JPS6083301A - Thin film resistor - 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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えはサーマルヘッドの発熱抵抗体などに用
いられる薄膜抵抗体に係り、特にクロム−酸化ケイ素系
あるいはクロム−ケイ素−酸化ケイ素系（以下、これら
を総称してクロム−ケイ素−酸素系という）の薄膜抵抗
体に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a thin film resistor used, for example, as a heating resistor of a thermal head, and particularly relates to a chromium-silicon oxide type or chromium-silicon-silicon oxide type (hereinafter collectively referred to as these). Chromium-Silicon-Oxygen thin film resistor.

近年、電子ｉ術の飛躍的な発展に伴ない、回路素子に対
する電気的特性の要求も次第に厳しいものとなり、素子
自体の高性能化が必要となってきた。In recent years, with the rapid development of electronic technology, the demands on the electrical characteristics of circuit elements have become increasingly strict, and it has become necessary to improve the performance of the elements themselves.

従来、サーマルヘッド用の発熱抵抗体として、窒化タン
タルやタンタル−シリコンなどが用いられていた。とこ
ろがこれらの材付は発熱を繰り返すことＫより酸化が進
行し、それの抵抗値が大きく変化して、印字品質の低下
をきたすなどの欠点があった。Conventionally, tantalum nitride, tantalum-silicon, and the like have been used as heating resistors for thermal heads. However, these materials have disadvantages in that oxidation progresses due to repeated heat generation, resulting in a large change in resistance value and deterioration of printing quality.

この欠点な解消するため、クロム−ケイＭＣｒ、１゜素
糸の薄膜抵抗体′が提案され、高温下での特性の安定化
をある程度図ることができたが＼高温下で長時間連続し
て放置しておくと抵抗値の変化が現われ、十分に満足で
きるものではない。In order to overcome this drawback, a chromium-silicon MCr, 1° thread thin film resistor was proposed, and although it was able to stabilize the characteristics to some extent under high temperatures, If left as is, a change in resistance value will appear, which is not completely satisfactory.

本発明者らはクロム−ケイ素−なｆ素系の薄膜抵抗体の
高温下における抵抗値変化について種々核討した結巣、
品記組成中のケイ素含有率と１％　’ＩＩＡ千での抵抗
値変化との間に相関関係があることす艶出した。The present inventors conducted various investigations into the resistance value change of chromium-silicon f-based thin film resistors at high temperatures.
It was revealed that there is a correlation between the silicon content in the product composition and the change in resistance at 1% IIA.

すなわち第１図は、クロム−ケイ素−酸素系の薄膜抵抗
体中のケイ素含有率と、高ｉ％（ｘｚｓ℃）下における
抵抗値変化率（ΔＲ／Ｒ）とのＵｔＪ係を示す特性図で
ある。各試料は、ターゲットとじて１２７１ψのシリコ
ン上にクロムプレートを載置した招合ターゲット構造と
し、ＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いて成膜した。In other words, Figure 1 is a characteristic diagram showing the UtJ relationship between the silicon content in a chromium-silicon-oxygen thin film resistor and the rate of change in resistance value (ΔR/R) under high i% (xzs°C). be. Each sample had a combined target structure in which a chromium plate was placed on silicon having a diameter of 1271 ψ as a target, and a film was formed using an RF magnetron sputtering device.

成膜される抵抗体の組成比（ケイ素含有率）は、クロム
プレートのターゲット七における面積占有率を変えるこ
とによってそれぞれ調整した。The composition ratio (silicon content) of the resistor to be formed was adjusted by changing the area occupation rate of the chromium plate on target 7.

速Ｕ５ｏ１７分でスパッタリングを行ない各試料を作成
した。Each sample was prepared by sputtering at a speed of U5o for 17 minutes.

