の小さい試料を第１表のNo.
１〜No.４に示す。なお、No.５は比較のために試料
No.１と同じものを真空中650℃で熱処理したもの
である。
アルミニウム（Al）の３成分よりなり、抵抗温
度係数を所望の値に設定することができ、しかも
バラツキが小さく安定度の優れた金属薄膜抵抗体
に関する。 近年薄膜抵抗体の進歩は目ざましいものがあり
安定度の高い抵抗体として窒化タンタル薄膜抵抗
体が開発され、また、高い固有抵抗をもつ抵抗体
としてCr−SiOサーメツトが実用化されている。
すなわち窒化タンタル薄膜抵抗体は良好な抵抗温
度係数とすぐれた安定性をもつている。窒化タン
タル薄膜を生成するには通常活性スパツタリング
法が用いられ、真空槽内に微量の活性ガスの導入
とその制御に厳密な管理を必要とする。またCr
−SiOサーメツト抵抗体は比較的高い固有抵抗を
有するがその安定度が低く、再現性が悪いなどの
製造技術上の問題も多い。 ところで、さきに発明されたシリコンと、タン
タル、ニオブ、チタン、ジルコン、モリブデン、
タングステン等の中の１つとの２成分系薄膜抵抗
体は一応上記の欠陥を補い、現状では最もすぐれ
た薄膜抵抗体として高く評価できるものである。
すなわち、熱処理温度を調整することにより広い
固有抵抗範囲に亘り低い抵抗温度係数をもつこと
ができるものである。 しかしながら抵抗体の安定度は熱処理温度に関
係し、高い安定度を求めようとすれば熱処理温度
も高くなり、その時の低い抵抗温度係数に対応す
る組成または固有抵抗は自ら決定されて選択の自
由はなくなる。 こゝでシリコン合金薄膜抵抗体の一例として、
シリコン−タンタル合金薄膜抵抗体の熱処理温度
と安定度の関係を説明する。 第１図の曲線Ａはシリコン−タンタル合金薄膜
抵抗体の組成に対する固有抵抗ρ（μΩ・cm）を
示し、同じく曲線Ｂは抵抗温度係数TCR（ppm／
℃）をあらわしている。なお、横軸はシリコンの
組成比（％）を示し図中のA′、B′はそれぞれ真
空中において650℃で熱処理した後の値を示す曲
線である。第１図からわかるように、シリコン含
有量18〜65原子％のものは適当な熱処理により抵
抗温度係数が殆んど０のものが得られることが示
されている。ここでシリコン含有量と熱処理温度
を変えて抵抗温度係数の小さい試料を第１表のNo.
１〜No.４に示す。なお、No.５は比較のために試料
No.１と同じものを真空中650℃で熱処理したもの
である。
【表】
第１表の試料を150℃の恒温槽つに1000時間放
置した後の抵抗値変化を測定したら第２表のよう
になつた。この表より明らかなように抵抗体の安
定性は熱処理温度に大きく依存しており、組成比
の影響は少ないことがわかる。
置した後の抵抗値変化を測定したら第２表のよう
になつた。この表より明らかなように抵抗体の安
定性は熱処理温度に大きく依存しており、組成比
の影響は少ないことがわかる。
【表】
他のシリコン・金属系薄膜抵抗体についても
ほゞ同様な結果が認められた。すなわち、２成分
系合金薄膜抵抗体においては最も安定な熱処理を
行ない、小さい抵抗温度係数を求めると固有抵抗
と組成は自から定まつてしまい、そのため薄膜集
積回路の設計および個別抵抗器の製造上大きな制
約を受ける欠点があつた。 本発明は、上記従来の欠点に鑑みなされたもの
で、３成分よりなる合金薄膜を用いて構成した抵
抗体であつて、組成比を変え熱処理を施すことに
よつて、バラツキの少ない高い安定度と低い抵抗
温度係数をもち、熱処理温度を変化させることに
より抵抗温度係数を変化させることができる金属
薄膜抵抗体を提供することを目的とする。 このような目的を達成するために本発明者は三
元系の抵抗体用合金について鋭意研究の結果、タ
ンタル・クロム・アルミニウムの三元系合金が、
適当な組成比を選択することによつて熱処理を行
なわなくてもTCRを０±100ppm／℃の範囲とす
ることができることを見出し、本発明に至つたも
のである。 即ち、本発明の金属薄膜抵抗体はタンタル２〜
24原子％、クロム24〜88原子％、アルミニウム３
〜67原子％を含むタンタル・クロム・アルミニウ
ムの三元系合金薄膜により構成されるもので、こ
れら元素の組成比が第２図に示す組成図中、点
ABCDで囲まれた四角形内にあるものである。 第２図は、タンタル・クロム・アルミニウムの
３成分よりなる抵抗体の組成（％）を表わすもの
で（三元合金図）、図中Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの四角形
の領域は、抵抗温度係数が小さく安定度の高い領
域であり、この発明の主要部となるものである。 この四角形の領域は、TCRを±100ppm／℃で
あることが実験的に求められた領域であり、この
領域外の組成比では所期の目的を達成することが
できない。尚、図中の番号１〜12は実施例１〜
７、比較例８〜12に対応する。 第３表に、第２図における三元合金図内の各点
１〜12（実施例１〜７、比較例８〜12）の未処理
時の組成比（原子％）と抵抗温度係数（ppm／
℃）を示す。即ち、点８〜12（Ａ・Ｂ・Ｃ・Ｄ領
