JPH045241B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH045241B2 JPH045241B2 JP58136367A JP13636783A JPH045241B2 JP H045241 B2 JPH045241 B2 JP H045241B2 JP 58136367 A JP58136367 A JP 58136367A JP 13636783 A JP13636783 A JP 13636783A JP H045241 B2 JPH045241 B2 JP H045241B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resistance
- thin film
- tantalum
- chromium
- temperature coefficient
- 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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- Non-Adjustable Resistors (AREA)
Description
本発明はニツケル（Ni）、クロム（Cr）、タン
タル（Ta）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。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。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、ニツケル・クロム・タンタル・シリコンより
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、抵抗温度係数の
ばらつきが小さく、安定性、特に耐湿負荷寿命特
性に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に本発明者はタンタ
ル・シリコン系合金およびニツケル・クロム系合
金について鋭意研究の結果、ニツケル・クロム・
タンタル・シリコン四元系合金が、適当な組成比
を選択することによつて抵抗温度係数を０±
100ppm／℃の範囲とすることができ、しかも高
い経時安定性が得られることを見出し、本発明に
至つたものである。 第１図にニツケル・クロムを一成分とみなした
場合のターゲツト組成（面積比）と抵抗温度係数
との関係を示す三元図を示す。この図において抵
抗温度係数が０±100ppm／℃の範囲は、ニツケ
ル・クロムを45〜90％（このうちニツケルが80
％、クロム20％）、タンタル35％以下、シリコン
36％以下であり、これを原子％に換算すると、ニ
ツケル58〜81原子％、クロム12〜18原子％、タン
タル21原子％以下、シリコンは19原子％以下とな
る。なお、抵抗値の安定性を確保し、測定時の抵
抗値のふらつきをなくすためにはタンタルが２原
子％以上含有されていることが望ましい。 このような範囲とすることにより、抵抗温度係
数TCRを０±100ppm／℃の範囲とすることがで
き、高い経時安定性を得ることができる。更に好
ましい組成範囲はニツケル62〜74原子％、クロム
13〜16原子％、タンタル９〜15原子％、シリコン
１〜10原子％である。このような組成範囲では抵
抗温度係数TCRを０±100ppm／℃の範囲とする
ことができる。 以下、本発明の一実施例を表および図面により
説明する。 ニツケル58〜81原子％、クロム12〜18原子％、
タンタル２〜21原子％およびシリコン19原子％以
下の組成範囲での合金薄膜による金属薄膜抵抗体
は、抵抗温度係数TCRが±100ppm／℃である。
さらに、抵抗温度係数TCRを小さくし、かつ高
安定性を得るためには熱処理を施すことによつて
実現される。 第１表に諸組成の熱処理温度における抵抗温度
係数TCR（ppm／℃）および表面抵抗値Ｒ（Ω／
□）を示す。これは、陰極スパツタリング法にて
１時間着膜した試料を第１表中の温度にて大気中
において３分間熱処理を施したものである。
タル（Ta）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。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。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、ニツケル・クロム・タンタル・シリコンより
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、抵抗温度係数の
ばらつきが小さく、安定性、特に耐湿負荷寿命特
性に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に本発明者はタンタ
ル・シリコン系合金およびニツケル・クロム系合
金について鋭意研究の結果、ニツケル・クロム・
タンタル・シリコン四元系合金が、適当な組成比
を選択することによつて抵抗温度係数を０±
100ppm／℃の範囲とすることができ、しかも高
い経時安定性が得られることを見出し、本発明に
至つたものである。 第１図にニツケル・クロムを一成分とみなした
場合のターゲツト組成（面積比）と抵抗温度係数
との関係を示す三元図を示す。この図において抵
抗温度係数が０±100ppm／℃の範囲は、ニツケ
ル・クロムを45〜90％（このうちニツケルが80
％、クロム20％）、タンタル35％以下、シリコン
36％以下であり、これを原子％に換算すると、ニ
ツケル58〜81原子％、クロム12〜18原子％、タン
タル21原子％以下、シリコンは19原子％以下とな
る。なお、抵抗値の安定性を確保し、測定時の抵
抗値のふらつきをなくすためにはタンタルが２原
子％以上含有されていることが望ましい。 このような範囲とすることにより、抵抗温度係
数TCRを０±100ppm／℃の範囲とすることがで
き、高い経時安定性を得ることができる。更に好
ましい組成範囲はニツケル62〜74原子％、クロム
13〜16原子％、タンタル９〜15原子％、シリコン
１〜10原子％である。このような組成範囲では抵
抗温度係数TCRを０±100ppm／℃の範囲とする
ことができる。 以下、本発明の一実施例を表および図面により
説明する。 ニツケル58〜81原子％、クロム12〜18原子％、
タンタル２〜21原子％およびシリコン19原子％以
下の組成範囲での合金薄膜による金属薄膜抵抗体
は、抵抗温度係数TCRが±100ppm／℃である。
さらに、抵抗温度係数TCRを小さくし、かつ高
安定性を得るためには熱処理を施すことによつて
実現される。 第１表に諸組成の熱処理温度における抵抗温度
係数TCR（ppm／℃）および表面抵抗値Ｒ（Ω／
□）を示す。これは、陰極スパツタリング法にて
１時間着膜した試料を第１表中の温度にて大気中
において３分間熱処理を施したものである。
【表】
第１表から明らかなように、その表面抵抗値は
約22〜30（Ω／□）であり、抵抗温度係数は−3.0
〜10.0（ppm／℃）の範囲内であつて、ばらつき
が小さく低抵抗温度係数の抵抗体とすることがで
きる。 ここで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0.05〜0.5mA／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、ニツケル、クロ