第１図において曲線Ａはケイ素含イｉ率が６８原子チ２
曲線Ｂは同含有率が６６原子チ１曲線Ｃは同含有率が４
５原子チ１曲線りは同含有率が３０原子−の抵抗体であ
る。この図から明らかなように１従来提案されたものの
ようにケイ素含有率が高いとく曲線Ａ、Ｂ）、高温下で
長時間連続して放置しておくと、抵抗値変化率が次第に
大きくなり、ケイ素含有率が６８原子優のもの（曲線Ａ
）では、１２５℃で１０００詩間放寵しておくと、抵抗
値変化率が０．８チに達してしよう。これにλｊして抵
抗体中のケイ界含有率が４５原子−以下のもの（曲線Ｃ
，Ｄ）は高温試験においてもｊ〔４抗値変化率が極めて
小さく、り′イ素含有率４５原千チのもの（曲線Ｃ）で
は、１２５℃で１０００時間放置しても抵抗値変化率は
約０．１２％程度で、１１す述のケイ素含有率６８原子
チのものの約６分の１以下である。また、ケイ未含有率
３０原子優のもの（曲線Ｄ）では、高温下で長１（々間
連糾してｊｊ、’ｉ　ｉ？’ｔ　しても抵抗値変化率は
ほぼ零であり、抵抗値の変化がほとんどない。In Figure 1, curve A shows a silicon content of 68 atoms.
Curve B has the same content of 66 atoms. Curve C has the same content of 4 atoms.
A curve of 5 atoms and 1 curve is a resistor with a content of 30 atoms. As is clear from this figure, when curves A and B have a high silicon content like those previously proposed, if they are left continuously at high temperatures for a long time, the rate of change in resistance gradually increases. Silicon content is over 68 atoms (curve A
) Then, if you leave it at 125℃ for 1000 cycles, the rate of change in resistance value will reach 0.8cm. Adding λj to this, the silicon field content in the resistor is 45 atoms or less (curve C
, D) has an extremely small resistance value change rate even in high-temperature tests, and the resistance value change rate is extremely small even when left at 125°C for 1000 hours in the case of 45% hydrogen (curve C). is about 0.12%, which is about one-sixth or less of the silicon content of 68 atoms mentioned in item 11. In addition, for the silicon-free material (curve D) with a silicon content of over 30 atoms, the rate of change in resistance value is almost zero even if it is repeatedly heated for a long time at high temperature. There is almost no change in resistance value.

これらの結果から明らかなように、クロノ・−ケイ素−
Ｇ（米系の薄枦抵抗１４・中にお＆１ｚ）ケイ素含有率
を約４５原子−以下に規制することにより、Ｘ’ｊｌ温
下で長時間放置しても抵抗値変化率の小さい、性能的に
交電した薄膜抵抗体が得られる〇前述のように薄膜抵抗
体中のケイ素含；ａ率が少くなると抵抗値変化率は小さ
くへる傾向にあるが、ケイ素含有棒くが余り少なくムリ
ｄ・１きると、エツチング剤（硝酸とフッ化水素）によ
るパターンニングができ難くなり、加工性ならびに加工
精度に問題がある。従ってケイ素含有率の下限は２ｏ原
子チ程度にとどめておく方がよく、特にケイ素含有率が
約２０〜４０原子俤のものは、抵Ｊノ’Ｃ値変化率が極
めて小さいとともにエツチング加工が支障なく行なわｈ
ろ。As is clear from these results, chrono-silicon-
G (US-based thin resistor 14, medium & 1z) By regulating the silicon content to about 45 atoms or less, the performance has a small resistance change rate even when left at X'jl temperature for a long time. As mentioned above, as the silicon content in the thin film resistor decreases, the rate of change in resistance value tends to decrease. When d.1 is exceeded, patterning using an etching agent (nitric acid and hydrogen fluoride) becomes difficult, resulting in problems in workability and processing accuracy. Therefore, it is better to keep the lower limit of the silicon content at about 20 atoms, and in particular, when the silicon content is about 20 to 40 atoms, the rate of change in resistance J/C value is extremely small and etching becomes difficult. Let's do it without hesitation
reactor.

なお、ケイ二Ｆ含有率が約４５原子−以下のクロム−ケ
イ素−酸素系抵抗体を作成する際の酸素分圧について検
討した結果、約１×１０〜２×１０’ｒｏｒｒが好適で
あることが分かった、酸素分圧が大きくなり過きると抵
抗温度係数Ｔ、　Ｏ，Ｒ，がマイナス側へ太きく　Ｑす
、ｅｆ現性もノと（くなろので、＠素分子Ｅは約２　Ｘ
　１０　Ｔ　Ｏｒ　ｒゼ、（度にとどめておいた力が良
い。In addition, as a result of studying the oxygen partial pressure when creating a chromium-silicon-oxygen-based resistor with a SiF content of about 45 atoms or less, it was found that about 1 x 10 to 2 x 10'rorr is suitable. It was found that when the partial pressure of oxygen becomes too large, the temperature coefficient of resistance T, O, R, increases to the negative side.
10 T or rze, (the power that is kept at a certain degree is good.

