JP3349036B2 - 測温用抵抗体、その製法および該測温用抵抗体を用いる赤外線検知素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高集積化しえ、そ
して高精度であり高感度の感知レベルを有する測温用電
気抵抗体（以下、電気抵抗体のことを単に抵抗体という
こともある）、その製法および該測温用抵抗体を用いた
各種の素子に関する。

【０００２】さらに詳しくは、本発明は、従来の測温用
抵抗体に比べ、室温付近の温度において、低い体積抵抗
率を示すために、これを薄膜化または高集積化したばあ
いでも、室温付近の温度下での通電により大きく自己発
熱することがなく、また自己発熱しにくいという特性、
温度変化にしたがう体積抵抗率の変化が大きいという特
性などのために高精度の感知レベルを有する測温用抵抗
体およびその製法に関する。

【０００３】また、本発明は、前記測温用抵抗体を用い
る赤外線検知素子に関する。

【０００４】

【従来の技術】電子機器の小型化および高性能化にとも
ない、測温デバイスも超小型化、高感度化、高精度化ま
たは高集積化されることが要求されている。従来より、
これらの性能をうるべく種々の方法が試みられており、
その１つとして、温度センサ材料である測温用抵抗体を
薄膜化して、測温デバイスを構成する方法が知られてい
る。

【０００５】この方法にしたがって、測温デバイスを作
製するばあい、測温デバイスとその外部回路との整合性
を高めるために、室温付近の温度下で所望の低い体積抵
抗率を示し、かつ温度変化にしたがって、その体積抵抗
率が大きく変化しうる測温用抵抗体が必要である。ま
た、このような測温用抵抗体が、容易に製造しうるもの
である必要がある。

【０００６】しかしながら、従来の測温用抵抗体には、
前記の要求特性をすべて満足しうるものはなかった。

【０００７】たとえば、金属系材料の測温用抵抗体は充
分に低い体積抵抗率を示すが、一方体積抵抗率の変化率
が最大でも０．７％／Ｋ未満と小さいという点で充分な
ものではない。

【０００８】比較的低い体積抵抗率を示し、かつ温度変
化にしたがい体積抵抗率が大きく変化しうる抵抗体とし
て、主として下記の２種類のものをあげることができ
る。

【０００９】その１つは測温用として広く用いられてい
るＮＴＣサーミスタと呼ばれる一群の酸化物半導体であ
り、このものは広い温度範囲で温度変化にしたがって比
較的大きく体積抵抗率が変化しうる。しかしながら、こ
れらの測温用抵抗体においても、セラミック工学ハンド
ブック第１版（１９８９年、社団法人日本セラミックス
協会編、技報堂出版）、１８３４頁に記載のように、通
常用途の抵抗体と同じく、一般的な傾向として、体積抵
抗率が高い抵抗体では、比較的大きな抵抗変化率を示す
が、体積抵抗率の低い抵抗体となるにつれて抵抗変化率
は低下する。たとえば２７℃（３００Ｋ）で体積抵抗率
が２００〜３００ｍΩ・ｃｍ程度またはそれ以下の抵抗
体では、抵抗変化率は０．２〜０．３％／Ｋ程度と低
く、金属系抵抗体と同等の抵抗変化率である。

【００１０】すなわち、前記従来のＮＴＣサーミスタで
は、体積抵抗率が小さく、抵抗変化率が大きいものをえ
がたい。

【００１１】ほかの１つとしては、これも測温用として
広く用いられているＣＴＲサーミスタおよびＰＴＣサー
ミスタと呼ばれる酸化物半導体があげられる。これらＣ
ＴＲサーミスタおよびＰＴＣサーミスタは良導電状態の
温度域と高体積抵抗率状態の温度域とを有し、特定温度
を境として体積抵抗率が大きく変化する転移点（以下、
単に転移点ということもある）を有する。

【００１２】これらＣＴＲサーミスタおよびＰＴＣサー
ミスタについては、たとえば米国特許第３８９９４０７
号明細書（Eastwoodら）や電子通信学会技術研究報告書
ＣＰＭ８６−２８（芳野ら）に記載されている。前記特
許明細書には、バナジウム金属に原子の数の比で０．０
５〜１０％の特定の金属を含有させた蒸着源を用いて、
酸素ガス雰囲気下で反応性スパッタ法によりえたバナジ
ウム系の複合金属酸化物に関して記載されており、この
複合金属酸化物によれば前記の転移点を５０〜１００℃
の範囲内の適宜の温度に制御しうることも記載されてい
る。また、前記研究報告書では、（Ｖ，Ｃｒ）₂Ｏ₃にＳ
ｎ酸化物またはＦｅ酸化物などを混合して、これを焼結
することによりえたバナジウム系の複合金属酸化物に関
して記載されており、この複合金属酸化物は良導電状態
の温度域での体積抵抗率が低いことも記載されている。

【００１３】しかしながら、これらＣＴＲサーミスタお
よびＰＴＣサーミスタであっても、体積抵抗率または抵
抗変化率の点で充分なものではない。前記従来のＰＴＣ
サーミスタの代表としてチタン酸バリウム系のサーミス
タがあげられるが、このサーミスタは薄膜化または小型
化したばあい良導電状態の温度域においても体積抵抗率
が大きいものであるため、高精度の感知レベルを有する
測温素子または測温デバイスに用いることが困難であっ
た。

【００１４】また、前記の特許明細書に記載されている
ＣＴＲサーミスタは、ＣＴＲサーミスタの代表である酸
化バナジウム薄膜の焼結体と同等の体積抵抗率を示し、
体積抵抗変化率が温度変化にしたがい指数的に変化し
え、蒸着源の配合割合の調節などにより、体積抵抗率の
転移点を適宜の温度に制御することを可能とするもので
あるが、室温付近の温度下では高体積抵抗率であるとい
う不具合を有する。また、前記の研究報告書は、ＰＴＣ
型特性を有する酸化バナジウム系薄膜であるサーミスタ
に関するものであり、室温付近の温度下では金属に近い
低い体積抵抗率を示すものの、抵抗変化率が小さく、ま
た、室温付近に体積抵抗率の転移点を有するために、測
温用抵抗体およびその製法として適用しにくいという不
具合を有する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、測温素子の
小型化、高集積化、高精度化および高感度化を可能とす
る測温用抵抗体およびその製法を提供することを目的と
する。詳しくは、本発明は、室温で２０ｍΩ・ｍ以下の
体積抵抗率を示し、通常の金属系抵抗体の抵抗変化率以
上の抵抗変化率、すなわち、絶対値で０．７％／Ｋ程度
以上の抵抗変化率を示し、−２０〜８０℃の温度範囲に
おいて大きな体積抵抗率の転移点をもたない測温用抵抗
体およびその製法を提供することを目的とする。

【００１６】また、本発明は、測温部に前記測温用抵抗
体を用いる測温素子および測温デバイスを提供すること
を目的とする。

【００１７】また、本発明は、赤外線検知部に前記測温
用抵抗体を用いる赤外線検知素子および赤外線検知デバ
イスを提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、バナジウム酸
化物を母材料とし、該母材料中に該バナジウム酸化物よ
りも高い導電性を有する金属チッ化物の１種または２種
以上からなる導電性材料を含む測温用抵抗体に関する。

