JP2000348902A - Manufacture of thermistor thin film - Google Patents

Manufacture of thermistor thin film

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JP2000348902A
JP2000348902A JP15612499A JP15612499A JP2000348902A JP 2000348902 A JP2000348902 A JP 2000348902A JP 15612499 A JP15612499 A JP 15612499A JP 15612499 A JP15612499 A JP 15612499A JP 2000348902 A JP2000348902 A JP 2000348902A
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JP
Japan
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thin film
thermistor
film
reaction gas
acetylacetonate
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JP15612499A
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Japanese (ja)
Inventor
Akiyuki Fujii
映志 藤井
Hideo Torii
秀雄 鳥井
Atsushi Tomosawa
淳 友澤
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable the high-speed formation of a thermistor thin film by a method wherein the respective vapors of compounds, which respectively contain Mn, Co or Ni, and reaction gas are decomposed and are reacted with each other in a reduced pressure plasma and an Mn-Co-Ni composite oxide thin film is formed on a heated base substrate. SOLUTION: Acetylacetonatomanganese, acetylacetonatocobalt and acetylacetonatonickel are put respectively in vaporizers 8, 9 and 10 and the acetylacetonatos are respectively kept hot. Valves 11 to 16 are opened, argon carriers and the vapors of the acetylacetonatos of Mn, Co and Ni are introduced in a reaction chamber 1 decompressed by an exhaust system 7 along with oxygen, which is reaction gas, a plasma is generated in the chamber, the reaction of the vapors with the reaction gas is executed under the reduced pressure and an Mn-Co-Ni oxide thin film is formed on a heated alumina substrate 6. The obtained Mn-Co-Ni oxide thin film is heat-treated and formed into a thermistor thin film.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は情報機器、通信機
器、住設機器、自動車機器などの温度センサに用いる薄
膜サーミスタ素子の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a thin film thermistor element used for a temperature sensor of information equipment, communication equipment, housing equipment, automobile equipment and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】温度検知に用いる素子のなかでも酸化物
半導体材料を用いたサーミスタは、熱電対や白金測温抵
抗体と比較して、抵抗の温度変化が大きく温度分解能が
大きい、簡単な回路での計測が可能である、材料が安定
でかつ外界の影響を受けにくいため経事変化が小さく高
信頼性である、大量生産が可能であり安価である、など
といった特徴を有するため大量に使用されている。
2. Description of the Related Art Among elements used for temperature detection, a thermistor using an oxide semiconductor material has a large resistance temperature change and a large temperature resolution as compared with a thermocouple or a platinum resistance thermometer. It can be used in large quantities because of its features such as the ability to measure at high speed, the material is stable and less susceptible to the influence of the outside world, so there is little change in events and high reliability, and mass production is possible and inexpensive. Have been.

【0003】従来サーミスタ素子には、Mn,Co,N
iなどの遷移金属を主成分とした酸化物焼結体チップの
端面にAgなどの電極を塗布・焼き付けにより形成した
構成のものが用いられてきた。近年の電子機器の小型化
・軽量化および高性能化に伴い、サーミスタ素子にも素
子サイズの超小型化(例えば1mm×0.5mmサイズ以
下)や測定温度での抵抗値やB定数の高精度化(例え
ば、ばらつき3%以内)が求められている。しかしなが
ら、焼結体を用いた上記構成のサーミスタでは加工精度
の問題から超小型化が困難である。また、小型化により
サーミスタ素子の使用温度での抵抗値やB定数の値のバ
ラツキが大きくなってしまうと言った欠点があった。こ
の問題を解決するために、サーミスタ材料および電極の
形成に薄膜技術を用いた薄膜サーミスタ素子の開発が盛
んになされている。
Conventional thermistor elements include Mn, Co, N
A structure in which an electrode such as Ag is formed by coating and baking on the end face of an oxide sintered body chip mainly containing a transition metal such as i has been used. Along with the recent miniaturization, weight reduction and high performance of electronic equipment, thermistor elements have been miniaturized (for example, 1 mm x 0.5 mm size or less), and the resistance value and B constant at the measurement temperature have become more accurate. (For example, a variation within 3%). However, in the thermistor having the above-described configuration using a sintered body, it is difficult to miniaturize the thermistor due to a problem of processing accuracy. Further, there is a drawback that the variation in the resistance value or the B constant at the operating temperature of the thermistor element becomes large due to the miniaturization. To solve this problem, thin-film thermistor elements using thin-film technology for forming thermistor materials and electrodes have been actively developed.