また本発明に係るクロノ・−ケイ素−酸素系抵抗体を形
１＆シたのち、約２５０〜３５０℃の温度範囲で熱処理
すると、さらに性能的に安；ｊτした抵抗体が得られる
。すなわち、前述の湿度範囲で熱処理すれば、ケイ素含
有率が上限値（約４５原子チ）付近のものでも高１ｆａ
下にお（−）ろ４１１看ノ゛Ｌ値変化率を・さらに抑え
ることがでざる。なお、Ｅｌｋ処（ｊｌ！温度が２５０
℃より低いと十分ＬＣ〆２〜処１・効果が得らＪド４′
、一方、熱処理温度が３５０℃を超えるとクロノ・とケ
イ素の結晶化が始まり、性能の安定化に悲影臀をおよぼ
すため好ましくない。Further, when the chrono-silicon-oxygen resistor according to the present invention is heat-treated in a temperature range of about 250 to 350° C. after being formed into a chrono-silicon-oxygen resistor, a resistor with even lower performance can be obtained. In other words, if the heat treatment is performed within the humidity range mentioned above, even silicon content near the upper limit (approximately 45 atoms) can be heated to a high 1fa.
It is not possible to further suppress the rate of change in the L value by moving it downward (-). In addition, Elk place (jl! temperature is 250
If it is lower than ℃, it will be sufficient to obtain the effect of LC〆〆2~〆1・J〆〆4'
On the other hand, if the heat treatment temperature exceeds 350°C, crystallization of chrono-silicon will begin, which will have a negative impact on stabilizing performance, which is not preferable.

さらにまた、薄ＩＩＩ″１．抵抗体を形成する１ル板を
予め例えは約２５０〜３５０℃に加熱しておき、そθ）
高温の基板上に４】（抗体を形Φ１し、しかるのちＯＩ
Ｊ述のように約２５０〜３５０℃で熱処理する方法を採
用すＪｌま、その熱処理時間によりＪｌ、抗淘曳係汀ｆ
を約３０〜５０ｐｐｍ／℃の範囲でバ・ｊ加することが
できるから、多少の抵抗ｎｌ漬度係数の一１９Ｊｉ整か
可０（テである。Furthermore, a thin III''1.
Form the antibody Φ1 on a high-temperature substrate, then OI
As mentioned above, a method of heat treatment at approximately 250 to 350°C is used, and depending on the heat treatment time, the
can be added in the range of about 30 to 50 ppm/°C, so the resistance nl immersion coefficient can be adjusted to some extent or 0 (te).

次に本発明の実施例について説明する。Next, examples of the present invention will be described.

１２７　ＲＮψのシリコンターゲット上にクロス、プレ
ートを載置した拶合ターゲット購危を右するＲＦマグネ
トロンスパッタ装置１７ｒを用い、９９．５　ｉｌ　ｊ
４”＜チのアルミナを含有して３００℃に加熱されたＪ
、１板１上にケイ素とクロムをスパッタリングず２）。Using an RF magnetron sputtering device 17r with a cross and a plate placed on a silicon target of 127 RNψ, 99.5 il j
J heated to 300℃ containing alumina of 4"
, without sputtering silicon and chromium on one plate 1).

哉１ｊ漠時の酸素分圧は５．３　Ｘ　１０　ＴＯｒｒで
、これ’１’ｏｒｒにして１．惰１．＋（ｌ波ｔＩＬ力
２５０　Ｗ　ｓ　ｍ膀速度５０λ／分でスパッタリング
を行ない、ケイ素含有率が約４０原子チのクロムーク゛
イ禦−酸素系の薄膜抵抗体を形成する。The oxygen partial pressure at the time of desertion was 5.3 x 10 TOrr, which is 1. Ina 1. Sputtering is performed at a +(l-wave tIL power of 250 W sm and a speed of 50 λ/min) to form a chrome-oxide-oxygen thin film resistor having a silicon content of approximately 40 atoms.

