JP2003247069A - 抵抗体 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】低抵抗・低応力の発熱層を高い成膜速度にて安
定的に形成した抵抗体を提供する。 【解決手段】基板１上にアモルファスシリコンからなる
発熱層３を触媒ＣＶＤ法により成膜形成した抵抗体であ
って、触媒ＣＶＤ法に用いる触媒体をＴａ、Ｗ、Ｍｏか
ら選択される触媒元素にて成し、発熱層３に触媒元素を
０.５ｐｐｍ〜１５％の原子比率にて、かつ周期律表第I
II族元素を１.５ｐｐｍ〜１．８％の原子比率にて含有
せしめている。
定的に形成した抵抗体を提供する。 【解決手段】基板１上にアモルファスシリコンからなる
発熱層３を触媒ＣＶＤ法により成膜形成した抵抗体であ
って、触媒ＣＶＤ法に用いる触媒体をＴａ、Ｗ、Ｍｏか
ら選択される触媒元素にて成し、発熱層３に触媒元素を
０.５ｐｐｍ〜１５％の原子比率にて、かつ周期律表第I
II族元素を１.５ｐｐｍ〜１．８％の原子比率にて含有
せしめている。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はアモルファスシリコ
ン層を形成した抵抗体に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、抵抗体の発熱層を薄膜形成方法に
て成膜する場合には、真空蒸着法、プラズマＣＶＤ法、
光ＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、反応性スパッタリング法、イ
オンプレーティング法などが用いられる。 【０００３】たとえば、発熱層をアモルファスシリコン
層にて形成した場合には、このアモルファスシリコン層
については、特にプラズマＣＶＤ法により成膜体が形成
されている。 【０００４】特開平９-１２０９０７号公報によれば、
高周波スパッタリングによりＴａ、Ｓｉ、Ｃ、Ｏからな
る抵抗体を作製した技術が報告されている。 【０００５】また、特開平１１-１０８７９号公報にお
いては、プラズマＣＶＤ法等により、Ｃ、ＳｉＯに金属
を添加した発熱抵抗体が報告されている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たようにプラズマＣＶＤ法やスパッタリング法等によっ
て抵抗体を成膜した場合、低抵抗化した膜、特に比抵抗
が１０3〜１０0 (Ω・ｃｍ)の膜を形成するためにはボ
ロンやリン等を大量にドーピングする必要があり、これ
により、成膜速度が遅くなり、生産コストが増大し、量
産化に適していなかった。 【０００７】しかも、このような発熱層であれば、膜応
力が大きくなり、これによって密着性が低下し、その結
果、剥離等の不良が大量に発生していた。 【０００８】本発明者は上記事情に鑑みて鋭意研究に努
めたところ、触媒ＣＶＤ法を用いて、さらに触媒体をＴ
ａ、Ｗ、Ｍｏから選択される触媒元素にて成し、しか
も、周期律表第III族元素を１.５ｐｐｍ〜１．８％の原
子比率にて含有させたことで、かかる課題が解消される
ことを見出した。 【０００９】したがって本発明は上記知見により完成さ
れたものであり、その目的は低抵抗・低応力のアモルフ
ァスシリコン層を高い成膜速度にて安定的に形成した抵
抗体を提供することにある。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明の抵抗体は、基体
上にアモルファスシリコン層を触媒ＣＶＤ法により成膜
形成した抵抗体であって、前記触媒ＣＶＤ法に用いる触
媒体をＴａ、Ｗ、Ｍｏから選択される触媒元素にて成
し、このアモルファスシリコン層に触媒元素を０.５ｐ
ｐｍ〜１５％の原子比率にて、かつ周期律表第III族元
素を１.５ｐｐｍ〜１．８％の原子比率にて含有せしめ
たことを特徴とする。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、本発明の抵抗体を、インク
ジェット用発熱部を例にして、図でもって説明する。 【００１２】図１は本発明の抵抗体であるインクジェッ
ト用発熱部の要部断面図である。図２は本発明に係る触
媒ＣＶＤ法の概略構成を示す図である。 【００１３】図１に示す抵抗体によれば、前記基体であ
るガラスやセラミックスなどの絶縁性の基板１の上にア
ルミニウムやクロム等の金属からなる電極２を成膜し、
この電極２上に前記アモルファスシリコン層である発熱
層３を触媒ＣＶＤ法により形成し、さらに発熱層３の上
にアルミニウムやクロム等の金属からなる他の電極４を
成膜したものである。 【００１４】電極２や電極４は真空蒸着法やスパッタリ
ング法にて形成すればよい。 【００１５】発熱層３については、アモルファスシリコ
ンからなる。アモルファスシリコンについては、さらに
カーボンや窒素を、酸素をドープしてもよい。 【００１６】そして、本発明においては、発熱層３の抵
抗値の調整用に周期律表第III族元素を１.５ｐｐｍ〜
１．８％の原子比率にて含有させている。この周期律表
第III族元素には、ホウ素（Ｂ）があるが、その他にＡ
ｌ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｔｌがあり、いずれの元素も本発明の
範囲内である。 【００１７】そして、この周期律表第III族元素によっ
て、発熱層３の比抵抗値を４．３×１０3〜１．１×１
０1Ω・cmの範囲にできる。 【００１８】かかる発熱層３は触媒ＣＶＤ法により成膜
形成する。参考までに特開平６−３３８４９１号公報に
記載された技術を用いればよい。 【００１９】図２にて触媒ＣＶＤ装置の構成を示す。ま
た、好適な例として、周期律表第III族元素としてホウ
素（Ｂ）を用いた場合を示す。 【００２０】同図にて、５は真空容器であり、この真空
