JPS61218105A - Heating 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は発熱抵抗体に関し、特に基体表面上に機能要素
としての抵抗薄膜を形成してなる薄膜発熱抵抗体に関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a heat generating resistor, and particularly to a thin film heat generating resistor formed by forming a resistive thin film as a functional element on the surface of a substrate.

この様な抵抗体は各種の電子機器または電気機器におい
て電気−熱エネルギー変換素子として好適に利用される
。Such a resistor is suitably used as an electric-thermal energy conversion element in various electronic or electric devices.

［従来の技術］ 従来、電子機器または電気機器において比較的小型の電
気−熱エネルギー変換素子として用いられている発熱抵
抗体には薄膜型のもの、厚膜型のもの及び半導体型のも
のがある。なかでも薄膜型のものは他のものに比較して
消費電力が少なくてすみ、又熱応答性が比較的良好であ
るので次第にその適用が増加しつつある。[Prior Art] Heating resistors conventionally used as relatively small electric-to-thermal energy conversion elements in electronic or electrical equipment include thin film types, thick film types, and semiconductor types. . Among these, thin-film types consume less power than other types and have relatively good thermal responsiveness, so their applications are gradually increasing.

この様な発熱抵抗体に要求される性能としては、所定の
電気信号に対する発熱の応答性が良好であること、熱伝
導性が良好であること、自己の発熱に対する耐熱性が良
好であること、及び各種の耐久性（たとえば熱履歴に対
する耐久性）が良好であること等があげられる。The performance required of such a heating resistor is that it has good heat generation response to a predetermined electric signal, good thermal conductivity, and good heat resistance against its own heat generation. and that various types of durability (for example, durability against thermal history) are good.

しかして、従来の薄Ｉｌｌ型発熱抵抗体においては上記
性能が必ずしも満足できるものではなく、更なる特性の
向上が望まれている。However, in the conventional thin Ill type heating resistor, the above-mentioned performance is not necessarily satisfactory, and further improvement of the characteristics is desired.

［発明の目的］ 以上の如き従来技術に鑑みて１本発明の目的のうちの１
つは熱応答性の向上された薄膜発熱抵抗体を提供するこ
とにある。[Object of the Invention] In view of the above-mentioned prior art, one of the objects of the present invention is
The first object is to provide a thin film heating resistor with improved thermal responsiveness.

本発明の他の目的は熱伝導性の向上された薄膜発熱抵抗
体を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a thin film heating resistor with improved thermal conductivity.

本発明の更に別の目的は耐熱性の向上された薄膜発熱抵
抗体を提供することにある。Still another object of the present invention is to provide a thin film heating resistor with improved heat resistance.

本発明のもう１つの目的は耐久性の向上された薄膜発熱
抵抗体を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a thin film heating resistor with improved durability.

［発明の概要］ 以上の目的は、本発明による新規薄膜発熱抵抗体により
達成される。[Summary of the Invention] The above objects are achieved by a novel thin film heating resistor according to the present invention.

本発明の薄膜発熱抵抗体は、基体上に、炭素原子を母体
としハロゲン原子と電気伝導性を支配する物質とを含有
してなる非晶質材料からなる機能薄膜が形成されており
、該機能薄膜においてハロゲン原子及び／または電気伝
導性を支配する物質が膜厚方向に不均一に分布している
ことを特徴とする。In the thin film heating resistor of the present invention, a functional thin film made of an amorphous material made of carbon atoms as a matrix and containing halogen atoms and a substance controlling electrical conductivity is formed on a substrate. A thin film is characterized in that halogen atoms and/or substances governing electrical conductivity are distributed non-uniformly in the film thickness direction.

以下５図面を参照しながら本発明を更に具体的に説明す
る。The present invention will be explained in more detail below with reference to the five drawings.

第１図は本発明発熱抵抗体の一実施態様例の構成を示す
部分断面図である。FIG. 1 is a partial sectional view showing the structure of an embodiment of the heating resistor of the present invention.

本図において、２は基体であり、４は機能性即ち抵抗を
実現するための薄膜である。In this figure, 2 is a base, and 4 is a thin film for realizing functionality, that is, resistance.

本発明においては基体２の材料に特に制限はないが、実
際上はその表面上に形成される機能薄膜４との密着性が
良好で、該機能薄膜４を形成する際の熱及び使用時にお
いて該機能薄膜４により生ぜしめられる熱に対する耐久
性の良好なものが好ましい、また、基体２はその表面上
に形成される機能薄膜４よりも大きな電気抵抗を有する
のが好ましい、更に、本発明においては、抵抗体の使用
目的に応じて、基体２としては熱伝導性の小さなものや
熱伝導性の大きなものを用いることができる。In the present invention, there is no particular restriction on the material of the base 2, but in practice, it has good adhesion with the functional thin film 4 formed on its surface, and is suitable for use under heat during the formation of the functional thin film 4 and during use. It is preferable that the functional thin film 4 has good durability against the heat generated, and the base 2 preferably has a higher electrical resistance than the functional thin film 4 formed on its surface. Depending on the purpose of use of the resistor, the base 2 can be made of a material with low thermal conductivity or a material with high thermal conductivity.

本発明において使用される基体２としてはガラス、セラ
ミックス、シリコン等の無機物からなるものやポリアミ
ド樹脂、ポリイミド樹脂等の有機物からなるものが例示
できる。Examples of the substrate 2 used in the present invention include those made of inorganic materials such as glass, ceramics, and silicon, and those made of organic materials such as polyamide resin and polyimide resin.

本発明においては、機能薄Ｗ４４は炭素原子を母体とし
ハロゲン原子と電気伝導性を支配する物質とを含有して
なる非晶質材料からなる。ハロゲン原子としてはＦ、Ｃ
Ｉ、Ｂｒ、Ｉ等が利用でき。In the present invention, the functional thin film W44 is made of an amorphous material having carbon atoms as its base material and containing halogen atoms and a substance controlling electrical conductivity. F, C as halogen atoms
I, Br, I, etc. can be used.

