JP2018160601A - サーミスタ及びその製造方法並びにサーミスタセンサ - Google Patents
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Abstract
Description
すなわち、上記各特許文献に記載のサーミスタ用金属窒化物材料を膜状に形成した際、a軸配向度よりもc軸配向度に優れた結晶配向をもつウルツ鉱型窒化物サーミスタ材料にて、より高いB定数が得られることが分かっているが、さらに結晶配向度に優れた結晶性を得ることができる金属窒化膜を有したサーミスタが望まれている。
すなわち、このサーミスタでは、第1金属窒化膜に含有されている前記M’の元素が、第2金属窒化膜に含有されている前記Mの元素と同じであるので、両膜のすべての構成元素が共通であることで、さらに結晶性が良いエピタキシャル成長された第2金属窒化膜が容易に得られる。また、第1金属窒化膜及び第2金属窒化膜が同じ元素からなる膜であるので、同じエッチング液で同時にパターニングすることができ、製造工程の簡略化を図ることが可能になる。
すなわち、このサーミスタでは、下地膜が、結晶性Al−Nであり、その結晶構造が六方晶系のウルツ鉱型の単相であるので、結晶性Al−Nと同じ結晶系の第1金属窒化膜が下地膜上に成膜されているため、窒素欠陥量が極めて少ない柱状結晶化膜となり、さらにその上に成膜された第2金属窒化膜もより結晶配向度が高くなって、さらに高いB定数が得られる。
すなわち、このサーミスタでは、第1金属窒化膜の抵抗値が、第2金属窒化膜の抵抗値の1000倍以上であるので、サーミスタ層である第2金属窒化膜に対して第1金属窒化膜が相対的に十分な絶縁性を有する下地絶縁層として機能する。
すなわち、このサーミスタでは、第1金属窒化膜及び第2金属窒化膜が、共にc軸配向度が大きい結晶配向をもつエピタキシャル成長膜であるので、より高いB定数が得られる。
すなわち、このサーミスタセンサでは、第1から第6の発明のいずれかのサーミスタを備えているので、同じ結晶構造の第1金属窒化膜上に非焼成で形成された高B定数の薄膜サーミスタ部(第2金属窒化膜)により、良好なサーミスタ特性を有したサーミスタセンサが得られる。
すなわち、このサーミスタセンサでは、基材が、絶縁性フィルムであるので、上記薄膜サーミスタ部が柔軟性を有していると共に基材が柔軟性を有することで、サーミスタセンサ全体として柔軟性を有し、例えば測定対象物に押し当てた際に、柔軟に湾曲して測定対象物と接触させることが可能になる。また、測定対象物が曲面をもっていても、測定対象物とサーミスタ部とを面接触させることができるので、柔軟性と応答性とを兼ね備えたサーミスタセンサが得られる。
すなわち、このサーミスタの製造方法では、基材上に形成された結晶性M’−Al−Nの第1金属窒化膜上に、M−A合金スパッタリングターゲット(但し、MはTi,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni及びCuの少なくとも1種を示すと共に、AはAl又は(Al及びSi)を示す。)を用いて窒素含有雰囲気中で反応性スパッタを行って成膜するので、より結晶性が良く、結晶配向度の強い上記MxAyNzからなる第2金属窒化膜をエピタキシャル成長させることができる。
すなわち、このサーミスタの製造方法では、成膜工程前に、第1金属窒化膜の表面に存在する表面酸化膜を除去する酸化膜除去工程を有しているので、さらに結晶配向度に優れた第2金属窒化膜をエピタキシャル成長させることができる。
すなわち、本発明に係るサーミスタによれば、第2金属窒化膜の下地層である第1金属窒化膜がウルツ鉱型結晶構造をもつ絶縁性の結晶性M’−Al−Nであるので、結晶性M’−Al−Nと同じ結晶系の第2金属窒化膜が第1金属窒化膜上に成膜されていることで、成膜開始直後のサーミスタ用MxAyNzの初期結晶成長時より、MxAyNz結晶を十分に窒化させることが可能であり、窒素欠陥量が極めて少ない柱状結晶化膜となり、さらに結晶配向度が高くなって、より高いB定数が得られる。
