JPH0354842B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0354842B2 JPH0354842B2 JP61134619A JP13461986A JPH0354842B2 JP H0354842 B2 JPH0354842 B2 JP H0354842B2 JP 61134619 A JP61134619 A JP 61134619A JP 13461986 A JP13461986 A JP 13461986A JP H0354842 B2 JPH0354842 B2 JP H0354842B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thermistor
- thin film
- composite oxide
- manufacturing
- temperature
- 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
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- Thermistors And Varistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、例えば複写機のトナー定着ローラや
オフイス・オートメシヨン（OA）機器の感熱部
等に温度検出器として使用する薄膜サーミスタの
製造方法の改良に関する。
オフイス・オートメシヨン（OA）機器の感熱部
等に温度検出器として使用する薄膜サーミスタの
製造方法の改良に関する。
（従来の技術）
従来、複写機のトナー定着ローラや前記OA機
器等においては、その温度を検出すべき対象物に
サーミスタを機械的に接触させ、100℃〜300℃の
温度範囲で温度を検出している。
器等においては、その温度を検出すべき対象物に
サーミスタを機械的に接触させ、100℃〜300℃の
温度範囲で温度を検出している。
ところで、この種のサーミスタは、成分および
製造方法等から種々のものが開発されており、例
えば金属複合酸化物焼結サーミスタ、Sic薄膜サ
ーミスタ、金属複合酸化物薄膜サーミスタ等が挙
げられる。
製造方法等から種々のものが開発されており、例
えば金属複合酸化物焼結サーミスタ、Sic薄膜サ
ーミスタ、金属複合酸化物薄膜サーミスタ等が挙
げられる。
金属複合酸化物焼結サーミスタは、マンガン
Mn、コバルトCo、ニツケルNiまたはMn，
Co，Niを主成分としこれに銅Cuまたは鉄Fe等
を加えた金属複合酸化物を混合して成型すると
ともに、1200℃〜1300℃の高温で焼結して作つ
たものである。
Mn、コバルトCo、ニツケルNiまたはMn，
Co，Niを主成分としこれに銅Cuまたは鉄Fe等
を加えた金属複合酸化物を混合して成型すると
ともに、1200℃〜1300℃の高温で焼結して作つ
たものである。
Sic薄膜サーミスタは、Sic焼結体をターゲツ
トとし、アルゴンArガス雰囲気中で高周波ス
パッタリングにより、アルミナ基板上にSic薄
膜を形成させたものである。スパツタリング中
の基板温度は650℃〜750℃である 金属複合酸化物薄膜サーミスタには２種類あ
り、その１つは、Mn，Co，Niの中の２〜３成
分中にクロムCrまたはFe等を加えたサーミス
タ材料を用いて焼結ターゲツトを作製する。さ
らに、この焼結ターゲツトを用いてArガス雰
囲気中でスパツタによりアルミナ基板上に薄膜
を形成する。次いで、大気中で熱処理して薄膜
サーミスタを完成する。他のもう１つは、
Mn3Co2Ni1よりなる酸化物の焼結ターゲット
を使用し、Arに体積比で３％以上の酸素を混
合させたスパツタガス中で400℃〜500℃に加熱
した高融点ガラス基板上にサーミスタ薄膜を形
成したものである。
トとし、アルゴンArガス雰囲気中で高周波ス
パッタリングにより、アルミナ基板上にSic薄
膜を形成させたものである。スパツタリング中
の基板温度は650℃〜750℃である 金属複合酸化物薄膜サーミスタには２種類あ
り、その１つは、Mn，Co，Niの中の２〜３成
分中にクロムCrまたはFe等を加えたサーミス
タ材料を用いて焼結ターゲツトを作製する。さ