容器５の内部に支持体６が配置され、この支持体６の上
に被成膜用基板７を配設する。さらに、８はガス導入部
であり、ガス導入部８と被成膜用基板７との間に、前記
触媒体であるフィラメント９を配している。 【００２１】そして、半導体ガスを導入すると、ガス導
入部８より噴出し、フィラメント９を通して被成膜用基
板７上に成膜される。 【００２２】この成膜条件は、たとえば真空度１３.３P
a、基板温度２５０℃、触媒体（フィラメント９）の温度
２２００℃である。 【００２３】原料用ガスとしては、水素化珪素ガス（モ
ノシラン、ジシラン）等を用いられ、キャリアガスとし
ては一般に常用される水素ガスあるいはアルゴンガス等
が用いられる。さらに、抵抗値の調整用に若干のドーピ
ングガスを添加するとよく、そのためのガスとして、Ｂ
2Ｈ6等のガスを用いればよい。 【００２４】本発明によれば、触媒体には、Ｔａ、Ｗ、
Ｍｏから選択される触媒元素にて成し、触媒体温度をた
とえば２２００℃にまでに高めることで、触媒体を蒸発
させ、そして、薄膜層中に触媒体の元素を取り込んでい
る。 【００２５】かくして本発明によれば、かかる触媒ＣＶ
Ｄ法により、少ないドーピングガス（Ｂ2Ｈ6等のガス）
を添加するだけで、所望の比抵抗の成膜体を安価に得る
ことができた。 【００２６】本発明者が繰り返し行った実験によれば、
かかる触媒元素を含有しない場合には、Ｂ含有量：２０
０００ｐｐｍ（２％）以上必要であったが、これに対
し、本発明によれば、Ｂ含有量であれば、１．５ｐｐｍ
以上にて、４．３×１０3Ω・ｃｍ以下の比抵抗の成膜
体が得られた。 【００２７】また、本発明においては、触媒ＣＶＤ法に
て成膜を行なったことで、プラズマのダメージを受けな
くなり、これにより、膜の内部応力が小さくなり、剥れ
にくい膜が形成できた。 【００２８】 【実施例】（例１）図３に示すごとく、ＡＦ４５ガラス
からなる基板１１（４０ｍｍ×１０ｍｍ×厚み０．１ｍ
ｍ）の上に発熱層１３を触媒ＣＶＤ法（触媒体：Ｔａ）
により形成する。この層は表１に示す成膜条件により２
０,０００Åの厚みでアモルファスシリコン層を成膜形
成した。そして、ソリ量から測定した。 【００２９】同図によれば、基板１１の端部を基板支持
体１０に固定し、そして、この基板１１の上に薄膜層
（発熱層）１３を成膜して、ソリ量δを測定した。 【００３０】他方、その他の特性を測定するには、＃７
０５９ガラスからなる基板１（４０ｍｍ×１０ｍｍ×厚
み１ｍｍ）の上に１ｍｍ幅のアルミ電極２を蒸着させ、
その上に発熱層３を触媒ＣＶＤ法（触媒体：Ｔａ）によ
り形成し、発熱抵抗体用にする。この層は表１に示す成
膜条件により２０,０００Åの厚みでアモルファスシリ
コン層を成膜形成した。 【００３１】 【表１】 【００３２】かくして得られた本発明の抵抗体につい
て、その内部応力をソリ量から測定したところ、そのよ
うなソリもなかった。さらに抵抗体の上に１ｍｍ幅の電
極を十字方向に蒸着し、発熱の有無を評価したところ、
十分なる発熱を確認することができた。 【００３３】また、抵抗の測定用として＃７０５９ガラ
スからなる基板１（４０ｍｍ×１０ｍｍ×厚み１ｍｍ）
上に発熱層３を触媒ＣＶＤ法（触媒体：Ｔａ）により形
成し、発熱抵抗体用にする。この層は表１に示す成膜条
件により２００００Åの厚みでアモルファスシリコン層
を成膜形成した。この試料によれば、基板上に直接発熱
層を形成し、その上に櫛形電極を蒸着し、測定を行っ
た。その結果、比抵抗は１０1 Ω・ｃｍとなり、良好な
結果が得られた。 【００３４】（例２）つぎに（例１）に示す抵抗体を作
製するに当たり、発熱層の成膜において、触媒体を１５
００〜２５００℃の範囲で変え、その他の成膜条件を
（例１）の抵抗体と同じにて設定し、各種抵抗体を作製
した。 【００３５】このように触媒体温度を増減させることに
より、触媒元素Ｔａの含有量を０．０５ｐｐｍ以上に幾
とおりにも変えた各種抵抗体を作製した。そして、これ
ら抵抗体の比抵抗、発熱および内部応力と密着性を測定
したところ、表２に示すような結果が得られた。 【００３６】発熱の評価は、○、△、×の３とおりに区
分し、○印は規格の発熱量を満足している場合、△印は
一部のみ規格の発熱量を満足している場合、×印は全面
が規格の発熱量を満足していない場合を示す。 【００３７】また、密着性の評価は、○、△、×の３と
おりに区分し、○印は膜ハガレの全くない状態の場合、
△印は一部のみ膜ハガレがある状態の場合、×印は全面
に膜ハガレがある状態の場合を示す。 【００３８】 【表２】【００３９】この表から明らかなとおり、触媒体温度が
増大することで触媒体元素の含有量が多くなり、比抵抗
が小さくなることがわかる。これは、触媒体温度が上昇
することで、触媒元素が蒸発し、膜中に元素が入るため
である。そして、触媒元素が膜中に入っていくことで、
比抵抗が小さくなり、発熱性が向上したことがわかる。 【００４０】Ｔａの場合、触媒体温度が２０００℃〜２
３００℃では、発熱・密着性ともに良好な結果が得られ
た。触媒体温度が２４５０℃では、膜中に触媒元素が入
りすぎ、粗な膜となりボロボロと剥がれてしまう結果と
なった。また、温度が高すぎて触媒体が切れてしまうこ
ともあった。さらに、２５００℃以上では、触媒体が成
膜中に常時切れてしまい、膜が付着しない結果となっ
た。 【００４１】内部応力については、一般的なプラズマＣ
ＶＤ法で作製されたアモルファスシリコン膜であれば、
１.０×１０8〜７.５×１０8（Ｎ／ｍ２）であるが、本
例にて作製された抵抗体については、相当に小さい値
（一桁小さい）であり、密着性等に顕著な効果を奏す
る。 【００４２】（例３）つぎに（例１）に示す抵抗体を作
製するに当たり、薄膜層（発熱層１３）の成膜におい