また、本発明に係るサーミスタ用金属窒化物膜構造の製造方法によれば、基材上に形成された結晶性M’−Al−Nの第1金属窒化膜上に、M−A合金スパッタリングターゲットを用いて窒素含有雰囲気中で反応性スパッタを行って成膜するので、結晶配向度の強い上記MxAyNzからなる第2金属窒化膜をエピタキシャル成長させることができる。
さらに、本発明に係るサーミスタセンサによれば、上記本発明のサーミスタを備えているので、非焼成で形成された高B定数の薄膜サーミスタ部(第2金属窒化膜)により、良好なサーミスタ特性を有したサーミスタセンサが得られる。
上記第2金属窒化膜4は、サーミスタ特性を有する結晶性M−A−N(但し、MはTi,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni及びCuの少なくとも1種を示すと共に、AはAl又は(Al及びSi)を示す。)である。
さらに、第2金属窒化膜4は、サーミスタ特性を有する結晶性Ti−Al−Nであることが好ましい。
また、上記「y/(x+y)」(すなわち、A/(M+A))が0.98を超えると、抵抗率が非常に高く、きわめて高い絶縁性を示すため、サーミスタ材料として適用できない。
なお、上記A/(M+A)が0.98以下であっても、第2金属窒化膜4に対して1000倍以上の高い抵抗値を有した第1金属窒化膜3は、本発明では第2金属窒化膜4に対して相対的に十分な絶縁性を有している。例えば、M=Ti,A=Alの場合、Al/(Ti+Al)が0.85の第2金属窒化膜4では、25℃抵抗率が2.47×103Ωcmであるが、Al/(Ti+Al)が0.97の第1金属窒化膜3では、25℃抵抗率が2.41×108Ωcmである。したがって、Al/(Ti+Al)が0.97の第1金属窒化膜3は、Al/(Ti+Al)が0.85の第2金属窒化膜4に対して約10万倍の抵抗値を有することから、十分な絶縁性を有した下地として機能する。
また、Al/(Ti+Al)が0.91の第1金属窒化膜3では、25℃抵抗率が1.38×105Ωcmであるが、Al/(Ti+Al)が0.97の第1金属窒化膜3では、25℃抵抗率が2.41×108Ωcmである。したがって、Al/(Ti+Al)が0.97の第1金属窒化膜3は、Al/(Ti+Al)が0.91の第2金属窒化膜4に対して、1000倍以上の抵抗値を有することから、十分な絶縁性を有した下地として機能する。なお、上記第1金属窒化膜3及び第2金属窒化膜4の抵抗値は、熱酸化膜(SiO2)付きSi基板上に成膜したものを実測している。
さらに、上記「z」(すなわち、N/(M+A+N))が0.5を超えると、ウルツ鉱型の単相を得ることができない。このことは、ウルツ鉱型の単相において、窒素サイトにおける欠陥がない場合の化学量論比が0.5(すなわち、N/(M+A+N)=0.5)であることに起因する。
なお、第1金属窒化膜3が、絶縁性の結晶性M’−Al−N(但し、M’はTi,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni及びCuの少なくとも1種を示す。)の場合、薄膜サーミスタ部3のサーミスタ特性を有するM−A−N(但し、MはTi,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni及びCuの少なくとも1種を示すと共に、AはAl又は(Al及びSi)を示す。)よりも抵抗値が1000倍以上であることが好ましい。なお、絶縁性の結晶性M’−Al−Nの組成比Al/(Al+M’)を、サーミスタ特性を有するM−A−Nの組成比A/(A+M)よりも、十分に大きくすることで、きわめて高い絶縁性が実現される。このように、第1金属窒化膜3は、その抵抗値が第2金属窒化膜4の1000倍以上であれば、第2金属窒化膜4に対して十分高い絶縁性を有した下地層として機能し、第2金属窒化膜4のサーミスタ特性に影響を与えない。
