JP3030337B2 - 極低温用温度計 - Google Patents
極低温用温度計Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は極低温域での温度を高精
度に測定するための温度計で、特に極低温状態下で稼働
されるクライオスタット、核融合炉用超伝導電磁石、Ｍ
ＨＤ発電、超伝導送電、超高速磁気浮上列車等の極低温
の計測に用いる。
度に測定するための温度計で、特に極低温状態下で稼働
されるクライオスタット、核融合炉用超伝導電磁石、Ｍ
ＨＤ発電、超伝導送電、超高速磁気浮上列車等の極低温
の計測に用いる。
【０００２】
【従来の技術】極低温領域における温度の計測には、半
導体や金属の抵抗値変化を利用した測温抵抗体が用いら
れている。この測温抵抗体は、小型で使用法が簡便な
上、特にゲルマニウム温度計は温度検出感度（以下、検
出感度あるいは検出電圧ともいう）が大きいという特徴
を有しているが検出感度が測定温度に大きく依存してい
る。その上、「Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｔｅｃｈｎ
ｉｑｕｅｓ ｉｎ Ｌｏｗ−Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
Ｐｈｙｓｉｃｓ（ｂｙ ＧＵＹ Ｋ．ＷＨＩＴＥ）ＯＸ
ＦＯＲＤ ＳＣＩＥＮＣＥ ＰＵＢＬＩＣＡＴＩＯＮ
Ｓ，１９７９ Ｔｈｉｒｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ」により、
図５に示すように抵抗値Ｒと温度Ｔとの関係式が複雑で
あり、また個々の特性のバラツキが大きく実用上、個々
の較正を必要としており、したがって、高価格になると
いう課題があった。
導体や金属の抵抗値変化を利用した測温抵抗体が用いら
れている。この測温抵抗体は、小型で使用法が簡便な
上、特にゲルマニウム温度計は温度検出感度（以下、検
出感度あるいは検出電圧ともいう）が大きいという特徴
を有しているが検出感度が測定温度に大きく依存してい
る。その上、「Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｔｅｃｈｎ
ｉｑｕｅｓ ｉｎ Ｌｏｗ−Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
Ｐｈｙｓｉｃｓ（ｂｙ ＧＵＹ Ｋ．ＷＨＩＴＥ）ＯＸ
ＦＯＲＤ ＳＣＩＥＮＣＥ ＰＵＢＬＩＣＡＴＩＯＮ
Ｓ，１９７９ Ｔｈｉｒｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ」により、
図５に示すように抵抗値Ｒと温度Ｔとの関係式が複雑で
あり、また個々の特性のバラツキが大きく実用上、個々
の較正を必要としており、したがって、高価格になると
いう課題があった。
【０００３】以上に述べた課題は、高濃度ドーピングに
よるキャリアの縮退やホッピング伝導に起因するといわ
れており、温度検出感度の温度依存性の小さいものはま
だ開発されていない。シリコン半導体を用いた場合でも
同様である。つまり、いずれも検出感度が低かったり、
また、温度検出感度の温度依存性が大きく、したがって
測定温度範囲が狭く、なおかつ非直線性を補正するため
の回路を必要としていた。
よるキャリアの縮退やホッピング伝導に起因するといわ
れており、温度検出感度の温度依存性の小さいものはま
だ開発されていない。シリコン半導体を用いた場合でも
同様である。つまり、いずれも検出感度が低かったり、
また、温度検出感度の温度依存性が大きく、したがって
測定温度範囲が狭く、なおかつ非直線性を補正するため
の回路を必要としていた。
【０００４】次に、測温抵抗体を用いて低温あるいは極
低温を計測する上では、測温抵抗体のみが低温あるいは