【００１９】また、白金、イリジウムまたはロジウムの
１種または２種以上からなる金属を含むことが好まし
い。

【００２０】また、ルテニウム酸化物、白金酸化物、イ
リジウム酸化物またはロジウム酸化物の１種または２種
以上からなる金属酸化物を含むことが好ましい。

【００２１】また、前記金属チッ化物がチタンチッ化
物、ニオブチッ化物またはタンタルチッ化物の１種また
は２種以上からなることが好ましい。

【００２２】また、前記導電性材料由来の金属原子の数
が、前記測温用抵抗体中の全金属原子の数の５〜７０％
の範囲内にあることが好ましい。

【００２３】また、前記金属チッ化物がバナジウムチッ
化物からなることが好ましい。

【００２４】また、前記金属チッ化物を含む前記バナジ
ウム酸化物中のチッ素原子の数と酸素原子の数との合計
数に対するチッ素原子の数の比率をＸとするとき、Ｘ
が、式： ０＜Ｘ≦０．６７ で表わされる範囲内にあることが好ましい。

【００２５】また、本発明は、前記バナジウム酸化物を
生成するための第１の原料と、前記バナジウム酸化物よ
りも高い導電性を有する金属、金属酸化物または金属チ
ッ化物の１種または２種以上を生成するための第２の原
料とを複合蒸着源とし、ガス雰囲気下で蒸着法により形
成する、バナジウム酸化物を母材料とし、該母材料中に
該バナジウム酸化物よりも高い導電性を有する金属、金
属酸化物または金属チッ化物の１種または２種以上から
なる導電性材料を含む測温用抵抗体の製法に関する。

【００２６】また、前記製法において、前記第１の原料
がバナジウム酸化物であり、前記第２の原料が金属およ
び／または金属酸化物であり、前記ガス雰囲気が不活性
ガス雰囲気であり、前記蒸着法が物理蒸着法であること
が好ましい。

【００２７】また、前記製法において、前記第１の原料
がバナジウム酸化物であり、前記第２の原料が金属およ
び／または金属チッ化物であり、前記ガス雰囲気がチッ
化性ガスを含むガス雰囲気であり、前記蒸着法が反応性
物理蒸着法であることが好ましい。

【００２８】また、本発明は、バナジウム、酸素および
チッ素を含むバナジウム化合物からなる測温用抵抗体に
関する。

【００２９】また、前記バナジウム化合物中のチッ素原
子の数と酸素原子の数との合計数に対するチッ素原子の
数の比率をＹとするとき、Ｙが、式： ０＜Ｙ≦０．５２ で表わされる範囲内にあることが好ましい。

【００３０】また、前記バナジウム化合物中のバナジウ
ム原子の平均価数が、４．２〜４．９の範囲内にあるこ
とが好ましい。

【００３１】また、前記バナジウム化合物中に、前記バ
ナジウム化合物よりも高い導電性を有する金属、金属酸
化物または金属チッ化物の１種または２種以上からなる
導電性材料を含むことが好ましい。

【００３２】また、本発明はバナジウムまたはバナジウ
ム酸化物の少なくとも１種を含む原料を蒸着源とし、チ
ッ化性ガスを含み酸化性ガスを含んでよいガス雰囲気下
にて、反応性物理蒸着法により形成する、バナジウム、
酸素およびチッ素を含むバナジウム化合物からなる測温
用抵抗体の製法に関する。

【００３３】また、前記製法において、バナジウム、酸
素およびチッ素を含む前記バナジウム化合物をさらに酸
化性ガス雰囲気下でアニールすることが好ましい。

【００３４】また、本発明は絶縁性の支持膜と、該支持
膜上に形成された一対の電極と、該電極に接続された測
温用抵抗体とからなり、該測温用抵抗体がバナジウム酸
化物を母材料とし、該母材料中に該バナジウム酸化物よ
りも高い導電性を有する金属チッ化物の１種または２種
以上からなる導電性材料を含む赤外線検知素子に関す
る。

【００３５】また、絶縁性の支持膜と、該支持膜上に形
成された一対の電極と、該一対の電極に接続された測温
用抵抗体とからなり、該測温用抵抗体がバナジウム酸化
物を母材料とし、該母材料中に該バナジウム酸化物より
も高い導電性を有する金属、金属酸化物または金属チッ
化物の１種または２種以上からなる導電性材料を含み、
前記一対の電極が測温用抵抗体からなり、該測温用抵抗
体がバナジウム酸化物を母材料とし、該母材料中に該バ
ナジウム酸化物よりも高い導電性を有する金属、金属酸
化物または金属チッ化物の１種または２種以上からなる
導電性材料を含む赤外線検知素子に関する。

【００３６】また、本発明は、絶縁性の支持膜と、該支
持膜上に形成された一対の電極と、該電極に接続された
測温用抵抗体とからなり、該測温用抵抗体がバナジウ
ム、酸素およびチッ素を含むバナジウム化合物からなる
赤外線検知素子に関する。

【００３７】また、前記一対の電極がバナジウム、酸素
およびチッ素を含むバナジウム化合物からなる測温用抵
抗体からなることが好ましい。

【００３８】また、前記バナジウム化合物中のチッ素原
子の数と酸素原子の数との合計数に対するチッ素原子の
数の比率をＹとするとき、Ｙが、式： ０＜Ｙ≦０．５２ で表わされる範囲内にあることが好ましい。

【００３９】また、前記バナジウム化合物中のバナジウ
ム原子の平均価数が４．２〜４．９の範囲内にあること
が好ましい。

【００４０】

【発明の実施の形態】本発明の測温用抵抗体は、従来の
測温用抵抗体に比べ室温のもとで低い体積抵抗率を示し
ながら、温度変化にしたがって大きく体積抵抗率が変化
するという特徴を有する。

【００４１】このような測温用抵抗体には２つのタイプ
があり、その一方は、（１）バナジウム酸化物を母材料
とし、該母材料中に該バナジウム酸化物よりも高い導電
性を有する金属チッ化物の１種または２種以上からなる
導電性材料を含むもの（以下、測温用抵抗体（１）とい
うこともある）であり、ほかの一方は、（２）バナジウ
ム、酸素およびチッ素を含むバナジウム化合物からなる
もの（以下、測温用抵抗体（２）ということもある）で
ある。

【００４２】一般に、測温用抵抗体は半導性の電気伝導
機構を有する。このような測温用抵抗体が、この測温用
抵抗体の、相転移などのために生じる体積抵抗率の変化
の転移点をもたないものであるばあい、この測温用抵抗
体の体積抵抗率の対数（ｌｏｇ ρ）とこの測温用抵抗
体の絶対温度の逆数（１／Ｔ）との関係は、ほぼ直線関
係にあり、この関係は式： ρ＝ρ_∞ｅｘｐ（Ｂ／Ｔ） （Ｉ） により表わすことができる。また、体積抵抗率の変化の
転移点を有する測温用抵抗体のばあい、前記式（Ｉ）か
らえられた関係式から大きくそして急激にはずれる温度
域を有する。ここで、Ｔは絶対温度であり、ρは温度Ｔ
のときの体積抵抗率であり、ρ_∞は温度を無限大とした
ばあいの体積抵抗率である。また、Ｂはサーミスタ定数
と呼ばれるものであり、それぞれの測温用抵抗体に固有
の値である。

