JPH07120573B2

JPH07120573B2 - 非晶質２元合金薄膜抵抗体の製造方法

Info

Publication number: JPH07120573B2
Application number: JP62065320A
Authority: JP
Inventors: 平八郎平井; 淳一児玉
Original assignee: Kamaya Electric Co Ltd
Current assignee: Kamaya Electric Co Ltd
Priority date: 1987-03-19
Filing date: 1987-03-19
Publication date: 1995-12-20
Anticipated expiration: 2010-12-20
Also published as: JPS63229802A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この発明は、薄膜抵抗体、特に広い温度範囲に亘って抵
抗温度係数の極めて小さい薄膜抵抗体の製造方法に関す
る。

（ロ）従来の技術従来、抵抗温度係数の小さい薄膜抵抗体として、例えば
Ni、Si、Ｂからなる母合金を用い、絶縁基板上にスパッ
タリング法等によりアモルファス金属を付着させる、い
わゆる３元合金を用いたものが提案されている。

（ハ）発明が解決しようとする問題点３元合金を用いる方法では、抵抗温度係数の小さなもの
が得られるにしても、三種の金属を適正な比率で一様に
混合するのが大変であり、かつ広い温度範囲に亘り、所
定値以下の小さな抵抗温度係数の薄膜抵抗体が得られる
かどうか、またそれの長期安定性が確保されるか否かと
いうことは不明である。

この発明は、上記に鑑み、２元合金により広い温度範囲
に亘り小さな抵抗温度係数のものが得られ、かつ長期安
定性に優れた薄膜抵抗体の製造方法を提供することを目
的としている。

（ニ）問題点を解決するための手段及び作用この発明は、発明者等による研究の成果として、抵抗温
度係数が正のメタルと負のメタロイドが適当な割合で混
ざり合った非晶質の薄膜の抵抗温度係数が極めて小さく
なることに着目して創出されたものである。

この発明の薄膜抵抗体の製造方法は、抵抗温度係数が正
のメタル（例えばNi）の粉末と抵抗温度係数が負のメタ
ロイド（例えばSi）の粉末とを所望の抵抗率に応じて適
正な割合（例えばNiとSiでシリコン35％〜70％）で混合
し、この混合物を蒸発源として、低温に保持した絶縁基
板上に真空蒸着して非晶質の抵抗膜を形成し、次に大気
中で適切な構造緩和を起こさせるための熱処理を行うも
のである。

ここで使用されるメタルとして、Ni（ニッケル）、Cr
（クローム）、Cu（銅）等が、メタロイドとしてはSi
（シリコン）、Ge（ゲルマニウム）、等が挙げられる。

メタロイドの重量比が上記の範囲外で、メタルが多くな
ると正の抵抗温度係数になり、逆にメタロイドが多くな
ると負の抵抗温度係数となる。故に、正と負の抵抗温度
係数を持つメタルとメタロイドが適正に混合され、かつ
非晶質とすることが重要である。

混合粉末の絶縁基板への真空蒸着は、各元素の結晶成長
に抑制するために、低温で可及的迅速に行うことが必要
である。ここでの低温とは、室温程度を含むものであ
り、特に寒剤等で冷却する必要はない。もちろん、冷却
しても差支えない。

熱処理前の蒸着されたままの薄膜は、Ｘ線回折で観察す
ると、非晶質であるが、膜の抵抗値は、温度変化に対し
て負特性で、かつ抵抗温度係数は、数100〜1600ppm程度
のかり大きい値を示す。

このようにして形成された薄膜を、250℃前後に保持し
た炉で１〜２時間熱処理すると、初期の段階で、抵抗値
は大きく変化する。これは、膜の内部組織が急激に変化
したことを示している。しかし、この変化は漸次緩やか
になり、一定値に近づく。この段階では、温度の上昇・
下降に対して抵抗値の変化はヒステリシスを示さず、ま
た抵抗温度係数も広く温度範囲に亘って極めて小さくな
り、かつ抵抗特性が経時的に変化せず、安定なものとな
る。

上記熱処理は、抵抗温度係数を小さくする、つまり本発
明にとって不可欠なプロセスである。

次に、最適な熱処理条件の決定方法について説明する。

組成が同一の試料を、同一処理温度で時間を変えた場
合、抵抗温度係数（ppm）と抵抗値変化率（％）の関係
は、定性的には、第１図に示すのようになる。従っ
て、熱処理の過程で抵抗値変化率を観測し、特性では
抵抗値変化率がR_D1となる点までの熱処理を行えばよ
い。もっとも、実際には、同一条件で成膜しても、試料
の熱処理前の初期抵抗値にバラツキがあるため、抵抗温
度係数−抵抗値変化率特性は、例えば第１図に示す特性
、のように、ロッド毎に相違する。そのため、特性
のロットの場合は抵抗値変化率がR_D2、特性のロッ
トの場合は抵抗値変化率がR_D3となる時点で熱処理を停
止すればよい。

