JPH0620803A - 薄膜抵抗器及び薄膜抵抗器の製造方法 - Google Patents

薄膜抵抗器及び薄膜抵抗器の製造方法

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JPH0620803A
JPH0620803A JP4178659A JP17865992A JPH0620803A JP H0620803 A JPH0620803 A JP H0620803A JP 4178659 A JP4178659 A JP 4178659A JP 17865992 A JP17865992 A JP 17865992A JP H0620803 A JPH0620803 A JP H0620803A
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JP
Japan
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thin film
resistance
film
temperature
oxygen concentration
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JP4178659A
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English (en)
Inventor
Mitsuhisa Honma
光尚 本間
Yukihiro Koyama
幸宏 小山
Miki Sato
美樹 佐藤
Kazuyuki Osuga
一行 大須賀
Isamu Sasaki
勇 佐々木
Yasunobu Oikawa
泰伸 及川
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TDK Corp
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TDK Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い高温安定性と良好な抵抗温度特性を有
し、生産性が良好な抵抗薄膜材料及び抵抗薄膜の製造方
法を得る。 【構成】抵抗薄膜材料として、Cr対Niの比が0.1
5〜0.74、Alが0.4〜4.0wt%、Siが0.2
〜5.0wt%、AlとSiの総量が1.5〜8.0wt
%であるNi−Cr−Al−Si4元系合金を用い、こ
の薄膜抵抗材料を絶縁材料基板上に生成させ、この薄膜
抵抗を酸素濃度0.001〜0.1ppm、温度300℃
〜700℃で1〜20時間熱処理を行い、さらに酸素濃
度0.1〜100ppm、200℃〜500℃で1〜1
0時間熱処理する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子部品に用いられる
抵抗薄膜材料、及びこの抵抗薄膜材料を用いた抵抗薄膜
の製造方法に係るものである。
【0002】
【従来の技術】チップ抵抗器・精密抵抗器・ネットワー
ク抵抗器・高圧抵抗器等の抵抗器、測温抵抗体・感温抵
抗器等の温度センサ及びハイブリットICとその複合モ
ジュール製品等の電子部品には抵抗薄膜を使用した抵抗
素子が用いられている。
【0003】この抵抗素子においては、多くの場合抵抗
薄膜材料としてTa金属、TaN化合物、Ni−Cr合
金が用いられており、中でもNi−Cr合金が最も一般
的に用いられている。
【0004】抵抗材料は、その使用にあたって抵抗温度
係数と高温安定性が問題となるが、Ni−Cr合金は、
Crが多くなると抵抗温度特性を良好にすることができ
る反面、高温安定性が劣化するため、一般にはNi80
wt%−Cr20wt%を基調としたNiリッチの組成
である合金が用いられている。
【0005】また、Ni及びCrのみからなる2元系合
金の場合は、Ni対Crの比を変えても同時に良好な高
温安定性と抵抗温度特性とを実現することは困難である
ため、微量のBe、Si、Al等を添加した3元系合金
とすることにより、高温安定性と抵抗温度特性とを改善
することが試みられている。
【0006】これらの3元系合金のうち、Ni−Cr−
Be合金及びNi−Cr−Si合金は、高温安定性及び
抵抗温度特性が改善されるが、絶縁基板上に膜を生成す
る時に基板温度を高温に維持する必要があるため、装置
依存性が大きくなり製造ロット間でのバラツキが大きく
大量生産に適していない。
【0007】また、Ni−Cr−Al合金は、抵抗温度
特性が改善されるが、高温安定性が不十分である。この
ように、これらの両特性を同時に満足するNi−Cr3
元系合金抵抗材料は現在のところ得られていない。
【0008】この他に、抵抗薄膜を基板上に生成した
後、生成された抵抗薄膜を空気中において熱処理する抵
抗薄膜製造方法があるが、この方法は雰囲気の制御がな
されていないため、高温安定性が改善される反面、抵抗
温度特性が悪化する。このように、良好な高温安定性と
良好な抵抗温度特性とを有し、良好な生産性とを同時に
実現した抵抗薄膜材料は存在しない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に対処してなされたものであって、これまでのNi