らに、この焼結ターゲツトを用いてArガス雰
囲気中でスパツタによりアルミナ基板上に薄膜
を形成する。次いで、大気中で熱処理して薄膜
サーミスタを完成する。他のもう１つは、
Mn3Co2Ni1よりなる酸化物の焼結ターゲット
を使用し、Arに体積比で３％以上の酸素を混
合させたスパツタガス中で400℃〜500℃に加熱
した高融点ガラス基板上にサーミスタ薄膜を形
成したものである。
（発明が解決しようとする問題点）
しかし、以上のようなサーミスタには次に述べ
る様な種々の問題点がある。
る様な種々の問題点がある。
金属複合酸化物焼結サーミスタは、小型化に
不向きであり、かつ、熱応答時定数を短くする
のが困難である。
不向きであり、かつ、熱応答時定数を短くする
のが困難である。
次に、Sic薄膜サーミスタは、結晶性によい
安定なSic膜を得るためには基板の温度を650℃
〜750℃と高くすることが必要であり、生産性
の低下が否めない。また、サーミスタ定数が約
2000Kと小さく、温度変化による抵抗値の変化
が少ないために高精度に温度を検出できない。
サーミスタ定数が温度に依存して変化する。こ
の結果、広範囲にわたつて温度を検出する場
合、その直線性が劣る。また、スパツタガス中
に微量の窒素が混入すると抵抗値が大きく変化
し、一定の品質のものを得るのが困難である。
安定なSic膜を得るためには基板の温度を650℃
〜750℃と高くすることが必要であり、生産性
の低下が否めない。また、サーミスタ定数が約
2000Kと小さく、温度変化による抵抗値の変化
が少ないために高精度に温度を検出できない。
サーミスタ定数が温度に依存して変化する。こ
の結果、広範囲にわたつて温度を検出する場
合、その直線性が劣る。また、スパツタガス中
に微量の窒素が混入すると抵抗値が大きく変化
し、一定の品質のものを得るのが困難である。
金属複合酸化物薄膜サーミスタは、スパツタ
のままであるので熱的に不安定であつてサーミ
スタとして使用し難い。このため1000℃前後の
高温で熱処理する必要がある。また、サーミス
タの特性は熱処理温度に依存し、条件設定が困
難である。結晶性のよい熱的に安定な薄膜サー
ミスタを得るためには、基板温度を高温度
（400℃〜500℃）にする必要があり、Sic薄膜サ
ーミスタと同様に生産性の低下は否めない。
のままであるので熱的に不安定であつてサーミ
スタとして使用し難い。このため1000℃前後の
高温で熱処理する必要がある。また、サーミス
タの特性は熱処理温度に依存し、条件設定が困
難である。結晶性のよい熱的に安定な薄膜サー
ミスタを得るためには、基板温度を高温度
（400℃〜500℃）にする必要があり、Sic薄膜サ
ーミスタと同様に生産性の低下は否めない。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、サ
ーミスタ定数が大きく熱安定性に優れ、熱応答時
定数が極めて短く、かつ、生産性および量産性に
適する薄膜サーミスタの製造方法を提供すること
を目的とする。
ーミスタ定数が大きく熱安定性に優れ、熱応答時
定数が極めて短く、かつ、生産性および量産性に
適する薄膜サーミスタの製造方法を提供すること
を目的とする。
（問題点を解決するための手段）
本発明による薄膜サーミスタの製造方法は、絶
縁性基板上に、Mn，Co，Niの複合酸化物または
Mn，Co，Niの２〜３成分にAl，Fe，Cr，Cuの
中の１つ以上の成分を加えた複合酸化物の焼結体
をターゲツトとして使用し、かつ、前記基板を加
熱することなくArガス雰囲気中で高周波スパッ
タリングにより前記成分の複合酸化物のサーミス
タ薄膜を形成し、その後、大気中で熱処理して製
造するものである。
縁性基板上に、Mn，Co，Niの複合酸化物または
Mn，Co，Niの２〜３成分にAl，Fe，Cr，Cuの
中の１つ以上の成分を加えた複合酸化物の焼結体
をターゲツトとして使用し、かつ、前記基板を加
熱することなくArガス雰囲気中で高周波スパッ
タリングにより前記成分の複合酸化物のサーミス
タ薄膜を形成し、その後、大気中で熱処理して製
造するものである。
（作用）
従つて、以上のような手段による薄膜サーミス
タの製造方法によれば、絶縁性基板上に該基板を