【0004】薄膜サーミスタ素子は、Mn,Ni,Co
などからなる複合酸化物の焼結体をターゲットに使用し
たスパッタリング法による膜形成、およびその後の大気
中熱処理(200〜800℃)によるスピネル型構造へ
の結晶化、さらにサーミスタ薄膜上への電極パターン形
成することにより得られる(特開平3−54842号公
報、および、増田陽一郎他:八戸工業大学紀要、第8
巻、P25〜34)。
[0004] The thin film thermistor element is made of Mn, Ni, Co.
Film formation by a sputtering method using a sintered body of a composite oxide composed of, for example, a target, crystallization into a spinel-type structure by subsequent heat treatment in air (200 to 800 ° C.), and further, electrode pattern on a thermistor thin film (JP-A-3-54842, and Yoichiro Masuda et al .: Bulletin of Hachinohe Institute of Technology, No. 8)
Vol., P25-34).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】サーミスタ素子に用い
られるMn,Co,Niなどからなる複合酸化物薄膜を
スパッタリング法により形成する際、ターゲット材料の
スパッタ率が低いため、膜形成速度が非常に遅く(約1
30Å/分)、目的とするサーミスタ素子におけるサー
ミスタ薄膜の膜厚が数μm必要な場合には、膜形成に数
時間かかってしまい製造上の問題があった。
When a composite oxide thin film composed of Mn, Co, Ni or the like used for a thermistor element is formed by a sputtering method, the sputtering rate of a target material is low, so that the film forming speed is extremely low. (About 1
If the target thermistor element requires a thickness of several μm for the thermistor element, it takes several hours to form the film, resulting in a problem in manufacturing.

【0006】本発明は、従来技術による上記問題点を解
決し、超小型の薄膜サーミスタ素子に用いるサーミスタ
薄膜を高速で形成することが可能な製造方法を提供する
ものである。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide a manufacturing method capable of forming a thermistor thin film used for a microminiature thin film thermistor element at a high speed.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の薄膜サーミスタ素子は、Mnを含む化合物
の蒸気と、Coを含む化合物の蒸気と、Niを含む化合
物の蒸気と、反応ガスを、減圧プラズマ中で分解・反応
させ、あらかじめ加熱した下地基板上にMn、Co、N
iの複合酸化物薄膜を形成するものである。
In order to solve the above problems, a thin film thermistor element according to the present invention comprises a vapor of a compound containing Mn, a vapor of a compound containing Co, a vapor of a compound containing Ni, and a reaction gas. Are decomposed and reacted in a reduced-pressure plasma, and Mn, Co, N
i to form a composite oxide thin film.

【0008】また、Mnを含む化合物の蒸気と、Coを
含む化合物の蒸気と、Niを含む化合物の蒸気と、反応
ガスを、あらかじめ加熱した下地基板上に供給すること
により、下地基板上で熱分解および化学反応させ、前記
下地基板上にMn、Co、Niの複合酸化物薄膜を形成
するものである。
Further, by supplying a vapor of a compound containing Mn, a vapor of a compound containing Co, a vapor of a compound containing Ni, and a reaction gas to a pre-heated base substrate, the heat of the base substrate is increased. Decomposition and chemical reaction are performed to form a composite oxide thin film of Mn, Co, and Ni on the base substrate.

【0009】なお、反応ガスは、酸素またはN2Oまた
はH2Oであることが望ましい。
The reaction gas is desirably oxygen, N 2 O or H 2 O.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】次に、本発明におけるサーミスタ
薄膜の製造方法について図面を用いて説明する。
Next, a method for manufacturing a thermistor thin film according to the present invention will be described with reference to the drawings.

【0011】(実施の形態1)図1は、本発明のサーミ
スタ薄膜を製造するためのプラズマCVD装置の概略図
である。
Embodiment 1 FIG. 1 is a schematic view of a plasma CVD apparatus for producing a thermistor thin film according to the present invention.

【0012】図1において、反応チャンバー1内には、
基板加熱ヒーター2内蔵の電極3と、高周波電源(1
3.56MHz)4が接続された電極5が対向して設け
られ、電極3はアースに設置されその下方にはアルミナ
などの下地基板6が設置されている。また、反応チャン
バー1の下側側面には反応チャンバー1を低圧に保つた
めの排気系7が設けられている。
In FIG. 1, inside a reaction chamber 1,
An electrode 3 built in the substrate heater 2 and a high-frequency power source (1
An electrode 5 connected to 3.56 MHz) 4 is provided to face the electrode 3, the electrode 3 is installed on the ground, and a base substrate 6 made of alumina or the like is installed below the electrode 3. Further, an exhaust system 7 for keeping the reaction chamber 1 at a low pressure is provided on the lower side surface of the reaction chamber 1.