極低温にさらされ、基準用抵抗体は室温におかれる例が
多い。このような場合には、配線上に生じるノイズや配
線の温度差に起因する熱起電力が生じ易く、測定精度の
劣化につながっていた。
低温を計測する上では、測温抵抗体のみが低温あるいは
極低温にさらされ、基準用抵抗体は室温におかれる例が
多い。このような場合には、配線上に生じるノイズや配
線の温度差に起因する熱起電力が生じ易く、測定精度の
劣化につながっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示すように従来の極低温用抵抗温度計においてはいずれ
も温度Ｔと抵抗Ｒの関係において簡単な関係式が成り立
たないので、比較的多くの温度で較正を行う必要があっ
た。したがって、多くの温度での較正を必要としない温
度Ｔと抵抗Ｒの関係において簡単な関係式が成り立ち、
かつ極低温下の磁場中で比較的簡単な補正を行うことに
より高精度に計測できる極低温用抵抗温度計を実現する
ことが本発明の課題である。
示すように従来の極低温用抵抗温度計においてはいずれ
も温度Ｔと抵抗Ｒの関係において簡単な関係式が成り立
たないので、比較的多くの温度で較正を行う必要があっ
た。したがって、多くの温度での較正を必要としない温
度Ｔと抵抗Ｒの関係において簡単な関係式が成り立ち、
かつ極低温下の磁場中で比較的簡単な補正を行うことに
より高精度に計測できる極低温用抵抗温度計を実現する
ことが本発明の課題である。
【０００６】以上の他、高速応答性であること、小型化
・薄膜化が容易であること、及び測温抵抗体と基準抵抗
体を集積化できる極低温用抵抗温度計であり，極低温、
及び低温領域で使用できることをも兼ね備えた抵抗値変
化型の極低温用抵抗温度計を実現することが本発明の課
題である。
・薄膜化が容易であること、及び測温抵抗体と基準抵抗
体を集積化できる極低温用抵抗温度計であり，極低温、
及び低温領域で使用できることをも兼ね備えた抵抗値変
化型の極低温用抵抗温度計を実現することが本発明の課
題である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】以上の点に鑑み、本発明
では同一出願人による「感温装置」（特開昭５８−１７
０００１号公報）及び「感温装置」( 特願平２−７５０
９４号) を基本とし、その後の研究によりプラズマＣＶ
Ｄ法や光ＣＶＤ法等を用いて絶縁性基板上に堆積したア
モルファスシリコン薄膜の伝導特性が微結晶化度すなわ
ち、Ｘ線回折法あるいはレーザラマン分光法を用いて計
量したアモルファス中に含まれる微結晶相中の占有率に
より異なる実験事実が得られたことに着目する。
では同一出願人による「感温装置」（特開昭５８−１７
０００１号公報）及び「感温装置」( 特願平２−７５０
９４号) を基本とし、その後の研究によりプラズマＣＶ
Ｄ法や光ＣＶＤ法等を用いて絶縁性基板上に堆積したア
モルファスシリコン薄膜の伝導特性が微結晶化度すなわ
ち、Ｘ線回折法あるいはレーザラマン分光法を用いて計
量したアモルファス中に含まれる微結晶相中の占有率に
より異なる実験事実が得られたことに着目する。
【０００８】すなわち、セラミック基板上にプラズマＣ
ＶＤ法を用いて堆積した、微結晶化シリコン薄膜からな
る抵抗体の抵抗Ｒと温度Ｔの関係式が簡単に表されるこ
と及び極めて磁場による抵抗変化が少ないということが
発明者により発見された現象を利用する。図４は、それ
ぞれ微結晶化度の異なる微結晶化シリコン薄膜抵抗体の
抵抗Ｒの温度（Ｔ）依存性を示す図である。図中、実線
（ａ−１）、（ａ−２）、（ａ−３）はそれぞれ微結晶
化度が１５％、２０％、６０％のｐ型微結晶化シリコン
薄膜抵抗体を示す。また、実線（ｂ）は微結晶化度６５
％のｎ型微結晶化シリコン薄膜抵抗体を示す。すなわ
ち、図４に示されているように、２０％以上の微結晶化
度を有する微結晶化シリコン薄膜抵抗体の、抵抗Ｒと温
