JPS61260602A - 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】 （産業上の利用分解） この発明は窒化物薄膜抵抗、特に高己使用時においＣも
抵抗変化の小さい高信頼性の窒化物薄膜抵抗からなる薄
、膜抵抗体に関する。

（従来の技術） ｍ−ｖ族元素の窒化物の薄膜、つまシ、窒化タンタル、
窒化チタニウム、窒化ジルコニウム、窒化・・フニウム
、窒化アルミニウム、窒化ニオビウム、窒化ホウ素、あ
るいは窒化クロムの薄膜は高温で安定性を有し、電気的
特性ｒＣもすぐれ〔おり、これらの窒化物単独であるい
は二槌頑以上の組み合一ぎからなるものが、抵抗温度糸
数の小さい高信頼性の精密級のｉ！ｌ膜抵抗とし゛Ｃ利
用さＪＬＣいる。

上記した窒化物４漠抵抗は、たとえばガラス、セラミッ
クなどの絶縁基体の上にイ子ビーム蒸着法、イオンビー
ム蒸着法、フラノンユ蒸麿法、カソードスパッタリング
蒸着法などの方法により形成される。この他、ホットプ
レス人、昇華再績晶法、放電反応法、あるいは気相反応
法などによつＣも形成可能である。さらに最も一般的に
は、高純度の窒素ガスと高純度のアルゴンの雰囲気中で
行う反応性スパッタリング法で形成される。

これらの窒化物薄膜抵抗には外部接続用電極が形成され
る。該外部接続用電極とし′Ｃけ、たとえＲ・→■。

ばＣｒ−Ｃｕ、　Ｃｒ−Ａｕ、　Ｎｉ−Ｃｕ、　Ｎｉ−
Ａｕ、　ＮｉＣｒ　−Ａｕ、　Ｔｉ−ＰｄＴ−Ａｕ、　
Ｔｉ　−Ｗ−Ａｕなどの多層電極が用いられＣいる。多
層構造かりなる外部接続用醒半出付は層としＣ１ｆＩｌ
ｌらくものである。

（発明が解決しようとする問題） 上記した窒化物薄膜抵抗からなる抵抗体を寿命試験、た
とえば室温での混生負荷試験を行うだけでは特性に変化
は見られないが、高温Ｆ、たとえば１７５Ｃで放置した
場合、あるいは７０ででの定浴或圧賎荷寿命試験を実施
すると抵抗値に変化が認められた。この現象は抵抗体を
絶瞭南脂で被覆しＣもあるいは被覆しなくＣも、さらに
は・・−メチツクシールした場合にも認められ、しかも
抵抗値の変化率はいずれの場合も等しい値を示した。

これは高温下におい′Ｃ抵抗膜が変化しＣることを示し
Ｃいる。そしＣその原因を究明した結果、窒化物薄膜抵
抗の抵抗値変化は、高温状態で抵抗膜と外部接続用電極
との接触部におい〔、抵抗膜中の窒素の一部が解離しＣ
電極を構成する金属に移行することによるものと判明し
た。たとえば、窒化物薄膜抵抗を窒化ジルコニウム（Ｚ
ｒＮ）で構成し、外部接続用１を極としＣ第１層をＮｉ
Ｃｒ、第２層をＡｕで形成した抵抗体についＣ１１５０
Ｃの温度に放置すると、時間の経過とともに外部接続用
ｔｆｆｉ近傍の窒化ジルコニウム薄膜の色調に変化が起
り、褐色から次第に無色透明な膜へと変化しＣゆく。こ
の現象をＦｉＳＣＡあるいはｌｉｉＭＸなどの手段を用
いＣ分析すると、窒化ジルコニウム薄膜中の窒素が次第
に脱離し、外部接続用電極のＮｉＣｒに移行しＣゆき、
この窒素の電極への移行が抵抗膜の変色、さらには抵抗
値への変化の原因となっＣいることが判明した。

