JPS6292402A - 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】 産業上の利用分野 本発明は薄膜抵抗体、特に、ファクシミ’）の感熱記録
装置のサーマルヘッド用発熱抵抗体や混成集積回路用抵
抗体および他の薄膜抵抗体を利用したデバイスに応用さ
れ得る薄膜抵抗体に関する。

従来の技術 これまでのサーマルヘッドや混成集積回路には窒化タン
タル薄膜抵抗体が多く用いられてきたが、抵抗値が低い
ことが主因となシ、長寿命化に限界２ページ があった。特にサーマルヘッド用薄膜抵称体に関しては
、使用条件が厳しいので、高抵抗で耐酸化性に優れた熱
的に安定な薄膜抵抗体が要望されている。

発明が解決しようとする問題点 より高精細度で高速（高効率）印字ができる信頼性の高
い感熱記録用サーマルヘッドが望まれているが、従来そ
れに用いられてきだ窒化タンタル発熱抵抗体は抵抗率が
低い。従って必要な電気抵抗値を所定の寸法で得るため
には発熱体セグメントの膜厚を１０００Å以下の薄さに
することが避けられず良質安定な薄膜が得られ難かった
。

薄い膜厚が一因となって耐酸化性が劣り、抵抗の経時変
化が大きくなるため信頼性が低かった。また上記酸化を
防ぐとともに発熱体表面の耐摩耗性を向上させようとす
ると、硬質の厚い保護膜層が必要となり、これが熱効率
を悪くする原因の１つになっていた。

本発明は、電気抵抗率が高く、硬度も大きい熱的に安定
な薄膜を得ようとするものである。

問題点を解決するだめの手段 本発明による薄膜抵抗体は、ＳｉＣと、Ｔ　Ｉ　Ｂ　２
またはＺ　ｒ　Ｂ　２の混合ターゲットを用い、スパッ
タリング法によ多形成したものである。

作　　用 周期律表第４〜第６族の遷移元素と原子半径の小さい非
金属原子Ｓｉ、Ｂ、ＣおよびＮの化合物は硬質合金とし
て知られ、高い硬度と低い電気抵抗率を有する。熱力学
的安定性は第４族の遷移元素を含むものが一般に高い。

これら化合物はサーマルヘッド用抵抗体薄膜としては一
般に抵抗が低すぎる。従って他の硬質、高抵抗率化合物
との複合によシ高抵抗化を図ることができる。

上記硬質合金においてホウ化物は耐酸化性に優れており
、中でも、ＴｉＢ２とＺ　ｒ　Ｂ　２は熱力学的安定性
が高い。これと高抵抗、高硬質で耐酸化性の優れたＳｉ
Ｃとの複合体薄膜をスパッタリング法にて形成して作成
された薄膜抵抗体は、電気抵抗率が、従来よりも高く、
高硬質の熱的に安定なものであシ、材質と共に薄膜の厚
さ効果により耐酸化性に優れている。

実施例 ＳｉＣとＴｉＢ　　またはＺ　ｒ　Ｂ　２粉末を出発原
料にし、各種重量比で混合した。成形し熱処理すること
によってセラミック板とし、スパッタリング用ターゲッ
トを作成した。

高周波マグネトロンスパッタ装置を用い、上記ターゲッ
トをスパッタして、グレーズアルミナ基板上に薄膜を形
成した。代表的スパッタ条件を以下記す。

スパッタパワー　　　：２ＫＷ／２０ｃｍ直径ターゲッ
トスパッタガスとガス圧：　Ａｒ　、３Ｘ１（＞　　　
Ｔｏｒｒ基板温度　　：　４００’Ｃ 基板−ターゲット距離：６ｔＭ 以下はじめに５ｉＣ−ＴｉＢ２系について説明する。

上記条件でたとえばＴ　ｉ　Ｂ　２　：　Ｓ　Ｉ　Ｃ−
１：２重量比のターゲットを１０分間スパッタした場合
、１μｍの膜厚の金属光沢を有す薄膜が得られた。サー
マルヘッドの一般の使用温度３５０’Ｑを考慮して、５
ベーノ スパッタ時の基板温度はそれより少し高い４００　℃と
したが、２００〜７００°Ｃの範囲で変化させても金属
光沢のある同様な薄膜を得ることができた。

薄膜とターゲットの組成はオージェ分光分析と原子吸光
分析でほぼ同一であることが判ったが、Ｘ線回折で薄膜
はハロービークを示し、結晶相の固定はできない。しか
し、Ｔｉ、Ｂ、ＳｉおよびＣの４元素からなる種々の硬
質合金ＴｉＢ２．ＴｉＣ，Ｂ４Ｃ。

ＳｉＣおよびＴ　Ｉ　Ｓ　ｉ　２等の結合を有する複合
合金薄膜と考えられる。

薄膜の硬度を測定した結果、組成に対する依存性が少く
、ヌープ硬度２０ｏＯを得、ＳｔＣ単体と同一で非常に
硬いことが明らかになった。このことは従来発熱抵抗体
上に設けていた保護膜層を抵抗体に耐酸化性があれば無
くすか、極力薄くできることを意味し、サーマルヘッド
を高効率化できる。