【0013】一方、原料の入った気化器(1)8,気化器
(2)9,気化器(3)10は、バルブ11,12,13を介
して電極3に配置されたアルミナ基板6と電極5の間に
開口するパイプに接続され、また気化器8,9,10の
それぞれに導入されたパイプは、バルブ14,15,1
6を介してキャリアガスのアルゴンボンベ17に接続さ
れており、バルブ11,12,13の開閉により原料ガ
スとキャリアガスの反応チャンバー1への導入が制御さ
れる。また、酸素ボンベ18は、アルミナ基板6と電極
5の間に開口するパイプに接続されている。
On the other hand, a vaporizer (1) 8 containing raw materials, a vaporizer
(2) 9, the vaporizer (3) 10 is connected via a valve 11, 12, 13 to a pipe opening between the electrode 5 and the alumina substrate 6 disposed on the electrode 3, and the vaporizer 8, 9 , 10 are fitted with valves 14, 15, 1
6 is connected to an argon cylinder 17 for a carrier gas, and the introduction of the source gas and the carrier gas into the reaction chamber 1 is controlled by opening and closing the valves 11, 12, and 13. Further, the oxygen cylinder 18 is connected to a pipe opened between the alumina substrate 6 and the electrode 5.

【0014】ここで、実施の形態におけるサーミスタ薄
膜の製造方法について説明する。出発原料にはβ-ジケ
トン系金属錯体のMnアセチルアセトナート[Mn(C5
7 2)2]、Coアセチルアセトナート[Co(C57
2)2]、Niアセチルアセトナート[Ni(C572)
2]を用いた。
Here, the thermistor according to the embodiment is thin.
A method for manufacturing a film will be described. Β-dike as starting material
Mn acetylacetonate [Mn (CFive
H7O Two)Two], Co acetylacetonate [Co (CFiveH7
OTwo)Two], Ni acetylacetonate [Ni (CFiveH7OTwo)
Two] Was used.

【0015】図1のプラズマCVD装置における気化器
(1)8、気化器(2)9、気化器(3)10にそれぞれMnア
セチルアセトナート、Coアセチルアセトナート、Ni
アセチルアセトナートを入れ、それぞれ205℃、12
0℃、155℃に加熱し保持しておく。バルブ11〜1
6を開き、アルゴンキャリア[気化器(1)8、気化器(2)
9、気化器(3)10にそれぞれ10、8、12(SCC
M)]とMnおよびCoおよびNiアセチルアセトナー
トの蒸気を、反応ガスである酸素(流量100(SCC
M))とともに排気系7により減圧された反応チャンバ
ー1内に導入し、プラズマを発生させ(100W)、3
0分間減圧下(0.1Torr)で反応を行い、200
℃に加熱したアルミナ基板上にMn-Co-Ni酸化物薄
膜を成膜した。そして得られたMn-Co-Ni酸化物薄
膜は、大気中で800℃10時の熱処理を行いサーミス
タ薄膜とした。膜厚は2.6μmであり、堆積速度は8
66Å/分であった。
Vaporizer in the plasma CVD apparatus of FIG.
(1) 8, Mn acetylacetonate, Co acetylacetonate, Ni were added to the vaporizer (2) 9 and the vaporizer (3) 10, respectively.
Add acetylacetonate, 205 ° C, 12
Heat to 0 ° C. and 155 ° C. and hold. Valves 11-1
Open 6, open the argon carrier [vaporizer (1) 8, vaporizer (2)
9, 10, 8, 12 (SCC) for the vaporizer (3) 10 respectively.
M)] and the vapors of Mn and Co and Ni acetylacetonate were converted to oxygen (flow rate 100 (SCC)) as a reaction gas.
M)) and introduced into the reaction chamber 1 depressurized by the exhaust system 7 to generate plasma (100 W), 3
The reaction was performed under reduced pressure (0.1 Torr) for 0 minutes,
A Mn-Co-Ni oxide thin film was formed on an alumina substrate heated to ℃. Then, the obtained Mn-Co-Ni oxide thin film was subjected to a heat treatment at 800 ° C. for 10 hours in the air to form a thermistor thin film. The film thickness is 2.6 μm and the deposition rate is 8
66 ° / min.

【0016】また、上記同様の方法で、石英基板上にも
サーミスタ薄膜をプラズマCVD法により作製し、X線
回折による結晶構造の分析およびX線マイクロアナライ
ザーによる組成分析を行った。その結果、サーミスタ薄
膜はスピネル型結晶構造を有していた。膜組成はMn:
Co:Ni=55:28:17であった。
In the same manner as above, a thermistor thin film was formed on a quartz substrate by a plasma CVD method, and the crystal structure was analyzed by X-ray diffraction and the composition was analyzed by an X-ray microanalyzer. As a result, the thermistor thin film had a spinel type crystal structure. The film composition is Mn:
Co: Ni = 55: 28: 17.