すなわち、窒化物薄膜抵抗と外部接続用＃を極の金属の
接触部において、次式に示すような反応が起つ〔いるこ
とになる。

（窒化物薄膜抵抗）　（外部接続用電極）これは外部接
続用電極が金属で構成されるため、高温負荷時においＣ
外部接続用電極の金属が窒化物薄膜抵抗の窒素を奪って
この電極が窒化される反応が進むことになる。

発明者等はこのような現象を防止するために検討を加え
た結果、窒化物薄膜抵抗と外部接続用電極との間に安定
な金属窒化物層あるｂは窒素をドープした金属層、すな
わち中間層を介在させることにより、上記した反応を防
止することを見い出した。

（発明の目的） したがつ〔、この発明は抵抗膜が窒化物薄膜抵抗からな
る抵抗体についＣ１高温時におい〔抵抗値の変化の小さ
いものを提供することを目的とする。

（究明の構成） すなわち、この発明の要旨とｒるところは、１化物、１
１模抵抗と外部接続用電極の間に導電性を有する金属窒
化物層または窒素をドープした金属層、すなわち中間）
ｔＩが介在され〔ｈること全特徴とする薄膜抵抗体であ
る。

上記した中間層を構成するもののうち、導電性を有する
金属窒化物ノーとしＣけ、窒化ニッケル、窒化タングス
テン、窒化チタン、窒化バナジウム、窒１ヒマンガン、
窒化鉄、窒化コバルト、窒化メンタル、窒化ハフニウム
、窒化イツトリウム、窒化モリブデン、窒化クロム、窒
化ニオブのうち少なくとも１種が用いられる。また、窒
素をドーグした金属層としＣは導電性を有する金属であ
れば適用可能である。

低抗安素である窒化物４漠抵抗とし〔はすでに従来技術
で説明したすべＣのものが対象となるが、中間１−とし
Ｃどのような導電性を有ｒる３属・週化物層を採用する
かについ〔は、七の選択基準としくｍｌヒ吻博膜抵抗よ
り固有抵抗の低いより安定な金属窒化物層をＡぶ必要が
ある。一方、中間、１−とし〔窒素をドープした金属層
とし〔は特に限定されるものではな（Ｑが、窒化物薄膜
抵抗から窒素を奪わないように金属中に窒素が十分ドー
プされたものでなければならない。

具体的には、前各の例では、たとえば窒化物４１遵抵抗
が窒化ジルコニウムの場合、中間層は窒化タンタルが選
択され、虚化物＃膜抵抗が窒化タンタルの場合、中間層
は造化ニッケルが選択される。

゛まだ麦者の例では、たとえば、造化吻薄、模抵抗が窒
化ジルコニウムの場合、中間層は窒素をドーグしたニッ
ケルが選択される。

中間層は一般的にスパッタリング法により形成される場
合が多く、導電性を有する金属窒化物とするか窒素をド
ープした金属のいづれにするかは次のような処理により
行われる。すなわち、スパッタリング時のｆｆｌ４分圧
を高くすると窒化・物となり、窒素分圧を下げると窒素
をドープした金属となつＣ形成されることになる。また
、窒素分圧が一定であるとすると、成膜速度、すなわち
スパッタ電力の違い暫こよつＣ両者を区別し〔形成する
ことができる。たとえば成膜速度が遅い場合には、窒化
が完全に進行しく窒化物となり、逆に成膜速度が速い場
合には、窒化が不十分で窒素が金−中ｐｃドーグされた
状態）Ｃとどま６゜ 上記した例は中間ノーをスパッタリング法にＣ形成した
場合ｙｃつい〔説明したものであるが、その他真空蒸着
法、イオンゾレーアイング法などり乾式Ｉｌｌ影形成手
段・ＣついＣも同様に当Ｃ嵌まる技術的事項でろる。