以下の表1にAl,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Siの各イオン種における有効イオン半径を示す(参照論文 R.D.Shannon, Acta Crystallogr., Sect.A, 32, 751(1976))。
本発明は、ウルツ鉱型の結晶構造をもつ窒化物絶縁体である結晶性Al−NのAlサイトをTi等のMに置き換えることにより、キャリアドーピングし、電気伝導が増加することで、サーミスタ特性が得られるものであるが、例えばAlサイトをTiに置き換えた場合は、AlよりTiの方が有効イオン半径が大きいので、その結果、AlとTiとの平均イオン半径は増加する。その結果、原子間距離が増加し、格子定数が増加すると推測できる。
実際に、特許文献2〜7にて、ウルツ鉱型のMxAyNz(但し、MはTi,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni及びCuの少なくとも1種を示すと共に、AはAl又は(Al及びSi)を示す。)が得られ、サーミスタ特性が得られている。また、結晶性Al−NのAlサイトをTi等に置き換えることによる格子定数の増加が、X線データより確認されていることが報告されている。なお、Siについては、表1より、Si及びAlのイオン半径の大小関係は判別できないが、特許文献5にて、AlとSiの双方を含むMxAyNzにて、ウルツ鉱型の結晶構造をもち、さらに、サーミスタ特性が得られていることが報告されている。
さらに、結晶性M’−Al−N膜がウルツ鉱型結晶構造をもち、膜厚方向にc軸配向度が高いエピタキシャル成長膜又はスパッタ膜であると、ウルツ鉱型結晶構造をもつMxAyNz膜を容易にエピタキシャル成長させることが可能となる。
絶縁性の結晶性Ti−Al−N膜をスパッタリングにより形成する場合は、Ti−Al合金スパッタリングターゲットを用い、窒素含有雰囲気中で反応性スパッタ法にて、Ti−Al−N(Al/(Al+Ti)比=0.97)の第1金属窒化膜3を膜厚100nmで成膜する。その時のスパッタ条件は、到達真空度4×10−5Pa、スパッタガス圧0.25Pa、ターゲット投入電力(出力)200Wで、Arガス+窒素ガスの混合ガス雰囲気下において、窒素ガス分率を30%で作製した。
上記一対のパターン電極5は、例えばCr膜とAu膜との積層金属膜でパターン形成され、第2金属窒化膜4上で互いに対向状態とされていると共に、複数の櫛部5aを有した櫛形パターンとされている。
また、サーミスタの製造方法として、上記成膜工程前に、第1金属窒化膜3の表面に存在する表面酸化膜を除去する酸化膜除去工程を有していることが好ましい。なお、酸化膜除去工程は、成膜工程と同一の成膜装置内で実施することが好ましく、酸化膜除去後は、大気開放することなく、同一成膜装置内で直ちに成膜することが望ましい。酸化膜除去後、大気開放してしまうと、直ちに新たな表面酸化が進行してしまうからである。サーミスタ用金属窒化膜の成膜はプラズマプロセスである反応性スパッタリングを行っているため、上記理由より、酸化膜除去の手法もプラズマを用いた手法が好ましい。なお、このプラズマ処理は、酸化膜だけなく、表面の汚れである有機残渣、水分残渣等の除去にも有効であり、基板洗浄の効果もあることから、成膜前の基板表面の異物、汚染物質の混入も防ぐことができる。
その時のスパッタ条件は、例えば、組成比Al/(Al+Ti)比=0.97のTi−Al合金スパッタリングターゲットを用い、到達真空度4×10−5Pa、スパッタガス圧0.25Pa、ターゲット投入電力(出力)200Wで、Arガス+窒素ガスの混合ガス雰囲気下において、窒素ガス分率を30%で作製した。
次に、第1金属窒化膜3上に、窒素含有雰囲気中の反応性スパッタ法にてサーミスタ特性を有する上記第2金属窒化膜を膜厚200nmで成膜する。
例えば、M=Ti,A=Alとした場合、その時のスパッタ条件は、例えば、組成比Al/(Al+Ti)比=0.85のTi−Al合金スパッタリングターゲットを用い、到達真空度:4×10−5Pa、スパッタガス圧:0.2Pa、ターゲット投入電力(出力):200Wで、Arガス+窒素ガスの混合ガス雰囲気下において窒素ガス分圧:30%とする。
