JPS6034241B2

JPS6034241B2 - 薄膜抵抗体の製造方法

Info

Publication number: JPS6034241B2
Application number: JP55145144A
Authority: JP
Inventors: 邦夫佐藤; 弘一小西; 邦宏松田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1980-10-16
Filing date: 1980-10-16
Publication date: 1985-08-07
Also published as: JPS5769706A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は薄膜抵抗体の製造方法に関するものであり、温
度係数を０±５ｐｐｍ／℃以内に制御できる高安定性ク
ロムシリコン系薄膜抵抗体の提供を目的とするものであ
る。

従来から使用されてきたＮｉ−Ｃｒ系や窒化タンタル系
薄膜抵抗は、高安定性で、低温度係数を有する抵抗材料
として、広く実用化されている。

しかしながら、それらの最大面積抵抗値は、それぞれ、
４０００／口、２０００／口程度であり、それ以上の高
抵抗値域は、膜厚の面から安定性にかけるため、これが
限界とされている。このため、高い固有抵抗をもつ抵抗
材料として、クロムシリコン系が提案されているが、ニ
クロム系や窒化タンタル系に比べると、熱的な安定性に
欠けるほか、製造上、温度係数の再現性が得にくいとい
う問題点を有している。本発明は、これら従釆のクロム
シリコン系の欠点を排除した薄膜抵抗体を提供するもの
であり、５２〜６がｔ％のシリコンを含有するクｏムシ
リコン合金と、ニッケル５７Ｍ％以上、クロム１５〜１
納め％、鉄残部ｗｔ％よりなるニクロム合金とより構成
ごた複合ターゲットで前記ニクロム合金が４〜１５ｗｔ
％であるターゲットでスパッタリングした後、４００〜
５５０ｑｏの熱処理を施こすことにより、面積抵抗値５
０００／口〜２ｋ○／口という高抵抗値域にもか）わら
ず、０土５ｐｐｍ／００以内という低温度係数を有し、
かつ熱的な抵抗値の安定性を著しく改善したクロムシリ
コン系薄膜抵抗体の提供を可能としたものである。

本発明において、クロムシリコン合金のシリコン含有量
を５２〜６がｔ％に限定した理由は、シリコン含有量が
５３れ％より少ないと、ニッケルクロム第２種合金を添
加した場合、目的とする面積抵抗５０００／口以上の高
抵抗値が得られず、しかも温度係数が正の方向へ大きく
なるためであり、逆に、シリコン含有量が６がｔ％以上
になると高抵抗値が得られるが、温度係数が負の方向に
大きな値を示すためである。

また、本発明で使用する複合ターゲットの構成において
ニクロム合金を４〜１５ｗｔ％に限定したのは以下の理
由による。

たとえば、第１図に示すように、シリコン含有量斑Ｗｔ
％のクロムシリコンに、ニッケルクロム第２種合金を極
少量部混入した場合でも、温度係数の低減効果は認めら
れるが、少なくとも、ニッケルクロム第２種合金の添加
量は４ｗｔ％以上が望ましい。

これは、精密級の抵抗器の温度係数は±ｌｏｐｐｍ／℃
以内が要求されており、本発明においてはニッケルクロ
ムの添加量が４ｗｔ％以上において、この要求を満足す
るためである。また、抵抗値安定性の面から要求される
実用的な膜厚（３００Ａ〜５００Ａ以上）において、本
発明の目的の１つである面積抵抗５０００／口以上の高
抵抗値を得ようとすると、第２図に示すように、ニッケ
ル・クロム第２種合金の添加量が増えるに従って抵抗値
が低下するため、ニッケルクロム第２合金の添加量は１
５Ｍ％以内に制限される。