これらは単独でもよいし複数の組合せでもよい。These may be used alone or in combination.

ハロゲン原子としては特にＦ、ＣＩが好ましく、なかで
もＦが好ましい、また、電気伝導性を支配する物質とし
ては、いわゆる半導体分野においていうところの不純物
即ちｐ型伝導特性を与えるＰ型不純物及びｎ型伝導特性
を与えるｎ型不純物が利用できる。ｐ型不純物としては
元素周期律表第■族に属する原子、たとえばＢ、Ａ１．
Ｇａ。As the halogen atom, F and CI are particularly preferable, and F is particularly preferable.Also, substances that control electrical conductivity include impurities in the so-called semiconductor field, that is, P-type impurities that give p-type conductivity characteristics, and n-type impurities. N-type impurities are available that provide conductive properties. Examples of p-type impurities include atoms belonging to Group Ⅰ of the periodic table of elements, such as B, A1.
Ga.

Ｉｎ、ＴＩ等があり、特にＢ、Ｇａが好ましい。Examples include In and TI, with B and Ga being particularly preferred.

ｎ型不純物としては元素周期律表第Ｖ族に属する原子、
たとえばＰ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ等があり、特にＰ、Ａｓ
が好ましい、これらは単独でもよいし複数の組合せでも
よい。As n-type impurities, atoms belonging to Group V of the periodic table of elements,
For example, there are P, As, Sb, Bi, etc., especially P, As
These are preferred, and may be used alone or in combination.

機能薄膜４中におけるハロゲン原子の含有率は、抵抗体
の使用目的に応じ所望の特性が得られる様に適宜選択さ
れるが、好ましくはｏ、ｏｏ。The content of halogen atoms in the functional thin film 4 is appropriately selected depending on the intended use of the resistor so as to obtain desired characteristics, and is preferably o or oo.

ｌ〜３０原子％であり、更に好ましくは０．０００５〜
２０原子％であり、好適には０．００１〜１０原子％で
ある。1 to 30 atom%, more preferably 0.0005 to 30 atom%
The content is 20 atomic %, preferably 0.001 to 10 atomic %.

機能薄膜４中における電気伝導性支配物質の含有率は、
抵抗体の使用目的に応じ所望の特性が得られる様に適宜
選択されるが、好ましくは０．０１〜５００００原子ｐ
ｐｍであり、更に好ましくは０゜５〜１ｏｏｏｏ原子ｐ
ｐｍであり、好適には０．５〜５０００原子ｐｐｍであ
る。The content of the electrically conductive substance in the functional thin film 4 is:
It is selected as appropriate to obtain the desired characteristics depending on the purpose of use of the resistor, but preferably 0.01 to 50,000 atoms p.
pm, more preferably 0°5 to 1oooo atoms p
pm, preferably 0.5 to 5000 atomic ppm.

本発明においては、機能薄膜４中にお号るハロゲン原子
及び／または電気伝導性支配物質の分布が膜厚方向に不
均一となっている。機能ｓｉ薄膜４中おける膜厚方向で
のハロゲン原子及び／または電気伝導性支配物質の含有
率変化は基体２側から表面側へと次第に含有率が増加す
る様なものでもよいし、逆に含有率が減少する様なもの
でもよい、更に、ハロゲン原子及び／または電気伝導性
支配物質の含有率変化は薄膜４中において極大値あるい
は極小値をもつ様なものでもよい、これら機能薄膜４中
における膜厚方向でのハロゲン原子及び／または電気伝
導性支配物質の含有率変化は発熱抵抗体の用途に応じて
所望の特性が得られる様に適宜選択される。In the present invention, the distribution of halogen atoms and/or electrical conductivity controlling substances in the functional thin film 4 is non-uniform in the film thickness direction. The content of halogen atoms and/or electrically conductive substances in the functional Si thin film 4 in the thickness direction may be such that the content gradually increases from the base 2 side to the surface side, or vice versa. Furthermore, the change in the content of halogen atoms and/or electrically conductive substances may have a maximum value or a minimum value in the thin film 4. The change in the content of halogen atoms and/or electrically conductive substances in the film thickness direction is appropriately selected so as to obtain desired characteristics depending on the use of the heating resistor.

第２図〜第７図に１本発明発熱抵抗体の機能薄膜４中に
おける膜厚方向に関するハロゲン原子及び／または電気
伝導性支配物質の含有率の変化の具体例を示す。これら
の図において、縦軸は基体２との界面からの膜厚方向の
距＃Ｔを表わし、ｔは機能５ｉａ４の膜厚を表わす、ま
た、横軸はハロゲン原子及び／または電気伝導性支配物
質の含有率Ｃを表わす、尚、各図において、縦軸Ｔ及び
横軸Ｃのスケールは必ずしも均一ではなく、各図の特徴
が出る様に変化せしめられている。従って。2 to 7 show specific examples of changes in the content of halogen atoms and/or electrically conductive substances in the functional thin film 4 of the heating resistor of the present invention in the film thickness direction. In these figures, the vertical axis represents the distance #T in the film thickness direction from the interface with the substrate 2, t represents the film thickness of the function 5ia4, and the horizontal axis represents the distance #T from the interface with the substrate 2, and the horizontal axis represents the distance #T from the interface with the substrate 2. In each figure, the scales of the vertical axis T and the horizontal axis C are not necessarily uniform, but are varied to bring out the characteristics of each figure. Therefore.

実際の適用に当っては各図につき具体的数値の差異にも
とづく種々の分布が用いられる。In actual application, various distributions are used for each diagram based on the differences in specific values.

本発明発熱抵抗体における炭素を母体としハロゲン原子
と電気伝導性支配物質とを含有してなる非晶質材料（以
下、ｒ　ａ　−Ｃ：　Ｘ　（Ｐ　＊　ｎ　）　Ｊと略記
することがある。ここでＸはハロゲン原子を表わしくｐ
　、　ｎ）は電気伝導性支配物質を表わす、）からなる
機能薄膜４は、たとえばグロー放電法の様なプラズマＣ
ＶＤ法あるいはスパッタリング法等の真空堆積法によっ
て形成される。In the heating resistor of the present invention, an amorphous material (hereinafter sometimes abbreviated as ra-C: Here, X represents a halogen atom and p
, n) represents an electrically conductive substance), the functional thin film 4 is formed by plasma C
It is formed by a vacuum deposition method such as a VD method or a sputtering method.