なお、第1金属窒化膜3と第2金属窒化膜4とが、同じ元素で構成された膜であるので、同じエッチング液を用いて同時に所望のサイズにパターニングしても構わない。
さらに、第1金属窒化膜3及び第2金属窒化膜4が、共にc軸配向度が大きい結晶配向をもつ膜であり、第2金属窒化膜4がエピタキシャル成長膜であるので、より高いB定数が得られる。
また、第1金属窒化膜3の抵抗値が、第2金属窒化膜4の抵抗値の1000倍以上であるので、サーミスタ層である第2金属窒化膜4に対して第1金属窒化膜3が相対的に十分な絶縁性を有する下地絶縁層として機能する。
さらに、基材2に絶縁性フィルムを採用した場合、上記薄膜サーミスタ部が柔軟性を有していると共に基材2が柔軟性を有することで、サーミスタセンサ全体として柔軟性を有し、例えば測定対象物に押し当てた際に、柔軟に湾曲して測定対象物と接触させることが可能になる。また、測定対象物が曲面をもっていても、測定対象物とサーミスタ部とを面接触させることができるので、柔軟性と応答性とを兼ね備えたサーミスタセンサが得られる。
特に、成膜工程前に、第1金属窒化膜3の表面に存在する表面酸化膜を除去する酸化膜除去工程を有しているので、酸化膜除去工程がないときと比べて、サーミスタ用MxAyNzは、初期結晶成長時から、よりMxAyNz結晶を窒化させることが可能であり、より結晶性が良く、さらに結晶配向に優れた第2金属窒化膜4をエピタキシャル成長させることができる。
上記下地膜22は、結晶性Al−Nであり、その結晶構造が六方晶系のウルツ鉱型の単相であり、c軸配向度が大きい結晶配向をもつ膜である。
結晶性Al−N膜をスパッタリングにより形成する場合は、例えば、Alスパッタリングターゲットを用い、スパッタ条件は、到達真空度4×10−5Pa、スパッタガス圧0.2Pa、ターゲット投入電力(出力)200Wで、Arガス+窒素ガスの混合ガス雰囲気下において窒素ガス分率を35%とする。
より具体的には、例えばサファイア基板の基材2上に結晶性Al−Nの下地膜22を厚さ1μmでエピタキシャル成長したもの(例えばDOWAエレクトロニクス製のAl−Nエピタキシャル膜付きサファイア基板)を用意し、その上に第1金属窒化膜3と第2金属窒化膜4とを第1実施形態と同様に成膜する。なお、下地膜22成膜後に、Ar逆スパッタを行って表面処理した状態で第1金属窒化膜3を形成することが好ましい。
本発明の実施例及び比較例として、図2に示すサーミスタセンサを膜評価用素子として次のように作製した。
まず、本発明の実施例1として、反応性スパッタ法にて、組成比Al/(Ti+Al)=0.97としたTi−Al合金ターゲットを用いて、熱酸化膜(SiO2)付きSi基板の基材2上に絶縁性の結晶性Ti−Al−Nの第1金属窒化膜3を膜厚100nm形成し、さらにこの上に、反応性スパッタ法にて、組成比Al/(Ti+Al)=0.85としたTi−Al合金ターゲットを用いて、サーミスタ特性を有する結晶性Ti−Al−N膜(第2金属窒化膜4)を膜厚200nm形成した。
また、比較として熱酸化膜付きSi基板を基材として用いて、その上に同様にサーミスタ特性を有するTi−Al−N膜を膜厚200nm成膜した比較例1(膜の組成比Al/(Ti+Al)=0.85)も作製して評価を行った。
なお、ポリイミド基板を基材2とした実施例3,4において、柔軟性を有し、曲げ前後に抵抗値変化が無いことを確認している。
反応性スパッタ法にて得られた上記各Ti−Al−N膜について、X線光電子分光法(XPS)にて元素分析を行った。このXPSでは、Arスパッタにより、最表面から深さ20nmのスパッタ面において、定量分析を実施した。
なお、上記X線光電子分光法(XPS)は、X線源をMgKα(350W)とし、パスエネルギー:58.5eV、測定間隔:0.125eV、試料面に対する光電子取り出し角:45deg、分析エリアを約800μmφの条件下で定量分析を実施した。
