JPS62291002A - 薄膜サ−ミスタの製造方法 - Google Patents
薄膜サ−ミスタの製造方法Info
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- JPS62291002A JPS62291002A JP13461986A JP13461986A JPS62291002A JP S62291002 A JPS62291002 A JP S62291002A JP 13461986 A JP13461986 A JP 13461986A JP 13461986 A JP13461986 A JP 13461986A JP S62291002 A JPS62291002 A JP S62291002A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
３、発明の詳細な説明
（産業上の利用分野〉
本発明は、例えば複写機のトナ一定着ローラやオフィス
・オートメジョン（ＯＡ）機器の感熱部等に温度検出器
として使用する薄膜サーミスタの製造方法の改良に関す
る。
・オートメジョン（ＯＡ）機器の感熱部等に温度検出器
として使用する薄膜サーミスタの製造方法の改良に関す
る。
（従来の技術）
従来、複写機のトナ一定着ローラや前記ＯＡ機器等にお
いては、その温度を検出ずべき対象物にサーミスタを機
械的に接触させ、１００°Ｃ〜３００″Ｃの温度範囲で
温度を検出している。
いては、その温度を検出ずべき対象物にサーミスタを機
械的に接触させ、１００°Ｃ〜３００″Ｃの温度範囲で
温度を検出している。
ところで、この種のサーミスタは、成分および製造方法
等から種々のものが開発されており、例えば金属複合酸
化物焼結サーミスタ、Ｓｉ ｃ薄膜サーミスタ、金属複
合酸化物薄膜サーミスタ等が挙げられる。
等から種々のものが開発されており、例えば金属複合酸
化物焼結サーミスタ、Ｓｉ ｃ薄膜サーミスタ、金属複
合酸化物薄膜サーミスタ等が挙げられる。
■、金属複合酸化物焼結サーミスタは、マンガンＭｎ、
コバルトＧｏ、ニッケルＮｉまたはＭｎ。
コバルトＧｏ、ニッケルＮｉまたはＭｎ。
Ｃｏ、Ｎｉを主成分としこれに銅Ｃｕまたは鉄Ｆｅ等を
加えた金属複合酸化物を混合して成型するとともに、１
２００’ｃ〜１３００”Ｃの高温で焼結して作ったもの
である。
加えた金属複合酸化物を混合して成型するとともに、１
２００’ｃ〜１３００”Ｃの高温で焼結して作ったもの
である。
■、Ｓｉｃ薄躾サーミスタは、Ｓｉｃ焼結体をターゲッ
トとし、アルゴンＡｒガス雰囲気中で高周波スパッタリ
ングにより、アルミナ基板上にＳｉｃ薄膜を形成させた
ものである。スパッタリレグ中の基板温度は６５０°Ｃ
〜７５０’ｃである。
トとし、アルゴンＡｒガス雰囲気中で高周波スパッタリ
ングにより、アルミナ基板上にＳｉｃ薄膜を形成させた
ものである。スパッタリレグ中の基板温度は６５０°Ｃ
〜７５０’ｃである。
■、金属複合酸化物ＷｊＩ！サーミスタには２種類あり
、その１つは、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎ ｉの中の２〜３成分中
にクロムＣｒまたはＦｅ等を加えたサーミスタ材料を用
いて焼結ターゲットを作製する。
、その１つは、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎ ｉの中の２〜３成分中
にクロムＣｒまたはＦｅ等を加えたサーミスタ材料を用
いて焼結ターゲットを作製する。
さらに、この焼結ターゲットを用いてＡｒガス雰囲気中
でスパッタによりアルミナ基板上に薄膜を形成する。次
いで、大気中で熱処理して薄膜サーミスタを完成する。
でスパッタによりアルミナ基板上に薄膜を形成する。次
いで、大気中で熱処理して薄膜サーミスタを完成する。
他のもう１つは、Ｍｎ３Ｃ０２Ｎｉｌよりなる酸化物の
焼結ターゲットを使用し、Ａｒに体積比で３％以上の酸
素を混合させたスパッタガス中で４００°Ｃ〜５００°
Ｃに加熱した高融点ガラス基板上にサーミスタ薄膜を形
成したものである。
焼結ターゲットを使用し、Ａｒに体積比で３％以上の酸
素を混合させたスパッタガス中で４００°Ｃ〜５００°
Ｃに加熱した高融点ガラス基板上にサーミスタ薄膜を形
成したものである。
（発明が解決しようとする問題点）
しかし、以上のようなサーミスタには次に述べる様な種
々の問題点がある。
々の問題点がある。
■、金属複合酸化物焼結サーミスタは、小型化に不向き
であり、かつ、熱応答時定数を短くするのが困難である
。
であり、かつ、熱応答時定数を短くするのが困難である
