JPH0412601B2 - - Google Patents
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- JPH0412601B2 JPH0412601B2 JP58136366A JP13636683A JPH0412601B2 JP H0412601 B2 JPH0412601 B2 JP H0412601B2 JP 58136366 A JP58136366 A JP 58136366A JP 13636683 A JP13636683 A JP 13636683A JP H0412601 B2 JPH0412601 B2 JP H0412601B2
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- thin film
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- resistor
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Landscapes
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
Description
本発明は、クロム（Cr）、タンタル（Ta）、ア
ルミニウム（Al）およびシリコン（Si）の４成
分よりなる合金薄膜を用い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が、固有
抵抗は約260μΩ・cmで、実用膜厚における面積抵
抗は20〜100Ω／口にすぎず、薄膜集積回路をさ
らに小型化しようとする場合や、個別抵抗器とし
て大きな抵抗値を得ようとすることは困難であ
る。さらに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。
ルミニウム（Al）およびシリコン（Si）の４成
分よりなる合金薄膜を用い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が、固有
抵抗は約260μΩ・cmで、実用膜厚における面積抵
抗は20〜100Ω／口にすぎず、薄膜集積回路をさ
らに小型化しようとする場合や、個別抵抗器とし
て大きな抵抗値を得ようとすることは困難であ
る。さらに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℃の恒温槽中に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、クロム・タンタル・アルミニウム・シリコン
の４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、適宜熱処理を施すことによつて、抵
抗温度係数（TCR）、三次歪み（THI）、ノイズ
特性、寿命特性の優れた金属薄膜抵抗体を提供す
ることを目的とする。 上記目的を達成するため、本発明によれば、ク
ロム67〜83原子％、タンタル７〜25原子％および
アルミニウム11原子％以下、シリコン５原子％以
下の４成分よりなる合金薄膜を用い、この合金薄
膜を好ましくは300℃〜500℃で熱処理した金属薄
膜抵抗体を構成する。 以下、本発明の一実施例を表および図面により
説明する。 第３表に、未処理時の各組成比（原子％）にお
ける抵抗温度係数TCR（ppm／℃）を示す。これ
からも明らかなように１番〜８番の組成比では
TCRが±100（ppm／℃）の範囲内にあり、９番
〜12番の組成比ではTCRが±100（ppm／℃）の
範囲外である。即ち、クロム67〜83原子％、タン
タル７〜25原子％およびアルミニウム11原子％以
下、シリコン５原子％以下の組成内（第３表１番
〜８番）、が最適の抵抗温度係数値であることを
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、クロム・タンタル・アルミニウム・シリコン
の４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、適宜熱処理を施すことによつて、抵
抗温度係数（TCR）、三次歪み（THI）、ノイズ
特性、寿命特性の優れた金属薄膜抵抗体を提供す
ることを目的とする。 上記目的を達成するため、本発明によれば、ク
ロム67〜83原子％、タンタル７〜25原子％および
アルミニウム11原子％以下、シリコン５原子％以
下の４成分よりなる合金薄膜を用い、この合金薄
膜を好ましくは300℃〜500℃で熱処理した金属薄
膜抵抗体を構成する。 以下、本発明の一実施例を表および図面により
説明する。 第３表に、未処理時の各組成比（原子％）にお
ける抵抗温度係数TCR（ppm／℃）を示す。これ
からも明らかなように１番〜８番の組成比では
TCRが±100（ppm／℃）の範囲内にあり、９番
〜12番の組成比ではTCRが±100（ppm／℃）の
範囲外である。即ち、クロム67〜83原子％、タン
タル７〜25原子％およびアルミニウム11原子％以
下、シリコン５原子％以下の組成内（第３表１番
〜８番）、が最適の抵抗温度係数値であることを
示している。
【表】
第２図は、クロム78原子％、タンタル13原子
％、アルミニウム７原子％、シリコン２原子％の
場合の熱処理温度における抵抗温度係数TCR
（ppm／℃）、ノイズ（db）、三次歪みTHI（db）
および面積抵抗値Ｒ（Ω／□）を示したものであ
る。第２図において、抵抗温度係数TCRは
50ppm／℃以下、ノイズ特性は約−40db、三次
歪みTHI特性は約−130db〜−140db、面積抵抗
値Ｒは約10〜20Ω／□を示す。これらから明らか
なように、上記組成により熱処理を施すことによ
つて、耐環境性が良好となり、三次歪みTHI特
性が優れたものとなる。 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、電極密度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／mmである。膜組成は、クロム、タンタル、
アルミニウム、シリコンの金属を用い、その面積
比を変えることにより決定し、熱処理は大気中で
数分間行なつた。 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３図および第４図にクロム78.7原