【００４３】なお、温度Ｔのときの、温度変化にしたが
う体積抵抗率の変化率（本発明において、「抵抗変化
率」ということもある）は、式：−Ｂ／Ｔ²×１００
（％／Ｋ）によりえられる。

【００４４】測温用抵抗体において、測温用抵抗体の温
度の実測値と体積抵抗率の実測値とを、その温度を絶対
温度の逆数（１／Ｔ）とし、その体積抵抗率を対数（ｌ
ｏｇρ）として、プロットしたときに、−１０〜５０℃
の温度範囲内、さらには−２０〜８０℃の温度範囲内
で、その温度とその体積抵抗率との関係が、前記式
（Ｉ）により表わされる関係から大きくそして急激には
ずれる温度域（以下に定義する「体積抵抗率の急変温度
域」である）をもたないものが好ましく、より広い温度
域の中に体積抵抗率の急変温度域をもたないものがとく
に好ましい。

【００４５】図４に、後述する実施例６における実験例
番号６−（４）の測温用抵抗体の−２０〜８０℃の温度
範囲における体積抵抗率と温度との関係を例示する。

【００４６】ここで、「体積抵抗率の急変温度域」と
は、つぎのような温度域をいう。すなわち、体積抵抗率
ρと温度の逆数１／Ｔの関係を近似する式：ρ＝ρ_∞ｅ
ｘＰ（Ｂ／Ｔ）におけるサーミスタ定数Ｂと温度∞のと
きの体積抵抗率ρ_∞を、実測した測温用抵抗体の温度と
体積抵抗率から求める。このようにしてえられたＢとρ
_∞を代入した式（Ｉ）に従って温度Ｔ₁のときの体積抵
抗率ρ_T1、温度Ｔ₁より１℃高い温度Ｔ₁₊₁のときの体積
抵抗率ρ_T1+1および温度Ｔ₁より１℃低い温度Ｔ_1-1のと
きの体積抵抗率ρ_T1-1を求める。このとき体積抵抗率の
変化量ρ_T1−ρ_T1+1またはρ_T1−ρ_T1-1がＴ₁における
体積抵抗率ρ_T1に対して±２０％の範囲内よりはずれる
温度域のことをいう。

【００４７】前記の体積抵抗率の変化量が±２０％の範
囲内よりはずれるばあい、体積抵抗率の変化量が大きす
ぎるので、そのような測温用抵抗体を用いて測温デバイ
スを量産すると、測温素子の抵抗にばらつきが生じ、歩
留まりが低下し、コスト上昇につながる傾向がある。

【００４８】本発明において、−１０〜５０℃の温度範
囲内、さらには−２０〜８０℃の温度範囲内に、体積抵
抗率の急変温度域をもたない測温用抵抗体をもちいるこ
とにより、高精度に測温しえ、高感度である測温素子お
よび測温デバイスをうることができる。

【００４９】また、定数Ｂは前記の温度範囲において一
定であるため、異なる温度では抵抗変化率自体が違って
くるが、２７℃（３００Ｋ）程度の室温において、この
抵抗変化率の絶対値が０．７〜２０％／Ｋを示し、体積
抵抗率が２０ｍΩ・ｍ以下であることが好ましい。

【００５０】前記抵抗変化率の絶対値が０．７％／Ｋ未
満である測温用抵抗体を測温素子に用いるばあい、測温
用抵抗体の温度変化にしたがう抵抗変化が少ないので、
測温素子の測定感度が低下する。また、前記抵抗変化率
の絶対値が２０％／Ｋをこえる測温用抵抗体を測温素子
に用いるばあい、抵抗率の合わせ込みが難しくなり、素
子製造時の歩留りが低下する。また、体積抵抗率が２０
ｍΩ・ｍより高い測温用抵抗体を用いるばあい、これを
薄膜化して測温素子に用いるとき、体積抵抗率がとくに
高くなるため、測温時の通電により大きく自己発熱し、
正確な測定信号をえにくくなる。

【００５１】前記測温用抵抗体（１）のばあい、前記導
電性材料が白金、イリジウム、ロジウム、ルテニウム酸
化物、白金酸化物、イリジウム酸化物、またはロジウム
酸化物の１種または２種以上を含むことが、これら金属
または金属酸化物が化学的に安定なものであるので、こ
れら金属または金属酸化物が母材料であるバナジウム酸
化物中に含有された状態で変質しにくいものであり、測
温用抵抗体の体積抵抗率および抵抗変化率などの特性が
経時的に安定するという点で有利である。なかでも、前
記導電性材料がルテニウム酸化物であるばあい、測温用
抵抗体の体積抵抗率および抵抗変化率などの特性が経時
的にとくに安定するという点で有利である。

【００５２】また、前記導電性材料がチタンチッ化物、
ニオブチッ化物またはタンタルチッ化物の１種または２
種以上からなるばあい、これら金属チッ化物が好適な高
い導電性を有するものであり、測温用抵抗体の体積抵抗
率をより低くしうるという点、およびこれら金属チッ化
物が化学的に安定なものであるので、これら金属チッ化
物が母材料であるバナジウム酸化物中に含有された状態
で変質しにくいものであり、測温用抵抗体の体積抵抗率
および抵抗変化率などの特性が経時的に安定するという
点で有利である。

【００５３】また、前記導電性材料由来の金属原子の数
が、前記測温用抵抗体中の金属原子の数に対して５〜７
０％の範囲内、さらには５〜５０％の範囲内にあること
が好ましい。

【００５４】前記導電性材料由来の金属原子の数が、前
記の範囲より少ないばあい、測温用抵抗体の体積抵抗率
が好適な範囲に低くならない傾向があり、一方前記の範
囲より多いばあい、測温用抵抗体の抵抗変化率が好適な
範囲に大きくならない傾向がある。

【００５５】また、前記導電性材料がバナジウムチッ化
物（ＶＮ）などからなるばあい、このバナジウムチッ化
物が母材料であるバナジウム酸化物中へ含有されやす
く、また含有された状態で極めて安定であるので、測温
素子の製法や構造設計において自由度が増すという点、
およびそのために製造工程を簡略化しうるという点で有
利である。また、バナジウムチッ化物を母材料であるバ
ナジウム酸化物中に、含有させることによって好適に体
積抵抗率を低下させた測温用抵抗体をうることができ
る。

