JPS6388802A - 感温素子 - Google Patents
感温素子Info
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- JPS6388802A JPS6388802A JP23320886A JP23320886A JPS6388802A JP S6388802 A JPS6388802 A JP S6388802A JP 23320886 A JP23320886 A JP 23320886A JP 23320886 A JP23320886 A JP 23320886A JP S6388802 A JPS6388802 A JP S6388802A
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Landscapes
- Thermistors And Varistors (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、感温素子に関する。更に詳しくは、応答性に
すぐれかつ耐環境性の良好な感温素子に関する。
すぐれかつ耐環境性の良好な感温素子に関する。
現在使用されている感温素子には多くの種類があり、そ
れぞれに特徴を有している。特に、最近のエレクトロニ
クス化の動きから、感温素子も人間の目で見て読みとれ
るだけのものではなく、温度制御や他の機器制御に使え
る電気的な信号を出せるようなものが望まれている。か
かる用途に現在使用されている素子には、炭化けい素薄
膜サーミスタがあるが、炭化けい素薄膜は熱衝撃によっ
て基板から剥離する現象（チッピング）がよくみられる
ため、製品の不良率が高いなどの欠点を有している。
れぞれに特徴を有している。特に、最近のエレクトロニ
クス化の動きから、感温素子も人間の目で見て読みとれ
るだけのものではなく、温度制御や他の機器制御に使え
る電気的な信号を出せるようなものが望まれている。か
かる用途に現在使用されている素子には、炭化けい素薄
膜サーミスタがあるが、炭化けい素薄膜は熱衝撃によっ
て基板から剥離する現象（チッピング）がよくみられる
ため、製品の不良率が高いなどの欠点を有している。
本出願人は先に、チッピング現象などを生ずることなく
、耐久性にすぐれ、かつ温度に対する比例性、応答性が
よく、室温付近から高温領域迄の広い温度範囲にわたっ
ての測定に好適に使用し得る感温素子として、絶縁性の
感温素子基板の上に炭化けい素合金抵抗体よりなる薄膜
を形成させたものを提案している（特開昭６０−２２０
９０２号公報）。
、耐久性にすぐれ、かつ温度に対する比例性、応答性が
よく、室温付近から高温領域迄の広い温度範囲にわたっ
ての測定に好適に使用し得る感温素子として、絶縁性の
感温素子基板の上に炭化けい素合金抵抗体よりなる薄膜
を形成させたものを提案している（特開昭６０−２２０
９０２号公報）。
上述の如く、炭化けい素薄膜サーミスタにはチッピング
現象がみられ、また耐環境性などの問題からガラス容器
に封入した構造のものとして用いられている。このため
応答性が悪く、３００℃迄の９０％応答には約５０〜６
０秒間程度を要しており、従って急激な温度変化には追
随できないという欠点を有している。
現象がみられ、また耐環境性などの問題からガラス容器
に封入した構造のものとして用いられている。このため
応答性が悪く、３００℃迄の９０％応答には約５０〜６
０秒間程度を要しており、従って急激な温度変化には追
随できないという欠点を有している。
そこで、本出願人は、前述の炭化けい素合金抵抗体薄膜
を用いる解決法とは別に、炭化けい素それ自体の薄膜を
用いて、応答性および耐環境性にすぐれた感温素子が得
られる解決手段を求めて種々の検討を行なった結果、絶
縁化されたシリコン基板上に形成された炭化けい素薄膜
を含フツ素高分子薄膜で覆うことにより、かかる課題の
解決を次に図った（特願昭６０−１６１２７３号）。
を用いる解決法とは別に、炭化けい素それ自体の薄膜を
用いて、応答性および耐環境性にすぐれた感温素子が得
られる解決手段を求めて種々の検討を行なった結果、絶
縁化されたシリコン基板上に形成された炭化けい素薄膜
を含フツ素高分子薄膜で覆うことにより、かかる課題の
解決を次に図った（特願昭６０−１６１２７３号）。
ここで用いられているシリコン基板の絶縁化は、一般に
厚さ約０．２〜０．５ｍ＋ｎ程度のシリコンウェハから
形成されるシリコン基板の表面を熱酸化法、陽極酸化法
などにより酸化し、そこに約０．１〜０．５μｍ程度の
酸化けい素（Ｓｉｎ２）絶縁膜を形成させる方法、ある