度Ｔの関係はほぼ次式で与えることができる。
ＶＤ法を用いて堆積した、微結晶化シリコン薄膜からな
る抵抗体の抵抗Ｒと温度Ｔの関係式が簡単に表されるこ
と及び極めて磁場による抵抗変化が少ないということが
発明者により発見された現象を利用する。図４は、それ
ぞれ微結晶化度の異なる微結晶化シリコン薄膜抵抗体の
抵抗Ｒの温度（Ｔ）依存性を示す図である。図中、実線
（ａ−１）、（ａ−２）、（ａ−３）はそれぞれ微結晶
化度が１５％、２０％、６０％のｐ型微結晶化シリコン
薄膜抵抗体を示す。また、実線（ｂ）は微結晶化度６５
％のｎ型微結晶化シリコン薄膜抵抗体を示す。すなわ
ち、図４に示されているように、２０％以上の微結晶化
度を有する微結晶化シリコン薄膜抵抗体の、抵抗Ｒと温
度Ｔの関係はほぼ次式で与えることができる。
【０００９】
【数１】
【００１０】ここで、α、βは実験的に得られ、例えば
図３の実線（ａ−３）ではβ＝−０．２８、また実線
（ｂ）ではβ＝−１．０６で与えられる。このプラズマ
ＣＶＤ法等を用いて堆積したアモルファスシリコン薄膜
を測温抵抗体の検出部に用いることにより、検出感度が
大きく、高速応答性を有し、小型化・集積化ができる極
低温用抵抗温度計を実現する。
図３の実線（ａ−３）ではβ＝−０．２８、また実線
（ｂ）ではβ＝−１．０６で与えられる。このプラズマ
ＣＶＤ法等を用いて堆積したアモルファスシリコン薄膜
を測温抵抗体の検出部に用いることにより、検出感度が
大きく、高速応答性を有し、小型化・集積化ができる極
低温用抵抗温度計を実現する。
【００１１】
【作用】微結晶化シリコン薄膜抵抗体の抵抗Ｒと温度Ｔ
の関係は、式（１）に示すように簡単な関係式で表すこ
とができる。したがって、温度Ｔ１及び温度Ｔ２でのそ
れぞれの抵抗値Ｒ１及びＲ２を測定し、それらの値を式
（１）に代入することにより、式（１）におけるα及び
βは一意的に決定される。したがって、この較正された
抵抗体の抵抗値Ｒを測定することにより測定すべき温度
Ｔは式（１）を用いて容易に求めることができる。ま
た、ΔＲ／Ｒは常に一定なので、ΔＴ／Ｔも常に一定と
なる。そのため、極低温でも検出感度が劣化せず、した
がって広範囲にわたって高精度で温度を測定できる。
の関係は、式（１）に示すように簡単な関係式で表すこ
とができる。したがって、温度Ｔ１及び温度Ｔ２でのそ
れぞれの抵抗値Ｒ１及びＲ２を測定し、それらの値を式
（１）に代入することにより、式（１）におけるα及び
βは一意的に決定される。したがって、この較正された
抵抗体の抵抗値Ｒを測定することにより測定すべき温度
Ｔは式（１）を用いて容易に求めることができる。ま
た、ΔＲ／Ｒは常に一定なので、ΔＴ／Ｔも常に一定と
なる。そのため、極低温でも検出感度が劣化せず、した
がって広範囲にわたって高精度で温度を測定できる。
【００１２】
【実施例】図１及び図２は本発明に係る感温装置の一実
施例の構成を示す図であり、図１にその平面図を、図２
に図１の線Ｘ−Ｙにおける断面図を示す。図１及び図２
において、１は絶縁性基板、２は微結晶化半導体薄膜で
あるｎ形（ｐ形）アモルファスシリコン・ゲルマニウム
薄膜、３ａと３ｂは一対のオーミック電極（単に電極と
もいう）、４ａと４ｂは一対のリード線を示す。
施例の構成を示す図であり、図１にその平面図を、図２
に図１の線Ｘ−Ｙにおける断面図を示す。図１及び図２
において、１は絶縁性基板、２は微結晶化半導体薄膜で
あるｎ形（ｐ形）アモルファスシリコン・ゲルマニウム
薄膜、３ａと３ｂは一対のオーミック電極（単に電極と
もいう）、４ａと４ｂは一対のリード線を示す。
【００１３】次に、本発明に係る感温装置の製造方法に
ついて述べる。絶縁性基板１の材料としては、耐熱性が
ある絶縁体や、同様の性質を有する導体板あるいは半導
