JPS6027102A - 金属薄膜抵抗体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、クロム（Ｃｒ）、タンタル（ＴａＪ、アルミ
ニウム（Ａｌ）およびシリコン（Ｓｉ　）よりなる合金
薄膜音用いた金属薄膜抵抗体に関する。

近年薄１俟俳抗体の進歩は目さましいものがあり安定度
の商い抵抗体として窒化クンタル薄族抵仇体がυｄ発さ
れ、また、尚い固有抵抗にもつ抵抗体とし−ｔ　ｅｒ　
−ｓｉｕサーメットが実用化されている。

すなわち銀化タンタル博＋’ｌＡ　＊　Ｄシ体は良好な
抵抗温度係数とすぐれた安定住金もつでいるが、固有抵
抗は約２６０μΩ・画で、実用膜厚における面状抵抗上
２０〜１００９フ口にすぎず、薄ＩＮ集績回路をさらに
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＋ｉｔ得ようとすることは困蝋である。さらに窒化タ
ンタル薄膜を生成するには通常活性スパッタリング法が
用いられ、共窒槽内に微せの活性ガスの導入とその制御
に厳密な哲理を必要とする。またＣｒ−８ｉリサ一メツ
ト抵抗体は比戟的商い固有抵抗を有するがその女５ｉ１
　ｒ現が低く、丹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＠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成分糸傅膜抵机体Ｃよ
一応上記の欠陥を補い、現状では最もすぐれた薄膜抵抗
体として尚く評価できるものである。

すなわち、熱処理ｄｆＡ度を調整することに上り広い固
有抵抗）鉋囲に亘シ低い抵抗幌度係叡ゲもっことができ
るものでろる。

しかしながら抵抗体の安顧１ユ熱処理編度に閑係し、賜
い安定度をめようとすれは熱処理温度も而くなり、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
自ら決定もれて選択の自由はなくなる。

こ＼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助の関係
ｔｌ−説明する。

第１図の曲線Ａはシリコン−タンタル合金ｉ１膜抵抗体
の組成に対する固有抵抗ρ（μΩ・ｃｍ　）　ｆ：示し
、同じく曲線Ｂは抵抗温度係数ＴＣＲ（卿／℃）をわら
れしている。なお、横ＩＩＩＩＩｌはシリコンの組成比
り、％））　’に示し図中のＡ／　、Ｂ／はそれぞれＡ
空中において６５０　”Ｃで熱処理した後の値を示す曲
線である。

第１図かられかるように、シリコン官有鼠１８〜６５原
子係のものは適当な熱処理により抵抗温度係数が殆んど
Ｏのものが得られることが示されている。ここでシリコ
ン言／１１皺と熱処理温度を変えて抵抗器１１を係数の
小さい試料を第１表の扁１〜腐４に７ドず。なお、屑５
は比較のために試料准ｌと同じもの’ｋＪｃ空中６５０
℃で熱処理したものでめる。

第１表の試料を１５０℃の恒温槽中に１０００時１ｕｌ
放置した後の抵抗値変格を測定したら第２表のようにな
った。この表よシ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シ、組成比の影響は少ないこ
とがわかる。

他のシリコン・金属系薄膜抵抗体についてもはヌ同様な
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
係数をめると固有抵抗と組成は自から定まってしまい、
そのため薄膜集積回路の設Ｈ１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った。

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°シリコンよりなる合金薄膜
を用いて構成した抵抗体であって、適宜熱処理を施すこ
とによって、抵抗温度係数（ＴＣＲ）、三次歪み（ＴＨ
Ｉ）、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原子係、タンタル７〜２５Ｗ、子％およびアルミ
ニウム１１原子係以下、シリコン５原子％以下よりなる
合金薄膜を用い、この合金薄膜を好ましくは３００°Ｃ
〜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シ説明する
。

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′ｒＣ几（ｐｐｍ／℃）を示す。これからも明
らかなように１番〜８査の組成比では’ｒｃｉｔが±１
００（ｐｐＩｌ／℃）の範囲内におり、９番〜１２査の
組成比では１’　ｅ　ｌ（が±１００（ｐＩＩｌ／℃〕
の純量外でおる。即ち、クロム６７〜８３原子［有］、
タンタル７〜２５原子俤およびアルミニウム１１原子％
以下、シリコン５原子係以下の組成内（第３表１査〜８
番）、が最適の抵抗温度係数値であることを示している
。

第　３　表 第２図は、クロム７８原子％、タンタル１３原子係、ア
ルミニウム７原子係、シリコン２原子％の場合の熱処理
篇度における抵抗温度係数Ｔ　ＣＲ（ｐｐｌＩ／℃）、
ノイズ（ｄｂ）、三次歪みＴＨＩ（ｄｂ）および面積抵
抗値Ｒ（Ω／口）を示したものである。第２図において
、抵抗温度係数′ｒ　ＣＨは５０１１％　／　°Ｃ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／口を示す。これらから明らかなように、上記
組成によシ熱処理を施すことによって、耐環境性が良好
となり、三次歪みＴ）ＩＩ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
ッタリング条件はあらかじめベルジャ内を３　Ｘ　１Ｏ
−７Ｔｏｒｒ、に排気した後、高純度アルゴンガスを１
８〜２０　Ｘ　１０−’　Ｔｏｒｒ−導入し、陰極′電
圧−５，７〜−６，５ｋＶ、電流密度０．２−０．５　
＋ｎＡ　／ｃｒｒｔで２極スパツタリングにより行なっ
た。１１父膜速度は５０〜１５ｏＡ／ｍ＋＋＋で必る。

膜組成は、クロム、タンタル、アルミニウム、シリコン
の金Ｍｅ用い、七の面積比を変えることにより決定し、
熱処理は人気中で数分間貸なった。

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１１．８１１１３を子係、アルミニウム７．１原子
係、シリコン２．４原子係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１，０００　時間行った結果
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％以下であった。し
たがって、これらの試験からも明らかなように諸条件に
おいて安ボ性に優れ、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〃・なように本発明によれ
ば、久ロム、タンタル、アルミニウム、シリコンよりな
る合金薄膜を用いてＳ成された抵抗体でイ）って、適宜
熱処理を施すことによって、抵抗温度係ｉ１１．（’ｌ
’ｃｋｔ）、三次歪み（ｎ−ｔｉ）、ノイズ特性、寿館
特性の優れた金属薄膜抵抗体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

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（’ｒｃｉ−ｔ、）
・三次歪み（’ＰＨ１）・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、ＴＣ比は抵抗温度係数、′Ｖ１−Ｉ
Ｉは三次歪み、Δ）１／几は抵抗値変化率、ｔＦｉ試験
時間である。 代理人　弁理士　守　合　−維 第　ｌ　図 牟　２　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　クロム６７〜８３原子係、タンタル７〜２５原子
   ％、アルミニウム１１原子係以下およびシリコン５原子
   悌以下よｐなる合金薄膜を用いて構成したこと′Ｉｔ特
   徴とする金属薄膜抵抗体。 ２、６１１記合金＃膜ｔ−３００℃〜５００℃の偏置で
   熱処１１１したものを用いで構成したことを特徴とする
   特π「請求の＋ｌｉ包囲第１Ｘｊ＆記載の全編薄膜抵抗
   体〇