加熱することなく金属複合酸化物薄膜を形成した
後、大気中で熱処理するすることにより、熱的安
定性を図り、熱応答時定数の短いものを作製し、
生産性および量産性に適した製造工程とするもの
である。
タの製造方法によれば、絶縁性基板上に該基板を
加熱することなく金属複合酸化物薄膜を形成した
後、大気中で熱処理するすることにより、熱的安
定性を図り、熱応答時定数の短いものを作製し、
生産性および量産性に適した製造工程とするもの
である。
（実施例）
以下、本発明の実施例について図面を参照して
説明する。第１図は薄膜サーミスタの断面を示す
図であつて、１は絶縁性基板であつて、これは例
えば単結晶シリコン基板上に、例えば熱酸化、
CVD法またはスパツタ法を用いて酸化シリコン、
窒化シリコンアルミナ等の絶縁層を施したものを
使用する。この絶縁性基板１の上側にサーミスタ
薄膜２が形成される。このサーミスタ薄膜２の形
成にあつては、Mn，Co，Niの金属複合酸化物ま
たはMn，Co，Niの中に２〜３成分にAl，Cr，
Cu，Fe等の中の１つ以上の成分を加えた金属複
合酸化物を焼結してターゲツトとする。この焼結
ターゲツトは通常のサーミスタ材料の一般的製造
方法により製作したものでもよい。勿論、前記成
分の金属複合酸化物焼結体であれば、他の方法で
製造したものでもよい。そして、以上のようなタ
ーゲツトを用いてArガス雰囲気中で高周波スパ
ッタリングを行い、前記絶縁基板上に前記成分の
金属複合酸化物のサーミスタ薄膜２を形成する。
この高周波スパッタリング中、絶縁性基板１は加
熱しない。
説明する。第１図は薄膜サーミスタの断面を示す
図であつて、１は絶縁性基板であつて、これは例
えば単結晶シリコン基板上に、例えば熱酸化、
CVD法またはスパツタ法を用いて酸化シリコン、
窒化シリコンアルミナ等の絶縁層を施したものを
使用する。この絶縁性基板１の上側にサーミスタ
薄膜２が形成される。このサーミスタ薄膜２の形
成にあつては、Mn，Co，Niの金属複合酸化物ま
たはMn，Co，Niの中に２〜３成分にAl，Cr，
Cu，Fe等の中の１つ以上の成分を加えた金属複
合酸化物を焼結してターゲツトとする。この焼結
ターゲツトは通常のサーミスタ材料の一般的製造
方法により製作したものでもよい。勿論、前記成
分の金属複合酸化物焼結体であれば、他の方法で
製造したものでもよい。そして、以上のようなタ
ーゲツトを用いてArガス雰囲気中で高周波スパ
ッタリングを行い、前記絶縁基板上に前記成分の
金属複合酸化物のサーミスタ薄膜２を形成する。
この高周波スパッタリング中、絶縁性基板１は加
熱しない。
そして、以上のようにしてサーミスタ薄膜形成
後、高周波スパッタリングにより酸化シリコン、
アルミナ等の保護膜３を形成する。この時の保護
膜３の形成は熱処理による比抵抗の変化を最小限
とし処理時間を短縮する。なお、保護膜３を設け
たのは、金属複合酸化物のサーミスタでは組成中
の酸素の比率が温度に依存して変化し、比抵抗の
熱的安定性を阻害するので、それを解決するため
に保護膜３を設けたものである。次いで、大気中
において使用温度よりやや高い温度で50〜250時
間熱処理を行う。図中４は電極を示す。
後、高周波スパッタリングにより酸化シリコン、
アルミナ等の保護膜３を形成する。この時の保護
膜３の形成は熱処理による比抵抗の変化を最小限
とし処理時間を短縮する。なお、保護膜３を設け
たのは、金属複合酸化物のサーミスタでは組成中
の酸素の比率が温度に依存して変化し、比抵抗の
熱的安定性を阻害するので、それを解決するため
に保護膜３を設けたものである。次いで、大気中
において使用温度よりやや高い温度で50〜250時
間熱処理を行う。図中４は電極を示す。
従つて、上記製造方法によれば、絶縁性基板１
上に形成した金属複合酸化物２は微細であるが安
定な結晶構造を持つており、比較的低い温度であ
つても充分に長い時間熱処理することにより、熱
的に安定した経時変化のないものを製造すること
ができる。
上に形成した金属複合酸化物２は微細であるが安
定な結晶構造を持つており、比較的低い温度であ
つても充分に長い時間熱処理することにより、熱
的に安定した経時変化のないものを製造すること
ができる。
次に、サーミスタ薄膜２の製造具体例およびそ