【0017】次に、アルミナ基板上に作製したサーミス
タ薄膜に、Pt上部電極対をスパッタリング法で形成
し、室温から300℃の温度領域でのNTCサーミスタ
特性を調べた結果、得られた膜は良好なNTCサーミス
タ特性を有していた。比抵抗は340(Ω・cm)、B
定数は3420(K)であった。
Next, a Pt upper electrode pair was formed on the thermistor thin film formed on the alumina substrate by a sputtering method, and the NTC thermistor characteristics in a temperature range from room temperature to 300 ° C. were examined. NTC thermistor characteristics. Specific resistance is 340 (Ωcm), B
The constant was 3420 (K).

【0018】また、高温耐久性試験を行った。その結
果、大気中250℃における1000時間放置後の変化
は、比抵抗が1.4%、B定数が0.3%であった。
Further, a high temperature durability test was performed. As a result, the change after standing at 250 ° C. in the air for 1000 hours was a specific resistance of 1.4% and a B constant of 0.3%.

【0019】以上の結果を(表1)及び(表2)の実施
の形態1に示す。
The above results are shown in the first embodiment (Table 1) and (Table 2).

【0020】[0020]

【表1】 [Table 1]

【0021】[0021]

【表2】 [Table 2]

【0022】(実施の形態2)実施の形態1における製
造条件の一部を変更してサーミスタ薄膜を作製した。す
なわち、Mnアセチルアセトナート、Coアセチルアセ
トナート、Niアセチルアセトナートの気化温度を、そ
れぞれ215℃、140℃、170℃、キャリアガス流
量をそれぞれ20(SCCM)、5(SCCM)、4
(SCCM)、プラズマパワーを150W、基板温度を
450℃、成膜時の真空度を0.07Torr、成膜時間を
45分とした。なお、反応ガスにはN2O(流量75
(SCCM))を用いた。得られたMn-Co-Ni酸化
物薄膜は、熱処理は行わなかった。膜厚は3.8μm
(堆積速度844Å/分)であった。サーミスタ薄膜は
スピネル型結晶構造を有していた。膜組成はMn:C
o:Ni=77:15:8であった。
(Embodiment 2) A thermistor thin film was manufactured by partially changing the manufacturing conditions in Embodiment 1. That is, the vaporization temperatures of Mn acetylacetonate, Co acetylacetonate, and Ni acetylacetonate are 215 ° C., 140 ° C., and 170 ° C., respectively, and the carrier gas flow rates are 20 (SCCM), 5 (SCCM),
(SCCM), the plasma power was 150 W, the substrate temperature was 450 ° C., the degree of vacuum during film formation was 0.07 Torr, and the film formation time was 45 minutes. The reaction gas was N2O (flow rate 75
(SCCM)). The heat treatment was not performed on the obtained Mn-Co-Ni oxide thin film. The film thickness is 3.8 μm
(A deposition rate of 844 ° / min). The thermistor thin film had a spinel type crystal structure. The film composition is Mn: C
o: Ni = 77: 15: 8.

【0023】Pt上部電極対をスパッタリング法で形成
し、室温から300℃の温度領域でのNTCサーミスタ
特性を調べた結果、得られた膜は良好なNTCサーミス
タ特性を有していた。比抵抗は871(Ω・cm)、B
定数は3620(K)であった。
A Pt upper electrode pair was formed by sputtering, and the NTC thermistor characteristics in a temperature range from room temperature to 300 ° C. were examined. As a result, the obtained film had good NTC thermistor characteristics. Specific resistance is 871 (Ωcm), B
The constant was 3620 (K).

【0024】また、高温耐久性試験を行った。その結
果、大気中250℃における1000時間放置後の変化
は、比抵抗が1.1%、B定数が0.2%であった。
Further, a high temperature durability test was performed. As a result, the change after standing at 250 ° C. in the air for 1000 hours was a specific resistance of 1.1% and a B constant of 0.2%.

【0025】以上の結果を(表1)及び(表2)の実施
の形態2に示す。
The above results are shown in Embodiment 2 of (Table 1) and (Table 2).