て、Ｂ2Ｈ6ガスの流量（０．２％にて水素希釈）を０〜
１０００ｓｃｃｍの範囲にて変え、そして、ＳｉＨ4ガ
スは２０ｓｃｃｍの流量にて、その他の成膜条件を（例
１）の抵抗体と同じにて設定し、各種抵抗体を作製し
た。 【００４３】すなわち、薄膜層を成膜形成するに際し、
ＳｉＨ4ガスに対するＢ2Ｈ6ガス流量を増減させること
により、Ｂ（ボロン）の含有量を０〜８．０％にまで幾
とおりにも変えた各種抵抗体を作製した。 【００４４】そして、これら抵抗体の比抵抗、発熱、内
部応力および密着性を測定したところ、表３に示すよう
な結果が得られた。 【００４５】 【表３】 【００４６】同表から明らかなとおり、Ｂ2Ｈ6流量が増
大することで、ボロン元素の含有量が多くなり、比抵抗
が小さくなることがわかる。これは、Ｂ2Ｈ6流量が増大
することで、ＳｉＨ4ガスに対する流量比が高くなり、
ボロン元素がシリコンの膜中に多く入っていくからであ
る。そして、ボロン元素が膜中に入っていくことで、比
抵抗が小さくなり、発熱性が向上したことがわかる。 【００４７】また、ボロン含有量が１.５ｐｐｍ〜１．
８％の原子比率にて含有させたことで、発熱・密着性と
もに、良好な結果が得られた。 【００４８】ボロン含有量が１．３ｐｐｍ以下では、比
抵抗が大きくなり、発熱しない結果となった。一方、ボ
ロン含有量が３．３％以上になると、膜中にボロン元素
が入りすぎて、内部応力が大きくなり、これにより、基
板のソリが大きくなり、膜が剥がれ、さらに粗な膜とな
り、ボロボロと剥がれてしまう結果となった。 【００４９】さらに、ボロン元素の含有量を２．０％以
上に多くすると、成膜速度が極端に遅くする必要があ
り、量産には不向きであると考えられる。成膜速度が大
きくなると、ボロンの分解効率が低下し、粗な膜質とな
るためである。 【００５０】（例４）本例において、（例２）のよう
に、触媒元素をＴａを用いた実施例に代えて、Ｗにした
場合でもって（例１）に示す抵抗体を作製した。 【００５１】この抵抗体によれば、発熱層の成膜におい
て、触媒体を１５００〜３０００℃の範囲で変え、その
他の成膜条件を（例１）の抵抗体と同じにて設定し、各
種抵抗体を作製した。 【００５２】このように触媒体温度を増減させることに
より、触媒元素Ｗの含有量を０．０５ｐｐｍ以上に幾と
おりにも変えた各種抵抗体を作製した。そして、これら
抵抗体の比抵抗、発熱および内部応力と密着性を測定し
たところ、表４に示すような結果が得られた。 【００５３】 【表４】 【００５４】この表から明らかなとおり、触媒体温度が
増大することで触媒体元素の含有量が多くなり、比抵抗
が小さくなることがわかる。これは、触媒体温度が上昇
することで、触媒元素が蒸発し、膜中に元素が入るため
である。そして、触媒元素が膜中に入っていくことで、
比抵抗が小さくなり、発熱性が向上している。 【００５５】Ｗの場合、触媒体温度が２０００℃〜２７
００℃では、発熱・密着性ともに良好な結果が得られ
た。触媒体温度が２８００℃では、膜中に触媒元素が入
りすぎ、粗な膜となりボロボロと剥がれてしまう結果と
なった。また、温度が高すぎて触媒体が切れてしまうこ
ともあった。さらに、３０００℃以上では、触媒体が成
膜中に常時切れてしまい、膜が付着しない結果となっ
た。 【００５６】内部応力については、一般的なプラズマＣ
ＶＤ法で作製されたアモルファスシリコン膜であれば、
１.０×１０8〜７.５×１０8（Ｎ／ｍ２）であるが、本
例にて作製された抵抗体については、相当に小さい値
（一桁小さい）であり、密着性等に顕著な効果を奏す
る。 【００５７】（例５）つぎに（例４）に示す抵抗体を作
製するに当たり、薄膜層（発熱層１３）の成膜におい
て、Ｂ2Ｈ6ガスの流量（０．２％にて水素希釈）を０〜
１０００ｓｃｃｍの範囲にて変え、そして、ＳｉＨ4ガ
スは２０ｓｃｃｍの流量にて、その他の成膜条件を（例
１）の抵抗体と同じにて設定し、各種抵抗体を作製し
た。 【００５８】すなわち、薄膜層を成膜形成するに際し、
ＳｉＨ4ガスに対するＢ2Ｈ6ガス流量を増減させること
により、Ｂ（ボロン）の含有量を０〜７．２％にまで幾
とおりにも変えた各種抵抗体を作製した。 【００５９】そして、これら抵抗体の比抵抗、発熱、内
部応力および密着性を測定したところ、表５に示すよう
な結果が得られた。 【００６０】 【表５】【００６１】同表から明らかなとおり、Ｂ2Ｈ6流量が増
大することで、ボロン元素の含有量が多くなり、比抵抗
が小さくなることがわかる。これは、Ｂ2Ｈ6流量が増大
することで、ＳｉＨ4ガスに対する流量比が高くなり、
ボロン元素がシリコンの膜中に多く入っていくからであ
る。そして、ボロン元素が膜中に入っていくことで、比
抵抗が小さくなり、発熱性が向上したことがわかる。 【００６２】また、ボロン含有量が１.５ｐｐｍ〜１．
８％の原子比率にて含有させたことで、発熱・密着性と
もに、良好な結果が得られた。 【００６３】ボロン含有量が１．３ｐｐｍ以下では、比
抵抗が大きくなり、発熱しない結果となった。一方、ボ
ロン含有量が２．４％以上になると、膜中にボロン元素
が入りすぎて、内部応力が大きくなり、これにより、基
板のソリが大きくなり、膜が剥がれ、さらに粗な膜とな
り、ボロボロと剥がれてしまう結果となった。 【００６４】さらに、ボロン元素の含有量を２．０％以
上に多くすると、成膜速度が極端に遅くする必要があ
り、量産には不向きであると考えられる。成膜速度が大
きくなると、ボロンの分解効率が低下し、粗な膜質とな
るためである。 【００６５】（例６）本例において、（例２）のよう
に、触媒元素をＴａを用いた実施例に代えて、Ｍｏした
場合でもって（例１）に示す抵抗体を作製した。 【００６６】この抵抗体によれば、発熱層の成膜におい
て、触媒体を１５００〜３０００℃の範囲で変え、その