いはシリコン基板の表面に、マグネトロンスパッタリン
グ法、プラズマＣＶＤ法などにより、同じような程度の
厚さの酸化けい素薄膜または窒化けい素薄膜を形成させ
る方法などによって行なわれている。
厚さ約０．２〜０．５ｍ＋ｎ程度のシリコンウェハから
形成されるシリコン基板の表面を熱酸化法、陽極酸化法
などにより酸化し、そこに約０．１〜０．５μｍ程度の
酸化けい素（Ｓｉｎ２）絶縁膜を形成させる方法、ある
いはシリコン基板の表面に、マグネトロンスパッタリン
グ法、プラズマＣＶＤ法などにより、同じような程度の
厚さの酸化けい素薄膜または窒化けい素薄膜を形成させ
る方法などによって行なわれている。
本発明者らは、かかる感温素子のなお一層の高性能化を
図って種々しく削を重ねた結果、基板表面上の絶縁膜お
よび炭化けい素薄膜上の保護膜を共にプラズマＣＶＤ法
シリコン窒化膜で形成させることにより、約Ｏ〜５００
℃といった広い温度範囲で温度センサとして使用し得る
感温素子を得ることに成功した。
図って種々しく削を重ねた結果、基板表面上の絶縁膜お
よび炭化けい素薄膜上の保護膜を共にプラズマＣＶＤ法
シリコン窒化膜で形成させることにより、約Ｏ〜５００
℃といった広い温度範囲で温度センサとして使用し得る
感温素子を得ることに成功した。
従って、本発明は感温素子に係り、この感温素子は、プ
ラズマＣＶＤ法シリコン窒化膜によって絶縁化された基
板表面上に電極に接触している炭化けい素薄膜を形成さ
せ、該炭化けい素薄膜をプラズマＣＶＤ法シリコン窒化
膜で覆ってなる。
ラズマＣＶＤ法シリコン窒化膜によって絶縁化された基
板表面上に電極に接触している炭化けい素薄膜を形成さ
せ、該炭化けい素薄膜をプラズマＣＶＤ法シリコン窒化
膜で覆ってなる。
シリコンウェハ、ステンレス鋼板などの基板表面を絶縁
化させるプラズマＣＶＤ法シリコン窒化膜は、５ｊＨ４
とＮＨ３とを用いるＣＶＤ法により形成される。即ち、
ＲＦプラズマ励起による放電プラズマＣＶＤＭは、エネ
ルギーの高いプラズマ状態下で、反応ガスの化学結合を
低温で分解し、活性度の高い化学状態の粒子（主として
励起された原子、分子などのラジカル群）を作り出し、
活性化された粒子間の反応により５ｉ３ＮｘのＣＶＤ膜
を形成させる。次に、このようにして形成させた基板表
面上のプラズマＣＶＤ法シリコン窒化膜絶縁膜の一部分
の面積に、マグネトロンスパッタリング法、プラズマＣ
ＶＤ法などにより、約０．５〜１μｍ程度の厚さの炭化
けい素薄膜を形成させる。そして、形成された炭化けい
素薄膜の両端部は、蒸着法などにより形成された電極、
例えばクロム層を介した金電極、アルミニウム電極など
と接触している。
化させるプラズマＣＶＤ法シリコン窒化膜は、５ｊＨ４
とＮＨ３とを用いるＣＶＤ法により形成される。即ち、
ＲＦプラズマ励起による放電プラズマＣＶＤＭは、エネ
ルギーの高いプラズマ状態下で、反応ガスの化学結合を
低温で分解し、活性度の高い化学状態の粒子（主として
励起された原子、分子などのラジカル群）を作り出し、
活性化された粒子間の反応により５ｉ３ＮｘのＣＶＤ膜
を形成させる。次に、このようにして形成させた基板表
面上のプラズマＣＶＤ法シリコン窒化膜絶縁膜の一部分
の面積に、マグネトロンスパッタリング法、プラズマＣ
ＶＤ法などにより、約０．５〜１μｍ程度の厚さの炭化
けい素薄膜を形成させる。そして、形成された炭化けい
素薄膜の両端部は、蒸着法などにより形成された電極、
例えばクロム層を介した金電極、アルミニウム電極など
と接触している。
このようにして形成された炭化けい素薄膜は、絶縁化さ
れた基板上で露出する部分が存在しないように、やはり
プラズマＣＶＤ法シリコン窒化膜の保護膜によって覆わ
れる。
れた基板上で露出する部分が存在しないように、やはり
プラズマＣＶＤ法シリコン窒化膜の保護膜によって覆わ
れる。
図面の第１図は、本発明に係る感温素子の一態様の平面
図（ａ）およびその中心線断面図（ｂ）であ−４＝ す、シリコン基板１の表面にプラズマＣＶＤ法シリコン
窒化膜よりなる絶縁膜２が形成されており、その上に炭
化けい素薄膜３が電極４，４′と接触するように形成さ
れており、その炭化けい素薄膜部分はプラズマＣＶＤ法
シリコン窒化膜よりなる保護膜５によって覆われている
。なお、符号６゜６′は電極上に設けられた銀ペースト
であり、７゜７′はそこから引き出されたリード線であ
る。
図（ａ）およびその中心線断面図（ｂ）であ−４＝ す、シリコン基板１の表面にプラズマＣＶＤ法シリコン
窒化膜よりなる絶縁膜２が形成されており、その上に炭
化けい素薄膜３が電極４，４′と接触するように形成さ