体板の表面をＣＶＤ法による二酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ2 ）膜や窒化シリコン（Ｓｉ3 Ｎ4 ）膜で覆ったもの
が望ましく、例えばガラス板、アルミナ板、石英板、溶
融石英ガラス板、水晶板、ポリミィドフィルム、金属板
や半導体の表面を絶縁薄膜（例えば、ＣＶＤ法による二
酸化シリコン薄膜や窒化シリコン薄膜）で覆ったもの等
が用いられる。特に、線膨脹率がアモルファスシリコン
薄膜に近いガラス板やアルミナ板が良い。これらによる
基板は、有機溶剤等で十分に洗浄した後、清浄な雰囲気
中で瞬時に乾燥させる。
ついて述べる。絶縁性基板１の材料としては、耐熱性が
ある絶縁体や、同様の性質を有する導体板あるいは半導
体板の表面をＣＶＤ法による二酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ2 ）膜や窒化シリコン（Ｓｉ3 Ｎ4 ）膜で覆ったもの
が望ましく、例えばガラス板、アルミナ板、石英板、溶
融石英ガラス板、水晶板、ポリミィドフィルム、金属板
や半導体の表面を絶縁薄膜（例えば、ＣＶＤ法による二
酸化シリコン薄膜や窒化シリコン薄膜）で覆ったもの等
が用いられる。特に、線膨脹率がアモルファスシリコン
薄膜に近いガラス板やアルミナ板が良い。これらによる
基板は、有機溶剤等で十分に洗浄した後、清浄な雰囲気
中で瞬時に乾燥させる。
【００１４】次に、シラン（ＳｉＨ4 ）、または（シラ
ン＋水素（Ｈ2 ））の混合ガスを用い、プラズマＣＶＤ
法、または光ＣＶＤ法等を用いてアモルファスシリコン
薄膜（アモルファスシリコン薄膜抵抗体ともいう）２を
堆積させる。この場合、アモルファスシリコン薄膜抵抗
体の導電率が大きい程望ましく、通常σ＝１Ｓ・ｃｍ-1
以上のものが用いられる。
ン＋水素（Ｈ2 ））の混合ガスを用い、プラズマＣＶＤ
法、または光ＣＶＤ法等を用いてアモルファスシリコン
薄膜（アモルファスシリコン薄膜抵抗体ともいう）２を
堆積させる。この場合、アモルファスシリコン薄膜抵抗
体の導電率が大きい程望ましく、通常σ＝１Ｓ・ｃｍ-1
以上のものが用いられる。
【００１５】プラズマＣＶＤ法を用いた堆積条件の一例
としては、放電圧力０．１〜１０Ｔｏｒｒ、放電パワー
密度０．０１〜１０Ｗ／ｃｍ2 （放電電流１〜１００ｍ
Ａ／ｃｍ2 、放電電圧５００〜８００Ｖ、電極間隔１．
５〜３ｃｍ）、基板温度１５０〜５００℃、シラン／水
素＝０．００３〜１、ジボラン／シラン＝１０〜２５０
０ｐｐｍ、ホスフィン／シラン＝１０〜２５００ｐｐ
ｍ、である。これらの条件で堆積したアモルファスシリ
コン薄膜として、導電率σが２０Ｓ・ｃｍ-1以上で最大
１００Ｓ・ｃｍ-1のものが容易に得られている。
としては、放電圧力０．１〜１０Ｔｏｒｒ、放電パワー
密度０．０１〜１０Ｗ／ｃｍ2 （放電電流１〜１００ｍ
Ａ／ｃｍ2 、放電電圧５００〜８００Ｖ、電極間隔１．
５〜３ｃｍ）、基板温度１５０〜５００℃、シラン／水
素＝０．００３〜１、ジボラン／シラン＝１０〜２５０
０ｐｐｍ、ホスフィン／シラン＝１０〜２５００ｐｐ
ｍ、である。これらの条件で堆積したアモルファスシリ
コン薄膜として、導電率σが２０Ｓ・ｃｍ-1以上で最大
１００Ｓ・ｃｍ-1のものが容易に得られている。
【００１６】アモルファスシリコン薄膜の導電率を高め
る方法としては、放電電流を大きくする方法あるいはド
ーピングガスの割合を高くする方法等が一般的である。
微結晶化度の制御方法としては、同一発明者により開示
されている方法（「微結晶相を含むアモルファスシリコ
ン薄膜導電体」（特開昭６２−１５８３２０号公
報））、つまり、微結晶化度が放電パワー密度の大きさ
に依存するため、その関係に基づいて放電パワー密度を
制御する手法を用いた。その他、熱アニール法やレーザ
アニール法を用いても行うことができる。
る方法としては、放電電流を大きくする方法あるいはド