たとえば、グロー放電法によってａ−Ｃ：Ｘ（ｐ　、　
ｎ）からなる薄膜４を形成するには、基本的には基体２
を減圧下の堆積室内に配置し、該堆積室内に炭素原子（
Ｃ）を供給し得るＣ供給用の原料ガスとハロゲン原子（
Ｘ）を供給し得るＸ供給用の原料ガスと電気伝導性支配
物質供給用の原料ガスとを導入し、この際Ｘ供給用原料
ガス及び／または電気伝導性支配物質供給用原料ガスの
導入量を変化させながら該堆積室内にて高周波またはマ
イクロ波を用いてグロー放電を生起させ基体２の表面上
にａ−Ｃ：Ｘ　（ｐ　、　ｎ）からなる層を形成させれ
ばよい。For example, a-C:X(p,
In order to form the thin film 4 consisting of
is placed in a deposition chamber under reduced pressure, and carbon atoms (
A raw material gas for C supply that can supply C) and a halogen atom (
X) A source gas for supplying X and a source gas for supplying an electrically conductive substance are introduced, and at this time, the amount of the source gas for supplying X and/or the source gas for supplying an electrically conductive substance is introduced A glow discharge may be generated in the deposition chamber using high frequency waves or microwaves while changing the a-C:X (p, n) layer on the surface of the substrate 2.

まり、スパッタリング法によってａ−Ｃ：Ｘ（ｐ、ｎ）
からなる薄Ｍ４を形成するには、基本的には基体２を減
圧下の堆積室内に配置し、該堆積室内にてたとえばＡｒ
、Ｈｅ等の不活性ガスまたはこれらのガスをベースとし
た混合ガスの雰囲気中でＣで構成されたターゲットをス
パッタリングする際、堆積室内にＸ供給用の原料ガス及
び電気伝導性支配物質供給用原料ガスを導入し、この際
導入量を変化させればよい。Then, by sputtering method, a-C:X(p,n)
To form a thin M4 consisting of
When sputtering a target composed of C in an atmosphere of an inert gas such as , He, or a mixed gas based on these gases, a raw material gas for supplying X and a raw material for supplying an electrically conductive substance are present in the deposition chamber. The gas may be introduced and the amount introduced may be changed at this time.

上記方法において、Ｃ供給用の原料ガス、Ｘ供給用の原
料ガス及び電気伝導性支配物質供給用原料ガスとしては
常温常圧においてガス状態のもののほかに減圧下におい
てガス化し得る物質を使用することができる。In the above method, as the raw material gas for C supply, the raw material gas for X supply, and the raw material gas for supplying electrically conductive substance, in addition to those in a gas state at room temperature and normal pressure, substances that can be gasified under reduced pressure may be used. I can do it.

Ｃ供給用の原料としては、たとえば炭素数１〜５の飽和
炭化水素、炭素数２〜５のエチレン系炭化水素、炭素数
２〜４のアセチレン系炭化水素、芳香族炭化水素等、具
体的には、飽和炭化水素としてはメタン（ＣＨ４）−エ
タン（Ｃ２Ｈｅ　）　。Examples of raw materials for C supply include saturated hydrocarbons having 1 to 5 carbon atoms, ethylene hydrocarbons having 2 to 5 carbon atoms, acetylenic hydrocarbons having 2 to 4 carbon atoms, aromatic hydrocarbons, etc. is methane (CH4)-ethane (C2He) as a saturated hydrocarbon.

プロパｙ（Ｃ３Ｈａ）、ｎ−ブタ７　（ｎ　−Ｃ４Ｈ１
０）　、ペンタンＣＣ５８１２）　、　エチレン系炭化
水素としてはエチレン（Ｃ２Ｈ４）　、プロピレン（Ｃ
３Ｈａ　）　、ブテン−１（Ｃ４Ｈ８）、　ブテン−２
（Ｃ４Ｈ８）　、　　インブチレンＣＣ４Ｈ８）、ペン
テン（Ｃ５Ｈｌｏ）　、アセチレン系炭化水素としては
アセチレン（Ｃ２Ｈ２）　、　メチルアセチレン（Ｃ３
Ｈ４）　、ブチン（Ｃ４Ｈ６）、芳香族炭化水素として
はベンゼン（Ｃ６Ｈｅ　）等があげられる。propy (C3Ha), n-buta7 (n -C4H1
0), pentane CC5812), ethylene hydrocarbons include ethylene (C2H4), propylene (C
3Ha), butene-1 (C4H8), butene-2
(C4H8), inbutylene CC4H8), pentene (C5Hlo), acetylene (C2H2), methylacetylene (C3) as acetylene hydrocarbons.
H4), butyne (C4H6), and aromatic hydrocarbons such as benzene (C6He).

