JPS634321B2 - - Google Patents
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- JPS634321B2 JPS634321B2 JP54172418A JP17241879A JPS634321B2 JP S634321 B2 JPS634321 B2 JP S634321B2 JP 54172418 A JP54172418 A JP 54172418A JP 17241879 A JP17241879 A JP 17241879A JP S634321 B2 JPS634321 B2 JP S634321B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C17/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors
- H01C17/30—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for baking
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/006—Thin film resistors
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、クロム中にタンタルを含有せしめて
合金とし、低い抵抗値と、低い抵抗温度係数を持
ち、安定度のすぐれた薄膜抵抗体およびその製造
方法に関する。
合金とし、低い抵抗値と、低い抵抗温度係数を持
ち、安定度のすぐれた薄膜抵抗体およびその製造
方法に関する。
近年電子工業の飛躍的な発展に伴い、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、薄膜回路および個別抵抗器の抵抗材料とし
て従来は主としてニクロム系が使用されてきた
が、安定性向上をねらつて窒化タンタル薄膜抵抗
体が開発され実用化されてきた。しかしながら窒
化タンタル薄膜抵抗体は固有抵抗が260μΩ・cm
程度で、実用膜厚に対する面積抵抗も50〜200
Ω/□であるが、温度特性が悪く、安定度も低
く、現在の電気的特性の要求に対して満足し得な
いという欠点がある。また、窒化タンタルは原子
半径の小さい窒素との侵入型固溶体を形成してい
るため機械的な硬度はきわめて高いにもかゝわら
ず、高温における電気的特性の安定度に問題があ
つた。さらに製造方法として活性スパツタリング
法が用いられ、真空槽内に導入する活性ガス量は
微量であり、これを制御するため厳密な製造管理
を必要とする。
に対する電気的特性の要求も次第に厳しいものと
なり、薄膜回路および個別抵抗器の抵抗材料とし
て従来は主としてニクロム系が使用されてきた
が、安定性向上をねらつて窒化タンタル薄膜抵抗
体が開発され実用化されてきた。しかしながら窒
化タンタル薄膜抵抗体は固有抵抗が260μΩ・cm
程度で、実用膜厚に対する面積抵抗も50〜200
Ω/□であるが、温度特性が悪く、安定度も低
く、現在の電気的特性の要求に対して満足し得な
いという欠点がある。また、窒化タンタルは原子
半径の小さい窒素との侵入型固溶体を形成してい
るため機械的な硬度はきわめて高いにもかゝわら
ず、高温における電気的特性の安定度に問題があ
つた。さらに製造方法として活性スパツタリング
法が用いられ、真空槽内に導入する活性ガス量は
微量であり、これを制御するため厳密な製造管理
を必要とする。
この発明は、上記の諸点に鑑みなされたもの
で、クロムとタンタルとの置換型固溶体を含有す
る組織で広い抵抗値の存在と、低い抵抗温度係数
をもち、安定度の高い抵抗体を容易に製造するこ
とを目的としたものである。
で、クロムとタンタルとの置換型固溶体を含有す
る組織で広い抵抗値の存在と、低い抵抗温度係数
をもち、安定度の高い抵抗体を容易に製造するこ
とを目的としたものである。
すなわち、抵抗温度係数は成膜後の熱処理、ま
たは成膜時の加熱により調節することが可能であ
り、同時にこの熱処理または加熱により薄膜抵抗
体の安定度が著しく向上して、窒化タンタルをし
のぐものとなる。特に注目すべきことは、抵抗値
決定はスパツタリングにおけるターゲツトの組成
金属の面積比と膜厚により決定され、その再現性
もよく、他の成膜条件の影響が少い点である。ガ
ス圧等は放電を維持するのが目的であり、窒化タ
ンタルのようにアルゴンおよび窒素の比の微妙な