ーピングガスの割合を高くする方法等が一般的である。
微結晶化度の制御方法としては、同一発明者により開示
されている方法（「微結晶相を含むアモルファスシリコ
ン薄膜導電体」（特開昭６２−１５８３２０号公
報））、つまり、微結晶化度が放電パワー密度の大きさ
に依存するため、その関係に基づいて放電パワー密度を
制御する手法を用いた。その他、熱アニール法やレーザ
アニール法を用いても行うことができる。
【００１７】次に、真空蒸着法を用いて、電極用金属膜
（例えば、ＮｉＣｒ ５００オングストローム／Ａｕ
１０００オングストローム）を堆積させる。さらに、フ
ォトエッチング技術を用いて不要部を除去し、電極対３
ａ、３ｂ及びアモルファスシリコン薄膜抵抗体２を形成
する。このアモルファスシリコン薄膜抵抗体２の形状と
してはアモルファスシリコン薄膜の導電率、膜厚及び出
力インピーダンスを考慮して決められるが、アモルファ
スシリコン薄膜の長さをＬ、幅をＷとすれば、通常Ｌ／
Ｗ＝１／１０〜１０に設定される。
（例えば、ＮｉＣｒ ５００オングストローム／Ａｕ
１０００オングストローム）を堆積させる。さらに、フ
ォトエッチング技術を用いて不要部を除去し、電極対３
ａ、３ｂ及びアモルファスシリコン薄膜抵抗体２を形成
する。このアモルファスシリコン薄膜抵抗体２の形状と
してはアモルファスシリコン薄膜の導電率、膜厚及び出
力インピーダンスを考慮して決められるが、アモルファ
スシリコン薄膜の長さをＬ、幅をＷとすれば、通常Ｌ／
Ｗ＝１／１０〜１０に設定される。
【００１８】次に、絶縁性基板の表面に保護膜を堆積す
る。保護膜としてはＣＶＤ法による二酸化シリコン膜、
窒化シリコン膜及びポリミイド樹脂等を用いる。フォト
エッチング技術を用いて、電極パット部の保護膜を除去
する。最後に、電極３ａ、３ｂに取り出し用リード線４
ａ、４ｂを取り付けて完成する。リード線としては、ビ
ームリード方式、またはＡｕ線やＡｕリボン線等をワイ
ヤボンデングすることによって構成される。
る。保護膜としてはＣＶＤ法による二酸化シリコン膜、
窒化シリコン膜及びポリミイド樹脂等を用いる。フォト
エッチング技術を用いて、電極パット部の保護膜を除去
する。最後に、電極３ａ、３ｂに取り出し用リード線４
ａ、４ｂを取り付けて完成する。リード線としては、ビ
ームリード方式、またはＡｕ線やＡｕリボン線等をワイ
ヤボンデングすることによって構成される。
【００１９】以上に述べた製造方法では、半導体薄膜抵
抗体、及び電極対の形成にフォトエッチング技術を用い
たがメタルマスクを用いた方法でも形成できる。この場
合は、アモルファス半導体薄膜を堆積する時、あるいは
真空蒸着法を用いて電極金属薄を堆積する時に不要部を
メタルマスクでカバーする方法が用いられる。
抗体、及び電極対の形成にフォトエッチング技術を用い
たがメタルマスクを用いた方法でも形成できる。この場
合は、アモルファス半導体薄膜を堆積する時、あるいは
真空蒸着法を用いて電極金属薄を堆積する時に不要部を
メタルマスクでカバーする方法が用いられる。
【００２０】図３は上に述べた方法で作製したアモルフ
ァスシリコン薄膜抵抗体の抵抗Ｒの温度（Ｔ）依存性の
一例を示す図で、抵抗Ｒと温度Ｔの関係は式（１）のよ
うな簡単な関係式で与えることができる。ここで、α、
βは実験的に得られ、例えば実線（ａ−３）ではβ＝−
０．２８、で与えられる。したがって、温度Ｔ１及び温
度Ｔ２でのそれぞれの抵抗値Ｒ１及びＲ２を測定し、そ
れらの値を式（１）に代入することにより、式（１）に
おけるα及びβは一意的に決定される。したがって、こ
の較正された抵抗体の抵抗値Ｒを測定することにより測
定すべき温度Ｔは式（１）を用いて高精度に容易に求め
ることができる。
ァスシリコン薄膜抵抗体の抵抗Ｒの温度（Ｔ）依存性の
一例を示す図で、抵抗Ｒと温度Ｔの関係は式（１）のよ