【0026】(実施の形態3)実施の形態2における製
造条件の一部を変更してサーミスタ薄膜を作製した。す
なわち、Mnアセチルアセトナート、Coアセチルアセ
トナート、Niアセチルアセトナートの気化温度を、そ
れぞれ195℃、120℃、160℃、キャリアガス流
量をそれぞれ10(SCCM)、6(SCCM)、10
(SCCM)、プラズマパワーを90W、基板温度を5
50℃、成膜時の真空度を0.6Torr、成膜時間を90
分とした。反応ガスにはH2O(25℃・Arでバブリ
ング・流量12(SCCM))を用いた。そして得られ
たMn-Co-Ni酸化物薄膜は、大気中700℃で5時
間熱処理を行った。
(Embodiment 3) A thermistor thin film was manufactured by partially changing the manufacturing conditions in Embodiment 2. That is, the vaporization temperatures of Mn acetylacetonate, Co acetylacetonate, and Ni acetylacetonate are 195 ° C., 120 ° C., and 160 ° C., respectively, and the carrier gas flow rates are 10 (SCCM), 6 (SCCM), and 10 (SCCM), respectively.
(SCCM), plasma power 90 W, substrate temperature 5
50 ° C., the degree of vacuum during film formation is 0.6 Torr, and the film formation time is 90
Minutes. H 2 O (25 ° C., bubbling at Ar, flow rate 12 (SCCM)) was used as a reaction gas. Then, the obtained Mn—Co—Ni oxide thin film was subjected to a heat treatment at 700 ° C. for 5 hours in the air.

【0027】膜厚は4.7μm(堆積速度671Å/
分)で、膜組成はMn:Co:Ni=40:13:47
であった。また、サーミスタ薄膜はスピネル型結晶構造
を有していた。
The film thickness is 4.7 μm (deposition rate 671 ° /
Min), and the film composition is Mn: Co: Ni = 40: 13: 47.
Met. The thermistor thin film had a spinel type crystal structure.

【0028】Pt上部電極対をスパッタリング法で形成
し、室温から300℃の温度領域でのNTCサーミスタ
特性を調べた結果、得られた膜は良好なNTCサーミス
タ特性を有していた。比抵抗は640(Ω・cm)、B
定数は3820(K)であった。
A Pt upper electrode pair was formed by sputtering, and the NTC thermistor characteristics in a temperature range from room temperature to 300 ° C. were examined. As a result, the obtained film had good NTC thermistor characteristics. Specific resistance is 640 (Ωcm), B
The constant was 3820 (K).

【0029】また、高温耐久性試験を行った。その結
果、大気中250℃における1000時間放置後の変化
は、比抵抗が1.8%、B定数が0.5%であった。
Further, a high-temperature durability test was performed. As a result, the change after standing at 250 ° C. in the air for 1000 hours was 1.8% in specific resistance and 0.5% in B constant.

【0030】以上の結果を(表1)及び(表2)の実施
の形態3に示す。
The above results are shown in Embodiment 3 of (Table 1) and (Table 2).

【0031】(実施の形態4)実施の形態4における製
造条件の一部を変更してサーミスタ薄膜を作製した。す
なわち、Mnアセチルアセトナート、Coアセチルアセ
トナート、Niアセチルアセトナートの気化温度を、そ
れぞれ225℃、140℃、159℃、キャリアガス流
量をそれぞれ120(SCCM)、38(SCCM)、
45(SCCM)、基板温度を800℃、成膜時の真空
度を10Torr、成膜時間を60分とした。反応ガスには
2(流量2000(SCCM))を用いた。なお、プ
ラズマは印加せず熱分解反応のみで膜形成を行った。そ
して得られたMn-Co-Ni酸化物薄膜は、熱処理は行
わなかった。
(Embodiment 4) A thermistor thin film was manufactured by partially changing the manufacturing conditions in Embodiment 4. That is, the vaporization temperatures of Mn acetylacetonate, Co acetylacetonate, and Ni acetylacetonate are 225 ° C., 140 ° C., 159 ° C., respectively, and the carrier gas flow rates are 120 (SCCM), 38 (SCCM),
45 (SCCM), the substrate temperature was 800 ° C., the degree of vacuum during film formation was 10 Torr, and the film formation time was 60 minutes. O 2 (flow rate 2000 (SCCM)) was used as a reaction gas. The film was formed only by the thermal decomposition reaction without applying the plasma. The obtained Mn-Co-Ni oxide thin film was not heat-treated.

【0032】膜厚は3.4μm(堆積速度566Å/
分)で、膜組成はMn:Co:Ni=55:26:19
であった。また、サーミスタ薄膜はスピネル型結晶構造
を有していた。
The film thickness is 3.4 μm (deposition speed 566 ° /
Min), and the film composition is Mn: Co: Ni = 55: 26: 19
Met. The thermistor thin film had a spinel type crystal structure.

【0033】Pt上部電極対をスパッタリング法で形成
し、室温から300℃の温度領域でのNTCサーミスタ
特性を調べた結果、得られた膜は良好なNTCサーミス
タ特性を有していた。比抵抗は355(Ω・cm)、B
定数は3487(K)であった。
The Pt upper electrode pair was formed by a sputtering method, and the NTC thermistor characteristics in a temperature range from room temperature to 300 ° C. were examined. As a result, the obtained film had good NTC thermistor characteristics. Specific resistance is 355 (Ωcm), B
The constant was 3487 (K).