調整を必要としない。以上のごとく諸特性はもち
ろんのこと製造技術面においてもこれまでの抵抗
器に見られないすぐれた特長を有する。
たは成膜時の加熱により調節することが可能であ
り、同時にこの熱処理または加熱により薄膜抵抗
体の安定度が著しく向上して、窒化タンタルをし
のぐものとなる。特に注目すべきことは、抵抗値
決定はスパツタリングにおけるターゲツトの組成
金属の面積比と膜厚により決定され、その再現性
もよく、他の成膜条件の影響が少い点である。ガ
ス圧等は放電を維持するのが目的であり、窒化タ
ンタルのようにアルゴンおよび窒素の比の微妙な
調整を必要としない。以上のごとく諸特性はもち
ろんのこと製造技術面においてもこれまでの抵抗
器に見られないすぐれた特長を有する。
以下この発明について詳細に説明する。
この発明は、タンタル中に10〜95原子%のクロ
ムを含んだ薄膜抵抗体である。
ムを含んだ薄膜抵抗体である。
第1図はこの発明の薄膜抵抗体の特性を示すも
ので、生成されたクロム・タンタル合金薄膜中に
含まれるクロムCrとタンタルTaの含有組成(at
%)に対する抵抗値R(Ω)および抵抗温度係数
TCR(ppm/℃)を示すもので、曲線Aは抵抗値
Rを、曲線Bは抵抗温度係数TCRを示す。
ので、生成されたクロム・タンタル合金薄膜中に
含まれるクロムCrとタンタルTaの含有組成(at
%)に対する抵抗値R(Ω)および抵抗温度係数
TCR(ppm/℃)を示すもので、曲線Aは抵抗値
Rを、曲線Bは抵抗温度係数TCRを示す。
使用した試料は、径3mm、長さ9mmのフオルス
テライトに6000Åの膜厚で着膜し、その両端に
1.5mmのキヤツピングをしたものである。
テライトに6000Åの膜厚で着膜し、その両端に
1.5mmのキヤツピングをしたものである。
この図でわかるように抵抗値Rはクロム含有量
0%より30%に至るまでゆるやかな下降を示し、
30%より大きく上昇し、90%より再び大きく下降
する値をとるようになる。一方、抵抗温度係数
TCRはクロム含有量0%よりゆるやかに下降し、
50%よりゆるやかに増加し90%から大きな値をと
るようになる。
0%より30%に至るまでゆるやかな下降を示し、
30%より大きく上昇し、90%より再び大きく下降
する値をとるようになる。一方、抵抗温度係数
TCRはクロム含有量0%よりゆるやかに下降し、
50%よりゆるやかに増加し90%から大きな値をと
るようになる。
以上からわかるようにこの発明の薄膜抵抗体は
抵抗値Rが5〜20Ωときわめて低く、さらに抵抗
温度係数TCRについてみるとクロム含有量10〜
95原子%の間では広い範囲にわたつて実用的に零
の近辺の充分小さい値である。
抵抗値Rが5〜20Ωときわめて低く、さらに抵抗
温度係数TCRについてみるとクロム含有量10〜
95原子%の間では広い範囲にわたつて実用的に零
の近辺の充分小さい値である。
クロム含有量が10原子%より少ない場合、およ
び95原子%より多い場合には、抵抗温度係数が大
巾に正の値に移行するので何れも好ましくない。
なお、クロム組成比としては、TaCr2に相当する
67原子%にまたがつて40〜80原子%が後述の安定
度との関連上、好ましい。
び95原子%より多い場合には、抵抗温度係数が大
巾に正の値に移行するので何れも好ましくない。
なお、クロム組成比としては、TaCr2に相当する
67原子%にまたがつて40〜80原子%が後述の安定
度との関連上、好ましい。
次にこの発明の薄膜抵抗体の製造方法の一実施
例について説明する。
例について説明する。
試料作製のスパツタリング条件はベルジヤ内を
3×10-7Torr.まで排気した後、高純度アルゴン
ガスを10〜20×10-3Torr.導入し、陰極電圧−5.7
〜−6.5KV、電流密度0.2〜0.5mA/cm3で2極ス
パツタリングを行つた。なお、成膜速度は50〜
150Å/minである。
3×10-7Torr.まで排気した後、高純度アルゴン
ガスを10〜20×10-3Torr.導入し、陰極電圧−5.7
〜−6.5KV、電流密度0.2〜0.5mA/cm3で2極ス
パツタリングを行つた。なお、成膜速度は50〜
150Å/minである。
膜組成の変更はクロム板にタンタル板を装着し
した陰極のクロムとタンタルの面積比を変えるこ
とにより行つた。
した陰極のクロムとタンタルの面積比を変えるこ
とにより行つた。
第2図は第1図に際して用いた試料と同様に作
成したクロムの含有量が10、40、81原子%の各試