次に硝Ｑとフッ化水素とからなるエツチング剤を用いて
ｔ、？１紀薄膜抵抗体を所定の形状にパターンニングし
て、ドツト伏の抵抗発熱部２ｃＬ〜２グを形成する。し
かるのち常法に従って各抵抗発熱部２ａ〜２２に対応し
た個別Ｔ［を極３α〜３２と共通電極４を蒸；Ａ１法も
しくはスパッタリング法で形成し、その後大気中におい
て３００℃で２時間熱処理してサーマルヘッドどする。Next, using an etching agent consisting of nitrogen Q and hydrogen fluoride, t,? The primary thin film resistor is patterned into a predetermined shape to form dotted resistance heating parts 2cL to 2g. Thereafter, individual T [corresponding to each of the resistor heating parts 2a to 22] are formed using the vaporization method or the sputtering method to form the electrodes 3α to 32 and the common electrode 4 according to a conventional method, and then heat treated in the atmosphere at 300° C. for 2 hours. and remove the thermal head.

本発明は前述のようなｔｉｌｌ戊になっており、高＋ｉ
！下において長時１１ｊ」放Ｈしても抵抗値便化率の小
さい、性６）：の安定しプこ薄膜抵抗体を提供すること
ができる。The present invention has a till structure as described above, and has a high + i
! It is possible to provide a stable thin film resistor with a low resistance value conversion rate even if it is exposed to heat for a long time under the condition 6).

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図はケイ素含有率と抵抗値変化率との関係を示す特
性図、第２図は本４ｅ明の実施例に係ろサーマルヘッド
の平面図である。 １・・・・・・基板、２ａ〜２７・・・・・・１．ｌＬ
抗介熟ｔり円。 手続補正書（自発） 昭和５９年　６月／、、３日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 ■　事件の表示 特願昭５８−１９０９１４号 ２　発明の名称 薄膜抵抗体 ３　補正をする者 事件との関係　出願人 住　所　東京都大田区雪谷大塚町１番７号名　称　（Ａ
Ｏ９）アルプス電気株式会社代表者　片岡勝太部 ４　代理人 住　所　〒１０５東京都港区西新橋１丁目６番１３号６
　補正の内容 別紙記載の通り。 （１）明細書７ペ一ジ７〜１４行を下記のように補正し
ます。 「次に電極膜を蒸着法もしくはスパッタリング法で形成
し、エツチング剤を用いて個別電極３ａ〜３ｇと共通電
極４を所定形状にパターニングした後、薄膜抵抗体をパ
ターニングし、ドツト状の抵抗発熱部２８〜２ｇを形成
する。その後大気中において３００℃で２時間熱処理し
てサーマルヘッドとする。」FIG. 1 is a characteristic diagram showing the relationship between silicon content and resistance change rate, and FIG. 2 is a plan view of a thermal head according to an embodiment of the present invention. 1...Substrate, 2a to 27...1. lL
Anti-care t-trien. Procedural amendment (voluntary) June 3, 1980 Kazuo Wakasugi, Director General of the Patent Office ■ Indication of the case Patent Application No. 1989-190914 2 Name of the invention Thin film resistor 3 Person making the amendment Related Applicant Address 1-7 Yukitani Otsuka-cho, Ota-ku, Tokyo Name (A
O9) Alps Electric Co., Ltd. Representative Kataoka Kataoka 4 Agent address 1-6-13-6 Nishi-Shinbashi, Minato-ku, Tokyo 105
The details of the amendment are as stated in the attached sheet. (1) Please correct page 7, lines 7 to 14 of the detailed statement as follows. ``Next, an electrode film is formed by vapor deposition or sputtering, and after patterning the individual electrodes 3a to 3g and the common electrode 4 into a predetermined shape using an etching agent, the thin film resistor is patterned to form a dot-shaped resistance heating section. 28 to 2 g is formed.Then, heat treatment is performed at 300° C. for 2 hours in the atmosphere to form a thermal head.”

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）　クロム−ケイ素−酸素系の薄膜抵抗体（（おい
て、前記ケイ素の含有率が約４５原子−以下であること
を特徴とする薄膜抵抗体。(1) A chromium-silicon-oxygen-based thin film resistor, characterized in that the silicon content is about 45 atoms or less. （２）　特許請求の範囲第（１）項記載において、前記
ケイ素の含有率が約２６〜４０原子チの範囲に規制され
ていることを特徴とする薄膜抵抗体。(2) A thin film resistor according to claim (1), wherein the silicon content is regulated to a range of about 26 to 40 atoms.