域外）では抵抗温度係数TCRは大きいが、点１
〜７（Ａ・Ｂ・Ｃ・Ｄ領域内）ではTCRが小さい
ことを示している。
ほゞ同様な結果が認められた。すなわち、２成分
系合金薄膜抵抗体においては最も安定な熱処理を
行ない、小さい抵抗温度係数を求めると固有抵抗
と組成は自から定まつてしまい、そのため薄膜集
積回路の設計および個別抵抗器の製造上大きな制
約を受ける欠点があつた。 本発明は、上記従来の欠点に鑑みなされたもの
で、３成分よりなる合金薄膜を用いて構成した抵
抗体であつて、組成比を変え熱処理を施すことに
よつて、バラツキの少ない高い安定度と低い抵抗
温度係数をもち、熱処理温度を変化させることに
より抵抗温度係数を変化させることができる金属
薄膜抵抗体を提供することを目的とする。 このような目的を達成するために本発明者は三
元系の抵抗体用合金について鋭意研究の結果、タ
ンタル・クロム・アルミニウムの三元系合金が、
適当な組成比を選択することによつて熱処理を行
なわなくてもTCRを０±100ppm／℃の範囲とす
ることができることを見出し、本発明に至つたも
のである。 即ち、本発明の金属薄膜抵抗体はタンタル２〜
24原子％、クロム24〜88原子％、アルミニウム３
〜67原子％を含むタンタル・クロム・アルミニウ
ムの三元系合金薄膜により構成されるもので、こ
れら元素の組成比が第２図に示す組成図中、点
ABCDで囲まれた四角形内にあるものである。 第２図は、タンタル・クロム・アルミニウムの
３成分よりなる抵抗体の組成（％）を表わすもの
で（三元合金図）、図中Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの四角形
の領域は、抵抗温度係数が小さく安定度の高い領
域であり、この発明の主要部となるものである。 この四角形の領域は、TCRを±100ppm／℃で
あることが実験的に求められた領域であり、この
領域外の組成比では所期の目的を達成することが
できない。尚、図中の番号１〜12は実施例１〜
７、比較例８〜12に対応する。 第３表に、第２図における三元合金図内の各点
１〜12（実施例１〜７、比較例８〜12）の未処理
時の組成比（原子％）と抵抗温度係数（ppm／
℃）を示す。即ち、点８〜12（Ａ・Ｂ・Ｃ・Ｄ領
域外）では抵抗温度係数TCRは大きいが、点１
〜７（Ａ・Ｂ・Ｃ・Ｄ領域内）ではTCRが小さい
ことを示している。
【表】
第３図は、タンタルTa18原子％、クロムCr75
原子％、アルミニウム７原子％の場合の（第２図
の４）熱処理温度による面積抵抗値Ｒ（Ω／□）、
抵抗温度係数TCR（ppm／℃）およびTCRのバ
ラツキσTCR（ppm／℃）を示す。熱処理温度450
℃〜750℃の範囲で、Ｒは約24（Ω／□）〜28
（Ω／□）、TCRの変化は約−80〜数（ppm／
℃）、抵抗温度係数のバラツキδTCRは約３〜４
（ppm／℃）の値を示す。したがつて、高温処理
においても変化が少なく高安定性を有しているも
のと云える。また、第３表（第２図の４）と対比
すると明らかなように、熱処理温度を変化させる
ことにより抵抗温度係数を変化させることができ
る。 次にこの発明の試料の作製方法について説明す
る。スパツタリング条件はあらかじめベルジヤ内
を３×10-7Torr.に排気した後、高純度アルゴン
ガスを18〜20×10-3Torr.導入し、陰極電圧−5.7
〜−6.5kV、電流密度0.2〜0.5ｍＡ／cm2で２極ス
パツタリングにより行なつた。成膜速度は50〜
150Å／minである。膜組成は、タンタル、クロ
ム、アルミニウムの金属を用い、その面積比を変
えることにより決定した。また、熱処理は大気中
で所定の温度にて３分間加熱した。また、真空中
でも所定の温度にして数分間加熱するかあるいは
スパツタリング中に抵抗基体を加熱することによ
つてほぼ同様な効果を得ることができた。 ここで、上記金属薄膜の抵抗器としての安定性
を示すため、第４図及び第５図に高温放置試験お
よび耐湿負荷寿命試験の結果を示す。 第４図は、Ta12原子％、Cr69原子％、Al19原
子％の組成（第２図の５）における高温で放置し
た場合の時間に対する抵抗値変化率を示す。この
ときの温度を175℃とし無負荷で1000時間行つた
ものである。この結果、1000時間までの抵抗値変
化率は約0.04％〜0.08％である。 第５図は、Ta18原子％、Cr75原子％、Al7原
子％の組成における負荷をかけた場合の湿度によ
る抵抗値変化率を示す（△Ｒ／Ｒ％）。このとき
の温度を約40℃、湿度を90〜95％RHとし、そし
て負荷を1.5時間オン、0.5時間オフを繰り返えし
て1000時間行つたものである。この結果、1000時
間までの抵抗値変化率は約−0.025％〜0.025％で
ある。 したがつて、これらの試験からも明らかなよう
に諸条件において安定性に優れ、とりわけ耐湿負
荷寿命特性に優れているといえる。 以上、上記実施例からも明らかなように本発明
によれば、タンタル・クロム・アルミニウムの３
成分よりなる合金薄膜を用いて構成した抵抗体で