料を大気中において、温度上昇15℃/minで熱処
理したときの抵抗値の変化を連続的に記録したも
のである。この図に示されているように、抵抗値
は、200〜900℃の範囲では、クロム含有量および
熱処理温度Tによつてさほど大きな変化はしてい
ない。熱処理温度の上昇と共に抵抗値が増大する
傾向を示しているのは、抵抗体の表面に酸化膜が
形成される結果、抵抗薄膜の実効膜厚が減少する
ためであると推定される。
成したクロムの含有量が10、40、81原子%の各試
料を大気中において、温度上昇15℃/minで熱処
理したときの抵抗値の変化を連続的に記録したも
のである。この図に示されているように、抵抗値
は、200〜900℃の範囲では、クロム含有量および
熱処理温度Tによつてさほど大きな変化はしてい
ない。熱処理温度の上昇と共に抵抗値が増大する
傾向を示しているのは、抵抗体の表面に酸化膜が
形成される結果、抵抗薄膜の実効膜厚が減少する
ためであると推定される。
熱処理温度Tが900℃を越えると、酸化の進行
が著しくなつて抵抗値が急激に増大するので好ま
しくない。また、熱処理温度が200℃より低いと
きは、酸化膜が殆んど形成されず、耐湿性は劣る
が、ニクロム系より充分優れたものが得られる。
が著しくなつて抵抗値が急激に増大するので好ま
しくない。また、熱処理温度が200℃より低いと
きは、酸化膜が殆んど形成されず、耐湿性は劣る
が、ニクロム系より充分優れたものが得られる。
第3図は、第2図で用いたものと同様の試料を
大気中において、温度上昇15℃/minで熱処理し
たときの抵抗温度係数TCRの変化を連続的に記
録したものである。この図に示されているよう
に、抵抗温度係数は、200〜900℃の範囲内で熱処
理することによつて、クロム組成比に応じて正か
ら負の値へ、あるいはその逆に零近辺の任意の小
さな値へと調節することが可能である。抵抗温度
係数が熱処理によつて変化するのは熱処理によつ
て結晶粒の成長および微妙な粒界析出層の変化に
よるものと推定される。
大気中において、温度上昇15℃/minで熱処理し
たときの抵抗温度係数TCRの変化を連続的に記
録したものである。この図に示されているよう
に、抵抗温度係数は、200〜900℃の範囲内で熱処
理することによつて、クロム組成比に応じて正か
ら負の値へ、あるいはその逆に零近辺の任意の小
さな値へと調節することが可能である。抵抗温度
係数が熱処理によつて変化するのは熱処理によつ
て結晶粒の成長および微妙な粒界析出層の変化に
よるものと推定される。
第4図はクロム含有量が67原子%(TaCr2)の
抵抗体を大気中にて500℃で熱処理したものの負
荷寿命試験結果を、ニクロム系薄膜抵抗体、およ
び窒化タンタル薄膜抵抗体と共に示してある。試
験条件は、槽内温度125±2℃、1/4W50%定格負
荷で、1.5hrs.ON、0.5hrs.OFFの断続通電したも
のである。
抵抗体を大気中にて500℃で熱処理したものの負
荷寿命試験結果を、ニクロム系薄膜抵抗体、およ
び窒化タンタル薄膜抵抗体と共に示してある。試
験条件は、槽内温度125±2℃、1/4W50%定格負
荷で、1.5hrs.ON、0.5hrs.OFFの断続通電したも
のである。
第4図の横軸は試験時間t(hrs)を、縦軸は抵
抗変化率△R/R(%)を示している。この図で
明らかなごとく、この発明による薄膜抵抗体の負
荷寿命試験による抵抗変化率△R/Rはニクロム
系薄膜抵抗体に比べて充分小さく、かつ現在最も
安定度の高いとされている窒化タンタル薄膜抵抗
体より小さい値を示している。
抗変化率△R/R(%)を示している。この図で
明らかなごとく、この発明による薄膜抵抗体の負
荷寿命試験による抵抗変化率△R/Rはニクロム
系薄膜抵抗体に比べて充分小さく、かつ現在最も
安定度の高いとされている窒化タンタル薄膜抵抗
体より小さい値を示している。
また、第5図は第4図に際して用いたものと同
様の抵抗体の耐湿負荷寿命試験結果を、ニクロム
系薄膜抵抗体、および窒化タンタル薄膜抵抗体と
共に示してある。試験条件は、槽内温度40±2
℃、槽内湿度(相対湿度)90〜95%、1/2W100%
定格負荷で1.5hrs.ON、0.5hrs.OFFの断続通電を
したものである。
様の抵抗体の耐湿負荷寿命試験結果を、ニクロム
系薄膜抵抗体、および窒化タンタル薄膜抵抗体と
共に示してある。試験条件は、槽内温度40±2
℃、槽内湿度(相対湿度)90〜95%、1/2W100%
定格負荷で1.5hrs.ON、0.5hrs.OFFの断続通電を