−Crの2元系合金あるいはNi−Cr−Al、Ni−
Cr−Si、Ni−Cr−Beの3元系合金によっては
実現することができなかった高い高温安定性と良好な抵
抗温度特性を得るとともに、良好な生産性とを同時に実
現することができる抵抗薄膜材料及び抵抗薄膜の製造方
法を提供することを課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、Ni−Cr−Al−Si4元系合金である抵抗薄膜
材料すなわち「Cr対Niの比が0.15〜0.74、A
lが0.4〜4.0wt%、Siが0.2〜5.0wt%、
AlとSiの総量が1.5〜8.0wt%」であることを
構成とする抵抗薄膜材料の発明、及び、Ni−Cr−A
l−Si4元系合金薄膜を熱処理する薄膜抵抗の製造方
法の発明すなわち「絶縁材料基板上にNi−Cr−Al
−Si4元系合金からなる合金薄膜を生成させ、該合金
薄膜を酸素濃度0.001〜0.1ppm、温度300℃
〜700℃で1〜20時間熱処理を行い、さらに酸素濃
度0.1〜100ppm、200℃〜500℃で1〜1
0時間熱処理を行う」ことを構成とする抵抗薄膜製造方
法の発明を提供する。
【0011】
【作用】上記構成を有する本願各発明においては、絶縁
基板上に生成されたNi−Cr−Al−Siの4元系合
金からなる薄膜を、酸素濃度0.001〜0.1ppm、
温度300℃〜700℃で1〜20時間熱処理を行うこ
とにより抵抗温度特性を制御し、酸素濃度0.1〜10
0ppm、200℃〜500℃で1〜10時間熱処理を
行うことにより高温安定性を制御する。
【0012】
【実施例】本願発明の実施例を説明する。初めに、本願
発明を実施した抵抗薄膜材料及び抵抗薄膜製造方法につ
いて例を挙げて説明する。
【0013】Cr対Niの比が0.69、Siが1.3w
t%,Alが3.5wt%である4元系合金抵抗薄膜材
料を高純度アルミナ基板上に成膜する。この、成膜工程
はカソードスパッタ法によって行い、5×10-5Paに
排気された真空室に、純度99.9995%のアルゴン
ガスを導入した後、0.4Paの圧力に保ち、145Å
/minの成膜速度で行う。
【0014】その後、酸素濃度0.01ppm、温度1
50℃で1時間熱処理を行う。このようにして製造した
抵抗薄膜材料は、−5〜+5ppm/℃の範囲の良好な
抵抗温度特性を示した。また、70℃の試験温度におい
て定格電圧を1.5時間ON、0.5時間OFFするとの
断続を1500回行なったが、抵抗値変化は+0.01
2%と良好な高温安定性を示した。この抵抗値変化につ
いての測定結果を図1に示す。
【0015】また、その他種々の組成を有する本発明の
薄膜抵抗材料についてのデータを表1に示す。
【0016】
【表1】
【0017】図2及び図3を用いて、本願各発明を適用
した薄膜抵抗器1の製造方法を説明する。図2に示すの
は、第1の実施例であり、電極が2層構造となってい
る。 (a)(1) 絶縁材料であるアルミナ基板2上にNi−C
r−Al−Si4元系合金材料を蒸着・スパッタリング
あるいはイオン注入により成膜して厚さ約0.025μ
mの抵抗薄膜3を形成する。 (2) アルミナ基板上に形成された抵抗薄膜3を、酸素濃
度が0.001〜0.1ppmの真空中において300℃
〜700℃の温度で1〜20時間の熱処理を行い、再結
晶化を制御することにより抵抗温度特性を調整する。 (3) 抵抗温度特性が調整された抵抗薄膜3を酸素濃度が
0.1〜100ppmの真空中または不活性ガス中で2
00℃〜500℃の温度で1〜10時間の熱処理を行
い、緻密な酸化膜層を形成することにより高温安定性を
良好にする。 (4) 抵抗薄膜3上に蒸着・スパッタリングあるいはイオ
ン注入によりにより厚さ約0.2μmのCuからなる電
極層4を形成する。 (b)フォトレジスト膜5を塗布し、フォトエッチング
を行うことにより、電極部が形成される部分のレジスト
膜を除去する。 (c)レジスト膜が除去された部分に、湿式メッキ法に
よって厚さ約5μmのCu接続電極8a,8bを形成す
る。 (d)レジスト膜5を除去する。 (e)レジスト膜5の下の電極層4のうち4a,4bを
除く他の部分を除去することにより、電極部7a,7b
が形成される。
【0018】図3に示すのは、第2の実施例であり、電
極が3層構造となっている。この実施例は、図2に示し
た薄膜抵抗器の電極が2層構造となっているのに対し、
接続電極8a,8bがさらに保護層を設けた3層構造と
なっている。そのため、接続電極8a,8b上に厚さ約
1μmのNi,Ag,Au,Sn等からなる金属層9
a,9bを湿式メッキ法によって形成する工程(d)が
追加されている。この金属層9a,9bは、最終的には
保護層6a,6bとなる。
【0019】なお、本発明に係る薄膜抵抗体の面積抵抗
は、一般的には20〜200Ω/□の範囲とする。
【0020】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る抵抗体は、Ni−Cr−Al−Siからなる4元
系合金で構成し、Cr対Niの比を0.15〜0.74の
範囲、Alを0.4〜4.0wt%、Siを0.2〜5.0
wt%、AlとSiの総量を1.5〜8.0wt%の範囲