【００５６】前記導電性材料がバナジウムチッ化物から
なるばあい、チッ素原子の数と酸素原子の数との合計数
に対するチッ素原子の数の比率をＸとするとき、Ｘが、
式： ０＜Ｘ≦０．６７ で表わされる範囲内、さらにはＸが、式： ０＜Ｘ≦０．３ で表わされる範囲内にあることが好ましい。前記の比率
Ｘが０のばあい、２７℃（３００Ｋ）程度の室温におけ
る測温用抵抗体の体積抵抗率が２０ｍΩ・ｍより大きく
なるので好ましくなく、一方、前記の比率Ｘが０．６７
より大きくなると、測温用抵抗体形成時に母材料である
バナジウム酸化物と導電性材料であるバナジウムチッ化
物とが反応しやすくなり、そのためこれら母材料および
／または導電性材料の変質がおこりやすくなるので、２
７℃（３００Ｋ）程度の室温における抵抗変化率の絶対
値が０．７％／Ｋよりも小さくなる傾向があり好ましく
ない。母材料であるバナジウム酸化物および／または導
電性材料であるバナジウムチッ化物のこのような変質を
充分に抑制するためには、前記の比率Ｘが、０．３以下
であることがさらに好ましい。

【００５７】前記チッ素原子の数および前記酸素原子の
数は、Ｘ線電子分光法（ＸＰＳ）におけるバナジウムチ
ッ化物由来のチッ素原子に基づくピークの積分値（面
積）とバナジウム酸化物由来の酸素原子に基づくピーク
の積分値（面積）とをそれぞれの原子の数に対応するも
のとして見積ることにより測定できる。

【００５８】前記測温用抵抗体（２）のばあい、バナジ
ウム、酸素およびチッ素を含むバナジウム化合物中のチ
ッ素原子の数と酸素原子の数との合計数に対するチッ素
原子の数の比率をＹとするとき、Ｙが、式： ０＜Ｙ≦０．５２ で表わされる範囲内、さらにはＹが、式： ０．０５≦Ｙ≦０．５２ で表わされる範囲内、とくにＹが、式： ０．１６≦Ｙ≦０．５２ で表わされる範囲内にあることが好ましい。前記の比率
Ｙが前記の範囲より小さいばあい、目的とする測温用抵
抗体の体積抵抗率が好適な値まで低くならない傾向があ
り、一方前記の範囲より大きいばあい、目的とする測温
用抵抗体の抵抗変化率の絶対値が好適な値まで大きくな
らない傾向がある。

【００５９】また、バナジウム、酸素およびチッ素を含
む前記バナジウム化合物中のバナジウム原子の平均価数
が４．２〜４．９の範囲内、なかんずく４．２〜４．８
の範囲内にあることが好ましい。

【００６０】前記バナジウム原子の平均価数が、前記の
範囲より低いばあい、測温用抵抗体の抵抗変化率の絶対
値が２０％／Ｋより大きくなる転移点が生じやすい傾向
があり、一方、前記の範囲より高いばあい、目的とする
測温用抵抗体の体積抵抗率が好適な範囲に低くならない
傾向がある。

【００６１】前記測温用抵抗体（１）は、バナジウム酸
化物を生成するための第１の原料と、バナジウム酸化物
よりも高い導電性を有する金属、金属酸化物または金属
チッ化物の１種または２種以上を生成するための第２の
原料とを複合蒸着源とし、ガス雰囲気下で蒸着法により
測温用抵抗体を形成する製法により製造しうる。

【００６２】（１ａ）：前記の測温用抵抗体（１）の製
法の一例として、より具体的には、バナジウム酸化物で
ある第１の原料と、金属および／または金属酸化物であ
る第２の原料とを複合蒸着源とし、不活性ガス雰囲気下
で物理蒸着法により測温用抵抗体を形成する製法（１
ａ）があげられる。

【００６３】前記物理蒸着法によれば、蒸着源の原料組
成とえられる薄膜の組成とがほぼ同一になる。また、蒸
着源を複数にするばあい、えられる薄膜の組成は複数の
蒸着源の原料を混合した組成になる。このような物理蒸
着法の具体的な例として、ＲＦスパッタ法、ＤＣスパッ
タ法、コンベンショナルスパッタ法、マグネトロンスパ
ッタ法、ＥＣＲスパッタ法、イオンビームスパッタ法な
どのスパッタ法、電子ビーム蒸着法、レーザーアブレー
ジョン法などがあげられる（本発明の測温用抵抗体のほ
かの製法においても、物理蒸着法を用いるばあいはこれ
と同じ）。

【００６４】前記バナジウム酸化物としては、結晶質の
ものとしてＶＯ、Ｖ₂Ｏ₃ 、Ｖ₂Ｏ₅またはＶＯ₂が主とし
て知られており、そのほかにも多くの形態のものがあげ
られ、また非晶質のものもあげられる。これらのうち薄
膜形成用の蒸着源（以下、ターゲットということもあ
る）として用いるばあいは、ターゲットの作りやすさの
点から、５酸化２バナジウムが好ましい（本発明におい
て、バナジウム酸化物を用いるばあいはこれを同じ）。

【００６５】前記バナジウム酸化物より高い導電性を有
する金属酸化物としては、たとえば、ルテニウム酸化物
（ＲｕＯ₂など）、レニウム酸化物（ＲｅＯ₃など）、オ
スミウム酸化物（ＯｓＯ₂など）、イリジウム酸化物
（ＩｒＯ₂など）、ロジウム酸化物（ＲｈＯ₂など）、白
金酸化物（ＰｔＯ₂など）、クロム酸化物（ＣｒＯ₂な
ど）、タングステン酸化物（ＷＯ₂など）、モリブデン
酸化物（ＭｏＯ₂またはＭｏ₄Ｏ₁₁など）、バナジウム系
酸化物（Ｌｉ₂Ｖ₂Ｏ₄など）、錫酸化物（ＳｎＯ₂な
ど）、錫系酸化物（（Ｉｎ，Ｓｎ）Ｏ₂など）、チタン
系酸化物（ＬｉＴｉ₂Ｏ₄など）などがあげられ、なかで
も化学的安定性の点から、ＲｕＯ₂ 、ＩｒＯ₂ 、ＲｈＯ
₂またはＰｔＯ₂などが好ましい（本発明において、導電
性材料が金属酸化物からなるばあいはこれと同じ）。

【００６６】前記バナジウム酸化物より高い導電性を有
する金属としては、たとえば白金、ロジウム、イリジウ
ムまたは金などがあげられる（本発明において、導電性
材料が金属からなるばあいはこれと同じ）。これらの金
属は測温用抵抗体を製造するときの酸化物を含む蒸着源
などによる酸化環境に対し、充分な耐酸化性を有すると
いう点で好ましい。

【００６７】前記複合蒸着源の構成は以下の２種類の方
法から選択しうる。すなわち、（Ａ）：前記第１の原料
を１つのターゲットととし、前記第２の原料を別の１つ
のターゲットとする方法（以下、この方法のばあいの複
合蒸着源のことを「複数ターゲット」ということもあ
る）、および（Ｂ）：前記第１の原料と前記第２の原料
とを混合物とし、１つのターゲットとする方法（以下、
この方法のばあいの複合蒸着源のことを「混合ターゲッ
ト」ということもある）の２方法から選択しうる（本発
明の製法において、複合蒸着源を用いるばあいはこれと
同じ）。

