JPH0376561B2 - - Google Patents

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JPH0376561B2
JPH0376561B2 JP58150969A JP15096983A JPH0376561B2 JP H0376561 B2 JPH0376561 B2 JP H0376561B2 JP 58150969 A JP58150969 A JP 58150969A JP 15096983 A JP15096983 A JP 15096983A JP H0376561 B2 JPH0376561 B2 JP H0376561B2
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JP
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nitrogen
layer
resistor
resistance
sputtering
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Fugutsu Rudofuikusu
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Koninklijke Philips Electronics NV
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C7/00Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01C17/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors
    • H01C17/06Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base
    • H01C17/075Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base by thin-film techniques
    • H01C17/12Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base by thin-film techniques by sputtering
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    • H01C7/06Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material including means to minimise changes in resistance with changes in temperature
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は絶縁基板上にクロムケイ素の薄い層が
存在している抵抗およびその製造方法に関するも
のである。 材料CrSiは1〜20kΩ/□の表面抵抗を有する
抵抗層に特に適している。この材料を使用するこ
とにより100kΩ〜10MΩの高オーム範囲の抵抗を
有する抵抗を製造することができる。CrSixの固
有抵抗は組成によつて変化し、Crが約30原子%
である組成の場合には、約8×10-3Ωである。 かかる抵抗はなかんずく「J.Vac.Sci.Techn.
6、308〜315(1969)」に開示されている。前記抵
抗を製造する最も普通の方法は、普通セラミツク
材料からなる基板上にCr−Si抵抗材料をスパツ
タリングすることである。 前記化合物を抵抗層に実用する際には、xの値
を1〜5の範囲内で変えることができる。 かかる抵抗の欠点は、抵抗が温度150℃で著し
く変動すること、例えば1000時間後に+3.5%〜
+8%変動することである。 この欠点はCrSix層がドーパントとして窒素を
含有している抵抗によつて既に克服されている。 ドーパントが層の厚さ全体にわたつて存在して
いる場合には、ドーパントは1原子%以上10原子
%以下の分量である。前記ドーピングの結果、抵
抗値の変化は150℃で1000時間後に1%未満まで
減少する。 かかるドーピングの欠点は、温度範囲−55℃〜
+150℃における抵抗の温度係数(TCR)が未ド
ープCrSixの場合の小さな正の値から窒素ドープ
材料の場合の可成り大きな負の値(約−200×
10-6/℃以下)までになることである。かかる高
い温度係数は温度約450℃における時効