Ｘ供給用の原料としては、たとえばハロゲン、ハロゲン
化物、ハロゲン間化合物、ハロゲン置換炭化水素誘導体
等、具体的にはハロゲンとしてはＦ２　、Ｃｌ２、Ｂｒ
２　、Ｉ２　、ハロゲン化物としてはＨＦ、ＨＣｌ、Ｈ
Ｂｒ、ＨＩ、ハロゲン間化合物としてはＢｒＦ、ＣＩＦ
、（１：ＩＦ３　、ＢｒＦ５　、ＢｒＦ３　、ＨＦ３　
、ＩＦ７　、ＩＣｌ，ＩＢｒ、ハロゲン置換炭化水素誘
導体としてはＣＦ４　、ＣＨＦ３　、ＣＨ２Ｆ２　、Ｃ
Ｈ３Ｆ、ＣＣｌ４、ＣＨＣｌ３、ＣＨ２Ｃｌ２、ＣＨ２
Ｏ１，ＣＢ　Ｆ４　、ＣＨＢ　Ｆ３　、ＣＨ２Ｂ　Ｆ２
、ＣＨ３Ｂｒ、ＣＩ４　、ＣＨＩ３　、ＣＨ２Ｉ２、Ｃ
Ｈ３Ｉ等があげられる。Examples of raw materials for supplying X include halogens, halides, interhalogen compounds, halogen-substituted hydrocarbon derivatives, etc. Specifically, the halogens include F2, Cl2, and Br.
2, I2, halides include HF, HCl, H
Br, HI, BrF, CIF as interhalogen compounds
, (1: IF3, BrF5, BrF3, HF3
, IF7, ICl, IBr, halogen-substituted hydrocarbon derivatives include CF4, CHF3, CH2F2, C
H3F, CCl4, CHCl3, CH2Cl2, CH2
O1, CB F4, CHB F3, CH2B F2
, CH3Br, CI4, CHI3, CH2I2, C
Examples include H3I.

電気伝導性支配物質供給用の原料としては次の様なもの
が例示される。Examples of raw materials for supplying electrically conductive substances include the following.

第■族原子供給用原料としては、たとえばホウ素原子供
給用に８２　Ｈａ　、　Ｂ４１（ｔｏ、　Ｂ５　Ｂ９　
。As raw materials for supplying group (III) atoms, for example, 82 Ha, B41 (to, B5 B9) for supplying boron atoms.
.

１３ｓ）（ｔｔ、Ｂａ　Ｈｔｏ、　Ｂｅ　Ｂ１２、Ｂ６
Ｈ１４等の水素化ホウ素やＢＦ３　、ＢＣｌ３、ＢＢ　
ｒ３等ノハロゲン化ホウ素等が用いられ、更にその他の
原子供給用にＡ　ＩＣｌ３，ＧａＣｌ３、Ｇａ　（ＣＨ
３）３．ＩｎＣｌ３．ＴｌＣｌ３等が用いられる。13s) (tt, Ba Hto, Be B12, B6
Boron hydride such as H14, BF3, BCl3, BB
Boron halides such as r3 are used, and A ICl3, GaCl3, Ga (CH
3)3. InCl3. TlCl3 etc. are used.

第Ｖ族原子供給用原料としては、たとえばリン原子供給
用にＰＨ３、Ｆ２　Ｈ４等の水素化リンやＰＨ４Ｉ、Ｐ
Ｆ３　、ＰＦｓ　、ＰＣｌ３　、ＰＣｌ５　。As raw materials for supplying Group V atoms, for example, hydrogenated phosphorus such as PH3, F2 H4, PH4I, P
F3, PFs, PCl3, PCl5.

ＰＢｒ３．ＰＢｒ３．ＰＩ３等ノハロゲン化リン等が用
いられ、更にその他の原子供給用にＡｓＨ３、ＡｓＦ３
　、ＡｓＣｌ３、ＡｓＢ　Ｆ３　、ＡｓＦ５　、ＳｂＨ
３、ＳｂＦ３．ＳｂＦ５．５ｂＣｌ３，５ｂＣｌ５，Ｂ
ｉ）１３．ＢｉＣｌ３、Ｂ１Ｂｒ３等が用いられる。PBr3. PBr3. Phosphorus halides such as PI3 are used, and AsH3 and AsF3 are used to supply other atoms.
, AsCl3, AsB F3 , AsF5 , SbH
3, SbF3. SbF5.5bCl3,5bCl5,B
i)13. BiCl3, B1Br3, etc. are used.

これらの原料は単独で用いてもよいし、複数組合せて用
いてもよい。These raw materials may be used alone or in combination.

以上の様な薄膜形成法において、形成される薄膜４中に
含まれるハロゲン原子の量及び電気伝導性支配物質の量
や薄膜４の特性を制御するには、基体温度、原料ガスの
供給量、放電電力、堆積室内の圧力等を適宜設定する。In the thin film forming method described above, in order to control the amount of halogen atoms and the amount of electrically conductive substances contained in the thin film 4 to be formed, as well as the characteristics of the thin film 4, it is necessary to control the substrate temperature, the supply amount of source gas, The discharge power, the pressure inside the deposition chamber, etc. are set appropriately.

特に、本発明の膜厚方向にハロゲン原子及び／または電
気伝導性支配物質の分布が不均一な機部薄膜４を得るた
めには、堆積室内へのハロゲン原子及び／または電気伝
導性支配物質の導入量をたとえばバルブコントロール等
により経時的に変化させるのが好ましい。In particular, in order to obtain the thin film 4 of the present invention in which the distribution of halogen atoms and/or electrically conductive substances is non-uniform in the film thickness direction, it is necessary to introduce halogen atoms and/or electrically conductive substances into the deposition chamber. It is preferable to change the amount introduced over time, for example, by controlling a valve.

基体温度は好ましくは２０−１５００℃、更に好ましく
は３０〜１２００℃、最適には５０〜１１００℃のうち
から選ばれる。The substrate temperature is preferably selected from 20-1500°C, more preferably 30-1200°C, optimally 50-1100°C.

原料ガスの供給量は目的とする薄膜性能や目標とする成
膜速度に応じ適宜法められる。The supply amount of the raw material gas is determined as appropriate depending on the desired thin film performance and the desired film formation rate.

放電電力は好ましくは０．００１〜２０Ｗ／Ｃば、より
好ましくは０．０１〜１５Ｗ／ｃゴ。The discharge power is preferably 0.001 to 20 W/c, more preferably 0.01 to 15 W/c.

最適には０　、０５〜１０Ｗ／　ｃｒｎ’（７）うちか
ら選ばれる。Optimally, it is selected from 0.05 to 10 W/crn' (7).

堆積室内の圧力は好ましくはｔｏ−４〜１０Ｔｏｒｒ、
好適には１０−２〜５Ｔｏ　ｒ　ｒノうちから選ばれる
。The pressure in the deposition chamber is preferably to-4 to 10 Torr,
It is preferably selected from 10-2 to 5 Torr.