他の成膜条件を（例１）の抵抗体と同じにて設定し、各
種抵抗体を作製した。 【００６７】このように触媒体温度を増減させることに
より、触媒元素Ｍｏの含有量を０．０４ｐｐｍ以上に幾
とおりにも変えた各種抵抗体を作製した。そして、これ
ら抵抗体の比抵抗、発熱および内部応力と密着性を測定
したところ、表６に示すような結果が得られた。 【００６８】 【表６】 【００６９】この表から明らかなとおり、触媒体温度が
増大することで触媒体元素の含有量が多くなり、比抵抗
が小さくなることがわかる。これは、触媒体温度が上昇
することで、触媒元素が蒸発し、膜中に元素が入るため
である。そして、触媒元素が膜中に入っていくことで、
比抵抗が小さくなり、発熱性が向上している。 【００７０】Ｍｏの場合、触媒体温度が２０００℃〜２
７００℃では、発熱・密着性ともに良好な結果が得られ
た。触媒体温度が２８００℃では、膜中に触媒元素が入
りすぎ、粗な膜となりボロボロと剥がれてしまう結果と
なった。また、温度が高すぎて触媒体が切れてしまうこ
ともあった。さらに、３０００℃以上では、触媒体が成
膜中に常時切れてしまい、膜が付着しない結果となっ
た。 【００７１】内部応力については、一般的なプラズマＣ
ＶＤ法で作製されたアモルファスシリコン膜であれば、
１.０×１０8〜７.５×１０8（Ｎ／ｍ２）であるが、本
例にて作製された抵抗体については、相当に小さい値
（一桁小さい）であり、密着性等に顕著な効果を奏す
る。 【００７２】（例７）つぎに（例６）に示す抵抗体を作
製するに当たり、薄膜層（発熱層１３）の成膜におい
て、Ｂ2Ｈ6ガスの流量（０．２％にて水素希釈）を０〜
１０００ｓｃｃｍの範囲にて変え、そして、ＳｉＨ4ガ
スは２０ｓｃｃｍの流量にて、その他の成膜条件を（例
１）の抵抗体と同じにて設定し、各種抵抗体を作製し
た。 【００７３】すなわち、薄膜層を成膜形成するに際し、
ＳｉＨ4ガスに対するＢ2Ｈ6ガス流量を増減させること
により、Ｂ（ボロン）の含有量を０〜６．３％にまで幾
とおりにも変えた各種抵抗体を作製した。 【００７４】そして、これら抵抗体の比抵抗、発熱、内
部応力および密着性を測定したところ、表７に示すよう
な結果が得られた。 【００７５】 【表７】 【００７６】同表から明らかなとおり、Ｂ2Ｈ6流量が増
大することで、ボロン元素の含有量が多くなり、比抵抗
が小さくなることがわかる。これは、Ｂ2Ｈ6流量が増大
することで、ＳｉＨ4ガスに対する流量比が高くなり、
ボロン元素がシリコンの膜中に多く入っていくからであ
る。そして、ボロン元素が膜中に入っていくことで、比
抵抗が小さくなり、発熱性が向上したことがわかる。 【００７７】また、ボロン含有量が１.５ｐｐｍ〜１．
８％の原子比率にて含有させたことで、発熱・密着性と
もに、良好な結果が得られた。 【００７８】ボロン含有量が１．３ｐｐｍ以下では、比
抵抗が大きくなり、発熱しない結果となった。一方、ボ
ロン含有量が２．０％以上になると、膜中にボロン元素
が入りすぎて、内部応力が大きくなり、これにより、基
板のソリが大きくなり、膜が剥がれ、さらに粗な膜とな
り、ボロボロと剥がれてしまう結果となった。 【００７９】さらに、ボロン元素の含有量を２．０％以
上に多くすると、成膜速度が極端に遅くする必要があ
り、量産には不向きであると考えられる。成膜速度が大
きくなると、ボロンの分解効率が低下し、粗な膜質とな
るためである。 【００８０】なお、本発明は上記の実施形態例に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で
種々の変更や改良等はなんら差し支えない。たとえば、
本発明によれば、触媒体には、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏを単独に
て用いたが、これに代えて、これらを組合せた複合材に
て、そして、複数の触媒元素を発熱層に添加してもよ
い。 【００８１】 【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、基板支
持体上にアモルファスシリコン層を触媒ＣＶＤ法により
成膜した抵抗体において、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏから選択され
る触媒元素を０.５ｐｐｍ〜１５％の範囲で含有させ、
しかも、周期律表第III族元素を１.５ｐｐｍ〜１．８％
の原子比率にて含有したことで、すぐれた発熱性が得ら
れ、さらに、安価で品質が安定し（密着性等）量産性に
優れた抵抗体が提供できた。 【００８２】また、本発明の抵抗体によれば、サーマル
ヘッド用発熱部、インクジェット用発熱部に、また、半
導体露光装置の電子ビーム機構部の帯電防止コートとし
て、エッチング部材用(反応炉)の保護コ−トとしても適
用できる。たとえば、インクジェット用発熱部ならびに
半導体露光装置の帯電防止コートとして、比抵抗１０ 3
〜１０0 (Ω・ｃｍ)の膜が形成できる。
ン層を形成した抵抗体に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、抵抗体の発熱層を薄膜形成方法に
て成膜する場合には、真空蒸着法、プラズマＣＶＤ法、
光ＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、反応性スパッタリング法、イ
オンプレーティング法などが用いられる。 【０００３】たとえば、発熱層をアモルファスシリコン
層にて形成した場合には、このアモルファスシリコン層
については、特にプラズマＣＶＤ法により成膜体が形成
されている。 【０００４】特開平９-１２０９０７号公報によれば、
高周波スパッタリングによりＴａ、Ｓｉ、Ｃ、Ｏからな