（ホ）実施例以下、実施例により、この発明をさらに詳細に説明す
る。

実施例として、２元合金のメタルとしてNiを、メタロイ
ドとしてSiを用いた場合を説明する。なお、これまでは
両者、つまりNiとSiの固溶合金としての抵抗温度特性は
報告されているが、両者の非晶質の抵抗温度特性につい
ての検討報告は見当たらない。

先ず、純度99.8％のNi粉末と純度99.9％のSi粉末を用意
し、これらを60:40の重量比で混合し、この混合物を蒸
発源とする。この混合物を常温の高融点ガラス基板に、
例えば第２図に示す如きマスクを載置し、その上から、
マスクのパターン状に真空蒸着する（第２図において、
は電流端子部、は電圧端子部、はＸ線回折用パタ
ーン部）。膜の厚さは約500Åとする。このようにして
ガラス基板上に形成した合金薄膜を、Ｘ線回折で観測す
ると、第３図に示すように、非晶質のものが得られる。

同一条件で成膜した２個の試料の熱処理前の抵抗温度特
性を、第４図に示す。この段階では、負の温度特性を有
している。

そこで、具体的なあるロットａ、ｂの抵抗温度係数−抵
抗値変化率特性が、第５図に示すものである場合、熱処
理条件は、温度235℃で、ロットａについては抵抗値変
化率52％、ロットｂについては抵抗値変化率59％で熱処
理を停止すると、抵抗温度係数がほぼ０のものが得られ
ることになる。

実際に、この条件で熱処理を行った結果は、第６図に示
す通りであり、広い温度範囲に亘り、抵抗温度係数の小
さなものが得られ、初期の目標を達成することが出来
た。なお、熱処理後の薄膜抵抗体についてＸ線回折によ
る観測が行ったところ、膜は、やはり第７図に示すよう
であり、非晶質であることが確認された。なお、これら
の試料は、大気中に６ヶ月放置しても、その電気的特性
は変化しなかった。

また、上述した熱処理条件の決定方法の説明では、抵抗
温度係数を最小にする場合について説明したが、抵抗値
変化率を観測することにより、抵抗温度係数をどの程度
のものにするかをロット毎に容易にコントロールするこ
とが出来るので、用途に応じ、所望の抵抗温度係数のも
のを得ることが可能である。

（ヘ）発明の効果この発明によれば、メタルの粉末にメタロイドの粉末を
35〜70％の割合で混合し、この混合物を蒸発源とし、低
温で絶縁基板上に真空蒸着し、適切な構造緩和を起こさ
せるため、大気中で熱処理することにより、２元合金の
非晶質の薄膜抵抗体を形成するものであるから、広い温
度範囲に亘り、抵抗温度係数の小さいものが得られ、し
かも長期安定性に優れたものが得られる。

また、結晶合金薄膜製作法と比べて本発明では、薄膜製
作時に基板温度は低温（室温）でよいので、基板加熱装
置を必要とせず、加熱電力を必要でないので、経済的で
ある。

その上、熱処理について、結晶合金薄膜の場合は、本発
明では低シリコン含有率の場合は250゜Ｃの時、１〜２
時間、高シリコン含有率の場合は350゜〜400゜Ｃの時、
２〜５時間で十分であって、安定化に要するエネルギー
は、他の文献等に記載されている結晶合金薄膜の場合に
比し、遥かに少なくてすむ、という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、熱処理条件の決定方法を説明するための抵抗
値変化率−抵抗温度係数特性を示す図、第２図は、この
発明の一実施例に使用されるマスクを示す図、第３図
は、この発明の実施例における成膜後、熱処理前のＸ線
回折結果を示す図、第４図は、同成膜後、熱処理前の抵
抗値−周囲温度特性を示す図、第５図は、抵抗値変化率
−抵抗温度係数特性の具体例を示す図、第６図は、実施
例における熱処理後の周囲温度−抵抗値特性を示す図、
第７図は、同熱処理後のＸ線回折結果を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】抵抗温度係数が正のメタルの粉末と抵抗温
度係数が負のメタロイドの粉末と所望の抵抗率に応じて
適正な割合で混合し、この混合物を蒸発源として、低温
に保持した絶縁基板上に真空蒸着して非晶質の抵抗膜を
形成し、これに適切な構造緩和を起こさせるための大気
中での熱処理を行って、広い温度範囲に亘って抵抗温度
係数が極めて小さく、かつ経時に対して安定な非晶質２
元合金薄膜抵抗を製造する方法。