れており、その炭化けい素薄膜部分はプラズマＣＶＤ法
シリコン窒化膜よりなる保護膜５によって覆われている
。なお、符号６゜６′は電極上に設けられた銀ペースト
であり、７゜７′はそこから引き出されたリード線であ
る。
本発明に係る感温素子は、基板表面上の絶縁膜および炭
化けい素薄膜上の保護膜を共にプラズマＣＶＤ法シリコ
ン窒化膜で形成させることにより、約０〜５００℃とい
った広い温度範囲で温度センサとして使用することがで
きるばかりではなく、ガラス封入タイプにみられた応答
性の低下などももたらされず、温度−抵抗係数の大きい
ことと合まって、良好な応答速度が得られる。また、耐
湿性の点および再現性の点でもすぐれている。
化けい素薄膜上の保護膜を共にプラズマＣＶＤ法シリコ
ン窒化膜で形成させることにより、約０〜５００℃とい
った広い温度範囲で温度センサとして使用することがで
きるばかりではなく、ガラス封入タイプにみられた応答
性の低下などももたらされず、温度−抵抗係数の大きい
ことと合まって、良好な応答速度が得られる。また、耐
湿性の点および再現性の点でもすぐれている。
次に、実施例について本発明を説明する。
実施例１〜３
第１図に図示されたような感温素子を、次のようにして
作製した。
作製した。
シリコンウェハ基板をプラズマＣＶＤ装置内に収容し、
以下の条件下でプラズマＣＶＤ法を適用し、基板表面上
にプラズマＣＶＤ法シリコン窒化膜を５０００人の膜厚
で形成させた。
以下の条件下でプラズマＣＶＤ法を適用し、基板表面上
にプラズマＣＶＤ法シリコン窒化膜を５０００人の膜厚
で形成させた。
到達圧力 ： ３Ｘ１０−２Ｔｏｒｒ以下基板温度
：２５０℃ ＳｉＨ４流量 ： ＩＯ８ＣＣＭ Ｎ２流量 ： ３００ＳＣＣＭ ＮＨ，流量 ： ７５ＳＣＣＭ 放電電力 ： １５０ｗ 反応時間 ＝２０分 次いで、形成されたプラズマＣＶＤ法シリコン窒化膜上
に、蒸着法よりＡｕ／Ｃｒ電極を設けた後、以下の条件
下でスパッタリング法を適用し、両端部が電極に接触し
ている状態で炭化けい素薄膜を１μｍの膜厚で形成させ
た。
：２５０℃ ＳｉＨ４流量 ： ＩＯ８ＣＣＭ Ｎ２流量 ： ３００ＳＣＣＭ ＮＨ，流量 ： ７５ＳＣＣＭ 放電電力 ： １５０ｗ 反応時間 ＝２０分 次いで、形成されたプラズマＣＶＤ法シリコン窒化膜上
に、蒸着法よりＡｕ／Ｃｒ電極を設けた後、以下の条件
下でスパッタリング法を適用し、両端部が電極に接触し
ている状態で炭化けい素薄膜を１μｍの膜厚で形成させ
た。
到達圧力 ： ｌＸｌ０−’Ｔｏｒｒ以下放電圧力
： ３Ｘ１０−３Ｔｏｒｒ放電電力 ： ６００ｗ 反応時間 ：３０分 その後、この炭化けい素薄膜層を覆う形で、前記と同様
の条件下でプラズマＣＶＤ法シリコン窒化膜を形成させ
、感温素子を作製した。
： ３Ｘ１０−３Ｔｏｒｒ放電電力 ： ６００ｗ 反応時間 ：３０分 その後、この炭化けい素薄膜層を覆う形で、前記と同様
の条件下でプラズマＣＶＤ法シリコン窒化膜を形成させ
、感温素子を作製した。
このようにして作製された感温素子において、金電極の
膜厚、電極間距離および両電極に接触している炭化けい
素薄膜の幅を次のように種々変更し、温度と抵抗値との
関係を測定した。
膜厚、電極間距離および両電極に接触している炭化けい
素薄膜の幅を次のように種々変更し、温度と抵抗値との
関係を測定した。
表
ヌＪ１牲 重１１先写〃α 電腫１１１」に）Ｕ 影湯
椙（勲つ１ ８０００ １．０
２．５２ ８０００ ３
．５ ２．５３ ３６００
０．７ ３．０得られた測定結果は
第２図のグラフに示され、このことから次のようなこと
がいえる。室温〜２００℃の測定温度で大きな抵抗値変
化を示し、この温度−抵抗特性試験をくり返して行なっ
てもほぼ同じ特性が示され、再現性は良好であった。ま
た、炭化けい素薄膜がプラズマＣＶＤ法シリコン窒化膜
で保護されているため、雰囲気湿度にも影響されること
なく、２００℃でも安定していることが確認された。更
に、応答性の点に関しては、電極の膜厚、電極間距離、
炭化けい素薄膜の幅などによって影響はされるものの、
ガラス封入タイプのものよりも２０倍以上早いことが確
認された。
椙（勲つ１ ８０００ １．０
２．５２ ８０００ ３
．５ ２．５３ ３６００
０．７ ３．０得られた測定結果は
第２図のグラフに示され、このことから次のようなこと
がいえる。室温〜２００℃の測定温度で大きな抵抗値変
化を示し、この温度−抵抗特性試験をくり返して行なっ
てもほぼ同じ特性が示され、再現性は良好であった。ま
た、炭化けい素薄膜がプラズマＣＶＤ法シリコン窒化膜