(ageing)により−100×10-6/℃より大きな値ま
で増大することができる。 従つて本発明の目的は上述の欠点を有していな
い安定性の優れたかかるクロムケイ素抵抗を得る
ことにある。 本発明の抵抗は、絶縁基板上に式:CrSix(ただ
し、1x5)で表わされる組成を有するクロ
ムケイ素合金の薄い層が存在し、前記CrSix層が
ドーパントとして窒素を含有している抵抗におい
て、前記ドーパントは前記層の外側および前記基
板に隣接する側の両方の厚さ領域中に存在し、こ
れらの領域と非ドープ領域とが組み合わされてい
ることを特徴とする。 クロムケイ素合金層が2個の窒素ドープ層の間
に1個の非ドープ層が存在する三層構造を有する
本発明の抵抗の第1の利点は、窒素が厚さ全体に
わたつてドープされている単一層構造を有する抵
抗と同様に安定性が良好であることである。他
方、1個の窒素ドープ層と1個の非ドープとから
なる二層構造を有する抵抗は安定性が前述の単一
層構造を有す抵抗および3層構造を有する本発明
の抵抗より可成り低下する。 三層構造を有する本発明の抵抗の第2の利点
は、層の厚さの相互の比を適当にすることによ
り、組合せ層の抵抗の温度係数(TCR)を0〜
−100×10-6/℃の範囲で調整でき、かつTCRの
絶対値を前記単一層構造を有する抵抗および前記
二層構造を有する抵抗より小さくすることができ
ることである。 三層構造を有する本発明の抵抗の第3の利点
は、クロムケイ素合金層に対する雰囲気および基
板の影響が前記一層構造を有する抵抗および前記
二層構造を有する抵抗より小さいことである。こ
れは、前記三層構造を有する抵抗では、非ドープ
層が両側のドープ層によつて雰囲気および基板か
ら遮断されているので、抵抗使用中の高温度の結
果として起ることのあるクロムケイ素合金層の化
学的変質が防止されるからである。 なお、クロムケイ素合金層を四層構造またはそ
れ以上の構造にしても、製造に長い処理時間が必
要となるが、三層構造の利点以上の利点は得られ
ない。 上述の理由から、クロムケイ素合金層は2個の
窒素ドープ層の間に1個の非ドープ層が存在する
三層構造であるのが好ましい。 それぞれの非ドープ層の両側における窒素ドー
プ層は例えば30nmの厚さを有しているが、層の
全体の厚さは例えば70〜1000nmとすることがで
きる。これらの窒素ドープ層の窒素含有量は約50
原子%である。Cr−Si−窒化物が形成している
と考えられるような絶縁層が形成する。 本発明の抵抗の製造方法では、不活性キヤリヤ
ガス(例えば、アルゴン)雰囲気中でスパツタリ
ングすることにより、クロムケイ素合金のターゲ
ツトから絶縁基板上に薄い層を被着させる。 スパツタリング雰囲気に窒素を添加すると抵抗
が増大し、350℃における時効後における抵抗の
変化が減少する。抵抗値が著しく増大し始める窒
素圧力において、抵抗の温度係数(絶対値)は減
少し、抵抗値は一層安定になる。窒素圧力の増大
が大きすぎると、この方法では再現性のない抵抗
値が得られる。スパツタリング電流0.5Aでは、
使用可能な最高窒素圧力は約3.3×10-2Pa(2.5×
10-4Torr)である。窒素圧力約2×10-2Pa(1.5
×10-4Torr)では、TCR(絶対値)が100×
10-6/℃より小さくかつ150℃に80時間保持した
後の変化が最高0.1%である抵抗を製造すること
ができる。 本発明の抵抗の製造方法は、先ず窒素を添加し
た不活性キヤリヤガス雰囲気中で基板をスパツタ
リング処理し、次いで窒素の添加を止めて未ドー
プキヤリヤガス中でスパツタリングを進行させ、
最後に再度窒素をキヤリヤガスに添加することを
特徴とする。 次に本発明を比較例および実施例について説明
する。 比較例 1 均一なCr−Si−N抵抗層を有する抵抗 Cr28原子%とSi72原子%とからなるCr−Siス
パツタリングプレートを具えたスパツタリング装
置内に、直径1.7mm、長さ6.5mmのセラミツク棒
35000本を装入した。 先ずこの装置を排気し、次いでアルゴンガスと
窒素との混合物を導入し、この際アルゴンガスお
よび窒素の圧力をそれぞれ0.2Pa(1.5×10-3Torr)
および0.02Pa(1.5×10-4Torr)とした。 スパツタリングは、基板に関してスパツタリン
グプレートに対する電流を0.5Aとしかつ電圧を
−400Vとして、15分間行つた。 生成した抵抗は3.8kΩ(標準偏差±20%)で、
6原子%の窒素でドープされていた。この抵抗を
450℃で4時間加熱した。この抵抗のTCRは約−
90×10-6/℃であつた。 この抵抗について、空気中で150℃に80時間保
持する試験を行つた。この試験から分つた抵抗値