以上の様な薄膜形成法を用いて得られる本発明発熱抵抗
体の薄膜はダイヤモンドに近い特性を有する。即ち、た
とえばビッカース硬度１ａｏｏ〜５ｏｏｏ、熱伝導率０
．３〜２ｃａｌ／ｃｍａｓｅｃ＊℃、抵抗率１０−３〜
１０６Ω＠Ｃｍの性質を有し、またハロゲン原子と電気
伝導性支配物質とを含有するので抵抗値制御性が極めて
良好である。The thin film of the heating resistor of the present invention obtained using the above-described thin film forming method has properties close to those of diamond. That is, for example, Vickers hardness is 1aoo to 5ooo, thermal conductivity is 0
．． 3~2cal/cmasec*℃, resistivity 10-3~
It has a property of 106Ω@Cm and contains a halogen atom and an electrically conductive controlling substance, so it has extremely good controllability of resistance value.

本発明の抵抗体の機能薄膜４上には適宜の保護及びその
他の機能を有する層を付してもよいことはもちろんであ
る。Of course, a layer having appropriate protection and other functions may be provided on the functional thin film 4 of the resistor of the present invention.

尚、以上の説明において、基体２は単一のものであると
されているが、本発明における基体２は複合体であって
もよい、その様な一実施態様例の構成を第８図に示す、
即ち、基体２は基部２ａと表面層２ｂとの複合体からな
り、基部２ａとしてはたとえば上記第１図に関し説明し
た基体材料を使用することができ、また表面ｆｉ２ｂと
してはその上に形成される機能薄［４との密着性のより
良好な材料を使用することができる０表面層２ｂはたと
えば炭素原子を母体とする非晶質材料や従来より知られ
ている酸化物等から構成される。この様な表面層２ｂは
基部２ａ上に上記薄膜形成法と類似の方法により適宜の
原料を用いて堆積させることにより得られる。また、表
面層２ｂは通常のガラス質のグレーズ層であってもよい
・次に、本発明の発熱抵抗体の製造方法の概略について
説明する。In the above description, the base body 2 is assumed to be a single body, but the base body 2 in the present invention may be a composite body. The configuration of such an embodiment is shown in FIG. show,
That is, the base 2 is composed of a composite body of a base 2a and a surface layer 2b, and the base 2a can be made of the base material described above with reference to FIG. 1, and the surface fi 2b can be formed on the base material The surface layer 2b can be made of a material that has better adhesion to the functional thin film [4].The surface layer 2b is made of, for example, an amorphous material having carbon atoms as a matrix, a conventionally known oxide, or the like. Such a surface layer 2b can be obtained by depositing an appropriate raw material on the base 2a by a method similar to the thin film forming method described above. Further, the surface layer 2b may be an ordinary glassy glaze layer.Next, the outline of the manufacturing method of the heating resistor of the present invention will be explained.

第９図は基体表面上に機能薄膜を形成する際に用いられ
る装置の一例を示す図である。１１０１は堆積室であり
、１１０２〜１１０６はガスポンベであり、１１０７〜
１１１１はマスフローコントローラであり、１１１２〜
１１１６は流入バルブであり、１１１７〜１１２１は流
出バルブであり、１１２２〜１１２６はガスポンベのバ
ルブであり、１１２７〜１１３１は出口圧ゲージであり
、１１３２は補助バルブであり、１１３３はレバーでア
リ、１１３４はメインバルブであり、１１３５はリーク
バルブであり、１１３６は真空計であり、１１３７は製
造すべき抵抗体の基体材料であり、１１３８はヒータで
あり、１１３９は基体支持体であり、１１４０は高電圧
電源であり。FIG. 9 is a diagram showing an example of an apparatus used when forming a functional thin film on the surface of a substrate. 1101 is a deposition chamber, 1102 to 1106 are gas pumps, and 1107 to 1106 are gas pumps.
1111 is a mass flow controller, 1112-
1116 is an inflow valve, 1117 to 1121 are outflow valves, 1122 to 1126 are gas pump valves, 1127 to 1131 are outlet pressure gauges, 1132 is an auxiliary valve, 1133 is a lever, 1134 is the main valve, 1135 is the leak valve, 1136 is the vacuum gauge, 1137 is the base material of the resistor to be manufactured, 1138 is the heater, 1139 is the base support, and 1140 is the high temperature It is a voltage power supply.

１１４１は電極であり、１１４２はシャッタである。尚
、１１４２−１はスパッタリング法を行なう際に電極１
１４１に取付けられるターゲットである。1141 is an electrode, and 1142 is a shutter. In addition, 1142-1 is the electrode 1 when performing the sputtering method.
This is a target attached to 141.

たとえば、１１０２にはＡｒガスで希釈されたＣＦ４ガ
ス（純度９９゜９％以上）が密封されており、１１０３
にはＡｒガスで希釈されたＢＦ３ガス（純度９９．９％
以上）が密封されており、１１０４にはＡｒガスで希釈
されたＰＦ５ガス（純度９９．９％以上）が密封されて
いる。これらボンベ中のガスを堆積室１１０１に流入さ
せるに先立ち、各ガスポンベ１１０２〜１１０６１７）
バルブ１１２２〜１１２６及びリークパルプ１１３５が
閉じられていることを確認し、また流入バルブ１１１２
〜１１１６、流出バルブ１１１７〜１１２１及び補助バ
ルブ１１３２が開かれていることを確認して、先ずメイ
ンバルブ１１３４を開いて堆積室１１０１及びガス配管
内を排気する０次に真空計１１３６（７）読みが約１．
５Ｘ１０−６Ｔｏｒｒになった時点で、補助バルブ１１
３２゜流入バルブ１１１２〜１１１６及び流出バルブ１
１１７〜１１２１を閉じる。その後、堆積室１１０１内
に導入すべきガスのボンベに接続されているガス配管の
バルブを開いて所望のガスを堆積室１１０１内に導入す
る。For example, 1102 is sealed with CF4 gas (purity of 99.9% or more) diluted with Ar gas, and 1103
BF3 gas diluted with Ar gas (purity 99.9%)
1104 is sealed with PF5 gas (purity of 99.9% or more) diluted with Ar gas. Before the gas in these cylinders flows into the deposition chamber 1101, each gas cylinder 1102 to 110617)
Make sure valves 1122-1126 and leak pulp 1135 are closed, and inlet valve 1112
~1116, confirm that the outflow valves 1117 to 1121 and the auxiliary valve 1132 are open, and first open the main valve 1134 to evacuate the deposition chamber 1101 and gas piping. Next, read the vacuum gauge 1136 (7). is about 1.
When the temperature reaches 5X10-6 Torr, auxiliary valve 11
32° inlet valves 1112-1116 and outlet valve 1
Close 117-1121. Thereafter, a valve of a gas pipe connected to a cylinder of gas to be introduced into the deposition chamber 1101 is opened to introduce a desired gas into the deposition chamber 1101.