【００６８】複合蒸着源として、前記複数ターゲットを
用いる製法のばあい、測温用抵抗体中の全金属原子の数
に対する導電性材料由来の金属原子の数の比率、または
測温用抵抗体中のチッ素原子の数と酸素原子の数との合
計数に対するチッ素原子の数の比率の調節は、複数ター
ゲットにおけるそれぞれのターゲットに入力するパワー
を各々独立に制御して、それぞれのターゲットから発生
する前記第１の原料由来の粒子量と前記第２の原料由来
の粒子量とを調節する方法により行なうことができる。

【００６９】複合蒸着源として、混合ターゲットを用い
る製法のばあい、通常、混合ターゲットは前記第１の原
料に含まれる金属原子の数と前記第２の原料に含まれる
金属原子の数との比率を目的とする測温用抵抗体中の母
材料であるバナジウム酸化物由来の金属原子の数と導電
性材料由来の金属原子の数との比率と同一にして作製さ
れるか、または前記第１の原料および前記第２の原料に
含まれるチッ素原子の数と酸素原子の数との比率を、目
的とする測温用抵抗体中のチッ素原子の数と酸素原子の
数との比率と同一にして作製される。

【００７０】しかしながら、混合ターゲットを用い、物
理蒸着法の代表的手法の１つであるスパッタ法を用いる
ばあい、混合する第１の原料と第２の原料との比率が同
じ混合ターゲットであっても、混合する第１の原料と第
２の原料との被スパッタ率が異なれば、この混合ターゲ
ットから発生する前記第１の原料由来の粒子の量と前記
第２の原料由来の粒子の量が異なる。そのため、このば
あい、混合ターゲットに混合する前記第１の原料に含ま
れる金属原子の数と前記第２の原料に含まれる金属原子
の数との比率、または前記第１の原料および前記第２の
原料に含まれるチッ素原子の数と酸素原子の数との比率
は、用いる第１の原料および第２の原料のそれぞれの被
スパッタ率を考慮し、測温用抵抗体中の全金属原子の数
に対する導電性材料由来の金属原子の数の比率、または
測温用抵抗体中のチッ素原子の数と酸素原子の数との合
計数に対するチッ素原子の数の比率が所望の比率になる
ようにして決められる。

【００７１】また、物理蒸着法のほかの代表的方法の１
つである電子ビーム蒸着法を用いるばあい、この混合タ
ーゲット中に混合する第１の原料と第２の原料との融点
によって、この混合ターゲットから発生する前記第１の
原料由来の粒子量と前記第２の原料由来の粒子の量とが
異なる。そのため、このばあい、混合ターゲットとして
混合する前記第１の原料に含む金属原子の数と前記第２
の原料に含む金属原子の数との比率は、用いる第１の原
料および第２の原料のそれぞれの融点を考慮し、目的と
する測温用抵抗体中の全金属原子の数に対する導電性材
料由来の金属原子の数の比率、または目的とする測温用
抵抗体中のチッ素原子の数と酸素原子の数との合計数に
対するチッ素原子の数の比率が所望の比率になるように
して決められる。

【００７２】本発明の製法において、前記混合ターゲッ
トは、一般に、導電性材料が金属酸化物からなる、すな
わち前記母材料と導電性材料とが、ともに金属酸化物か
らなるばあい、または、導電性材料にバナジウムが含ま
れる、すなわち前記母材料と導電性材料とに、ともにバ
ナジウムが含まれるばあいに好適に用いられる。このよ
うなばあい、混合ターゲットを作製するプロセスにおけ
るそれぞれの原料の変質またはそれぞれの原料の相互の
反応が最小限に抑制できる。

【００７３】前記混合ターゲットの作製方法としては、
第１の原料の粉末と第２の原料の粉末とを混合したのち
に焼結する方法、第１の原料の粉末と第２の原料の粉末
とを混合したのち加圧してペレットとする方法、第１の
原料と第２の原料とを溶解し合金化する方法などが主と
して用いられる。

【００７４】また、前記不活性ガスとしては、一般に極
めて化学的不活性であるという点からアルゴンガスが好
適に用いられる（本発明において、不活性ガスを用いる
ばあいはこれと同じ）。

【００７５】前記の複合蒸着源を用いて、前記物理蒸着
法により、本発明の測温用抵抗体を製造しうる。前記物
理蒸着法のうち、スパッタ法または電子ビーム蒸着法に
よる製法が、測温用抵抗体を均質にし、かつ導電性材料
を母材料であるバナジウム酸化物中に原子オーダーの微
細なレベルまで充分に含有させた状態にできる点から好
ましい。

【００７６】この製法における、前記スパッタ法または
電子ビーム蒸着法の好適な条件としては、ガス圧、蒸着
源への入力パワー、基板温度など種々の条件の組合せに
より、それぞれ広い範囲をとりうる。

【００７７】これらのうち代表的な条件の例としては、
スパッタ法のばあい、成膜時のガス圧が１０^-4〜１０^-2
Ｔｏｒｒ程度であり、基板温度が２００〜６００℃程度
であり、蒸着源への入力パワーが、たとえば３インチタ
ーゲットを用いるときは、５０〜１５０Ｗ程度である条
件が適当な条件としてあげられ、電子ビーム蒸着法のば
あい、成膜時のガス圧が１０^-4Ｔｏｒｒ程度であり、基
板温度が２００〜６００℃程度であり、蒸着源への入力
パワーが毎秒１０オングストローム前後の成膜速度をう
る程度が適当な条件としてあげられる。

【００７８】前記（１ａ）の製法を用いて、たとえば前
記の代表的な蒸着条件により、前記導電性材料由来の金
属原子の数が、前記測温用抵抗体中の全金属原子の数の
５〜７０％の範囲内にある測温用抵抗体を製造しうる。

【００７９】また、前記（１ａ）の製法を用いて、たと
えば、前記の代表的な蒸着条件により、前記バナジウム
チッ化物を含む前記バナジウム酸化物中のチッ素原子の
数と酸素原子の数の合計数に対するチッ素原子の数の比
率をＸとするとき、Ｘが式：０＜Ｘ≦０．６７である測
温用抵抗体を製造しうる。

【００８０】（１ｂ）：前記の測温用抵抗体（１）の製
法のほかの例として、より具体的には、バナジウム酸化
物である第１の原料と、金属および／または金属チッ化
物である第２の原料とを複合蒸着源とし、チッ化性ガス
を含むガス雰囲気下で反応性物理蒸着法により測温用抵
抗体を形成する製法（１ｂ）があげられる。