次に、熱処理温度を４００００〜５５０００の間に限定
する理由は、抵抗値を安定化することおよび熱処理温度
を可変することによって、０±５ｐｐｍ／℃以内の低温
度係数に調整するためである。すなわち、加熱温度が４
００００以下では、安定した抵抗皮膜が得られず、また
、５５０℃以上になると、抵抗皮膜が劣化して、安定性
にかけてくる。一方、抵抗温度係数は、一般に熱処理温
度の上昇と共に、負から０を経て正の温度係数へ変化す
る。

この場合、クロムシリコン系にニッケルクロム第２種を
添加してなる本発明の熱処理温度に対する温度係数の変
化は、第４図および第５図に示すように、第３図に示し
た従来のクロムシリコン単独系に比べ、著しく改善され
ている。

したがって、本発明は、その組成比に応じ、４００ｑｏ
〜５５０午０の温度範囲内において、適当な熱処理温度
を付与することにより、高安定性で、０±５ｐｐｍ／℃
以内の低温度係数を有する薄膜抵抗体を再現性よく製造
できる。以下、本発明による実施例について述べる。

（実施例１）シリコン含有量５８Ｗｔ％のクロムシリ
コン（１０００，厚さ５肋）に、Ｎｉ＞５７，Ｃｒ１５
〜１８Ｆｅ残部Ｍ％よりなるニクロム合金の板（中：
０，２，５，１０，１５肋，厚さ１肌）をそれぞれ重ね
合せ、ニッケルクロム第２種の占有面積を可変として複
合ターゲットを構成した。

そして、直流ハィレートスパッタ装置（ＳＢＨ−１１０
６）〔日本真空■製〕で、フオルステラィト磁器上に、
アルゴンガス圧６×１０３Ｔｏｎ，パワー密度３Ｗ／の
，スパッタ時間２０分で着膜した。次に、このようにし
て製造した皮膜抵抗体を安定化するため、空気中におい
て５００００２ｈｒそれぞれ熱処理を施こし、抵抗値な
らびに抵抗温度係数を測定して第１図および第２図に示
す結果を得た。

第１図に示すように、シリコン含有量５恐れ％のクロム
シリコン単独系の温度係数は、２０仲ｐｍ／℃であり、
それにニッケルクロム第２種を添加すると、温度係数は
最初急激に、後にはゆるやかに減ずる。

この結果ニッケル・クロム第２種の添加量の変化による
温度係数への影響が小さく、かつ熱処理温度の調整によ
って、温度係数０±５ｐｐｍ／℃を再現性よく得るニッ
ケルクロム第２種の添加量は、４〜１７Ｗ％となる。ま
た、第２図に示すように、クロムシリコン単独系の面積
抵抗値は、３．弧○／口であり、それにニッケル・クロ
ム第２種を添加すると次第に低下し、１５ｗｔ％以上に
なると５０００／口以下の面積抵抗値をしめす。

したがって、本発明の５０００／口〜２ＫＱ／口の高抵
抗値で、低温度係数の得られるニッケルクロム第２種の
添加量は、４〜１５Ｍ％に限定される。

次に、第１表に本発明にか）る抵抗器の負荷寿命特性を
、従来例との比較において示す。

なお、各試料は、完成抵抗値が５００ＫＱで、定格電圧
１．印ｒ負荷、０．則ｒ無負荷のサイクルを１０００ｈ
ｒ繰り返し（周囲温度７０００）た後の抵抗値変化率で
ある。第１表第１表に示すように、ニッケルクロム第２種を４〜１５
ｗｔ％添加することによって、負荷寿命特性が、顕著に
改善される。

（実施例２）シリコン含有量斑Ｍｔ％のクロムシリコン（１００Ｊ，
厚さ５側）に、ニッケルクロム第２種の板（中：５，１
仇肋，厚さ１側）をそれぞれ重ね合せて複合ターゲッ
トを構成し、実施例１と同じ条件で、スパッタ時間を５
〜５粉ご可変して着膜した。