【0034】また、高温耐久性試験を行った。その結
果、大気中250℃における1000時間放置後の変化
は、比抵抗が1.1%、B定数が0.4%であった。
A high-temperature durability test was also performed. As a result, the change after standing at 250 ° C. in the air for 1000 hours was a specific resistance of 1.1% and a B constant of 0.4%.

【0035】以上の結果を(表3)及び(表4)の実施
の形態4に示す。
The above results are shown in (Table 3) and (Table 4) in Embodiment 4.

【0036】[0036]

【表3】 [Table 3]

【0037】[0037]

【表4】 [Table 4]

【0038】(実施の形態5)実施の形態1における製
造条件の一部を変更してサーミスタ薄膜を作製した。す
なわち、Mnアセチルアセトナート、Coアセチルアセ
トナート、Niアセチルアセトナートの気化温度を、そ
れぞれ224℃、130℃、170℃、キャリアガス流
量をそれぞれ250(SCCM)、50(SCCM)、
30(SCCM)、基板温度を520℃、成膜時の真空
度を5Torr、成膜時間を115分とした。反応ガスには
2O(流量1500(SCCM))を用いた。なお、
プラズマは印加せず熱分解反応のみで膜形成を行った。
そして得られたMn-Co-Ni酸化物薄膜は、大気中7
00℃で10時間熱処理を行なった。
(Embodiment 5) A thermistor thin film was manufactured by partially changing the manufacturing conditions in Embodiment 1. That is, the vaporization temperatures of Mn acetylacetonate, Co acetylacetonate, and Ni acetylacetonate are 224 ° C., 130 ° C., 170 ° C., respectively, and the carrier gas flow rates are 250 (SCCM), 50 (SCCM), respectively.
30 (SCCM), the substrate temperature was 520 ° C., the degree of vacuum during film formation was 5 Torr, and the film formation time was 115 minutes. N 2 O (flow rate 1500 (SCCM)) was used as a reaction gas. In addition,
A film was formed only by a thermal decomposition reaction without applying plasma.
And the obtained Mn-Co-Ni oxide thin film is in air 7
Heat treatment was performed at 00 ° C. for 10 hours.

【0039】膜厚は3.1μm(堆積速度270Å/
分)で、膜組成はMn:Co:Ni=73:14:11
であった。また、サーミスタ薄膜はスピネル型結晶構造
を有していた。
The film thickness is 3.1 μm (deposition speed 270 ° /
), And the film composition is Mn: Co: Ni = 73: 14: 11.
Met. The thermistor thin film had a spinel type crystal structure.

【0040】Pt上部電極対をスパッタリング法で形成
し、室温から300℃の温度領域でのNTCサーミスタ
特性を調べた結果、得られた膜は良好なNTCサーミス
タ特性を有していた。比抵抗は826(Ω・cm)、B
定数は3607(K)であった。
A Pt upper electrode pair was formed by a sputtering method, and the NTC thermistor characteristics in a temperature range from room temperature to 300 ° C. were examined. As a result, the obtained film had good NTC thermistor characteristics. Specific resistance is 826 (Ωcm), B
The constant was 3607 (K).

【0041】また、高温耐久性試験を行った。その結
果、大気中250℃における1000時間放置後の変化
は、比抵抗が1.3%、B定数が0.2%であった。
Further, a high-temperature durability test was performed. As a result, the change after standing at 250 ° C. in the air for 1000 hours was a specific resistance of 1.3% and a B constant of 0.2%.

【0042】以上の結果を(表3)及び(表4)の実施
の形態5に示す。
The above results are shown in (Table 3) and (Table 4) in Embodiment 5.

【0043】(実施の形態6)実施の形態1における製
造条件の一部を変更してサーミスタ薄膜を作製した。す
なわち、Mnアセチルアセトナート、Coアセチルアセ
トナート、Niアセチルアセトナートの気化温度を、そ
れぞれ207℃、133℃、180℃、キャリアガス流
量をそれぞれ160(SCCM)、60(SCCM)、
40(SCCM)、基板温度を610℃、成膜時の真空
度を760Torr、成膜時間を45分とした。反応ガスに
はH2O(25℃でArでバブリング・流量110(S
CCM))を用いた。なお、プラズマは印加せず熱分解
反応のみで膜形成を行った。そして得られたMn-Co-
Ni酸化物薄膜は、大気中900℃で5時間熱処理を行
なった。
(Embodiment 6) A thermistor thin film was manufactured by changing some of the manufacturing conditions in Embodiment 1. That is, the vaporization temperatures of Mn acetylacetonate, Co acetylacetonate, and Ni acetylacetonate are respectively 207 ° C., 133 ° C., and 180 ° C., and the carrier gas flow rates are 160 (SCCM), 60 (SCCM), respectively.
40 (SCCM), the substrate temperature was 610 ° C., the degree of vacuum during film formation was 760 Torr, and the film formation time was 45 minutes. The reaction gas is H 2 O (bubbling with Ar at 25 ° C., flow rate 110 (S
CCM)) was used. The film was formed only by the thermal decomposition reaction without applying plasma. And the obtained Mn-Co-
The Ni oxide thin film was heat-treated at 900 ° C. in the air for 5 hours.