【００８１】前記バナジウム酸化物および前記金属とし
ては、前記（１ａ）の製法と同じものがあげられる。

【００８２】前記バナジウム酸化物より高い導電性を有
する金属チッ化物としては、たとえば、バナジウムチッ
化物（ＶＮなど）、チタンチッ化物（ＴｉＮなど）、タ
ンタルチッ化物（ＴａＮなど）、ニオブチッ化物（Ｎｂ
Ｎなど）、ジルコニウムチッ化物（ＺｒＮなど）があげ
られ、なかでもバナジウムチッ化物が母材料であるバナ
ジウム酸化物に好適に含有されやすく、導電性材料と母
材料とに同一の金属元素を含むために測温用抵抗体が構
造的に安定になる点で有利である。また、チタンチッ化
物、ニオブチッ化物またはタンタルチッ化物が比較的容
易にえられ、また耐酸化性が高いという点で有利であ
る。

【００８３】前記複合蒸着源の構成は前記複合ターゲッ
トまたは混合ターゲットのいずれかより選択しうる。ま
た、測温用抵抗体中の母材料であるバナジウム酸化物と
導電性材料との比率は、前記（１ａ）の方法と同様にし
て複合蒸着源を作製し、同様の方法で複数ターゲットか
ら発生する第１の原料由来の粒子の数と第２の原料由来
の粒子の数を制御することによって調節しうる。

【００８４】前記チッ化性ガスとは、測温用抵抗体の薄
膜の形成時に、蒸着粒子と反応することにより、この蒸
着粒子にチッ素原子を供給しうるガスのことをいい、た
とえば、チッ素ガス、アンモニアガスなどをあげること
ができ、なかでも扱いやすさの点からチッ素ガスが好ま
しい（本発明の測温用抵抗体のほかの製法においても、
チッ化性ガスを用いるばあいはこれと同じ）。また、こ
の製法（１ｂ）におけるガス雰囲気にはチッ化性ガスの
ほかにアルゴンガスなどの不活性ガスを含んでいてもよ
い。

【００８５】前記複合蒸着源を用いて、チッ化性ガスを
含むガス雰囲気下で、反応性物理蒸着法により、本発明
の測温用抵抗体を製造しうる。前記反応性物理蒸着法の
うち、反応性スパッタ法または反応性電子ビーム蒸着法
を用いる製法が、前記（１ａ）の製法に記載の理由（ス
パッタ法または反応性電子ビーム蒸着法を用いる好まし
い理由）と同様の理由から好ましい。

【００８６】この製法において、前記反応性スパッタ法
または反応性電子ビーム蒸着法の好適な条件としては、
ガス圧、蒸着源への入力パワーまたは基板温度など種々
の形成条件の組み合わせにより、それぞれ広い条件範囲
をとりうる。

【００８７】これらのうち代表的な条件の例として、前
記（１ａ）の製法に記載の代表的な条件の例と同様の条
件があげられる。

【００８８】前記反応性蒸着法によれば、蒸着源の原料
（物質）が測温用抵抗体の薄膜の形成時に雰囲気ガスと
反応するので、えられる前記薄膜が蒸着源の原料物質と
雰囲気ガスとの反応成生物になる。このような反応性物
理蒸着法の具体的な例として、ＲＦスパッタ法、ＤＣス
パッタ法、コンベンショナルスパッタ法、マグネトロン
スパッタ法、ＥＣＲスパッタ法、イオンビームスパッタ
法を用いる反応性スパッタ法、電子ビーム蒸着法を用い
る反応性蒸着法、反応性レーザーアブレージョン法など
があげられる（本発明の測温用抵抗体のほかの製法にお
いても、反応性物理蒸着法を用いるばあいはこれと同
じ）。

【００８９】前記（１ｂ）の製法を用いて、たとえば前
記の（１ａ）と同様の代表的な蒸着条件により、前記導
電性材料由来の金属原子の数が、前記測温用抵抗体中の
全金属原子の数の５〜７０％の範囲内にある測温用抵抗
体を製造しうる。

【００９０】また、前記（１ｂ）の製法を用いて、たと
えば、前記の（１ａ）と同様の代表的な蒸着条件によ
り、前記バナジウムチッ化物を含む前記バナジウム酸化
物中のチッ素原子の数と酸素原子の数との合計数に対す
るチッ素原子の数の比率をＸとするとき、Ｘが式：０＜
Ｘ≦０．６７である測温用抵抗体を製造しうる。

【００９１】前記の測温用抵抗体（２）はつぎの製法な
どにより製造しうる。

【００９２】（２ａ）；前記測温用抵抗体（２）の製法
の一例として、バナジウムまたはバナジウム酸化物の少
なくとも１種を含む原料を蒸着源とし、チッ化性ガスを
含み酸化性ガスを含んでよいガス雰囲気下にて、反応性
物理蒸着法により測温用抵抗体を形成する製法があげら
れる。

【００９３】前記蒸着源の原料がバナジウム酸化物から
なるばあい、前記ガス雰囲気をチッ化性ガスを含むガス
雰囲気下にすることにより、目的とする測温用抵抗体を
形成しうる。

【００９４】前記チッ化性ガスを含むガス雰囲気として
は、前記（１ｂ）の製法と同様のものがあげられる。

【００９５】また、蒸着源の原料がバナジウムからなる
ばあい、前記ガス雰囲気をチッ化性ガスと酸化性ガスと
の混合ガス雰囲気にすることにより、目的とする測温用
抵抗体を形成しうる。

【００９６】また、前記酸化性ガスとは、測温用抵抗体
の薄膜の形成時に、蒸着粒子と反応することにより、こ
の蒸着粒子に酸素原子を供給しうるガスのことをいい、
たとえば酸素ガス、亜酸化チッ素（Ｎ₂Ｏ）ガス、オゾ
ンガスなどをあげることができる。これらのうち、酸素
ガスが安価であるという点で有利であり、亜酸化チッ素
ガスおよびオゾンガスが酸化性（反応性）が高いという
点で有利である。

【００９７】また、前記チッ化性ガスとしては、前記
（１ｂ）の製法においてあげたものと同じものがあげら
れる。

【００９８】前記酸化性ガスとチッ化性ガスとの混合ガ
スの好適な組み合わせとしては、酸素ガスとチッ素ガ
ス、酸素ガスとアンモニアガスなどの組み合わせがコス
トの面で有利であるが、そのほかの組み合わせでもとく
に問題はない。

【００９９】前記混合ガス中の酸化性ガスとチッ化性ガ
スとの好適な混合比は、反応性物理蒸着法の種類、使用
する装置、ガス導入方法、そのほかの反応性物理蒸着条
件など種々の組み合わせにより、広い範囲をとりうる。

【０１００】これらのうち、代表的な混合比としては、
たとえばＲＦコンベンショナルスパッタ法を用い、基板
温度を４００℃とし、スパッタパワー（入力パワー）を
１００Ｗとし、成膜時の混合ガス圧力を７．５ｍＴｏｒ
ｒとし、チッ化性ガスとしてチッ素ガスを、酸化性ガス
として酸素ガスを用いるばあいを例とすると、チッ素ガ
スの量対酸素ガスの量の比は体積比で２０対１〜２０対
８の範囲内にあるものがあげられる。