この結果、組成比Al/(Ti+Al)=0.85としたTi−Al合金ターゲットを用いて作製された比較例及び実施例のTi−Al−N膜は、いずれも組成比Al/(Ti+Al)=0.85±0.01であった。
上記比較例のTi−Al−N膜及び各実施例のTi−Al−N膜(第2金属窒化膜4)について、4端子法(van der pauw法)にて25℃での比抵抗を測定した。その結果を表2及び表3に示す。
各膜評価用素子の25℃及び50℃の抵抗値を恒温槽内で測定し、25℃と50℃との抵抗値よりB定数を算出した。その結果も表2に示す。また、25℃と50℃との抵抗値より負の温度特性をもつサーミスタであることを確認している。
なお、本発明におけるB定数算出方法は、上述したように25℃と50℃とのそれぞれの抵抗値から以下の式によって求めている。
B定数(K)=ln(R25/R50)/(1/T25−1/T50)
R25(Ω):25℃における抵抗値
R50(Ω):50℃における抵抗値
T25(K):298.15K 25℃を絶対温度表示
T50(K):323.15K 50℃を絶対温度表示
これらの結果からわかるように、本発明の実施例及び比較例は、いずれも高い抵抗率及びB定数が得られている。特に、Ar逆スパッタにより、第1金属窒化膜3の表面酸化膜を除去した本発明の実施例は、除去をおこなっていない実施例よりもさらに高B定数が得られている。
また、比較例1に比べて、本発明の実施例1〜4は、いずれも耐熱試験後の抵抗値上昇率が低く抑えられていることがわかる。
次に、反応性スパッタ法にて、組成比Al/(Ti+Al)=0.97としたTi−Al合金ターゲットを用いて、熱酸化膜(SiO2)付きSi基板の基材2上に絶縁性の結晶性Ti−Al−N膜(第1金属窒化膜3)を膜厚100nm形成し、この上に組成比Al/(Ti+Al)=0.85としたTi−Al合金ターゲットを用いて、サーミスタ特性を有する結晶性Ti−Al−N膜(第2金属窒化膜4)を膜厚200nm形成した実施例5を作製した。
なお、連続成膜とは、第1金属窒化膜3の表面酸化を防ぐため、大気開放することなく、第1金属窒化膜3成膜後、同一の成膜装置内にて直ちに第2金属窒化膜4を成膜することを意味する。
また、比較例1におけるサーミスタ特性を有するTi−Al−N膜断面の電子線回折像を図6に示す。さらに、実施例5における第2金属窒化膜4であるサーミスタ特性を有するTi−Al−N膜断面の電子線回折像を図7の(a)に示すと共に、実施例5における第2金属窒化膜4であるサーミスタ特性を有するTi−Al−N膜と、第1金属窒化膜3である絶縁性の結晶性Ti−Al−N膜との両方を含む広範囲による電子線回折像を図7の(b)に示す。
また、これらの電子線回折像の上下方向は、基板面に垂直な方向、すなわちTi−Al−N膜の柱状結晶の成長方向と一致する。
また、上記電子線回折像から、上記比較例及び実施例では、いずれも基板に垂直方向(図の上下方向)に、002と00−2との回折点が検出されていることから、基板に垂直な方向に、c軸配向度が高い結晶化膜が形成されていることがわかる。
しかしながら、比較例1の回折点は、実施例に比べて円弧状となっている。すなわち、全ての結晶の配向が揃っているわけではなく、熱酸化膜付きSi基板に対して垂直方向から僅かにずれたc軸配向化膜が存在していることを示している。これは、サーミスタ特性を有する第2金属窒化膜4のTi−Al−N膜がSiO2からなる非晶質の酸化膜上に形成されていることに起因する。
サーミスタ特性を有するTi−Al−N膜断面の電子線回折像について、図7の(a)の実施例は、図6の比較例に比べて、回折点の円弧の長さが短くなっており、サーミスタ特性を有するTi−Al−N膜のc軸配向度がより高くなっていることがわかる。これは、c軸配向度の高い絶縁性の結晶性Ti−Al−N膜上に形成されたことに由来し、サーミスタ用Ti−Al−N膜は、初期結晶成長時から、よりTi−Al−N膜結晶を窒化させることが可能であり、さらにc軸結晶配向に優れたサーミスタ用Ti−Al−N膜をエピタキシャル成長させることができる。窒素欠陥量が極めて少ないサーミスタ特性を有するTi−Al−N膜が形成されているので、実施例のいずれも高い抵抗率及びB定数が得られている。