（実施例〉 実施例１゜ アルミナ基板の上に、金属ジルコニウムをターゲットと
しＣ，窒素とアルゴンの混合ガス中で１：ｄ己の条件に
よりリアクティブスパッタを実施し、窒化ジルコニウム
の薄膜抵抗を形成した。

基板温度：３０１１ｃ 混合ガス比：窒素／アルゴン＝２０／８０（容量比）導
入ガス圧：１ｆｉｙ／ｃｄ 導入ガス流ｔｌ：　　ｚｏｃｃ／分 ＤＣ出カニ　４００Ｗ　（３，ＯＷ眉）ガ　ス　圧？　
７．５ＸＩＱ　〜２，０ＸＩＯＴｏｒｒその後、アルミ
ナ基板にマスクを置き、窒化ジルコニウムの薄膜抵抗の
上に形成する中間層の個所を露出させた。そし゛〔金属
タンタルをターゲットとし〔下記の条件によりリアクテ
ィブスパッタを行い、窒化タンタルからなる中間層を形
成しも基板温度：　２５０ｉＣ 混合ガス比：窒素／アルゴン＝４０／６０（容量比）導
入ガス圧：ＩＫＦ／ｄ 導入ガス流ｊｌ：　　１００ｃｃ／分 ＤＣ出カニ　５０ＯＮ（４，ＯＶ／ｄ）ｆｊ　、：ｘ、
　圧：５Ｘｌσ３Ｔｏｒｒさらに、この窒化タンタルの
上に半田付けのだめの金属層、つまり、外部接続用電極
としくＣｕを真空蒸着法によｐ形成した。

このようにしＣ得られた薄膜抵抗体のＣｕにリード線を
半田付けし、さらに全体をエポキシ樹脂で被覆した。こ
の状態で１７５での温度に１０００時間鮒置し装後の抵
抗値の変化を初期抵抗値と比較したところ、その変化率
はわずかつ１％以ドであった。また薄膜抵抗の色調につ
いＣも変化は認められなかった。

実施例２ 実施例１に記載した同様の方法により、アルミナ基板の
上に窒化ジルコニウムの薄膜抵抗を形成した。

次に、アルミナ基板にマスクを置き、窒化ジルコニウム
の薄膜抵抗の上に形成する中間層の個所を露出させた。

そし゛〔金属ニッケルをターゲットとし〔下記の条件に
よりリアクティブスパッタを行い、窒素をドープしたニ
ッケルからなる中間層を形成した。

基板温度：２５０’Ｃ 混合ガス比：窒素／アルゴン−１０／９０（容量比）導
入ガス圧：１Ｉｉｙ／ｄ 導入ガス流！！ｔ：１００ＣＣ１５） ｉ）Ｃ出カニ　５００Ｗ　（４，０＊／ｄ）ガス圧：　
５×ｊＱ　Ｔｏｒｒ さらに、この窒素をドープしたニッケルの上に半田付け
のための金属層、つまり、外部接続用電極とし゛（Ｃｕ
を真空蒸着法により形成した。

得られた薄膜抵抗体を実施例１と同様に処理し、１７５
ｒの温度に１０００時間設置した後の抵抗値の変化を初
期抵抗値と比較したところ、その変化率は実施例１と同
様０．１％以下であった。また薄膜抵抗の色調についＣ
も変化は認められなかった。

実施例６ アルミナ基板の上に１金属タンタルをターゲットとしＣ
，窒素とアルゴンの混合ガス中でＦ記の条件によりリア
クティブスパッタを実施し、面積抵抗が５０Ω／ａ！の
窒化タンタルの＃膜抵抗を形成した。

基板温度；　３００ｒ 混合ガス比：窒素／アルゴン＝　５／９５　（容量比）
導入ガス圧１１１ｙ／ｃ４ 導入ガス流駿：２０ＣＣ／分 ＤＣ出　カニ　２００Ｗ（２５＊／ｃ−ｊ）ガ　ス　圧
：す、６〜２Ｘ１０　Ｔｏｒｒ仁の後、実施列１、実施
例２と同様、中間層とし〔−でれぞれ窒化ニッケル膜、
窒素をドープしたニッケル膜を形成した。