次に１以上の装置を用いてグロー放電法によって本発明
抵抗体を製造する場合の手順の一例について説明する。Next, an example of a procedure for manufacturing a resistor of the present invention by a glow discharge method using one or more devices will be described.

バルブ１１２２を開いてガスボンベ１１０２からＣＦ、
／Ａｒガスを流出させ、バルブ１１２３を開いてガスポ
ンベ１１０３からＢＦ３／Ａｒガスを流出させ、出口圧
ゲージ１１２７．１１２８ｆ７）圧力を１ｋｇ／ｃｒｎ
’に調整し５次に流入バルブ１１１２．１１１３を徐々
に開いてマスフローコントローラ１１０７．１１０８内
に流入させておく、続いて、流出バルブ１１１７．１１
１８、補助バルブ１１３２を徐々に開いてＣＦ　４　／
　Ａ　ｒガスとＢＦ３／Ａｒガスとを堆私室１ｌｏｔ内
に導入する。この時、ＣＦ４／Ａｒガスの流量とＢＦ３
／Ａｒガスの流量との比が所望の値になる様にマスフロ
ーコントローラ１１０７．１１Ｏ８を調整し、また堆積
室１１０１内の圧力が所望の値になる様に真空計１１３
６の読みを見ながらメインバルブ１１３４の開度を調整
する。CF from the gas cylinder 1102 by opening the valve 1122,
/Ar gas flows out, open the valve 1123 to flow out the BF3/Ar gas from the gas pump 1103, and set the pressure at the outlet pressure gauge 1127.1128f7) to 1 kg/crn.
' and then gradually open the inlet valves 1112 and 1113 to allow inflow into the mass flow controllers 1107 and 1108, and then the outlet valves 1117 and 11.
18. Gradually open the auxiliary valve 1132 to release CF4/
Ar gas and BF3/Ar gas are introduced into 1 lot of the deposition chamber. At this time, the flow rate of CF4/Ar gas and BF3
The mass flow controllers 1107 and 11O8 are adjusted so that the ratio of the /Ar gas flow rate to the flow rate of
Adjust the opening degree of the main valve 1134 while checking the reading of 6.

そして、堆積室１１０１内の支持体１１３９により支持
されている基体１１３７の温度が所望の温度になる様に
ヒータ１１３８により加熱したヒで、シャフタ１１４２
を開き堆積室１１０１内にてグロー放電を生起させる。Then, the shaft 1142 is heated by a heater 1138 so that the temperature of the base 1137 supported by the support 1139 in the deposition chamber 1101 reaches a desired temperature.
is opened to generate glow discharge within the deposition chamber 1101.

そして１手動または外部駆動モータ等により流出バルブ
１１１７．１１１８の開度を変化させる操作を行なって
ＣＦ４／Ａｒガスの流量及び／またはＢＦ３／Ａｒガス
の流量を予め設計された変化率曲線に従って経時的に変
化させ、これにより機能薄膜４中におけるＦ原子または
電気伝導性支配物質の含有率を膜厚方向に変化させる。1) The opening degree of the outflow valves 1117 and 1118 is changed manually or by an external drive motor, etc., and the flow rate of CF4/Ar gas and/or the flow rate of BF3/Ar gas is adjusted over time according to a pre-designed rate of change curve. As a result, the content of F atoms or electrically conductive substances in the functional thin film 4 is changed in the film thickness direction.

次に１以上の装置を用いてスパッタリング法によって本
発明抵抗体を製造する場合の手順の一例について説明す
る。高圧電源１１４０により高電圧が印加される電極１
１４１上には予め高純度グラフフィト１１４２−１をタ
ーゲットとして設置しておく、グロー放電法の場合と同
様にして、ガスポンベ１１０２からＣＦ４／Ａｒガスを
ガスポンベ１１０３からＢＦ３／Ａｒガスをそれぞれ所
望のｔｉｔｆＩＬにて堆積室１１０１内に導入させる。Next, an example of a procedure for manufacturing the resistor of the present invention by sputtering using one or more devices will be described. Electrode 1 to which high voltage is applied by high voltage power supply 1140
A high-purity graphite 1142-1 is placed as a target on the 141 in advance. Similarly to the glow discharge method, CF4/Ar gas from the gas pump 1102 and BF3/Ar gas from the gas pump 1103 are applied to the desired titfIL. and introduced into the deposition chamber 1101.