【０１０１】また、前記混合ガスには、スパッタ法を用
いるばあいは、測温用抵抗体の成膜速度を速めることお
よび酸化力およびチッ化力をコントロールすることを目
的とし、また、反応性電子ビーム蒸着法を用いるばあい
は、酸化力および窒化力をコントロールすることを目的
とし、ほかにアルゴンガスなどの不活性ガスが追加され
てもよい。

【０１０２】前記の蒸着源を用いて前記のガス雰囲気下
で反応性物理蒸着法により、本発明の測温用抵抗体を製
造しうる。

【０１０３】この製法における、前記反応性物理蒸着法
の好適な条件としては、蒸着源の種類、ガス雰囲気の種
類、ガス圧、蒸着源への入力パワー、基板温度など種々
の条件の組み合わせにより、それぞれ広い範囲をとりう
る。

【０１０４】また、前記反応性物理蒸着法としては、反
応性スパッタ法または電子ビーム蒸着法が、前記（１
ｂ）の製法と同様の理由で好ましい。

【０１０５】また、これらのうち代表的な条件の例とし
て、前記（１ａ）の製法に記載の代表的な条件の例と同
様の条件があげられる。

【０１０６】前記（２ａ）の製法を用いて、たとえば前
記（２ａ）の代表的な混合ガスの混合比および蒸着条件
により、前記バナジウム化合物中のチッ素原子の数と酸
素原子の数との合計数に対するチッ素原子の数の比率を
Ｙとするとき、Ｙが式：０＜Ｙ≦０．５２で表わされる
範囲内にある測温用抵抗体を製造しうる。

【０１０７】また、前記（２ａ）の製法を用いて、たと
えば前記（２ａ）の代表的な混合ガスの混合比および蒸
着条件により、前記バナジウム化合物中のバナジウム原
子の平均価数が４．２〜４．９の範囲内にある測温用抵
抗体を製造しうる。

【０１０８】（２ｂ）；前記測温用抵抗体（２）の製法
のほかの例として、バナジウムまたはバナジウム酸化物
の少なくとも１種を含む原料を蒸着源とし、チッ化性ガ
スを含み酸化性ガスを含んでよいガス雰囲気下にて、反
応性物理蒸着法により、バナジウム、酸素およびチッ素
を含むバナジウム化合物を形成し、このバナジウム化合
物をさらに酸化性ガス雰囲気下でアニールすることによ
る測温用抵抗体の製法があげられる。

【０１０９】前記バナジウム化合物は、前記（２ａ）の
測温用抵抗体の製法と同様にして製造しうる。

【０１１０】しかしながら、この製法においては、この
バナジウム化合物を形成したのち酸化性ガス雰囲気下で
アニールするので、前記ガス雰囲気の酸化力は低い、ま
たはないものであってもよい。

【０１１１】前記バナジウム化合物の製造工程におい
て、チッ化性ガスを含み酸化性ガスを含んでよいガス雰
囲気の代表的な例として、たとえば蒸着源の原料がバナ
ジウムであり、ＲＦコンベンショナルスパッタ法を用
い、基板温度が４００℃であり、、スパッタパワーが１
００Ｗであり、成膜時のガス圧力が７．５ｍＴｏｒｒで
あり、チッ化性ガスとしてチッ素ガスを、酸化性ガスと
して酸素ガスを用いるばあい（酸化性ガスが用いられな
いばあいもある）、チッ素ガスの導入量対酸素ガスの導
入量の比が体積比でチッ素ガス２０に対して酸素ガスが
１以下、なかんづくチッ素ガス２０に対して酸素ガスが
０．２〜１の範囲内にあるチッ素ガスを含み酸素ガスを
含んでよいガス雰囲気であることがさらに好ましい。

【０１１２】前記反応性物理蒸着法の条件としては、前
記（２ａ）における測温用抵抗体をうるための反応性物
理蒸着法の条件と同様の条件をあげることができる。

【０１１３】前述のようにしてえられるバナジウム化合
物を酸化性ガス雰囲気下でアニールすることにより、目
的とする測温用抵抗体がえられる。

【０１１４】前記アニール時の雰囲気ガスである酸化性
ガスとしては、酸素ガス、チッ素ガスと酸素ガスとの混
合ガス、またはアルゴンガスと酸素ガスとの混合ガスな
どがあげられる。たとえばアニール温度などのアニール
条件を調節することで酸化力を制御することができるの
で、これらのガスまたは混合ガスのうち、いずれも好適
に用いることができる。また前記の混合ガスによれば、
そのガスの混合比を調節することによって、酸化力を制
御することが可能である。しかし、ガスの混合状態が均
質にならないなど不安定な状態になることがないという
点からは、酸素ガス１００％のものを用いることが有利
である。このように酸素ガス１００％のものを用いるこ
とにより、一定品質の製品を再現性よく製造しうるとい
う点で有利であり、また混合ガスを作成する必要がない
ので製造工程がより単純化できるという点で有利であ
る。

【０１１５】前記アニールは、たとえば雰囲気ガスが酸
素ガス１００％のばあい、３００℃にて２〜４時間保持
する方法などにより行ないうる。

【０１１６】前記（２ｂ）の製法を用いて、たとえば、
前記（２ｂ）の代表的な混合ガスの混合比および蒸着条
件ならびにアニール条件により、前記バナジウム化合物
中のチッ素原子の数と酸素原子の数との合計数に対する
チッ素原子の数の比率をＹとするとき、Ｙが式：０＜Ｙ
≦０．５２で表わされる範囲内にある測温用抵抗体を製
造しうる。

【０１１７】また、前記（２ｂ）の製法を用いて、たと
えば、前記（２ｂ）の代表的な混合ガスの混合比および
蒸着条件ならびにアニール条件により、前記バナジウム
化合物中のバナジウム原子の平均価数が４．２〜４．９
の範囲内にある測温用抵抗体を製造しうる。

【０１１８】また、前記（２ａ）または（２ｂ）の方法
により製造されるバナジウム化合物に、該バナジウム化
合物よりも高い導電性を有する金属、金属酸化物または
金属チッ化物の１種または２種以上からなる導電性材料
を含有させることにより、さらに室温で低い体積抵抗率
を示し、さらに大きい抵抗変化率を示す測温用抵抗体を
うることができる。前記の金属、金属酸化物または金属
チッ化物は、前記（１ａ）または（１ｂ）の製法にてあ
げたもののうち、前記バナジウム化合物よりも高い導電
性を有するものであればよい。また、このような測温用
抵抗体は、たとえば、第１の原料がバナジウムであり、
第２の原料が前記の金属、金属酸化物または金属チッ化
物である複合蒸着源を用い、チッ化性ガスと酸化性ガス
との混合ガス雰囲気下で反応性物理蒸着法によりうるこ
とができる。

【０１１９】前記のそれぞれの製法によりえられる本発
明の測温用抵抗体は、従来の測温用抵抗体に比べ、２７
℃（３００Ｋ）程度の室温で低い体積抵抗率を示すの
で、室温付近の温度のもとでの通電により、大きく自己
発熱をおこすことがないという点、および大きく自己発
熱しにくく、かつ抵抗変化率が大きいので、この測温用
抵抗体を用い、高い精度で温度測定または温度検知しう
るという点で有利である。