うな簡単な関係式で与えることができる。ここで、α、
βは実験的に得られ、例えば実線（ａ−３）ではβ＝−
０．２８、で与えられる。したがって、温度Ｔ１及び温
度Ｔ２でのそれぞれの抵抗値Ｒ１及びＲ２を測定し、そ
れらの値を式（１）に代入することにより、式（１）に
おけるα及びβは一意的に決定される。したがって、こ
の較正された抵抗体の抵抗値Ｒを測定することにより測
定すべき温度Ｔは式（１）を用いて高精度に容易に求め
ることができる。
【００２１】図４は、本発明に係る他の実施例の平面図
を示す。図４において、１１は絶縁性基板、１２ａと１
２ｂは抵抗ブリッジの対向する辺を構成するように堆積
された一対のアモルファスシリコン薄膜、１３ａと１３
ｂは抵抗ブリッジの対向する辺を構成するように堆積さ
れた一対の窒化タンタル薄膜抵抗体１４ａ、１４ｂ、１
４ｃ、１４ｄは各アモルファスシリコン薄膜１２ａ、１
２ｂと各窒化タンタル薄膜抵抗体１３ａ、１３ｂとを接
続するための対向する２対のオーミック電極、１５ａ、
１５ｂ、１５ｃ、１５ｄは各オーミック電極に設けられ
たリード線をそれぞれ示す。
を示す。図４において、１１は絶縁性基板、１２ａと１
２ｂは抵抗ブリッジの対向する辺を構成するように堆積
された一対のアモルファスシリコン薄膜、１３ａと１３
ｂは抵抗ブリッジの対向する辺を構成するように堆積さ
れた一対の窒化タンタル薄膜抵抗体１４ａ、１４ｂ、１
４ｃ、１４ｄは各アモルファスシリコン薄膜１２ａ、１
２ｂと各窒化タンタル薄膜抵抗体１３ａ、１３ｂとを接
続するための対向する２対のオーミック電極、１５ａ、
１５ｂ、１５ｃ、１５ｄは各オーミック電極に設けられ
たリード線をそれぞれ示す。
【００２２】オーミック電極１４ａ、１４ｃ間に定量圧
Ｖｉｎを印加すれば、該オーミック電極１４ｂ、１４ｄ
間の検出電圧Ｖｏｕｔは、周囲温度によって変化し、式
（２）で与えられる。
Ｖｉｎを印加すれば、該オーミック電極１４ｂ、１４ｄ
間の検出電圧Ｖｏｕｔは、周囲温度によって変化し、式
（２）で与えられる。
【００２３】
【数２】
【００２４】ここで、Ａは形状等により決まる係数であ
る。例えば、入力電圧Ｖｉｎを１０ｍＶとすれば、検出
電圧Ｖｏｕｔの変化率は〜１５μｖ／℃となる。図４に
示した本発明に係る極低温用温度計は、図１及び図２に
示した本発明に係る極低温用温度計の製造方法の段階に
おいて、絶縁性基板上にアモルファス半導体薄膜を堆積
させる工程の前、または後にスパッタ法、またはプラズ
マＣＶＤ法等を用いて薄膜抵抗体を堆積させる工程を加
えることにより構成できる。この場合、薄膜抵抗体のパ
ターニングにはフォトエッチング技術、またはメタルマ
スク技術等が用いられる。
る。例えば、入力電圧Ｖｉｎを１０ｍＶとすれば、検出
電圧Ｖｏｕｔの変化率は〜１５μｖ／℃となる。図４に
示した本発明に係る極低温用温度計は、図１及び図２に
示した本発明に係る極低温用温度計の製造方法の段階に
おいて、絶縁性基板上にアモルファス半導体薄膜を堆積
させる工程の前、または後にスパッタ法、またはプラズ
マＣＶＤ法等を用いて薄膜抵抗体を堆積させる工程を加
えることにより構成できる。この場合、薄膜抵抗体のパ
ターニングにはフォトエッチング技術、またはメタルマ
スク技術等が用いられる。
【００２５】以上に述べた本発明の極低温用温度計とし
ては、１ｍｍ角以内の超小型のものが形成でき、また絶
縁性基板として熱伝導率の大きなアルミナ等を用いて、
応答速度１０ｍｓｅｃ以下のものを実現している。ま
た、数Ｔガウスの磁界内での抵抗率の変化は１％以下で
あることを確認している。
ては、１ｍｍ角以内の超小型のものが形成でき、また絶
縁性基板として熱伝導率の大きなアルミナ等を用いて、
応答速度１０ｍｓｅｃ以下のものを実現している。ま
た、数Ｔガウスの磁界内での抵抗率の変化は１％以下で
あることを確認している。
【００２６】