あつて、組成比を変え熱処理を施すことによつ
て、バラツキの少ない高安定度と抵抗定温度係数
の特性をもつ金属薄膜抵抗を得ることができる。
また、熱処理温度を変化させることによつて、抵
抗温度係数を所望の値にすることができる。
原子％、アルミニウム７原子％の場合の（第２図
の４）熱処理温度による面積抵抗値Ｒ（Ω／□）、
抵抗温度係数TCR（ppm／℃）およびTCRのバ
ラツキσTCR（ppm／℃）を示す。熱処理温度450
℃〜750℃の範囲で、Ｒは約24（Ω／□）〜28
（Ω／□）、TCRの変化は約−80〜数（ppm／
℃）、抵抗温度係数のバラツキδTCRは約３〜４
（ppm／℃）の値を示す。したがつて、高温処理
においても変化が少なく高安定性を有しているも
のと云える。また、第３表（第２図の４）と対比
すると明らかなように、熱処理温度を変化させる
ことにより抵抗温度係数を変化させることができ
る。 次にこの発明の試料の作製方法について説明す
る。スパツタリング条件はあらかじめベルジヤ内
を３×10-7Torr.に排気した後、高純度アルゴン
ガスを18〜20×10-3Torr.導入し、陰極電圧−5.7
〜−6.5kV、電流密度0.2〜0.5ｍＡ／cm2で２極ス
パツタリングにより行なつた。成膜速度は50〜
150Å／minである。膜組成は、タンタル、クロ
ム、アルミニウムの金属を用い、その面積比を変
えることにより決定した。また、熱処理は大気中
で所定の温度にて３分間加熱した。また、真空中
でも所定の温度にして数分間加熱するかあるいは
スパツタリング中に抵抗基体を加熱することによ
つてほぼ同様な効果を得ることができた。 ここで、上記金属薄膜の抵抗器としての安定性
を示すため、第４図及び第５図に高温放置試験お
よび耐湿負荷寿命試験の結果を示す。 第４図は、Ta12原子％、Cr69原子％、Al19原
子％の組成（第２図の５）における高温で放置し
た場合の時間に対する抵抗値変化率を示す。この
ときの温度を175℃とし無負荷で1000時間行つた
ものである。この結果、1000時間までの抵抗値変
化率は約0.04％〜0.08％である。 第５図は、Ta18原子％、Cr75原子％、Al7原
子％の組成における負荷をかけた場合の湿度によ
る抵抗値変化率を示す（△Ｒ／Ｒ％）。このとき
の温度を約40℃、湿度を90〜95％RHとし、そし
て負荷を1.5時間オン、0.5時間オフを繰り返えし
て1000時間行つたものである。この結果、1000時
間までの抵抗値変化率は約−0.025％〜0.025％で
ある。 したがつて、これらの試験からも明らかなよう
に諸条件において安定性に優れ、とりわけ耐湿負
荷寿命特性に優れているといえる。 以上、上記実施例からも明らかなように本発明
によれば、タンタル・クロム・アルミニウムの３
成分よりなる合金薄膜を用いて構成した抵抗体で
あつて、組成比を変え熱処理を施すことによつ
て、バラツキの少ない高安定度と抵抗定温度係数
の特性をもつ金属薄膜抵抗を得ることができる。
また、熱処理温度を変化させることによつて、抵
抗温度係数を所望の値にすることができる。
第１図は従来のシリコン・タンタル金属薄膜抵
抗体の組成比と固有抵抗の関係図、第２図は本発
明のタンタル・クロム・アルミニウムの３成分よ
りなる金属薄膜抵抗体の組成比を示した三元合金
図、第３図は本発明の金属薄膜抗抗体の熱処理に
よる抵抗温度計数・面積抵抗値・抵抗温度係数の
バラツキを示したグラフ、第４図は本発明の金属
薄膜抵抗体の高温放置試験結果を示したグラフ、
第５図は本発明の金属薄膜抵抗体の耐湿負荷寿命
試験結果を示したグラフである。 図中ρは固有抵抗、TCRは抵抗温度係数、△
Ｒ／Ｒは抵抗値変化率、ｔは試験時間である。
抗体の組成比と固有抵抗の関係図、第２図は本発
明のタンタル・クロム・アルミニウムの３成分よ
りなる金属薄膜抵抗体の組成比を示した三元合金
図、第３図は本発明の金属薄膜抗抗体の熱処理に
よる抵抗温度計数・面積抵抗値・抵抗温度係数の
バラツキを示したグラフ、第４図は本発明の金属
薄膜抵抗体の高温放置試験結果を示したグラフ、
第５図は本発明の金属薄膜抵抗体の耐湿負荷寿命
試験結果を示したグラフである。 図中ρは固有抵抗、TCRは抵抗温度係数、△
Ｒ／Ｒは抵抗値変化率、ｔは試験時間である。
Claims (1)
- １ タンタル２〜24原子％、クロム24〜88原子
％、アルミニウム３〜67原子％であつて、添付図
面に示すように点Ａ（タンタル２原子％、クロム
88原子％、アルミニウム10原子％）、Ｂ（タンタル
９原子％、クロム24原子％、アルミニウム67原子
％）、Ｃ（タンタル24原子％、クロム72原子％、ア
ルミニウム４原子％）、Ｄ（タンタル19原子％、ク
ロム78原子％、アルミニウム３原子％）で囲まれ
るタンタル・クロム・アルミニウムの３成分より
なる合金薄膜を用いて構成したことを特徴とする