ターゲットの組成を種々変えて薄膜を作成し、その電気
抵抗率の測定を行った。その結果を図に示した。

ＴｉＢ２のみの組成では４Ｘ１０　　Ｑ−ｃｍ　の抵抗
率を６ページ 持った薄膜が得られた。この抵抗率では従来の抵抗体薄
膜の値とほとんど同一で、発熱体セグメントの厚さを従
来よシ大きすることができない。少なくともｌＸ１０＝
Ω・傭以上の値が必要である。

そのためには図よｐｓｉｃの含量を０．２重量比以上に
すればよいことが判る。ＳｉＣの含量が増すと抵抗率が
増加し、０．８重量比のＳｉＣを含んだ場合にはＩ　Ｘ
　１０−１Ω・ｍになる。このように抵抗膜の抵抗率を
組成を変化させることによシ、アナログ的に変えられる
ことは、サーマルヘッドの発熱体を設計する上で非常に
有利である。このことも本発明の薄膜抵抗体の特徴の１
つになっている。

ＳＩＣが０．８重量比よシ多くなるとサーマルヘッドの
発熱体薄膜の厚さが数μｍ以上とをシ、エツチング加工
に対する困難さがでてくる。一般釦組成的にもＳｉＣが
多い程エツチングがしすらい。

従って適当な組成範囲はＳｉＣの重量比で０．２〜０．
８がサーマルヘッド用抵抗体薄膜として適当である。

つぎにサーマルヘッドの発熱体最高温度である７　ペー
ノ ４００℃で耐酸化性の工・ソチングテストを行った。

一対の金電極膜をつけたＡｌ２Ｏ３基板上に３ｏｏｏへ
の厚さの薄膜を形成し、それを４００’Ｑの温度で空気
中に保持し、抵抗の変化を時間と共に調べた。

その結果、各種組成膜で２ｏｏｏ時間後２０％以内の抵
抗上昇が見られた。一方同じ構成で作成した窒イビタン
タル膜では２４時間後抵抗が２倍に増加していた。この
ことから本発明の抵抗体薄膜は従来の窒化メンタル膜に
比べ、優れた耐酸化性を持つ材質であることが判る。

つぎに５ｉＣ−ＺｆＢ２系について上記Ｓ　ｉ　ＣＴ　
ｔ　ＢＲ系とほとんど同様な検討を行った。Ｚ　ｒ　Ｂ
　２はＴ　ｓ　Ｂ２と電気的および化学的性質はよく似
ている。Ｔ　Ｉ　Ｂ　２の場合と同様に各種組成で金属
光沢のある薄膜が得られ、Ｘ線回折パターンもノ・ロー
ピークであり、硬度もＴｉＢ２の場合と同じであった。

ただ組成に対する抵抗率が多少高めであり、その変化を
同じく図中に破線で示した。Ｚ　ｒ　Ｂ　２単体では５
，３Ｘ１０−’Ω°ｍでＴ　Ｉ　Ｂ　２の場合より約３
０％増しの抵抗率であるが、ＳｔＣ含量が多くなるとＳ
　ｚ　ＣＴ　ｚ　Ｂ　２系の組成対抵抗率の関係と同一
関係に近づく。

１×１０−３Ω・副板上の抵抗率かやはｐ、ＳｉＣの０
．２重量比以上で確集に得られる。耐酸化性のエージン
グテストもＳ　ｚ　ＣＴ　ｉＢ　２系と同等の結果が得
られた。

以上説明した高抵抗率、高硬度および耐酸化性に優れた
抵抗体薄膜は、上記サーマルヘッドのみならず、他の応
用たとえば混成集積回路用抵抗体や薄膜ヒータを利用し
たデバイスにも当然応用し得るものである。

発明の効果 本発明の抵抗体薄膜は１×１０〜１×１ｏ　Ω・（７）
の抵抗率を有し、組成を変えることによって所望の抵抗
値を選ぶことができる。上記抵抗率により、例えば１ｏ
ｏｏ人〜数μｍの従来よシ厚いサーマルヘッド用発熱体
を作成することができる。従って安定な材質自身の特性
と共に厚さ効果によって耐酸化性の優れた、すなわち高
信頼性の薄膜発熱抵抗体が得られる。また硬度がｓｉｃ
　と同じであるので発熱抵抗体表面の保護層を無くすか
、極力薄９ページ くして熱効率の高いサーマルヘッドが作成できる。

他の薄膜抵抗体を利用したデバイスに対しても安定な種
々の抵抗率を持つ抵抗体を提供し得る。

【図面の簡単な説明】

図はｓｔｃとＴ　ｚ　Ｂ　２およびＳｉＣとＺ　ｒ　Ｂ
　２の混合比を変えたターゲットから作成した薄膜抵抗
体の抵抗率の組成変化を示すグラフである。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名ａ　
Ａ　　Ｃ３ｉＣっ皇量比ｐ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＳｉＣと、ＴｉＢ＿２またはＺｒＢ＿２の混合タ
   ーゲットを用い、スパッタリング法にて形成したことを
   特徴とする薄膜抵抗体。
2. （２）ＳｉＣと、ＴｉＢ＿２またはＺｒＢ＿２の重量比
   が２：８から８：２の範囲にあることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の薄膜抵抗体。