したものである。
第5図の横軸は試験時間t(hrs)を、縦軸は抵
抗変化率△R/R(%)を示している。この図で
明らかなごとく、この発明による薄膜抵抗体の耐
湿負荷寿命試験による抵抗変化率△R/Rはニク
ロム系薄膜抵抗体に比べて充分小さく、かつ現在
最も安定度の高いとされている窒化タンタル薄膜
抵抗体より小さい値を示している。
抗変化率△R/R(%)を示している。この図で
明らかなごとく、この発明による薄膜抵抗体の耐
湿負荷寿命試験による抵抗変化率△R/Rはニク
ロム系薄膜抵抗体に比べて充分小さく、かつ現在
最も安定度の高いとされている窒化タンタル薄膜
抵抗体より小さい値を示している。
本発明による抵抗体がこのような高い耐湿性を
呈するのは、クロムにタンタルを含有させて大気
中で熱処理することによつて完全な酸化膜が形成
されるためであると推定される。
呈するのは、クロムにタンタルを含有させて大気
中で熱処理することによつて完全な酸化膜が形成
されるためであると推定される。
なお、加速寿命試験に使用した薄膜抵抗体の基
板はフオルステライト磁器であり、通常薄膜素子
の基板として特性がすぐれているといわれるアル
ミナ磁器、あるいはグレーズドアルミナ磁器を用
いた他の抵抗器に比べて何ら遜色がない。すなわ
ち、より安価な基板が使用可能であると共に、個
別抵抗器の切条作業が容易となり製造原価を大幅
に低減できる。
板はフオルステライト磁器であり、通常薄膜素子
の基板として特性がすぐれているといわれるアル
ミナ磁器、あるいはグレーズドアルミナ磁器を用
いた他の抵抗器に比べて何ら遜色がない。すなわ
ち、より安価な基板が使用可能であると共に、個
別抵抗器の切条作業が容易となり製造原価を大幅
に低減できる。
次にこの発明の他の実施例について説明する。
この実施例ではスパツタリングする基板の温度を
200〜900℃に加熱しておき、その基板上に前述の
実施例と同様にクロムとタンタルをスパツタリン
グして10〜95原子%のクロムを含むタンタル合金
薄膜を得るものである。この実施例によつても基
板の加熱温度を変化させることにより抵抗温度係
数TCRを変化させることができる。この場合、
スパツタリング後の熱処理工程を省略できる利点
がある。
この実施例ではスパツタリングする基板の温度を
200〜900℃に加熱しておき、その基板上に前述の
実施例と同様にクロムとタンタルをスパツタリン
グして10〜95原子%のクロムを含むタンタル合金
薄膜を得るものである。この実施例によつても基
板の加熱温度を変化させることにより抵抗温度係
数TCRを変化させることができる。この場合、
スパツタリング後の熱処理工程を省略できる利点
がある。
この場合、強制的な酸化膜の生成がなくとも、
ニクロム系をしのぐ電気的特性が得られる。
ニクロム系をしのぐ電気的特性が得られる。
なお、本発明のクロム・タンタル薄膜抵抗体
は、その中に、ニツケル、コバルト、鉄のような
不純物を12%以下含有しても、電気的特性に本質
的な変化は見られなかつた。
は、その中に、ニツケル、コバルト、鉄のような
不純物を12%以下含有しても、電気的特性に本質
的な変化は見られなかつた。
以上、詳細に説明したように、この発明はタン
タルに10〜95原子%のクロムを含むクロム・タン
タル合金薄膜を用いて抵抗体を構成したので、従
来の薄膜抵抗体に比べてきわめて低い固有抵抗値
のものを容易に得ることができる。また、900℃
以下で熱処理したものは抵抗温度係数が改善さ
れ、広い範囲にわたつて任意の小さい値とするこ
とが可能であり、同時に薄膜抵抗体の安定性を著
しく向上できる。さらに基板温度を900℃以下に
加熱してスパツタリングを行う場合は熱処理工程
を省略しても上記したのと同様の効果が得られる
特長がある。
タルに10〜95原子%のクロムを含むクロム・タン
タル合金薄膜を用いて抵抗体を構成したので、従
来の薄膜抵抗体に比べてきわめて低い固有抵抗値
のものを容易に得ることができる。また、900℃
以下で熱処理したものは抵抗温度係数が改善さ
れ、広い範囲にわたつて任意の小さい値とするこ
とが可能であり、同時に薄膜抵抗体の安定性を著
しく向上できる。さらに基板温度を900℃以下に
加熱してスパツタリングを行う場合は熱処理工程
を省略しても上記したのと同様の効果が得られる
特長がある。
第1図はこの発明の薄膜抵抗体のクロム含有量
に対する抵抗値および抵抗温度係数を示す図、第
2図および第3図はそれぞれクロム含有量を異な