【発明の効果】この発明では、極低温用温度計を構成す
る微結晶化半導体薄膜として、微結晶化度が２０％以上
からなり、比抵抗および温度をそれぞれ対数に取ったと
き負の電気抵抗温度係数をもったアモルファスシリコン
薄膜を用いたので、検出感度が大きくかつ該検出感度の
温度依存性が小さい。したがって、補正回路が不用また
は簡便に構成できる極低温用温度計を実現できた。更
に、以下に示す固有の効果を有する極低温用温度計を実
現することができた。 （１）磁界の影響を受けにくい。 （２）形状が１ｍｍ角以下と小さいので小型化できる。
また、基板に熱伝導率のよいアルミナ基板を用いること
により応答速度１０ｍｓｅｃ以下の高速応答性を有す
る。 （３）検出温度範囲が１．４Ｋ〜３００Ｋと広い。 （４）測定抵抗体と温度係数の小さな窒化タンタル薄膜
を集積化・小型化することにより配線ノイズをなくした
高精度で温度測定ができる。 （５）半導体プロセスを用いることにより、再現性がよ
く、また大量生産が可能なので安価となる。
る微結晶化半導体薄膜として、微結晶化度が２０％以上
からなり、比抵抗および温度をそれぞれ対数に取ったと
き負の電気抵抗温度係数をもったアモルファスシリコン
薄膜を用いたので、検出感度が大きくかつ該検出感度の
温度依存性が小さい。したがって、補正回路が不用また
は簡便に構成できる極低温用温度計を実現できた。更
に、以下に示す固有の効果を有する極低温用温度計を実
現することができた。 （１）磁界の影響を受けにくい。 （２）形状が１ｍｍ角以下と小さいので小型化できる。
また、基板に熱伝導率のよいアルミナ基板を用いること
により応答速度１０ｍｓｅｃ以下の高速応答性を有す
る。 （３）検出温度範囲が１．４Ｋ〜３００Ｋと広い。 （４）測定抵抗体と温度係数の小さな窒化タンタル薄膜
を集積化・小型化することにより配線ノイズをなくした
高精度で温度測定ができる。 （５）半導体プロセスを用いることにより、再現性がよ
く、また大量生産が可能なので安価となる。
【図１】本発明に係る極低温用温度計の一実施例を示す
平面図。
平面図。
【図２】図１の線Ｘ−Ｙにおける断面図を示す図。
【図３】アモルファスシリコン薄膜抵抗体の抵抗と温度
との関係を示す図。
との関係を示す図。
【図４】本発明に係る極低温用温度計の他の実施例を示
す図。
す図。
【図５】従来の極低温用温度計の抵抗Ｒと温度Ｔとの関
係を示した図。
係を示した図。
１ 絶縁性基板。 ２ アモルファスシリコン半導体薄膜。 ３ａ、３ｂ オ−ミック電極。 ４ａ、４ｂ リード線。 １１ 絶縁性基板。 １２ａ、１２ｂ アモルファスシリコン半導体薄膜。 １３ａ、１３ｂ 窒化タンタル薄膜抵抗体。 １４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ オ−ミック電極。 １５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ リード線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奈良 広一 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 工業 技術院計量研究所内 (72)発明者 岡路 正博 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 工業 技術院計量研究所内 (72)発明者 加藤 英幸 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 工業 技術院計量研究所内 (56)参考文献 特開 平３−274708（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−245602（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−5002（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01K 7/22