ム、タンタル、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。 次に、上記金属薄膜の抵抗器としての安定性を
示すため第２図および第３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。なお、これら
のグラフにおいて、曲線ＡはNiCr系金属薄膜抵
抗体を、曲線ＢはTaSi系金属薄膜抵抗体を、曲
線Ｃは本発明のNiCrTaSi系金属薄膜抵抗体を示
す。この時の各成分の組成比は共に、ニツケル74
原子％、クロム16原子％、タンタル９原子％、シ
リコン１原子％を大気中３分間500℃で熱処理し
たもので、その抵抗値は3KΩである。 第２図は高温放置試験結果のグラフであり、
3KΩの固定抵抗器とした試料を大気中175℃雰囲
気にて無負荷状態で1000時間放置したときの抵抗
値変化率を示したものである。グラフからも明ら
かなように、その変化率は約0.25％以下であり、
NiCr系と比べて安定性が優れTaSi系と同等の寿
命特性を示した。 第３図は耐湿負荷寿命試験結果のグラフであ
り、周囲温度40℃、相対湿度90〜95％の雰囲気中
で、定格電圧を1.5時間負荷、0.5時間無負荷のサ
イクルで1000時間繰り返したときの抵抗変化率を
示したものである。グラフ中、その変化率は約
0.06％以下であり非常に優れており、NiCr系や
TaSi系と比べても寿命特性が改善されているこ
とが示された。 以上のように、本発明の金属薄膜抵抗体は低抵
抗温度係数をもち、安定性に優れ、特に耐湿負荷
寿命特性に優れているものである。 以上、上記実施例からも明らかなように本発明
によれば、ニツケル・クロム・タンタル・シリコ
ン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、低抵抗温度
係数でばらつきが小さく、安定性が優れ、特に耐
湿負荷寿命特性に優れた金属薄膜抵抗体を得るこ
とができる。
約22〜30（Ω／□）であり、抵抗温度係数は−3.0
〜10.0（ppm／℃）の範囲内であつて、ばらつき
が小さく低抵抗温度係数の抵抗体とすることがで
きる。 ここで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0.05〜0.5mA／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、ニツケル、クロ
ム、タンタル、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。 次に、上記金属薄膜の抵抗器としての安定性を
示すため第２図および第３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。なお、これら
のグラフにおいて、曲線ＡはNiCr系金属薄膜抵
抗体を、曲線ＢはTaSi系金属薄膜抵抗体を、曲
線Ｃは本発明のNiCrTaSi系金属薄膜抵抗体を示
す。この時の各成分の組成比は共に、ニツケル74
原子％、クロム16原子％、タンタル９原子％、シ
リコン１原子％を大気中３分間500℃で熱処理し
たもので、その抵抗値は3KΩである。 第２図は高温放置試験結果のグラフであり、
3KΩの固定抵抗器とした試料を大気中175℃雰囲
気にて無負荷状態で1000時間放置したときの抵抗
値変化率を示したものである。グラフからも明ら
かなように、その変化率は約0.25％以下であり、
NiCr系と比べて安定性が優れTaSi系と同等の寿
命特性を示した。 第３図は耐湿負荷寿命試験結果のグラフであ
り、周囲温度40℃、相対湿度90〜95％の雰囲気中
で、定格電圧を1.5時間負荷、0.5時間無負荷のサ
イクルで1000時間繰り返したときの抵抗変化率を
示したものである。グラフ中、その変化率は約
0.06％以下であり非常に優れており、NiCr系や
TaSi系と比べても寿命特性が改善されているこ
とが示された。 以上のように、本発明の金属薄膜抵抗体は低抵
抗温度係数をもち、安定性に優れ、特に耐湿負荷
寿命特性に優れているものである。 以上、上記実施例からも明らかなように本発明
によれば、ニツケル・クロム・タンタル・シリコ
ン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、低抵抗温度
係数でばらつきが小さく、安定性が優れ、特に耐
湿負荷寿命特性に優れた金属薄膜抵抗体を得るこ
とができる。
第１図は本発明抵抗体合金のターゲツト組成
（面積比）と抵抗温度係数との関係を示す三元図、
第２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３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。
（面積比）と抵抗温度係数との関係を示す三元図、
第２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３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。
Claims (1)
- １ ニツケル58〜81原子％、クロム12〜18原子
％、タンタル２〜21原子％およびシリコン19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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58136367A JPS6027103A (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 |
|---|---|---|---|
| JP58136367A JPS6027103A (ja) | 1983-07-25 | 1983-07-25 | 金属薄膜抵抗体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6027103A JPS6027103A (ja) | 1985-02-12 |
| JPH045241B2 true JPH045241B2 (ja) | 1992-01-30 |
Family
ID=15173505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58136367A Granted JPS6027103A (ja) | 1983-07-25 | 1983-07-25 | 金属薄膜抵抗体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6027103A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4622522B2 (ja) * | 2005-01-07 | 2011-02-02 | 住友金属鉱山株式会社 | 金属抵抗体材料、抵抗薄膜、スパッタリングターゲット、薄膜抵抗器およびその製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58119601A (ja) * | 1982-01-08 | 1983-07-16 | 株式会社東芝 | 抵抗体 |
-
1983
- 1983-07-25 JP JP58136367A patent/JPS6027103A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6027103A (ja) | 1985-02-12 |
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