特に実施例5は、絶縁性の結晶性Ti−Al−N膜のAr逆スパッタによる表面処理を行っており、絶縁性の結晶性Ti−Al−N膜上のごくわずかな表面酸化膜も除去されており、絶縁性の結晶性Ti−Al−N膜とサーミスタ用Ti−Al−N膜との界面近傍にて、歪エネルギーが緩和され、結晶格子が緩和されることで、極めて高い格子整合性が実現されている。そのため、サーミスタ用Ti−Al−N膜は、初期結晶成長時から、よりTi−Al−N膜結晶を窒化させることが可能であり、c軸結晶配向にきわめて優れたサーミスタ用Ti−Al−N膜をエピタキシャル成長させることができる。
次に、本発明の実施例はウルツ鉱型相の単相の膜であり、配向性が強いことから、第2金属窒化膜4上に垂直な方向(膜厚方向)の結晶軸においてa軸配向性とc軸配向性のどちらが強いか、視斜角入射X線回折(Grazing Incidence X-ray Diffraction)を用いて調査した。この際、結晶軸の配向性を調べるために、(100)(a軸配向を示すhkl指数)と(002)(c軸配向を示すhkl指数)とのピーク強度比を測定した。
また、図8から図10の上記各Ti−Al−N単層膜及びTi−Al−N積層膜について、入射角を0度とし、2θ=20〜100度の範囲で対称測定(一般的なθ−2θ測定)を実施した結果を、図11から図13に示す。
次に、上記図8から図10の各Ti−Al−N単層膜及びTi−Al−N積層膜について、断面SEM写真を、図14から図16に示す。
これらの実施例のサンプルは、熱酸化膜付きSi基板をへき開破断したものを用いている。また、45°の角度で傾斜観察した写真である。
柱状結晶のアスペクト比を(長さ)÷(粒径)として定義すると、上記各Ti−Al−N単層膜及びTi−Al−N積層膜は6以上の大きいアスペクト比をもっている。柱状結晶の粒径は10nm±5nmφ程度であり、粒径が小さく、緻密な膜が得られている。
次に、組成比Al/(Al+Ti)を変えた際のウルツ鉱型結晶構造(六方晶、空間群P63mc)をもつTi−Al−Nの格子定数についてa軸長とc軸長とにおいて調べた結果を、図17及び図18に示す。なお、格子定数は、XRD結果より算出した。
これらの結果からわかるように、AlよりTiのイオン半径が大きく(表1参照)、AlサイトにTi元素が部分置換され、固溶されることに伴い(すなわち組成比Al/(Al+Ti)が減少することに伴い)、c軸長(柱状結晶の成長方向)はあまり変化していないのに対し、a軸長(柱状結晶の成長方向に垂直な方向、すなわち、基板に垂直方向)が増大し、結晶性Al−N膜との格子不整合が大きくなっている。しかしながら、本発明の組成範囲において、組成比Al/(Al+Ti)がきわめて大きい絶縁性の結晶性Ti−Al−N膜上に、組成比Al/(Al+Ti)が小さいサーミスタ特性を有する結晶性Ti−Al−Nがエピタキシャル成長していることから、Tiよりイオン半径が小さい他のM元素(V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni及びCu)で置換されたサーミスタ特性を有する結晶性M−Al−N膜において、Ti−Al−N膜よりa軸長が小さくなり、絶縁性の結晶性M’−Al−N膜との格子不整合量がより小さくなることが考えられるので、サーミスタ特性を有する結晶性M−Al−N膜(M=V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni及びCu)においても、同様に絶縁性の結晶性M’−Al−N膜上に第1金属窒化膜であるサーミスタ特性を有する結晶性M−Al−N膜をエピタキシャル成長可能である。
さらに、上記同様な理由より、結晶性Al−N膜上に絶縁性の結晶性M’−Al−N膜をエピタキシャル成長可能であり、その上に形成されるサーミスタ特性を有する絶縁性の結晶性M−Al−N膜は、よりc軸配向度の高いエピタキシャル成長膜を形成可能である。