。
０８次に、５ｉｃｉｉｌｌｌｌサーミスタは、結晶性に
よい安定なＳｉｃ膜を得るためには基板の温度を６５０
°Ｃ〜７５０°Ｃと高くすることが必要であり、生産性
の低下が否めない。また、サーミスタ定数が約２０００
にと小さく、温度変化による抵抗値の変化が少ないため
に高精度に濃度を検出できない。サーミスタ定数が湿度
に依存して変化する。この結果、広範囲にわたって温度
を検出する場合、その直線性が劣る。また、スパッタガ
ス中に微量の窒素が混入すると抵抗値が大きく変化し、
一定の品質のものを得るのが困難である。
よい安定なＳｉｃ膜を得るためには基板の温度を６５０
°Ｃ〜７５０°Ｃと高くすることが必要であり、生産性
の低下が否めない。また、サーミスタ定数が約２０００
にと小さく、温度変化による抵抗値の変化が少ないため
に高精度に濃度を検出できない。サーミスタ定数が湿度
に依存して変化する。この結果、広範囲にわたって温度
を検出する場合、その直線性が劣る。また、スパッタガ
ス中に微量の窒素が混入すると抵抗値が大きく変化し、
一定の品質のものを得るのが困難である。
■、金属複合酸化物薄膜サーミスタは、スパッタのまま
であるので熱的に不安定であってサーミスタとして使用
し雌い。このため１０００”ｃ前後のＮ温で熱処理する
必要がある。また、サーミスタの特性は熱処理温度に依
存し、条件設定が困難である。結晶性のよい熱的に安定
な薄膜サーミスタを得るためには、基板温度を＾温度（
４００°Ｃ〜５００’ ｃ）にする必要があり、３ｉｃ
ｌ躾サーミスタと同様に生産性の低下は否めない。
であるので熱的に不安定であってサーミスタとして使用
し雌い。このため１０００”ｃ前後のＮ温で熱処理する
必要がある。また、サーミスタの特性は熱処理温度に依
存し、条件設定が困難である。結晶性のよい熱的に安定
な薄膜サーミスタを得るためには、基板温度を＾温度（
４００°Ｃ〜５００’ ｃ）にする必要があり、３ｉｃ
ｌ躾サーミスタと同様に生産性の低下は否めない。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、サーミスタ
定数が大きく熱安定性に優れ、熱応答時定数が極めて短
く、かつ、生産性および量産性に適する薄膜サーミスタ
の製造方法を提供することを目的とする。
定数が大きく熱安定性に優れ、熱応答時定数が極めて短
く、かつ、生産性および量産性に適する薄膜サーミスタ
の製造方法を提供することを目的とする。
（問題点を解決するための手段）
本発明による薄膜サーミスタの製造方法は、絶縁性基板
上に、Ｍｎ、 ｃｏ、Ｎ ｉの複合酸化物またはＭｎ、
Ｃｏ、Ｎ ｉの２〜３成分にＡＩ、Ｆｅ。
上に、Ｍｎ、 ｃｏ、Ｎ ｉの複合酸化物またはＭｎ、
Ｃｏ、Ｎ ｉの２〜３成分にＡＩ、Ｆｅ。
Ｃｒ、 Ｃｕの中の１つ以上の成分を加えた複合酸化物
の焼結体をターゲットとして使用し、かつ、前記基板を
加熱することなくＡｒガス雰囲気中で高周波スパッタリ
ングにより前記成分の複合酸化物のサーミスタ薄膜を形
成し、その後、大気中で熱処理して製造するものである
。
の焼結体をターゲットとして使用し、かつ、前記基板を
加熱することなくＡｒガス雰囲気中で高周波スパッタリ
ングにより前記成分の複合酸化物のサーミスタ薄膜を形
成し、その後、大気中で熱処理して製造するものである
。
（作用）
従って、以上のような手段による薄膜サーミスタの製造
方法によれば、絶縁性基板上に該基板を加熱することな
く金属複合酸化物＊Ｓを形成した後、大気中で熱処理す
るすることにより、熱的安定性を図り、熱応答時定数の
短いものを作製し、生産性および量産性に適した製造工
程とするものである。
方法によれば、絶縁性基板上に該基板を加熱することな
く金属複合酸化物＊Ｓを形成した後、大気中で熱処理す
るすることにより、熱的安定性を図り、熱応答時定数の
短いものを作製し、生産性および量産性に適した製造工
程とするものである。
（実施例）
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第１図は薄膜サーミスタの断面を示す図であって、１
は絶縁性基板であって、これは例えば単結晶シリコン基
板上に、例えば熱酸化。
。第１図は薄膜サーミスタの断面を示す図であって、１
は絶縁性基板であって、これは例えば単結晶シリコン基
板上に、例えば熱酸化。
ＣＶＤ法またはスパッタ法を用いて酸化シリコン。
窒化シリコンアルミナ等の絶縁層を施したものを使用す
る。この絶縁性基板１の上側にサーミスタ１ｍ１１２が
形成される。このサーミスタ簿膜２の形成にあっては、
Ｍｎ、Ｇｏ、Ｎ ｉの金属複合酸化物またはＭｎ、Ｃｏ