金属薄膜抵抗体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58132124A JPS6024343A (ja) | 1983-07-20 | 1983-07-20 | 金属薄膜抵抗体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58132124A JPS6024343A (ja) | 1983-07-20 | 1983-07-20 | 金属薄膜抵抗体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6024343A JPS6024343A (ja) | 1985-02-07 |
| JPH0331780B2 true JPH0331780B2 (ja) | 1991-05-08 |
Family
ID=15073966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58132124A Granted JPS6024343A (ja) | 1983-07-20 | 1983-07-20 | 金属薄膜抵抗体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6024343A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6277436A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-09 | Susumu Kogyo Kk | 電気抵抗材料およびそれを用いた薄膜素子 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58153752A (ja) * | 1982-03-08 | 1983-09-12 | Takeshi Masumoto | Ｎｉ−Ｃｒ系合金材料 |
-
1983
- 1983-07-20 JP JP58132124A patent/JPS6024343A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6024343A (ja) | 1985-02-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4071426A (en) | Method of making high resistance cermet film | |
| US4414274A (en) | Thin film electrical resistors and process of producing the same | |
| JPS62111401A (ja) | 薄膜抵抗及びその製造方法 | |
| US4298505A (en) | Resistor composition and method of manufacture thereof | |
| US4063211A (en) | Method for manufacturing stable metal thin film resistors comprising sputtered alloy of tantalum and silicon and product resulting therefrom | |
| US4498071A (en) | High resistance film resistor | |
| JPH06158272A (ja) | 抵抗膜および抵抗膜の製造方法 | |
| JPS5955001A (ja) | 抵抗およびその製造方法 | |
| US4323875A (en) | Method of making temperature sensitive device and device made thereby | |
| JPS634321B2 (ja) | ||
| US5543208A (en) | Resistive film | |
| JPH0331780B2 (ja) | ||
| US3585073A (en) | Electric film resistors | |
| JPH045241B2 (ja) | ||
| JPH02152201A (ja) | 歪ゲージ用薄膜抵抗体 | |
| JPH047561B2 (ja) | ||
| JPH0412601B2 (ja) | ||
| Reddy et al. | Ta Al N thin film resistors with improved electrical properties | |
| Thiel et al. | TCR control of Ni/Cr resistors | |
| JPS634322B2 (ja) | ||
| JP4071458B2 (ja) | 抵抗器の製造法 | |
| JPH04370901A (ja) | 電気抵抗材料 | |
| JPH0287501A (ja) | 電気抵抗材料 | |
| JPH071722B2 (ja) | 薄膜抵抗体 | |
| JP4742758B2 (ja) | 薄膜抵抗体及びその製造方法 |