なお従来例との比較のため、クロムシリコン単独系も同
様に着膜した。次に、このようにして製造した皮膜抵抗
体を安定化するため、空気中で、３５０ｑ○，４００ｑ
ｏ，４５０℃，５００ｏｏ，５５０ｑｏ，６００ｑＣの
温度で各沙ｒ熱処理を施こした。

第３図に、従来例として、クロムシリコン単独系の熱処
理温度による抵抗値と温度係数の関係を、また第４図，
第５図に、本発明にか）るクロムシリコン系にニッケル
クロム合金第２種をそれぞれ５Ｍ％，１肌ｔ％添加した
系の熱処理温度による抵抗値と温度係数の関係を示す。

第３図に示したクロムシリコン単独系からなる従来例で
は、スパッタ時間によって決まる抵抗値に対し、温度係
数の変化が大きい、また、熱処理温度に対しても、同様
に、温度係数の変化が大きい。それに比べ、第４図およ
び第５図に示した本発明のクロムシリコンにニッケルク
ロム第２種を５Ｍ％および１肌ｔ％添加した系では、抵
抗値ならびに熱処理温度の変化に対し、温度係数の変化
が著しく低減されている。すなわち、本発明で得られる
薄膜抵抗体は、従来例に比べて抵抗値ならびに熱処理温
度の変動による温度係数への依存性が極めて小さくなっ
ていることから、製造工程において、温度保数を０±５
ｐｐｍ／℃以内に再現性よく制御して生産しうろことを
意味している。次に、本発明の薄膜抵抗体を３５０ｑ０
〜６００ＣＯの範囲で熱処理した各試料の負荷寿命特性
（面積抵抗値ＩＫＯ／口）を第２表に示す。第２表第２表に示すように、本発明の熱処理温度は、負荷寿命
特性から、４００ｏＣ〜５５０ｏｏの範囲に限定される
。

なお、上記実施例においては、フオルステラィト磁器上
に着膜した場合について述べてきたが、アルミナ磁器、
グレーズドアルミナ磁器、コーニングガラス（Ｍ．７０
５９）や、シリコン絶系該基板であっても同様な効果を
有することは言うまでもない。

以上のように本発明は、５２〜６２れ％のシリコンを含
有するクロムシリコン合金と、ニッケル５７Ｍ％以上、
クロム１５〜１球れ％、鉄残部％よりなるニクロム合金
とより構成された複合ターゲットで、前記ニクロム合金
が４〜１５Ｍ％である夕−ゲットでスパッタリソグした
後、４００００〜５５０ｑｏの熱処理を施こすことによ
り、面積抵抗値が５０００／口〜次０／口という高抵抗
域でありながら、０±５ｐｐｍ／℃以内の低い温度係数
を有する薄膜抵抗体を提供するものであり、正確に制御
して製造でき、しかも、抵抗値の安定性も著しく改善す
るという効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にか）るニッケル・クロム第２種の添加
量と抵抗温度係数の関係を示す図、第２図は本発明にか
）るニッケルクロム第２種の添加量と面積抵抗値の関係
を示す図、第３図はクロムシリコンの従来例における熱
処理温度による面積抵抗値と温度係数の関係を示す図、
第４図は本発明にか）るニッケルクロム第２種５ｗｔ％
添加系の熱処理温度による面積抵抗値と温度係数の関係
を示す図、第５図は、本発明にか）るニッケルクロム第
２種１肌ｔ％添加系の熱処理温度による面積抵抗値と温
度係数の関係を示す図である。第１図第２図第３図第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

１５２〜６２ｗｔ％のシリコンを含有するクロムシリ
コン合金と、ニツケル５７ｗｔ％以上、クロム１５〜１
８ｗｔ％、鉄残部ｗｔ％よりなるニクロム合金とより構
成さた複合ターゲツトで、前記ニクロム合金が４〜１５
ｗｔ％であるターゲツトでスパツタリングした後、４０
０〜５５０℃の熱処理を施こすことを特徴とする薄膜抵
抗体の製造方法。