子％、タンタル11.8原子％、アルミニウム7.1原
子％、シリコン2.4原子％の組成における高温放
置試験および耐湿負荷寿命試験を1000時間行つた
結果を示す。この結果、第３図の高温放置試験に
おける抵抗値変化率は0.1以下であり、第４図の
耐湿負荷寿命試験における抵抗値変化率は0.02％
以下であつた。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、クロム、タンタル、アルミニウム、シ
リコンの４成分よりなる合金薄膜を用いて構成さ
れた抵抗体であつて、適宜熱処理を施すことによ
つて、抵抗温度係数TCR、三次歪みTHI、ノイ
ズ特性、寿命特性の優れた金属薄膜抵抗体を得る
ことができる。
％、アルミニウム７原子％、シリコン２原子％の
場合の熱処理温度における抵抗温度係数TCR
（ppm／℃）、ノイズ（db）、三次歪みTHI（db）
および面積抵抗値Ｒ（Ω／□）を示したものであ
る。第２図において、抵抗温度係数TCRは
50ppm／℃以下、ノイズ特性は約−40db、三次
歪みTHI特性は約−130db〜−140db、面積抵抗
値Ｒは約10〜20Ω／□を示す。これらから明らか
なように、上記組成により熱処理を施すことによ
つて、耐環境性が良好となり、三次歪みTHI特
性が優れたものとなる。 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、電極密度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／mmである。膜組成は、クロム、タンタル、
アルミニウム、シリコンの金属を用い、その面積
比を変えることにより決定し、熱処理は大気中で
数分間行なつた。 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３図および第４図にクロム78.7原
子％、タンタル11.8原子％、アルミニウム7.1原
子％、シリコン2.4原子％の組成における高温放
置試験および耐湿負荷寿命試験を1000時間行つた
結果を示す。この結果、第３図の高温放置試験に
おける抵抗値変化率は0.1以下であり、第４図の
耐湿負荷寿命試験における抵抗値変化率は0.02％
以下であつた。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、クロム、タンタル、アルミニウム、シ
リコンの４成分よりなる合金薄膜を用いて構成さ
れた抵抗体であつて、適宜熱処理を施すことによ
つて、抵抗温度係数TCR、三次歪みTHI、ノイ
ズ特性、寿命特性の優れた金属薄膜抵抗体を得る
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との関係図、第２図は本
発明の金属薄膜抵抗体の熱処理による抵抗温度係
数TCR・三次歪みTHI・ノイズ・面積抵抗値を
示したグラフ、第３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４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、
THIは三次歪み、ΔR／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との関係図、第２図は本
発明の金属薄膜抵抗体の熱処理による抵抗温度係
数TCR・三次歪みTHI・ノイズ・面積抵抗値を
示したグラフ、第３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４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、
THIは三次歪み、ΔR／Ｒは抵抗値変化率、ｔは
試験時間である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ クロム67〜83原子％、タンタル７〜25原子
％、アルミニウム11原子％以下およびシリコン５
原子％以下の４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。 ２ 前記合金薄膜を300℃〜500℃の温度で熱処理
したものを用いて構成したことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の金属薄膜抵抗体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58136366A JPS6027102A (ja) | 1983-07-25 | 1983-07-25 | 金属薄膜抵抗体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58136366A JPS6027102A (ja) | 1983-07-25 | 1983-07-25 | 金属薄膜抵抗体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6027102A JPS6027102A (ja) | 1985-02-12 |
| JPH0412601B2 true JPH0412601B2 (ja) | 1992-03-05 |
Family
ID=15173484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58136366A Granted JPS6027102A (ja) | 1983-07-25 | 1983-07-25 | 金属薄膜抵抗体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6027102A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007270480A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Railway Technical Res Inst | レール |
-
1983
- 1983-07-25 JP JP58136366A patent/JPS6027102A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6027102A (ja) | 1985-02-12 |
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