、Ｎ ｉの中に２〜３成分にＡＩ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ等
の中の１つ以上の成分を加えた金属複合酸化物を焼結し
てターゲットとする。この焼結ターゲットは通常のサー
ミスタ材料の一般的製造方法により製作したものでもよ
い。
る。この絶縁性基板１の上側にサーミスタ１ｍ１１２が
形成される。このサーミスタ簿膜２の形成にあっては、
Ｍｎ、Ｇｏ、Ｎ ｉの金属複合酸化物またはＭｎ、Ｃｏ
、Ｎ ｉの中に２〜３成分にＡＩ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ等
の中の１つ以上の成分を加えた金属複合酸化物を焼結し
てターゲットとする。この焼結ターゲットは通常のサー
ミスタ材料の一般的製造方法により製作したものでもよ
い。
勿論、前記成分の金属複合酸化物焼結体であれば、他の
方法で製造したものでもよい。そして、以上のようなタ
ーゲットを用いてＡｒガス雰囲気中で高周波スパッタリ
ングを行い、前記絶縁基板上に前記成分の金属複合酸化
物のサーミスタ薄膜２を形成する。この高周波スパッタ
リング中、絶縁性基板１は加熱しない。
方法で製造したものでもよい。そして、以上のようなタ
ーゲットを用いてＡｒガス雰囲気中で高周波スパッタリ
ングを行い、前記絶縁基板上に前記成分の金属複合酸化
物のサーミスタ薄膜２を形成する。この高周波スパッタ
リング中、絶縁性基板１は加熱しない。
そして、以上のようにしてサーミスタ薄膜形成後、高周
波スパッタリングにより酸化シリコン、アルミナ等の保
護膜３を形成する。この時の保護膜３の形成は熱処理に
よる比抵抗の変化を最小限とし処理時間を短縮する。な
お、保護膜３を設けたのは、金属複合酸化物のサーミス
タでは組成中の酸素の比率が温度に依存して変化し、比
抵抗の熱的安定性を阻害するので、それを解決するため
に保！１ｖＡ３を設けたものである。次いで、大気中に
おいて使用温度よりやや高い温度で５０〜２５０時間熱
処理を行う。図中４は電極を示す。
波スパッタリングにより酸化シリコン、アルミナ等の保
護膜３を形成する。この時の保護膜３の形成は熱処理に
よる比抵抗の変化を最小限とし処理時間を短縮する。な
お、保護膜３を設けたのは、金属複合酸化物のサーミス
タでは組成中の酸素の比率が温度に依存して変化し、比
抵抗の熱的安定性を阻害するので、それを解決するため
に保！１ｖＡ３を設けたものである。次いで、大気中に
おいて使用温度よりやや高い温度で５０〜２５０時間熱
処理を行う。図中４は電極を示す。
従って、上記製造方法によれば、絶縁性基板１上に形成
した金属複合酸化物２は微細であるが安定な結晶構造を
持っており、比較的低い温度であっても充分に長い時間
熱処理することにより、熱的に安定した経時変化のない
ものを製造することができる。
した金属複合酸化物２は微細であるが安定な結晶構造を
持っており、比較的低い温度であっても充分に長い時間
熱処理することにより、熱的に安定した経時変化のない
ものを製造することができる。
次に、サーミスタ１ｌｌｌ１２の製造具体例およびその
製造されたｉｌＮ！サーミスタの特性について述べる。
製造されたｉｌＮ！サーミスタの特性について述べる。
第１の製造具体例について。
先ず、Ｍｎ−３５Ｎ ｉ −４Ａ Ｉ （ｗｔ％）（Ｄ
金属酸化物焼結体をターゲットとして用意し、このター
ゲットを用いて圧力１ｍＴｏｒｒのＡｒガス雰囲気中で
高周波スパッタリングにより、前記絶縁性基板１上に複
合酸化物のサーミスタＳ膜２を形成した。このとき、高
周波電力が２００Ｗ、成膜速度が０．８μｍ／時である
。このスパッタリング中、基板１は加熱していない。さ
らに、酸化シリコンを用いて保護膜３を形成した。しか
る後、大気中で３０００°ｃ、１００時間熱処理した。
金属酸化物焼結体をターゲットとして用意し、このター
ゲットを用いて圧力１ｍＴｏｒｒのＡｒガス雰囲気中で
高周波スパッタリングにより、前記絶縁性基板１上に複
合酸化物のサーミスタＳ膜２を形成した。このとき、高
周波電力が２００Ｗ、成膜速度が０．８μｍ／時である
。このスパッタリング中、基板１は加熱していない。さ
らに、酸化シリコンを用いて保護膜３を形成した。しか
る後、大気中で３０００°ｃ、１００時間熱処理した。
その結果、サーミスタ定数が４９５０に、比抵抗が２５
００Ω”Ｃｍ（１００°Ｃ）の＊ｓｉサーミスタが得ら
れた。
００Ω”Ｃｍ（１００°Ｃ）の＊ｓｉサーミスタが得ら
れた。
なお、上記製造例と同条件で岩塩上に透過電子顕微鏡用
試料を作製し、該電子顕微鏡を用いて観察したところ微