の製造された薄膜サーミスタの特性について述べ
る。
の製造された薄膜サーミスタの特性について述べ
る。
第１の製造具体例について。
先ず、Mn−35Ni−4Al（wt％）の金属酸化物
焼結体をターゲツトとして用意し、このターゲツ
トを用いて圧力1mTorrのArガス雰囲気中で高周
波スパッタリングにより、前記絶縁性基板１上に
複合酸化物のサーミスタ薄膜２を形成した。この
とき、高周波電力が200W、成膜速度が0.8μm／
時である。このスパツタリング中、基板１は加熱
していない。さらに、酸化シリコンを用いて保護
膜３を形成した。しかる後、大気中で3000℃、
100時間熱処理した。その結果、サーミスタ定数
が4950K、比抵抗が2500Ω・cm（100℃）の薄膜
サーミスタが得られた。
焼結体をターゲツトとして用意し、このターゲツ
トを用いて圧力1mTorrのArガス雰囲気中で高周
波スパッタリングにより、前記絶縁性基板１上に
複合酸化物のサーミスタ薄膜２を形成した。この
とき、高周波電力が200W、成膜速度が0.8μm／
時である。このスパツタリング中、基板１は加熱
していない。さらに、酸化シリコンを用いて保護
膜３を形成した。しかる後、大気中で3000℃、
100時間熱処理した。その結果、サーミスタ定数
が4950K、比抵抗が2500Ω・cm（100℃）の薄膜
サーミスタが得られた。
なお、上記製造例と同条件で岩塩上に透過電子
顕微鏡用試料を作製し、該電子顕微鏡を用いて観
察したところ微細ではあるが、安定したスピネル
構造が得られていることが明らかとなつた（第２
図参照）。
顕微鏡用試料を作製し、該電子顕微鏡を用いて観
察したところ微細ではあるが、安定したスピネル
構造が得られていることが明らかとなつた（第２
図参照）。
第２の製造具体例について。
このサーミスタ薄膜２の製造手段は、Mn−
15Co−5Ni（wt％）の金属酸化物焼結体をターゲ
ツトとして用意し、第１の製造具体例とほぼ同一
条件にて絶縁性基板１にサーミスタ薄膜２および
保護膜３を形成した。但し、成膜速度は1μm／時
とした。しかる後、大気中において200℃で熱処
理を行つた。第３図はその熱処理経時時間に対す
る比抵抗の関係を表わした図である。このときの
比抵抗の変化は第３図から明らかなように200時
間経時後約15％まで増大して一定となり、熱的に
安定した。この製造方法によりサーミスタ定数が
4500K、比抵抗が2500Ω・cm（100℃）の薄膜サ
ーミスタが得られた。
15Co−5Ni（wt％）の金属酸化物焼結体をターゲ
ツトとして用意し、第１の製造具体例とほぼ同一
条件にて絶縁性基板１にサーミスタ薄膜２および
保護膜３を形成した。但し、成膜速度は1μm／時
とした。しかる後、大気中において200℃で熱処
理を行つた。第３図はその熱処理経時時間に対す
る比抵抗の関係を表わした図である。このときの
比抵抗の変化は第３図から明らかなように200時
間経時後約15％まで増大して一定となり、熱的に
安定した。この製造方法によりサーミスタ定数が
4500K、比抵抗が2500Ω・cm（100℃）の薄膜サ
ーミスタが得られた。
従つて、以上のような実施例の薄膜サーミスタ
の製造方法によれば、サーミスタ薄膜２が例えば
0.5〜数μmの薄い膜厚に形成することができ、か
つ、サーミスタ定数が4500〜5000Kと高くでき
る。この結果、熱的安定性に優れ、かつ、熱時定
数の短い薄膜サーミスタを得ることができる。ま
た、サーミスタ薄膜２の形成時、絶縁性基板１を
加熱する必要がない。特に、真空中で絶縁性基板
１を加熱することは熱伝導が極めて不充分となる
ために長時間を要し、生産性を著くし低下させる
が、本製造方法はサーミスタ薄膜形成時に絶縁性
基板１を加熱することがなく、かつ、大気中での
熱処理時間は長時間にわたるものの、一度に大量
に処理することが可能であり、製造工程全体で考
えると生産性を大幅に向上させることができる。
の製造方法によれば、サーミスタ薄膜２が例えば
0.5〜数μmの薄い膜厚に形成することができ、か
つ、サーミスタ定数が4500〜5000Kと高くでき
る。この結果、熱的安定性に優れ、かつ、熱時定
数の短い薄膜サーミスタを得ることができる。ま
た、サーミスタ薄膜２の形成時、絶縁性基板１を