る抵抗体を作製した技術が報告されている。 【０００５】また、特開平１１-１０８７９号公報にお
いては、プラズマＣＶＤ法等により、Ｃ、ＳｉＯに金属
を添加した発熱抵抗体が報告されている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たようにプラズマＣＶＤ法やスパッタリング法等によっ
て抵抗体を成膜した場合、低抵抗化した膜、特に比抵抗
が１０3〜１０0 (Ω・ｃｍ)の膜を形成するためにはボ
ロンやリン等を大量にドーピングする必要があり、これ
により、成膜速度が遅くなり、生産コストが増大し、量
産化に適していなかった。 【０００７】しかも、このような発熱層であれば、膜応
力が大きくなり、これによって密着性が低下し、その結
果、剥離等の不良が大量に発生していた。 【０００８】本発明者は上記事情に鑑みて鋭意研究に努
めたところ、触媒ＣＶＤ法を用いて、さらに触媒体をＴ
ａ、Ｗ、Ｍｏから選択される触媒元素にて成し、しか
も、周期律表第III族元素を１.５ｐｐｍ〜１．８％の原
子比率にて含有させたことで、かかる課題が解消される
ことを見出した。 【０００９】したがって本発明は上記知見により完成さ
れたものであり、その目的は低抵抗・低応力のアモルフ
ァスシリコン層を高い成膜速度にて安定的に形成した抵
抗体を提供することにある。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明の抵抗体は、基体
上にアモルファスシリコン層を触媒ＣＶＤ法により成膜
形成した抵抗体であって、前記触媒ＣＶＤ法に用いる触
媒体をＴａ、Ｗ、Ｍｏから選択される触媒元素にて成
し、このアモルファスシリコン層に触媒元素を０.５ｐ
ｐｍ〜１５％の原子比率にて、かつ周期律表第III族元
素を１.５ｐｐｍ〜１．８％の原子比率にて含有せしめ
たことを特徴とする。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、本発明の抵抗体を、インク
ジェット用発熱部を例にして、図でもって説明する。 【００１２】図１は本発明の抵抗体であるインクジェッ
ト用発熱部の要部断面図である。図２は本発明に係る触
媒ＣＶＤ法の概略構成を示す図である。 【００１３】図１に示す抵抗体によれば、前記基体であ
るガラスやセラミックスなどの絶縁性の基板１の上にア
ルミニウムやクロム等の金属からなる電極２を成膜し、
この電極２上に前記アモルファスシリコン層である発熱
層３を触媒ＣＶＤ法により形成し、さらに発熱層３の上
にアルミニウムやクロム等の金属からなる他の電極４を
成膜したものである。 【００１４】電極２や電極４は真空蒸着法やスパッタリ
ング法にて形成すればよい。 【００１５】発熱層３については、アモルファスシリコ
ンからなる。アモルファスシリコンについては、さらに
カーボンや窒素を、酸素をドープしてもよい。 【００１６】そして、本発明においては、発熱層３の抵
抗値の調整用に周期律表第III族元素を１.５ｐｐｍ〜
１．８％の原子比率にて含有させている。この周期律表
第III族元素には、ホウ素（Ｂ）があるが、その他にＡ
ｌ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｔｌがあり、いずれの元素も本発明の
範囲内である。 【００１７】そして、この周期律表第III族元素によっ
て、発熱層３の比抵抗値を４．３×１０3〜１．１×１
０1Ω・cmの範囲にできる。 【００１８】かかる発熱層３は触媒ＣＶＤ法により成膜
形成する。参考までに特開平６−３３８４９１号公報に
記載された技術を用いればよい。 【００１９】図２にて触媒ＣＶＤ装置の構成を示す。ま
た、好適な例として、周期律表第III族元素としてホウ
素（Ｂ）を用いた場合を示す。 【００２０】同図にて、５は真空容器であり、この真空
容器５の内部に支持体６が配置され、この支持体６の上
に被成膜用基板７を配設する。さらに、８はガス導入部
であり、ガス導入部８と被成膜用基板７との間に、前記
触媒体であるフィラメント９を配している。 【００２１】そして、半導体ガスを導入すると、ガス導
入部８より噴出し、フィラメント９を通して被成膜用基
板７上に成膜される。 【００２２】この成膜条件は、たとえば真空度１３.３P
a、基板温度２５０℃、触媒体（フィラメント９）の温度
２２００℃である。 【００２３】原料用ガスとしては、水素化珪素ガス（モ
ノシラン、ジシラン）等を用いられ、キャリアガスとし
ては一般に常用される水素ガスあるいはアルゴンガス等
が用いられる。さらに、抵抗値の調整用に若干のドーピ
ングガスを添加するとよく、そのためのガスとして、Ｂ
2Ｈ6等のガスを用いればよい。 【００２４】本発明によれば、触媒体には、Ｔａ、Ｗ、
Ｍｏから選択される触媒元素にて成し、触媒体温度をた
とえば２２００℃にまでに高めることで、触媒体を蒸発
させ、そして、薄膜層中に触媒体の元素を取り込んでい
る。 【００２５】かくして本発明によれば、かかる触媒ＣＶ
Ｄ法により、少ないドーピングガス（Ｂ2Ｈ6等のガス）
を添加するだけで、所望の比抵抗の成膜体を安価に得る
ことができた。 【００２６】本発明者が繰り返し行った実験によれば、
かかる触媒元素を含有しない場合には、Ｂ含有量：２０
０００ｐｐｍ（２％）以上必要であったが、これに対
し、本発明によれば、Ｂ含有量であれば、１．５ｐｐｍ
以上にて、４．３×１０3Ω・ｃｍ以下の比抵抗の成膜
体が得られた。 【００２７】また、本発明においては、触媒ＣＶＤ法に
て成膜を行なったことで、プラズマのダメージを受けな
くなり、これにより、膜の内部応力が小さくなり、剥れ
にくい膜が形成できた。 【００２８】 【実施例】（例１）図３に示すごとく、ＡＦ４５ガラス
からなる基板１１（４０ｍｍ×１０ｍｍ×厚み０．１ｍ