さらに、各中間層の上に半田付けのための金属層、つま
り、外部接続用′１を極としくＡｕをＪｉｃ空蒸着法に
より形成し、それぞれ薄膜抵抗体を作成した０ このようにしＣ得られた薄膜抵１冗１本のＡｕにリード
線を半田付けした。この状態で１５ＤＣの温度に１００
０時間設置した後の抵抗値の変化を４ＪＪ期抵抗値と比
較したところ、その変化率は−すれぞれワ、０１チ以下
であった。

実施例４〜１１ アルミナ基板の上に、表に示す各種の窒化物薄膜抵抗を
形成した。その後アルミナ基板の上にマスクをｆｉｌｌ
き、窒化物薄膜抵抗の上に形成する中間１−の個所を露
出させた。ｔし゛〔この個所に表に示す中間層を形成し
た。さらに表に示す中間層を形成した。さらに表に示す
半田付け０Ｔ能な金属層、つまり、外部接続用電極を形
成し、この金属層にリード線を半田付けｉ酔、薄膜抵抗
体を作成した。

比較例１ 実施例１に記載の方法によシ窒化ジルコニウムよりなる
薄膜抵抗を形成した。

その後、窒化ジルコニウムの薄膜抵抗の上にマスクを介
しくＮｉＣｒ層を真空蒸着法により形成し、さらにその
上に半田付けり能なＣｕを真空蒸着法ＶＣより形成しＣ
外部接続用電極を形成した。

このようｅＣシ〔得られた薄膜抵抗体のＣｕにリード線
を半田付けし、さらに全体をエポキシ樹脂で被覆した。

この状態で１７５Ｃの温度に２５０時間故置装たところ
、窒化ジルコニウムの薄膜抵抗の褐色が消失し〔無色透
明へと変化し、抵抗値も初期抵抗値にくらべ１０チ以上
も変化した。

比較例２ 実施例５に記載の方法により窒化タンタルよりなる薄膜
抵抗体を形成した。

その後、窒化タンタルの薄膜抵抗の上にマスクを介し′
（ＮｉＣｒ層を真空蒸着法により形成し、さらにその上
に半田付は可能なＡｕを真望蒸漕法により形成しＣ外部
接続用電極を形成した。

このようにし′〔得られた４膜抵抗体を１５０での温度
に１０００時間設置したところ、抵抗値は初期抵抗値に
くらべ゛Ｃθ５チ変化した。

（効　　果） 以上この発明によれば、窒化物薄膜抵抗と外部接続用電
極の間に導電性を有する金属窒化物層または窒素をドー
プした金属層を介在したものであるため、高温時での特
性劣化、つまり抵抗値の劣化の小さいものとなり、安定
した時性を有する薄膜抵抗体が得られることになる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）窒化物薄膜抵抗と外部接続用電極の間に導電性を
   有する金属窒化物層または窒素をドープした金属層が介
   在されていることを特徴とする薄膜抵抗体。
2. （２）前記窒化物薄膜抵抗と外部接続用電極の間に介在
   されている導電性を有する金属窒化物層は、窒化ニッケ
   ル、窒化タングステン、窒化チタン、窒化バナジウム、
   窒化マンガン、窒化鉄、窒化コバルト、窒化タンタル、
   窒化ハフニウム、窒化イットリウム、窒化モリブデン、
   窒化クロム、窒化ニオブのうち少なくとも１種である特
   許請求の範囲第（１）項記載の薄膜抵抗体。
3. （３）前記窒化物薄膜抵抗と外部接続用電極の間に介在
   されている窒素をドープした金属層は、導電性を有する
   金属である特許請求の範囲第（１）項記載の薄膜抵抗体
   。