【0044】膜厚は4.1μm(堆積速度911Å/
分)で、膜組成はMn:Co:Ni=41:14:45
であった。また、サーミスタ薄膜はスピネル型結晶構造
を有していた。
The film thickness is 4.1 μm (deposition speed 911 ° /
), And the film composition is Mn: Co: Ni = 41: 14: 45.
Met. The thermistor thin film had a spinel type crystal structure.

【0045】Pt上部電極対をスパッタリング法で形成
し、室温から300℃の温度領域でのNTCサーミスタ
特性を調べた結果、得られた膜は良好なNTCサーミス
タ特性を有していた。比抵抗は691(Ω・cm)、B
定数は3833(K)であった。
The Pt upper electrode pair was formed by a sputtering method, and the NTC thermistor characteristics in a temperature range from room temperature to 300 ° C. were examined. As a result, the obtained film had good NTC thermistor characteristics. Specific resistance is 691 (Ωcm), B
The constant was 3833 (K).

【0046】また、高温耐久性試験を行った。その結
果、大気中250℃における1000時間放置後の変化
は、比抵抗が1.7%、B定数が0.4%であった。
Further, a high-temperature durability test was performed. As a result, the change after standing at 250 ° C. in the air for 1000 hours was a specific resistance of 1.7% and a B constant of 0.4%.

【0047】以上の結果を(表3)及び(表4)の実施
の形態6に示す。
The above results are shown in Embodiment 6 in (Table 3) and (Table 4).

【0048】以上の実施の形態1〜6の結果から、サー
ミスタ薄膜の製造方法に、CVD法を用いることによ
り、従来のスパッタリング法を用いた場合より、サーミ
スタ薄膜の高速形成が可能となることが明らかになっ
た。
According to the results of the first to sixth embodiments, the use of the CVD method for the production of the thermistor thin film makes it possible to form the thermistor thin film at a higher speed than the conventional sputtering method. It was revealed.

【0049】なお、本発明の実施の形態において、サー
ミスタ薄膜をMn−Co−Ni酸化物としたが、これに
限られるものではなく、Co、Ni、Fe、Al、C
u、Crのうちの1種以上の元素とMnからなる組成と
した場合においても同様に優れた結果が得られた。
In the embodiment of the present invention, the thermistor thin film is made of a Mn-Co-Ni oxide, but is not limited to this. Co, Ni, Fe, Al, C
Similarly, excellent results were obtained when the composition was composed of Mn and at least one of u and Cr.

【0050】なお、本発明の実施の形態において、得ら
れたサーミスタ薄膜はスピネル型結晶構造であったが、
これに限るものではなく、スピネル型結晶構造以外にN
aCl型結晶構造、ビックスバイト型結晶構造、あるい
はそれらの結晶構造とスピネル型結晶構造との混晶であ
っても同様に優れた結果が得られた。
In the embodiment of the present invention, the obtained thermistor thin film has a spinel type crystal structure.
However, the present invention is not limited to this.
Excellent results were similarly obtained with aCl-type crystal structures, bixbite-type crystal structures, or mixed crystals of these crystal structures and spinel-type crystal structures.

【0051】なお、本発明の実施の形態において、下地
基板にアルミナを用いたが、その他のセラミクス基板ま
たはガラス基板を用いた場合においても同様に優れた結
果が得られた。
In the embodiment of the present invention, alumina was used for the base substrate. However, excellent results were obtained when other ceramics substrates or glass substrates were used.