ｍ）の上に発熱層１３を触媒ＣＶＤ法（触媒体：Ｔａ）
により形成する。この層は表１に示す成膜条件により２
０,０００Åの厚みでアモルファスシリコン層を成膜形
成した。そして、ソリ量から測定した。 【００２９】同図によれば、基板１１の端部を基板支持
体１０に固定し、そして、この基板１１の上に薄膜層
（発熱層）１３を成膜して、ソリ量δを測定した。 【００３０】他方、その他の特性を測定するには、＃７
０５９ガラスからなる基板１（４０ｍｍ×１０ｍｍ×厚
み１ｍｍ）の上に１ｍｍ幅のアルミ電極２を蒸着させ、
その上に発熱層３を触媒ＣＶＤ法（触媒体：Ｔａ）によ
り形成し、発熱抵抗体用にする。この層は表１に示す成
膜条件により２０,０００Åの厚みでアモルファスシリ
コン層を成膜形成した。 【００３１】 【表１】 【００３２】かくして得られた本発明の抵抗体につい
て、その内部応力をソリ量から測定したところ、そのよ
うなソリもなかった。さらに抵抗体の上に１ｍｍ幅の電
極を十字方向に蒸着し、発熱の有無を評価したところ、
十分なる発熱を確認することができた。 【００３３】また、抵抗の測定用として＃７０５９ガラ
スからなる基板１（４０ｍｍ×１０ｍｍ×厚み１ｍｍ）
上に発熱層３を触媒ＣＶＤ法（触媒体：Ｔａ）により形
成し、発熱抵抗体用にする。この層は表１に示す成膜条
件により２００００Åの厚みでアモルファスシリコン層
を成膜形成した。この試料によれば、基板上に直接発熱
層を形成し、その上に櫛形電極を蒸着し、測定を行っ
た。その結果、比抵抗は１０1 Ω・ｃｍとなり、良好な
結果が得られた。 【００３４】（例２）つぎに（例１）に示す抵抗体を作
製するに当たり、発熱層の成膜において、触媒体を１５
００〜２５００℃の範囲で変え、その他の成膜条件を
（例１）の抵抗体と同じにて設定し、各種抵抗体を作製
した。 【００３５】このように触媒体温度を増減させることに
より、触媒元素Ｔａの含有量を０．０５ｐｐｍ以上に幾
とおりにも変えた各種抵抗体を作製した。そして、これ
ら抵抗体の比抵抗、発熱および内部応力と密着性を測定
したところ、表２に示すような結果が得られた。 【００３６】発熱の評価は、○、△、×の３とおりに区
分し、○印は規格の発熱量を満足している場合、△印は
一部のみ規格の発熱量を満足している場合、×印は全面
が規格の発熱量を満足していない場合を示す。 【００３７】また、密着性の評価は、○、△、×の３と
おりに区分し、○印は膜ハガレの全くない状態の場合、
△印は一部のみ膜ハガレがある状態の場合、×印は全面
に膜ハガレがある状態の場合を示す。 【００３８】 【表２】【００３９】この表から明らかなとおり、触媒体温度が
増大することで触媒体元素の含有量が多くなり、比抵抗
が小さくなることがわかる。これは、触媒体温度が上昇
することで、触媒元素が蒸発し、膜中に元素が入るため
である。そして、触媒元素が膜中に入っていくことで、
比抵抗が小さくなり、発熱性が向上したことがわかる。 【００４０】Ｔａの場合、触媒体温度が２０００℃〜２
３００℃では、発熱・密着性ともに良好な結果が得られ
た。触媒体温度が２４５０℃では、膜中に触媒元素が入
りすぎ、粗な膜となりボロボロと剥がれてしまう結果と
なった。また、温度が高すぎて触媒体が切れてしまうこ
ともあった。さらに、２５００℃以上では、触媒体が成
膜中に常時切れてしまい、膜が付着しない結果となっ
た。 【００４１】内部応力については、一般的なプラズマＣ
ＶＤ法で作製されたアモルファスシリコン膜であれば、
１.０×１０8〜７.５×１０8（Ｎ／ｍ２）であるが、本
例にて作製された抵抗体については、相当に小さい値
（一桁小さい）であり、密着性等に顕著な効果を奏す
る。 【００４２】（例３）つぎに（例１）に示す抵抗体を作
製するに当たり、薄膜層（発熱層１３）の成膜におい
て、Ｂ2Ｈ6ガスの流量（０．２％にて水素希釈）を０〜
１０００ｓｃｃｍの範囲にて変え、そして、ＳｉＨ4ガ
スは２０ｓｃｃｍの流量にて、その他の成膜条件を（例
１）の抵抗体と同じにて設定し、各種抵抗体を作製し
た。 【００４３】すなわち、薄膜層を成膜形成するに際し、
ＳｉＨ4ガスに対するＢ2Ｈ6ガス流量を増減させること
により、Ｂ（ボロン）の含有量を０〜８．０％にまで幾
とおりにも変えた各種抵抗体を作製した。 【００４４】そして、これら抵抗体の比抵抗、発熱、内
部応力および密着性を測定したところ、表３に示すよう
な結果が得られた。 【００４５】 【表３】 【００４６】同表から明らかなとおり、Ｂ2Ｈ6流量が増
大することで、ボロン元素の含有量が多くなり、比抵抗
が小さくなることがわかる。これは、Ｂ2Ｈ6流量が増大
することで、ＳｉＨ4ガスに対する流量比が高くなり、
ボロン元素がシリコンの膜中に多く入っていくからであ
る。そして、ボロン元素が膜中に入っていくことで、比
抵抗が小さくなり、発熱性が向上したことがわかる。 【００４７】また、ボロン含有量が１.５ｐｐｍ〜１．
８％の原子比率にて含有させたことで、発熱・密着性と
もに、良好な結果が得られた。 【００４８】ボロン含有量が１．３ｐｐｍ以下では、比
抵抗が大きくなり、発熱しない結果となった。一方、ボ
ロン含有量が３．３％以上になると、膜中にボロン元素
が入りすぎて、内部応力が大きくなり、これにより、基
板のソリが大きくなり、膜が剥がれ、さらに粗な膜とな
り、ボロボロと剥がれてしまう結果となった。 【００４９】さらに、ボロン元素の含有量を２．０％以
上に多くすると、成膜速度が極端に遅くする必要があ
り、量産には不向きであると考えられる。成膜速度が大
きくなると、ボロンの分解効率が低下し、粗な膜質とな
るためである。 【００５０】（例４）本例において、（例２）のよう
に、触媒元素をＴａを用いた実施例に代えて、Ｗにした