シャッタ１１４２を開いて、高圧電源１１４０を投入す
ることによりターゲット１１４２−１をスパッタリング
する。尚、この際ヒータ１１３８により基体１１３７を
所望の温度に加熱し、メインバルブ１１３４の開度を調
整することにより堆積室１１０１内を所望の圧力とする
ことはグロー放電法の場合と同様である。そして、上記
グロー放電法の場合と同様に流出バルブ１１１７．１１
１８の開度を変化させる操作を行なってＣＦ４／Ａｒガ
スの流量及び／またはＢＦ３／Ａｒガスの流量を予め設
計された変化率曲線に従って経時的に変化させ、これに
より機能薄ｌｌ！４中におけるＦ原子及び／または電気
伝導性支配物質の含有率を膜厚方向に変化させる。The target 1142-1 is sputtered by opening the shutter 1142 and turning on the high voltage power supply 1140. At this time, the substrate 1137 is heated to a desired temperature by the heater 1138, and the pressure inside the deposition chamber 1101 is set to a desired pressure by adjusting the opening degree of the main valve 1134, as in the case of the glow discharge method. Then, as in the case of the glow discharge method described above, the outflow valve 1117.11
18 is performed to change the flow rate of CF4/Ar gas and/or the flow rate of BF3/Ar gas over time according to a pre-designed rate of change curve. The content of F atoms and/or electrically conductive substances in 4 is varied in the film thickness direction.

以下に１本発明発熱抵抗体の具体的実施例を示す。A specific example of the heating resistor of the present invention will be shown below.

実施例１： 基体としてアルミナセラミック板を用いて、該基体の表
面上に機能薄膜である発熱抵抗層を形成した０発熱抵抗
層の堆積は第９図に示される装置を用いてグロー放電法
により行なわれた。原料ガスとしてＣＦ４　／Ａ　ｒ＝
　０　、５　（容量比）及びＢＦ３　／Ａｒ＝１０００
ｐｐｍ（容量比）を用いた。堆積の際の条件は第１表の
通りとした。尚。Example 1: An alumina ceramic plate was used as a substrate, and a heating resistance layer, which was a functional thin film, was formed on the surface of the substrate. The heating resistance layer was deposited by a glow discharge method using the apparatus shown in FIG. It was done. CF4 /A r= as raw material gas
0, 5 (capacity ratio) and BF3/Ar=1000
ppm (capacity ratio) was used. The conditions during the deposition were as shown in Table 1. still.

堆積中においてはバルブの開度を連続的に変化させてＣ
Ｆ４／Ａｒガスの流量を変化させ、第１表に示される厚
さの発熱抵抗層を形成した。During deposition, the opening degree of the valve is continuously changed to
A heat generating resistor layer having a thickness shown in Table 1 was formed by changing the flow rate of F4/Ar gas.

形成された抵抗層上に電子ビーム蒸着法によりＡ１層を
形成した後、フォトリソグラフィー技術によって該Ａｔ
層を所望の形状となる様にエツチングし、複数対の電極
を形成した。After forming an A1 layer on the formed resistance layer by electron beam evaporation, the At
The layer was etched into the desired shape to form multiple pairs of electrodes.

続いて、フォトリソグラフィー技術によってＨＦ系エツ
チング液を用いて所定の部分の抵抗層を除去した。尚、
本実施例においては、前記電極対間にある抵抗層の大き
さは１００　ＩＬｍＸ　１００　ｐ−ｍとされた０本実
施例においては、電極対間に形成された発熱要素がピッ
チ８個／　ｍ　ｍで配列される様に同一基板上に複数の
発熱抵抗素子を作製した。かくして作製された発熱抵抗
素子の部分断面図を第１θ図に示す０図において、２は
基体であり、４は発熱抵抗層であり、６．７は１対の電
極である。Subsequently, predetermined portions of the resistive layer were removed by photolithography using an HF-based etching solution. still,
In this example, the size of the resistance layer between the electrode pairs is 100 ILm x 100 p-m. In this example, the heat generating elements formed between the electrode pairs have a pitch of 8 pieces/m m A plurality of heating resistor elements were fabricated on the same substrate so that they were arranged in the following manner. In Fig. 1θ which shows a partial cross-sectional view of the heat generating resistor element thus produced, 2 is a base body, 4 is a heat generating resistive layer, and 6.7 is a pair of electrodes.

かくして得られた各発熱抵抗素子の電気抵抗を測定した
ところ８０Ωであった。The electrical resistance of each heating resistor element thus obtained was measured and found to be 80Ω.

また５本実施例により得られた発熱抵抗素子に対し、電
気的パルス信号を入力して、該発熱抵抗素子の耐久性を
測定した。尚、電気的パルス信号のデユーティ５０％、
印加電圧２０Ｖ、駆動周波数０．５ｋＨｚ、１．０ｋＨ
ｚ、２．０ｋＨｚとした。Furthermore, an electric pulse signal was input to the heating resistor element obtained in Example 5 to measure the durability of the heating resistor element. In addition, the duty of the electrical pulse signal is 50%,
Applied voltage 20V, drive frequency 0.5kHz, 1.0kHz
z, 2.0kHz.

その結果、異なった駆動周波数で駆動したいづれの場合
においても電気的パルス信号入力が１×１０１０回に達
しても発熱抵抗素子は破壊されることなく、またその抵
抗値もほとんど変化しなかった。As a result, in all cases of driving at different driving frequencies, the heating resistor element was not destroyed even when the electrical pulse signal input reached 1×10 10 times, and its resistance value hardly changed.

実施例２： 原料ガスをＣＦ４／Ａｒガス、５（容量比）及びＰＦ５
　／Ａｒ＝１０００ｐｐｍ　（容量比）とした以外は実
施例１と同様にして、同じ膜厚の発熱抵抗層を堆積した
。Example 2: Raw material gas was CF4/Ar gas, 5 (volume ratio) and PF5
A heating resistor layer having the same thickness was deposited in the same manner as in Example 1 except that /Ar=1000 ppm (capacitance ratio).

次に、実施例１と同様にして発熱抵抗素子を作製し電気
的パルス信号を入力したところ、電気的パルス信号入力
が１×１０１０回に達しても発熱抵抗素子は破壊するこ
とがなかった。また、抵抗値の変化も認められなかった
。Next, when a heating resistor element was prepared in the same manner as in Example 1 and an electrical pulse signal was input, the heating resistor element was not destroyed even when the electrical pulse signal input reached 1 x 1010 times. Further, no change in resistance value was observed.