らしめた薄膜抵抗体の熱処理による抵抗値および
抵抗温度係数の変化を示す図、第4図および第5
図はそれぞれクロム含有量67原子%の薄膜抵抗体
の負荷寿命試験および耐湿負荷寿命試験における
抵抗値変化率と他の合金薄膜抵抗体との比較を示
す図である。 図中、Rは抵抗値、TCRは抵抗温度係数、A,
Bは曲線、Tは温度、tは時間、△R/Rは抵抗
変化率である。
に対する抵抗値および抵抗温度係数を示す図、第
2図および第3図はそれぞれクロム含有量を異な
らしめた薄膜抵抗体の熱処理による抵抗値および
抵抗温度係数の変化を示す図、第4図および第5
図はそれぞれクロム含有量67原子%の薄膜抵抗体
の負荷寿命試験および耐湿負荷寿命試験における
抵抗値変化率と他の合金薄膜抵抗体との比較を示
す図である。 図中、Rは抵抗値、TCRは抵抗温度係数、A,
Bは曲線、Tは温度、tは時間、△R/Rは抵抗
変化率である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 本質的に10〜95原子%のクロムを含むクロ
ム・タンタル合金薄膜を用いて構成したことを特
徴とするクロム・タンタル薄膜抵抗体。 2 本質的に10〜95原子%のクロムを含むクロ
ム・タンタル合金薄膜を900℃以下の温度で熱処
理したものを用いて構成することを特徴とするク
ロム・タンタル薄膜抵抗体の製造方法。 3 900℃以下に加熱された基板上にクロムとタ
ンタルを成膜して得られる本質的に10〜95原子%
のクロムを含むクロム・タンタル合金薄膜を用い
て構成することを特徴とするクロム・タンタル薄
膜抵抗体の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17241879A JPS5694602A (en) | 1979-12-27 | 1979-12-27 | Chrome tantalum thin film resistor |
US06/216,640 US4338145A (en) | 1979-12-27 | 1980-12-15 | Chrome-tantalum alloy thin film resistor and method of producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17241879A JPS5694602A (en) | 1979-12-27 | 1979-12-27 | Chrome tantalum thin film resistor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPS5694602A JPS5694602A (en) | 1981-07-31 |
JPS634321B2 true JPS634321B2 (ja) | 1988-01-28 |
Family
ID=15941587
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17241879A Granted JPS5694602A (en) | 1979-12-27 | 1979-12-27 | Chrome tantalum thin film resistor |
Country Status (2)
Country | Link |
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US (1) | US4338145A (ja) |
JP (1) | JPS5694602A (ja) |
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1979
- 1979-12-27 JP JP17241879A patent/JPS5694602A/ja active Granted
-
1980
- 1980-12-15 US US06/216,640 patent/US4338145A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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US4338145A (en) | 1982-07-06 |
JPS5694602A (en) | 1981-07-31 |
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