場合でもって（例１）に示す抵抗体を作製した。 【００５１】この抵抗体によれば、発熱層の成膜におい
て、触媒体を１５００〜３０００℃の範囲で変え、その
他の成膜条件を（例１）の抵抗体と同じにて設定し、各
種抵抗体を作製した。 【００５２】このように触媒体温度を増減させることに
より、触媒元素Ｗの含有量を０．０５ｐｐｍ以上に幾と
おりにも変えた各種抵抗体を作製した。そして、これら
抵抗体の比抵抗、発熱および内部応力と密着性を測定し
たところ、表４に示すような結果が得られた。 【００５３】 【表４】 【００５４】この表から明らかなとおり、触媒体温度が
増大することで触媒体元素の含有量が多くなり、比抵抗
が小さくなることがわかる。これは、触媒体温度が上昇
することで、触媒元素が蒸発し、膜中に元素が入るため
である。そして、触媒元素が膜中に入っていくことで、
比抵抗が小さくなり、発熱性が向上している。 【００５５】Ｗの場合、触媒体温度が２０００℃〜２７
００℃では、発熱・密着性ともに良好な結果が得られ
た。触媒体温度が２８００℃では、膜中に触媒元素が入
りすぎ、粗な膜となりボロボロと剥がれてしまう結果と
なった。また、温度が高すぎて触媒体が切れてしまうこ
ともあった。さらに、３０００℃以上では、触媒体が成
膜中に常時切れてしまい、膜が付着しない結果となっ
た。 【００５６】内部応力については、一般的なプラズマＣ
ＶＤ法で作製されたアモルファスシリコン膜であれば、
１.０×１０8〜７.５×１０8（Ｎ／ｍ２）であるが、本
例にて作製された抵抗体については、相当に小さい値
（一桁小さい）であり、密着性等に顕著な効果を奏す
る。 【００５７】（例５）つぎに（例４）に示す抵抗体を作
製するに当たり、薄膜層（発熱層１３）の成膜におい
て、Ｂ2Ｈ6ガスの流量（０．２％にて水素希釈）を０〜
１０００ｓｃｃｍの範囲にて変え、そして、ＳｉＨ4ガ
スは２０ｓｃｃｍの流量にて、その他の成膜条件を（例
１）の抵抗体と同じにて設定し、各種抵抗体を作製し
た。 【００５８】すなわち、薄膜層を成膜形成するに際し、
ＳｉＨ4ガスに対するＢ2Ｈ6ガス流量を増減させること
により、Ｂ（ボロン）の含有量を０〜７．２％にまで幾
とおりにも変えた各種抵抗体を作製した。 【００５９】そして、これら抵抗体の比抵抗、発熱、内
部応力および密着性を測定したところ、表５に示すよう
な結果が得られた。 【００６０】 【表５】【００６１】同表から明らかなとおり、Ｂ2Ｈ6流量が増
大することで、ボロン元素の含有量が多くなり、比抵抗
が小さくなることがわかる。これは、Ｂ2Ｈ6流量が増大
することで、ＳｉＨ4ガスに対する流量比が高くなり、
ボロン元素がシリコンの膜中に多く入っていくからであ
る。そして、ボロン元素が膜中に入っていくことで、比
抵抗が小さくなり、発熱性が向上したことがわかる。 【００６２】また、ボロン含有量が１.５ｐｐｍ〜１．
８％の原子比率にて含有させたことで、発熱・密着性と
もに、良好な結果が得られた。 【００６３】ボロン含有量が１．３ｐｐｍ以下では、比
抵抗が大きくなり、発熱しない結果となった。一方、ボ
ロン含有量が２．４％以上になると、膜中にボロン元素
が入りすぎて、内部応力が大きくなり、これにより、基
板のソリが大きくなり、膜が剥がれ、さらに粗な膜とな
り、ボロボロと剥がれてしまう結果となった。 【００６４】さらに、ボロン元素の含有量を２．０％以
上に多くすると、成膜速度が極端に遅くする必要があ
り、量産には不向きであると考えられる。成膜速度が大
きくなると、ボロンの分解効率が低下し、粗な膜質とな
るためである。 【００６５】（例６）本例において、（例２）のよう
に、触媒元素をＴａを用いた実施例に代えて、Ｍｏした
場合でもって（例１）に示す抵抗体を作製した。 【００６６】この抵抗体によれば、発熱層の成膜におい
て、触媒体を１５００〜３０００℃の範囲で変え、その
他の成膜条件を（例１）の抵抗体と同じにて設定し、各
種抵抗体を作製した。 【００６７】このように触媒体温度を増減させることに
より、触媒元素Ｍｏの含有量を０．０４ｐｐｍ以上に幾
とおりにも変えた各種抵抗体を作製した。そして、これ
ら抵抗体の比抵抗、発熱および内部応力と密着性を測定
したところ、表６に示すような結果が得られた。 【００６８】 【表６】 【００６９】この表から明らかなとおり、触媒体温度が
増大することで触媒体元素の含有量が多くなり、比抵抗
が小さくなることがわかる。これは、触媒体温度が上昇
することで、触媒元素が蒸発し、膜中に元素が入るため
である。そして、触媒元素が膜中に入っていくことで、
比抵抗が小さくなり、発熱性が向上している。 【００７０】Ｍｏの場合、触媒体温度が２０００℃〜２
７００℃では、発熱・密着性ともに良好な結果が得られ
た。触媒体温度が２８００℃では、膜中に触媒元素が入
りすぎ、粗な膜となりボロボロと剥がれてしまう結果と
なった。また、温度が高すぎて触媒体が切れてしまうこ
ともあった。さらに、３０００℃以上では、触媒体が成
膜中に常時切れてしまい、膜が付着しない結果となっ
た。 【００７１】内部応力については、一般的なプラズマＣ
ＶＤ法で作製されたアモルファスシリコン膜であれば、
１.０×１０8〜７.５×１０8（Ｎ／ｍ２）であるが、本
例にて作製された抵抗体については、相当に小さい値
（一桁小さい）であり、密着性等に顕著な効果を奏す
る。 【００７２】（例７）つぎに（例６）に示す抵抗体を作
製するに当たり、薄膜層（発熱層１３）の成膜におい
て、Ｂ2Ｈ6ガスの流量（０．２％にて水素希釈）を０〜
１０００ｓｃｃｍの範囲にて変え、そして、ＳｉＨ4ガ
スは２０ｓｃｃｍの流量にて、その他の成膜条件を（例
１）の抵抗体と同じにて設定し、各種抵抗体を作製し
た。 【００７３】すなわち、薄膜層を成膜形成するに際し、
ＳｉＨ4ガスに対するＢ2Ｈ6ガス流量を増減させること