【0052】なお、本発明の実施の形態において、M
n、Co、Niの出発原料にβ-ジケトン金属錯体のア
セチルアセトナート錯体を用いたが、なにもこれに限ら
れるものではなく、たとえばβ-ジケトン金属錯体にお
いてはジピバロイルメタン化合物[M(C11192)2
M=Mn,Co,Ni]やヘキサフルオロアセチルアセ
トナート化合物[M(C56HO2)2、M=Mn,Co,
Ni]など、さらにシクロペンタジエニル化合物[M
((C55)2、M=Mn,Co,Ni]やカルボニル化
合物[M((CO)5、M=Mn,Co,Ni]などを用
い場合においても同様に優れた結果が得られた。
In the embodiment of the present invention, M
An acetylacetonate complex of a β-diketone metal complex was used as a starting material for n, Co, and Ni, but is not limited to this. For example, in a β-diketone metal complex, a dipivaloylmethane compound [ M (C 11 H 19 O 2 ) 2 ,
M = Mn, Co, Ni], a hexafluoroacetylacetonate compound [M (C 5 F 6 HO 2 ) 2 , M = Mn, Co,
Ni] and other cyclopentadienyl compounds [M
((C 5 H 5 ) 2 , M = Mn, Co, Ni], or a carbonyl compound [M ((CO) 5 , M = Mn, Co, Ni]) also gives excellent results. Was.

【0053】なお、本発明の実施の形態において、rf
プラズマ(13.56MHz)を用いたが、これに限ら
れるものではなく、マイクロ波プラズマ(2.45GH
z)またはECR(電子サイクロトロン共鳴)プラズマ
を用いた場合においても同様に優れた結果が得られた。
In the embodiment of the present invention, rf
Although plasma (13.56 MHz) was used, it is not limited to this, and microwave plasma (2.45 GHz) was used.
Similarly, excellent results were obtained when z) or ECR (electron cyclotron resonance) plasma was used.

【0054】[0054]

【発明の効果】上記のように、本発明はサーミスタ薄膜
の製造方法にプラズマCVD法または熱CVD法を用い
た構成であり、これにより従来の製造方法であるスパッ
タリング法を用いた場合と比較して、サーミスタ薄膜の
高速形成を可能とするものである。
As described above, the present invention has a configuration using a plasma CVD method or a thermal CVD method for the production of a thermistor thin film. Thus, it is possible to form a thermistor thin film at a high speed.

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

【図1】本発明のサーミスタ薄膜を製造するためのプラ
ズマCVD装置を示す図
FIG. 1 is a view showing a plasma CVD apparatus for producing a thermistor thin film of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 反応チャンバー 2 基板加熱ヒーター 3,5 電極 4 高周波電源 6 アルミナ基板 7 排気系 8〜10 気化器(1)(2)(3) 11〜13 原料ガス供給バルブ 14〜16 キャリアガス供給ボンベ 17 アルゴンボンベ 18 酸素ボンベ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reaction chamber 2 Substrate heater 3,5 Electrode 4 High frequency power supply 6 Alumina substrate 7 Exhaust system 8-10 Vaporizer (1) (2) (3) 11-13 Source gas supply valve 14-16 Carrier gas supply cylinder 17 Argon Cylinder 18 oxygen cylinder

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 友澤 淳 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5E034 BA09 BB08 BC02 BC17 DA02 DE16  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Jun Tomozawa 1006 Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. F-term (reference) 5E034 BA09 BB08 BC02 BC17 DA02 DE16

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Mnを含む化合物の蒸気と、Coを含む
化合物の蒸気と、Niを含む化合物の蒸気と、反応ガス
を、減圧プラズマ中で分解・反応させ、あらかじめ加熱
した下地基板上にMn、Co、Niの複合酸化物薄膜を
形成することを特徴とするサーミスタ薄膜の製造方法。
1. A vapor of a compound containing Mn, a vapor of a compound containing Co, a vapor of a compound containing Ni, and a reaction gas are decomposed and reacted in a reduced-pressure plasma, and Mn is deposited on a pre-heated base substrate. A method for producing a thermistor thin film, comprising forming a composite oxide thin film of Al, Co and Ni.
【請求項2】 Mnを含む化合物の蒸気と、Coを含む
化合物の蒸気と、Niを含む化合物の蒸気と、反応ガス
を、あらかじめ加熱した下地基板上に供給することによ
り、下地基板上で熱分解および化学反応させ、前記下地
基板上にMn、Co、Niの複合酸化物薄膜を形成する
ことを特徴とするサーミスタ薄膜の製造方法。
2. Supplying a vapor of a compound containing Mn, a vapor of a compound containing Co, a vapor of a compound containing Ni, and a reaction gas onto a pre-heated base substrate, heat is applied to the base substrate. A method for producing a thermistor thin film, comprising forming a composite oxide thin film of Mn, Co, and Ni on the base substrate by decomposition and chemical reaction.
【請求項3】 反応ガスが、酸素またはN2OまたはH2
Oであることを特徴とした請求項1または2記載のサー
ミスタ薄膜の製造方法。
3. The reaction gas is oxygen, N 2 O or H 2
3. The method for producing a thermistor thin film according to claim 1, wherein said O is O.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JPWO2018207676A1 (en) * 2017-05-09 2020-03-26 株式会社Flosfia Thermistor film and method for forming the same

Cited By (3)

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