Claims (10)
- 基材上に形成されたサーミスタであって、
前記基材上に直接又は下地膜を介して形成された第1金属窒化膜と、
前記第1金属窒化膜上に形成された第2金属窒化膜とを備え、
前記第2金属窒化膜が、サーミスタ特性を有する結晶性M−A−N(但し、MはTi,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni及びCuの少なくとも1種を示すと共に、AはAl又は(Al及びSi)を示す。)であり、
前記第1金属窒化膜が、絶縁性の結晶性M’−Al−N(但し、M’はTi,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni及びCuの少なくとも1種を示す。)であり、
前記第1金属窒化膜及び前記第2金属窒化膜の結晶構造が、共に六方晶系のウルツ鉱型の単相であることを特徴とするサーミスタ。 - 請求項1に記載のサーミスタにおいて、
前記第1金属窒化膜に含有されている前記M’の元素が、前記第2金属窒化膜に含有されている前記Mの元素と同じであることを特徴とするサーミスタ。 - 請求項1又は2に記載のサーミスタにおいて、
前記第1金属窒化膜が、前記基材上に前記下地膜を介して形成され、
前記下地膜が、結晶性Al−Nであり、その結晶構造が六方晶系のウルツ鉱型の単相であることを特徴とするサーミスタ。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載のサーミスタにおいて、
前記第1金属窒化膜の抵抗値が、前記第2金属窒化膜の抵抗値の1000倍以上であることを特徴とするサーミスタ。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載のサーミスタにおいて、
前記第2金属窒化膜が、サーミスタ特性を有する結晶性Ti−Al−Nであり、
前記第1金属窒化膜が、絶縁性の結晶性Ti−Al−Nであることを特徴とするサーミスタ。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載のサーミスタにおいて、
前記第2金属窒化膜が、膜厚方向にa軸配向度よりc軸配向度が大きい結晶配向をもつエピタキシャル成長膜であると共に、
前記第1金属窒化膜が、膜厚方向にa軸配向度よりc軸配向度が大きい結晶配向をもつ膜であることを特徴とするサーミスタ。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載のサーミスタの前記基材,前記第1金属窒化膜及び前記第2金属窒化膜と、
前記第2金属窒化膜に形成された一対のパターン電極とを備えていることを特徴とするサーミスタセンサ。 - 請求項7に記載のサーミスタセンサにおいて、
前記基材が、絶縁性フィルムであることを特徴とするサーミスタセンサ。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載のサーミスタの製造方法であって、
基材上に形成された絶縁性の結晶性M’−Al−N(但し、M’はTi,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni及びCuの少なくとも1種を示す。)の前記第1金属窒化膜上に、M−A合金スパッタリングターゲット(但し、MはTi,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni及びCuの少なくとも1種を示すと共に、AはAl又は(Al及びSi)を示す。)を用いて窒素含有雰囲気中で反応性スパッタを行って前記第2金属窒化膜を成膜する成膜工程を有していることを特徴とするサーミスタの製造方法。 - 請求項9に記載のサーミスタの製造方法において、
前記成膜工程前に、前記第1金属窒化膜の表面に存在する表面酸化膜を除去する酸化膜除去工程を有していることを特徴とするサーミスタの製造方法。
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