により、Ｂ（ボロン）の含有量を０〜６．３％にまで幾
とおりにも変えた各種抵抗体を作製した。 【００７４】そして、これら抵抗体の比抵抗、発熱、内
部応力および密着性を測定したところ、表７に示すよう
な結果が得られた。 【００７５】 【表７】 【００７６】同表から明らかなとおり、Ｂ2Ｈ6流量が増
大することで、ボロン元素の含有量が多くなり、比抵抗
が小さくなることがわかる。これは、Ｂ2Ｈ6流量が増大
することで、ＳｉＨ4ガスに対する流量比が高くなり、
ボロン元素がシリコンの膜中に多く入っていくからであ
る。そして、ボロン元素が膜中に入っていくことで、比
抵抗が小さくなり、発熱性が向上したことがわかる。 【００７７】また、ボロン含有量が１.５ｐｐｍ〜１．
８％の原子比率にて含有させたことで、発熱・密着性と
もに、良好な結果が得られた。 【００７８】ボロン含有量が１．３ｐｐｍ以下では、比
抵抗が大きくなり、発熱しない結果となった。一方、ボ
ロン含有量が２．０％以上になると、膜中にボロン元素
が入りすぎて、内部応力が大きくなり、これにより、基
板のソリが大きくなり、膜が剥がれ、さらに粗な膜とな
り、ボロボロと剥がれてしまう結果となった。 【００７９】さらに、ボロン元素の含有量を２．０％以
上に多くすると、成膜速度が極端に遅くする必要があ
り、量産には不向きであると考えられる。成膜速度が大
きくなると、ボロンの分解効率が低下し、粗な膜質とな
るためである。 【００８０】なお、本発明は上記の実施形態例に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で
種々の変更や改良等はなんら差し支えない。たとえば、
本発明によれば、触媒体には、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏを単独に
て用いたが、これに代えて、これらを組合せた複合材に
て、そして、複数の触媒元素を発熱層に添加してもよ
い。 【００８１】 【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、基板支
持体上にアモルファスシリコン層を触媒ＣＶＤ法により
成膜した抵抗体において、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏから選択され
る触媒元素を０.５ｐｐｍ〜１５％の範囲で含有させ、
しかも、周期律表第III族元素を１.５ｐｐｍ〜１．８％
の原子比率にて含有したことで、すぐれた発熱性が得ら
れ、さらに、安価で品質が安定し（密着性等）量産性に
優れた抵抗体が提供できた。 【００８２】また、本発明の抵抗体によれば、サーマル
ヘッド用発熱部、インクジェット用発熱部に、また、半
導体露光装置の電子ビーム機構部の帯電防止コートとし
て、エッチング部材用(反応炉)の保護コ−トとしても適
用できる。たとえば、インクジェット用発熱部ならびに
半導体露光装置の帯電防止コートとして、比抵抗１０ 3
〜１０0 (Ω・ｃｍ)の膜が形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の抵抗体の断面図である。
【図２】本発明に係る触媒ＣＶＤ法の概略構成を示す図
である。 【図３】抵抗体のソリ量の測定方法を示す説明図であ
る。 【符号の説明】 １・・・基板 ２、４・・・電極 ５・・・真空容器 ６・・・支持体 ７・・・被成膜用基板 ８・・・ガス導入部 ９・・・フィラメント
である。 【図３】抵抗体のソリ量の測定方法を示す説明図であ
る。 【符号の説明】 １・・・基板 ２、４・・・電極 ５・・・真空容器 ６・・・支持体 ７・・・被成膜用基板 ８・・・ガス導入部 ９・・・フィラメント
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2C057 AF65 AG46 AP03 AP14 AP52
AP53 AP54
4K030 BA12 BA17 BA20 BA30 BA55
FA17 LA11
5F045 AA06 AB04 AC01 AC19 BB17
5F056 EA11
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】基体上にアモルファスシリコン層を触媒Ｃ
ＶＤ法により成膜形成した抵抗体であって、前記触媒Ｃ
ＶＤ法に用いる触媒体をＴａ、Ｗ、Ｍｏから選択される
触媒元素にて成し、前記アモルファスシリコン層に触媒
元素を０.５ｐｐｍ〜１５％の原子比率にて、かつ周期
律表第III族元素を１.５ｐｐｍ〜１．８％の原子比率に
て含有せしめたことを特徴とする抵抗体。
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002043752A JP2003247069A (ja) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | 抵抗体 |
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|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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2002
- 2002-02-20 JP JP2002043752A patent/JP2003247069A/ja active Pending
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Legal Events
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