とすることにより、従来のNi−Crの2元系または、
Ni−Cr−Al、Ni−Cr−Si、Ni−Cr−B
eの3元系では不可能であった抵抗温度特性と高温安定
性の改善を行うことができる。
【0021】また、絶縁基板上に生成された以上の組成
の抵抗薄膜を酸素濃度が0.001〜0.1ppmの真空
中において300℃〜700℃の温度で1〜20時間の
安定した熱処理を行い、真空成膜された薄膜抵抗体の再
結晶化を制御しながら行い抵抗温度係数の調整を行なう
から、絶縁基板上に膜を生成する時に基板温度を高温に
維持する必要がなくなり、膜生成時の装置条件が緩和さ
れ大量生産が容易になる。
【0022】このように、本願各発明によれば、抵抗温
度特性と高温安定性がきわめて優れ、高精度が要求され
る電子部品に適した薄膜抵抗器を良好な生産性のもとに
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】抵抗値変化の測定結果グラフ
【図2】第1の実施例の製造工程図
【図3】第2の実施例の製造工程図
【符号の説明】
1 薄膜抵抗器 2 アルミナ基板 3 抵抗薄膜 4 電極層 5 フォトレジスト膜 6a,6b 保護層 7a,7b 電極部 8a,8b 接続電極 9a,9b 金属層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年3月1日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】その後、酸素濃度0. 01ppm、温度4
30℃で5時間熱処理を行う。続いて酸素濃度10pp
m、温度200℃で1時間の熱処理を行う。このように
して製造した抵抗薄膜材料は、−5〜+5ppm/℃の
範囲の良好な抵抗温度特性を示した。また、70℃の試
験温度において定格電圧を1. 5時間ON、0. 5時間
OFFするとの断続を1500回行なったが、抵抗値変
化は+0. 012%と良好な高温安定性を示した。この
抵抗値変化についての測定結果を図1に示す。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】図2及び図3を用いて、本願各発明を適用
した薄膜抵抗器1の製造方法を説明する。図2に示すの
は、第1の実施例であり、電極が2層構造となってい
る。 (a)(1) 絶縁材料であるアルミナ基板2上にNi−C
r−Al−Si4元系合金材料を蒸着・スパッタリング
あるいはイオンプレーティングにより成膜して厚さ約
0. 025μmの抵抗薄膜3を形成する。 (2) アルミナ基板上に形成された抵抗薄膜3を、酸素濃
度が0. 001〜0. 1ppmの真空中において300
℃〜700℃の温度で1〜20時間の熱処理を行い、抵
抗温度特性を調整する。 (3) 抵抗温度特性が調整された抵抗薄膜3を酸素濃度が
0. 1〜100ppmの真空中または不活性ガス中で2
00℃〜500℃の温度で1〜10時間の熱処理を行
い、高温安定性を良好にする。 (4) 抵抗薄膜3上に蒸着・スパッタリングあるいはイオ
ンプレーティングにより厚さ約0. 2μmのCuからな
る電極層4を形成する。 (b)フォトレジスト膜5を塗布し、フォトエッチング
を行うことにより、電極部が形成される部分のレジスト
膜を除去する。 (c)レジスト膜が除去された部分に、湿式メッキ法に
よって厚さ約5μmのCu接続電極8a,8bを形成す
る。 (d)レジスト膜5を除去する。 (e)レジスト膜5の下の電極層4のうち4a,4bを
除く他の部分を除去することにより、電極部7a,7b
が形成される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大須賀 一行 東京都中央区日本橋一丁目13番1号ティー ディーケイ株式会社内 (72)発明者 佐々木 勇 東京都中央区日本橋一丁目13番1号ティー ディーケイ株式会社内 (72)発明者 及川 泰伸 東京都中央区日本橋一丁目13番1号ティー ディーケイ株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Cr対Niの比が0.15〜0.74、A
    lが0.4〜4.0wt%、Siが0.2〜5.0wt%、
    AlとSiの総量が1.5〜8.0wt%であることを特
    徴とする抵抗薄膜材料。
  2. 【請求項2】 抵抗体の面積抵抗が20〜200Ω/□
    であることを特徴とする請求項1記載の抵抗薄膜材料。
  3. 【請求項3】 絶縁材料基板上にNi−Cr−Al−S
    i4元系合金からなる合金薄膜を生成させ、該合金薄膜
    を酸素濃度0.001〜0.1ppm、温度300℃〜7
    00℃で1〜20時間熱処理を行い、さらに酸素濃度
    0.1〜100ppm、200℃〜500℃で1〜10
    時間熱処理を行うことを特徴とする抵抗薄膜の製造方
    法。
JP4178659A 1992-07-06 1992-07-06 薄膜抵抗器及び薄膜抵抗器の製造方法 Withdrawn JPH0620803A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Effective date: 19991005