で保護されているため、雰囲気湿度にも影響されること
なく、２００℃でも安定していることが確認された。更
に、応答性の点に関しては、電極の膜厚、電極間距離、
炭化けい素薄膜の幅などによって影響はされるものの、
ガラス封入タイプのものよりも２０倍以上早いことが確
認された。
第１図は、本発明に係る感温素子の一態様の平面図（ａ
）およびその中心線断面図（ｂ）である。また、第２図
は本発明の感温素子の各温度における素子抵抗値を示す
グラフである。 （符号の説明） １・・・・・基板 ２・・・・・基板表面のプラズマＣＶＤ法シリコン窒化
膜絶縁膜 ３・・・・・炭化けい素薄膜 ４・・・・・電極 ５・・・・・プラズマＣＶＤ法シリコン窒化膜保護膜
）およびその中心線断面図（ｂ）である。また、第２図
は本発明の感温素子の各温度における素子抵抗値を示す
グラフである。 （符号の説明） １・・・・・基板 ２・・・・・基板表面のプラズマＣＶＤ法シリコン窒化
膜絶縁膜 ３・・・・・炭化けい素薄膜 ４・・・・・電極 ５・・・・・プラズマＣＶＤ法シリコン窒化膜保護膜
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、プラズマＣＶＤ法シリコン窒化膜によって絶縁化さ
れた基板表面上に電極に接触している炭化けい素薄膜を
形成させ、該炭化けい素薄膜をプラズマＣＶＤ法シリコ
ン窒化膜で覆ってなる感温素子。 ２、基板がシリコンウェハである特許請求の範囲第１項
記載の感温素子。 ３、炭化けい素薄膜がスパッタリング法またはプラズマ
ＣＶＤ法により形成された薄膜である特許請求の範囲第
１項記載の感温素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23320886A JPS6388802A (ja) | 1986-10-02 | 1986-10-02 | 感温素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23320886A JPS6388802A (ja) | 1986-10-02 | 1986-10-02 | 感温素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6388802A true JPS6388802A (ja) | 1988-04-19 |
Family
ID=16951448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23320886A Pending JPS6388802A (ja) | 1986-10-02 | 1986-10-02 | 感温素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6388802A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5435352A (en) * | 1977-08-23 | 1979-03-15 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Thermistor |
| JPS54123599A (en) * | 1978-03-17 | 1979-09-25 | Toshiba Corp | Forming method for silicon nitride film |
| JPS60220902A (ja) * | 1984-04-17 | 1985-11-05 | エヌオーケー株式会社 | 感温素子 |
-
1986
- 1986-10-02 JP JP23320886A patent/JPS6388802A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5435352A (en) * | 1977-08-23 | 1979-03-15 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Thermistor |
| JPS54123599A (en) * | 1978-03-17 | 1979-09-25 | Toshiba Corp | Forming method for silicon nitride film |
| JPS60220902A (ja) * | 1984-04-17 | 1985-11-05 | エヌオーケー株式会社 | 感温素子 |
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