加熱する必要がない。特に、真空中で絶縁性基板
１を加熱することは熱伝導が極めて不充分となる
ために長時間を要し、生産性を著くし低下させる
が、本製造方法はサーミスタ薄膜形成時に絶縁性
基板１を加熱することがなく、かつ、大気中での
熱処理時間は長時間にわたるものの、一度に大量
に処理することが可能であり、製造工程全体で考
えると生産性を大幅に向上させることができる。
（発明の効果）
以上詳記したように本発明によれば、サーミス
タ定数が大きく、熱的安定性に優れたものが得ら
れ、かつ、熱応答時定数を短くでき、生産性およ
び量産性を高め得る低コストの薄膜サーミスタの
製造方法を提供できる。
タ定数が大きく、熱的安定性に優れたものが得ら
れ、かつ、熱応答時定数を短くでき、生産性およ
び量産性を高め得る低コストの薄膜サーミスタの
製造方法を提供できる。
第１図ないし第３図は本発明の実施例を説明す
るために示したもので、第１図は薄膜サーミスタ
の断面図、第２図は透過電子顕微鏡で観察したサ
ーミスタ薄膜の金属組織を示す図、第３図は大気
中での熱処理経時時間とサーミスタ薄膜の比抵抗
との関係特性図である。 １…絶縁性基板、２…複合酸化物のサーミスタ
薄膜、３…保護膜。
るために示したもので、第１図は薄膜サーミスタ
の断面図、第２図は透過電子顕微鏡で観察したサ
ーミスタ薄膜の金属組織を示す図、第３図は大気
中での熱処理経時時間とサーミスタ薄膜の比抵抗
との関係特性図である。 １…絶縁性基板、２…複合酸化物のサーミスタ
薄膜、３…保護膜。
Claims (1)
- １ 絶縁性基板上に、Mn，Co，Niの複合酸化物
またはMn，Co，Niの２〜３成分にAl，Fe，Cr，
Cuの中の１つ以上の成分を加えた複合酸化物の
焼結体をターゲツトとして使用し、かつ、前記基
板を加熱することなくArガス雰囲気中で高周波
スパッタリングにより前記成分による複合酸化物
のサーミスタ薄膜を形成し、その後、大気中で熱
処理して製造することを特徴とする薄膜サーミス
タの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13461986A JPS62291002A (ja) | 1986-06-10 | 1986-06-10 | 薄膜サ−ミスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13461986A JPS62291002A (ja) | 1986-06-10 | 1986-06-10 | 薄膜サ−ミスタの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62291002A JPS62291002A (ja) | 1987-12-17 |
| JPH0354842B2 true JPH0354842B2 (ja) | 1991-08-21 |
Family
ID=15132620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13461986A Granted JPS62291002A (ja) | 1986-06-10 | 1986-06-10 | 薄膜サ−ミスタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62291002A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1115937A (en) * | 1965-02-25 | 1968-06-06 | Victory Engineering Corp | Method and apparatus for sputtering thin film resistance elements |
-
1986
- 1986-06-10 JP JP13461986A patent/JPS62291002A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62291002A (ja) | 1987-12-17 |
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