Claims (1)
- 【請求項１】絶縁性基板（１）と、該絶縁性基板上に堆
積された微結晶化半導体薄膜（２）と、該微結晶化半導
体薄膜にそれぞれ接触し、所定の距離を隔てて設けた一
対のオーミック電極（３ａ、３ｂ）とを備えた感温装置
において、前記微結晶化半導体薄膜が微結晶化度２０％
以上の微結晶相よりなり、かつ抵抗値が温度のβ乗にほ
ぼ比例した伝導特性を有するアモルファスシリコン半導
体薄膜抵抗体であることを特徴とする極低温用温度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3274775A JP3030337B2 (ja) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | 極低温用温度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3274775A JP3030337B2 (ja) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | 極低温用温度計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0587643A JPH0587643A (ja) | 1993-04-06 |
| JP3030337B2 true JP3030337B2 (ja) | 2000-04-10 |
Family
ID=17546399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3274775A Expired - Lifetime JP3030337B2 (ja) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | 極低温用温度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3030337B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4394764B2 (ja) | 1999-02-15 | 2010-01-06 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関の可変動弁装置 |
| KR100475590B1 (ko) * | 2002-11-13 | 2005-03-11 | 김영호 | 칼코게나이드 비정질 반도체를 이용한 박막온도센서 및 그제조방법 |
| JP4928154B2 (ja) * | 2006-05-11 | 2012-05-09 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関の可変動弁制御装置 |
| JP4583354B2 (ja) * | 2006-10-24 | 2010-11-17 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関の内部ｅｇｒ制御装置 |
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-
1991
- 1991-09-26 JP JP3274775A patent/JP3030337B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0587643A (ja) | 1993-04-06 |
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