細ではあるが、安定したスピネル構造が得られているこ
とが明らかとなった（第２図参照）。
試料を作製し、該電子顕微鏡を用いて観察したところ微
細ではあるが、安定したスピネル構造が得られているこ
とが明らかとなった（第２図参照）。
第２の製造具体例について。
このサーミスタ簿膜２の製造手段は、Ｍｎ−１５Ｇｏ−
５Ｎ ｉ （ｗｔ％）の金属酸化物焼結体をターゲット
として用意し、第１の製造具体例とほぼ同一条件にて絶
縁性基板１にサーミスタｉｓ２および保護ｗｉ４３を形
成した。但し、成膜速度は１μｍ／時とした。しかる後
、大気中において２００” Ｃで熱処理を行った。第３
図はその熱処理経時時間に対する比抵抗の関係を表わし
た図である。このときの比抵抗の変化は第３図から明ら
かなように２００時間時間後約１５％まで増大して一定
となり、熱的に安定した。この製造方法によりサーミス
タ定数が４５００に、比抵抗が２５０００− ａｍ （
１００’ ｃ）の薄膜サーミスタが得られた。
５Ｎ ｉ （ｗｔ％）の金属酸化物焼結体をターゲット
として用意し、第１の製造具体例とほぼ同一条件にて絶
縁性基板１にサーミスタｉｓ２および保護ｗｉ４３を形
成した。但し、成膜速度は１μｍ／時とした。しかる後
、大気中において２００” Ｃで熱処理を行った。第３
図はその熱処理経時時間に対する比抵抗の関係を表わし
た図である。このときの比抵抗の変化は第３図から明ら
かなように２００時間時間後約１５％まで増大して一定
となり、熱的に安定した。この製造方法によりサーミス
タ定数が４５００に、比抵抗が２５０００− ａｍ （
１００’ ｃ）の薄膜サーミスタが得られた。
二〇−
従って、以上のような実施例の薄膜サーミスタの製造方
法によれば、サーミスタ薄膜２が例えば０．５〜数μｍ
の薄い膜厚に形成することができ、かつ、サーミスタ定
数が４５００〜５０００にと高くできる。この結果、熱
的安定性に優れ、かつ、熱時定数の短いＩｌｌサーミス
タを得ることができる。また、サーミスタ簿１１２の形
成時、絶縁性基板１を加熱する必要がない。特に、真空
中で絶縁性基板１を加熱することは熱伝導が極めて不充
分となるために長時間を要し、生産性を著しく低下させ
るが、本製造方法はサーミスタ薄膜形成時に絶縁性基板
１を加熱することがなく、かつ、大気中での熱処理時間
は長時間にわたるものの、一度に大量に処理することが
可能であり、製造工程全体で考えると生産性を大幅に向
上させることができる。
法によれば、サーミスタ薄膜２が例えば０．５〜数μｍ
の薄い膜厚に形成することができ、かつ、サーミスタ定
数が４５００〜５０００にと高くできる。この結果、熱
的安定性に優れ、かつ、熱時定数の短いＩｌｌサーミス
タを得ることができる。また、サーミスタ簿１１２の形
成時、絶縁性基板１を加熱する必要がない。特に、真空
中で絶縁性基板１を加熱することは熱伝導が極めて不充
分となるために長時間を要し、生産性を著しく低下させ
るが、本製造方法はサーミスタ薄膜形成時に絶縁性基板
１を加熱することがなく、かつ、大気中での熱処理時間
は長時間にわたるものの、一度に大量に処理することが
可能であり、製造工程全体で考えると生産性を大幅に向
上させることができる。
（発明の効果〉
以上詳記したように本発明によれば、サーミスタ定数が
大きく、熱的安定性に優れたものが得られ、かつ、熱応
答時定数を短くでき、生産性および量産性を高め得る低
コストの薄膜サーミスタの製造方法を提供できる。
大きく、熱的安定性に優れたものが得られ、かつ、熱応
答時定数を短くでき、生産性および量産性を高め得る低
コストの薄膜サーミスタの製造方法を提供できる。
第１図ないし第３図は本発明の詳細な説明するために示
したもので、第１図は薄膜サーミスタの断面図、第２図
は透過電子顕微鏡で観察したサーミスタＷＩＮのスピネ
ル構造図、第３図は大気中での熱処理経時時間とサーミ
スタ薄膜の比抵抗との関係特性図である。 １・・・絶縁性基板、２・・・複合酸化物のサーミスタ
１１１．３・・・保ｆＩＭ。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第 １ ｒＭ −瓢曙時間（珂間） 第３（！Ｉ 図面の浄書（内容に変更なし） 第２図 手続補正書（方制 昭和 年６１・月９・２胃 特許庁長官 黒 １）明 雄 殿 特願昭６１−１３４６１９号 ２、発明の名称 薄膜サーミスタの製造方法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 ４、代理人 昭和６１年８月２６日 ７、補正の内容 （１） 明細書第１１頁第６行目ないし同頁第７行目