の変化は0.1%であつた。 実施例 1 比較例1におけると同じ寸法のセラミツク棒約
35000本を比較例1におけると同じスパツタリン
グ装置に装入した。 この装置を排気した後、アルゴンガスと窒素と
の混合物を導入し、この際アルゴンガスおよび窒
素の圧力をそれぞれ0.2Pa(1.5×10-3Torr)およ
び1.06×10-3Pa(8×10-4Torr)とした。スパツ
タリングは、基板に関してスパツタリングプレー
トに対する電流を1Aとしかつ電圧を−400Vとし
て、7 1/2分間行つた。次いでガス流から窒素を
除き、圧力0.2Pa(1.5×10-3Torr)のアルゴン単
独の雰囲気中でスパツタリングを行つた。前記雰
囲気中でのスパツタリングは電流の強さを0.4A
として10分間続けた。最後に再度窒素をガス流中
に同じ圧力まで導入し、最初の層について述べた
と同じ強さの電流を用いて同じ時間の間スパツタ
リングを行つた。2個の窒素ドープ層の間に1個
の非ドープ層が存在する三層構造のクロムケイ素
合金層を有し、抵抗値9.4kΩ±20%を有する抵抗
を得た。この抵抗のTCRは350℃で3時間時効後
に−30×10-6/℃であつた。内側層および外側層
における窒素ドーピングは50原子%であつた。 これらの抵抗を150℃で160時間加熱することに
より試験した。この試験の結果生じた抵抗の変化
は0.1%であつた。 比較例1および実施例1の抵抗の一部分に接続
キヤツプおよびワイヤを設け、レーザーでそれぞ
れ値3MΩおよび7MΩの値までトレミングし、最
後に塗装することによりこれらの抵抗を完成させ
た。これらの抵抗は、150℃で1000時間加熱した
際に、比較例1の抵抗の場合には0.85%の変化を
示し、実施例1の抵抗の場合には0.75%の変化を
示した。 TCR試験において、時効温度が比較例1では
450℃であるのに対して実施例1では350℃である
のは、比較例1では350℃の時効温度において安
定な結果を得ることができなかつたからである。
時効温度を低くすることができ、時効時間を短く
することができるのは、実施例1の方法の追加の
利点である。 実施例 2 絶縁基板上に下記のクロムケイ素合金層を有す
る抵抗を実施例1におけると同様にして製造し
た。窒素トープ層を堆積させる場合にのみガス流
中に窒素を導入し、非ドープ層を堆積させる場合
には窒素を導入しなかつた。これらの抵抗に
350Vで90分間ついで0Vで30分間のサイクルで電
気的な負荷をかけて70℃において1000時間加熱す
ることにより抵抗の寿命試験を行い、抵抗値の変
化について次の結果を得た: 単一層構造(非ドープ層) 0.54% 二層構造(基盤と非ドープ層との間にドープ層)
0.37% 二層構造(非ドープ層と雰囲気との間にドープ
層) 0.25% 三層構造(2個のドープ層の間に非ドープ層)
0.23% この結果から、クロムケイ素合金層が2個のド
ープの間に非ドープ層が存在する三層構造を有す
る抵抗は、二層構造を有する抵抗より安定性が優
れていること、また当然のことではあるが非ドー
プ層のみを有する単一層構造より安定性が優れて
いることが分る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 絶縁基板上に式:CrSix(ただし、1x
    5)で表わされる組成を有するクロムケイ素合金
    の薄い層が存在し、前記CrSix層がドーパントと
    して窒素を含有している抵抗において、 前記ドーパントは前記層の外側および前記基板
    に隣接する側の両方の厚さ領域中に存在し、これ
    らの領域と非ドープ領域とが組み合わされている
    ことを特徴とする抵抗。 2 不活性キヤリヤガス雰囲気中でスパツタリン
    グすることにより、クロムケイ素合金のターゲツ
    トから絶縁基板上に薄い層を被着させて抵抗を製
    造するに当り、 先ず窒素を添加した不活性キヤリヤガス雰囲気
    中で前記基板をスパツタリング処理し、 次いで窒素の供給を止めて未ドープキヤリヤガ
    ス中でスパツタリングを進行させ、 最後に再度窒素をキヤリヤガスに供給すること
    を特徴とする抵抗の製造方法。
JP58150969A 1982-08-24 1983-08-20 抵抗およびその製造方法 Granted JPS5955001A (ja)

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KR (1) KR910002258B1 (ja)
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