実施例３； 基体をコーニング社製＄７０５９ガラスに変えて、ＣＦ
４／Ａｒガス流量を変えた以外は実施例１と同様にして
発熱抵抗層を堆積し発熱抵抗素子を作製した。Example 3: The substrate was changed to Corning $7059 glass, and CF
A heat generating resistor layer was deposited in the same manner as in Example 1 except that the 4/Ar gas flow rate was changed to produce a heat generating resistor element.

かくして得られた発熱抵抗素子を実施例１と同様にして
駆動したところ、実施′＠１と同様に十分な耐久性を有
していることが確認された。When the heating resistor element thus obtained was driven in the same manner as in Example 1, it was confirmed that it had sufficient durability as in Example '@1.

実施例４： 基体をコーニング社製＃７０５９ガラスに変えて、ＣＦ
、／Ａｒガス流量を変えた以外は実施例２と同様にして
発熱抵抗層を堆積し発熱抵抗素子を作製した。Example 4: Changing the substrate to Corning #7059 glass, CF
, /Ar gas flow rate was changed, a heat generating resistive layer was deposited in the same manner as in Example 2, and a heat generating resistive element was produced.

かくして得られた発熱抵抗素子を実施例２と同様にして
駆動したところ、実施例２と同様に十分な耐久性を有し
ていることが確認された。When the heating resistor element thus obtained was driven in the same manner as in Example 2, it was confirmed that it had sufficient durability as in Example 2.

［発明の効果］ 以上の様な本発明によれば１機能薄膜として炭素原子を
母体としハロゲン原子と電気伝導性支配物質とを含有し
てなる非晶質材料を用いていることにより、熱応答性、
熱伝導性、耐熱性及び／または耐久性、更には抵抗値制
御性の著しく良好な発熱抵抗体が提供される。[Effects of the Invention] According to the present invention as described above, thermal response is improved by using an amorphous material made of carbon atoms as a matrix and containing halogen atoms and an electrically conductive dominant substance as a monofunctional thin film. sex,
A heat generating resistor is provided which has extremely good thermal conductivity, heat resistance and/or durability, and further has extremely good resistance value controllability.

更に、本発明によれば、機能薄膜中におけるハロゲン原
子及び／または電気伝導性支配物質の含有率を膜厚方向
に不均一分布となしているので、蓄熱性や放熱性や基体
と機能薄膜との密着性等の種々の特性を容易に実現する
ことができる。Furthermore, according to the present invention, the content of halogen atoms and/or electrically conductive substances in the functional thin film is distributed non-uniformly in the film thickness direction, which improves heat storage and heat dissipation properties and the relationship between the substrate and the functional thin film. Various properties such as adhesion can be easily achieved.

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

第１図及び第８図は本発明発熱抵抗体の部分断面図であ
る。 第２〜７図は機能薄膜中におけるハロゲン原子及び／ま
たは電気伝導性支配物質の含有率の分布を示すグラフで
ある。 第９図は本発明発熱抵抗体の製造に用いられる装置を示
す図である。 第１０図は本発明実施例において作製された発熱抵抗素
子の部分断面図である。 ２：Ｔ；１体　　　　４：機能薄膜 ６．７＝電極 １１０１：堆積室 １１３７：基体 代理人　　弁理士　　山　下　穣　平 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図1 and 8 are partial cross-sectional views of the heating resistor of the present invention. 2 to 7 are graphs showing the distribution of the content of halogen atoms and/or electrically conductive substances in the functional thin film. FIG. 9 is a diagram showing an apparatus used for manufacturing the heating resistor of the present invention. FIG. 10 is a partial cross-sectional view of a heating resistor element manufactured in an example of the present invention. 2: T; 1 body 4: Functional thin film 6.7 = electrode 1101: Deposition chamber 1137: Substrate Agent Patent attorney Jo Taira Yamashita Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 7

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）基体上に、炭素原子を母体としハロゲン原子と電
気伝導性を支配する物質とを含有してなる非晶質材料か
らなる機能薄膜が形成されており、該機能薄膜において
ハロゲン原子及び／または電気伝導性を支配する物質が
膜厚方向に不均一に分布していることを特徴とする、発
熱抵抗体。(1) A functional thin film made of an amorphous material having carbon atoms as a matrix and containing halogen atoms and a substance controlling electrical conductivity is formed on a substrate, and in the functional thin film, halogen atoms and/or Or a heating resistor characterized by a substance that controls electrical conductivity being distributed non-uniformly in the film thickness direction. （２）機能薄膜におけるハロゲン原子の含有率が０．０
００１〜３０原子％である、特許請求の範囲第１項の発
熱抵抗体。(2) The content of halogen atoms in the functional thin film is 0.0
The heating resistor according to claim 1, wherein the heating resistor has a content of 0.001 to 30 atom %. （３）ハロゲン原子がＦまたはＣｌである、特許請求の
範囲第１項の発熱抵抗体。(3) The heating resistor according to claim 1, wherein the halogen atom is F or Cl. （４）機能薄膜における電気伝導性を支配する物質の含
有率が０．０１〜５００００原子ｐｐｍである、特許請
求の範囲第１項の発熱抵抗体。(4) The heating resistor according to claim 1, wherein the functional thin film has a content of a substance controlling electrical conductivity of 0.01 to 50,000 atomic ppm. （５）電気伝導性を支配する物質が元素周期律表第III
族に属する原子である、特許請求の範囲第１項の発熱抵
抗体。(5) The substance that governs electrical conductivity is the element III of the periodic table.
The heating resistor according to claim 1, which is an atom belonging to the group A. （６）電気伝導性を支配する物質が元素周期律表第Ｖ族
に属する原子である、特許請求の範囲第１項の発熱抵抗
体。(6) The heat generating resistor according to claim 1, wherein the substance controlling electrical conductivity is an atom belonging to Group V of the Periodic Table of Elements. （７）基体が機能薄膜形成面側に炭素原子を母体とする
非晶質材料からなる表面層を有する、特許請求の範囲第
１項の発熱抵抗体。(7) The heating resistor according to claim 1, wherein the base has a surface layer made of an amorphous material containing carbon atoms as a matrix on the side on which the functional thin film is formed.