の「第２図は透過電子顕微鏡で観察したサーミスタ薄膜
のスピネル構造図」とあるを「第２図は透過電子顕微鏡
で観察したサーミスタ薄膜の金属組織を示す図」と訂正
する。 （２）図面第２図を別紙の通り訂正する。
したもので、第１図は薄膜サーミスタの断面図、第２図
は透過電子顕微鏡で観察したサーミスタＷＩＮのスピネ
ル構造図、第３図は大気中での熱処理経時時間とサーミ
スタ薄膜の比抵抗との関係特性図である。 １・・・絶縁性基板、２・・・複合酸化物のサーミスタ
１１１．３・・・保ｆＩＭ。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第 １ ｒＭ −瓢曙時間（珂間） 第３（！Ｉ 図面の浄書（内容に変更なし） 第２図 手続補正書（方制 昭和 年６１・月９・２胃 特許庁長官 黒 １）明 雄 殿 特願昭６１−１３４６１９号 ２、発明の名称 薄膜サーミスタの製造方法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 ４、代理人 昭和６１年８月２６日 ７、補正の内容 （１） 明細書第１１頁第６行目ないし同頁第７行目
の「第２図は透過電子顕微鏡で観察したサーミスタ薄膜
のスピネル構造図」とあるを「第２図は透過電子顕微鏡
で観察したサーミスタ薄膜の金属組織を示す図」と訂正
する。 （２）図面第２図を別紙の通り訂正する。
Claims (1)
- 絶縁性基板上に、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉの複合酸化物また
はＭｎ、Ｃｏ、Ｎｉの２〜３成分にＡｌ、Ｆｅ、Ｃｒ、
Ｃｕの中の１つ以上の成分を加えた複合酸化物の焼結体
をターゲットとして使用し、かつ、前記基板を加熱する
ことなくＡｒガス雰囲気中で高周波スパッタリングによ
り前記成分による複合酸化物のサーミスタ薄膜を形成し
、その後、大気中で熱処理して製造することを特徴とす
る薄膜サーミスタの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13461986A JPS62291002A (ja) | 1986-06-10 | 1986-06-10 | 薄膜サ−ミスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13461986A JPS62291002A (ja) | 1986-06-10 | 1986-06-10 | 薄膜サ−ミスタの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62291002A true JPS62291002A (ja) | 1987-12-17 |
| JPH0354842B2 JPH0354842B2 (ja) | 1991-08-21 |
Family
ID=15132620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13461986A Granted JPS62291002A (ja) | 1986-06-10 | 1986-06-10 | 薄膜サ−ミスタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62291002A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1115937A (en) * | 1965-02-25 | 1968-06-06 | Victory Engineering Corp | Method and apparatus for sputtering thin film resistance elements |
-
1986
- 1986-06-10 JP JP13461986A patent/JPS62291002A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1115937A (en) * | 1965-02-25 | 1968-06-06 | Victory Engineering Corp | Method and apparatus for sputtering thin film resistance elements |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0354842B2 (ja) | 1991-08-21 |
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