【０１２０】本発明における測温用抵抗体の厚さが、２
００〜２００００オングストロームの範囲内にあるもの
が、さらに高精度に温度測定または温度検知しうるとい
う点で有利である。

【０１２１】このような本発明の測温用抵抗体は測温素
子の測温部に好適に用いられる。

【０１２２】一般に、測温素子は、一対の電極と測温用
抵抗体とからなり、この測温用抵抗体が測温部となる。
また、通常、絶縁膜が設けられたシリコン基板の絶縁膜
上にこの測温素子が形成され、この測温素子の一対の電
極が信号処理系回路に接続されることにより測温デバイ
スが構成される。

【０１２３】このような測温デバイスの測温素子として
は、従来の測温用抵抗体を小面積の薄膜形状に成形し、
これを平面対向電極構成に形成したばあい、高体積抵抗
率化によるインピーダンスの増加および応答性の低下を
生じる。そのため、この現象を避けるために、挟み込み
電極型などの構成にする必要があった。

【０１２４】従来の測温デバイスの一例として挟み込み
電極型の測温デバイスの構成の例を図７（ａ）および図
７（ｂ）に示す。図７（ａ）は前記挟み込み電極型の測
温デバイスの平面図を示し、図７（ｂ）はこの測温デバ
イスの図７（ａ）におけるＤ−Ｄ線断面図を示す。また
図７（ａ）および７（ｂ）において、３０はシリコン基
板、３１は絶縁膜、３２は電極、３３は測温用抵抗体、
３４は電極を示す。このような構成の従来の測温用抵抗
体を用いる測温デバイスによれば、この測温デバイスの
作製時にマスクの枚数を多くする必要、すなわち工程数
を多くする必要があるので、安価なものになりえなかっ
た。測温デバイスは極めて安価に製造する必要があり、
前記従来の測温用抵抗体は、コストの面で満足のいくも
のではなかった。

【０１２５】しかしながら、本発明の測温用抵抗体を用
いて測温素子を製造するばあい、薄膜化しても、測温部
の体積抵抗率を低くすることができるので、測温素子を
単純な平面型の電極構成にすることができる。このよう
な平面型の電極構成にすることにより、測温素子および
測温デバイスを薄層化することが可能になる。また、こ
の測温素子の製造工程によれば、一対の電極を１枚のマ
スクを用いて形成することができるので、前記の従来の
挟み込み電極型の測温素子を製造する工程のばあいに比
べ、必要なマスク枚数を１枚分省くことができる。ま
た、本発明の測温デバイスによれば、欠陥（傷などを含
む）に対する許容度が大きく、製造において不良数を減
らせる傾向があり、歩留りが少なくなり、コスト低減が
可能である。

【０１２６】また、もちろん、本発明の測温用抵抗体
を、従来の挟み込み電極型の測温素子の測温用抵抗体と
して用いた測温デバイスにおいても、測温の高精度化、
高速応答性などの効果を奏するということは明らかであ
る。

【０１２７】また、本発明の測温用抵抗体を用いた測温
素子を、信号処理系回路と同一基板上で接続して一体化
することにより、すなわち、単一の基板上に信号処理系
回路および一対の電極と本発明の測温用抵抗体とからな
る測温素子を設け、この一対の電極とこの信号処理系回
路とを電気的に接続することにより、測温素子と信号処
理系回路とが一体になった型の測温デバイスをうること
ができる。このような測温デバイスによれば、測温部と
信号処理系回路との間に抵抗変化率が低い配線を用いる
従来の測温デバイスにおける、配線などの奇生抵抗およ
び配線から侵入するノイズなどの問題点を解消すること
ができる。すなわち、本発明における測温素子と信号処
理回路とが一体になった型の測温デバイスによれば前記
奇生抵抗を小さくでき、前記ノイズを低減でき、そのた
めさらなる高感度化を実現できる。

【０１２８】また、前記測温素子を被測温部または被測
温部の近傍に設けた構成の測温デバイスにすることによ
り、被測温部を高精度に測温することができる。このよ
うな構成の一例として、基板上に被測温部を組み込み、
測温素子を同一基板上で、この被測温部に隣接させる
か、重ね合わせるか、または部分的に重ね合わせるかし
て設けた構成の測温デバイスがあげられる。また、被測
温部と測温素子とが重ね合わせられるばあい、被測温部
と測温素子とが電気的に接触してはならないときは、被
測温部と測温素子との間に、所望の熱伝導率を有する所
望の厚さの絶縁膜を設ければよい。

【０１２９】このような被測温部と測温素子とを同一基
板上で隣接させた、重ね合わせた、または部分的に重ね
合わせた構成の測温デバイスは、たとえば、電子装置、
トランジスタ回路などの各種の回路部モニタ、過熱防止
センサなど、極めて精密に測温することが必要な装置
に、特に有利に使用できる。

【０１３０】また、本発明の測温用抵抗体からなる測温
デバイスは測温スイッチとして用いることもでき、この
ばあい、被測温部の過熱時などには早期に、かつ高精度
に保護作動を起こすことができる。

【０１３１】図１（ａ）および図１（ｂ）に、平面型の
電極構成の測温素子を用い、測温素子を信号処理系回路
と同一基板上で接続して一体化し、かつ測温素子を被測
温部の近傍に設けた構成の測温デバイスの一実施態様を
示す。なお、この測温デバイスは、被測温部がトランジ
スタ回路のものである。図１（ａ）は、この測温デバイ
スの平面図を示し、図１（ｂ）は、この測温デバイスの
図１（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図を示す。図１（ａ）
および図１（ｂ）において、１はシリコン基板、２は絶
縁膜、３および４は電極、５は測温用抵抗体、６は信号
処理系回路、７は被測温部であるトランジスタ回路を示
す。

【０１３２】このような測温デバイスは、シリコン基板
１上に、被測温部であるトランジスタ回路７を組み込
み、さらに信号処理系回路６を設け、これらの回路６お
よび７のうえに絶縁膜２を被覆して設け、この絶縁膜に
たとえばイオンビームエッチングなどによりコンタクト
ホールを形成し、そののち、この絶縁膜２のうえに電極
３および４を設け、前記電極３および４と信号処理系回
路６とを電気的に接続させる方法などにより製造しう
る。

【０１３３】この測温デバイスによれば、被測温部であ
るトランジスタ回路の温度を極めて高精度にモニタする
ことができる。

【０１３４】また、本発明の測温用抵抗体は、赤外線検
知素子の赤外線検知部に好適に用いることができる。

【０１３５】一般に、抵抗体を用いる赤外線検知素子
は、一対の電極と測温用抵抗体とからなり、この測温用
抵抗体が赤外線検知部を構成する。また、この赤外線検
知素子が、たとえば支持膜が設けられたエッチングホー
ルを有するシリコン基板の支持膜上に形成され、赤外線
検知素子の一対の電極が信号処理系回路に接続されるこ
とにより赤外線検知デバイスが形成される。

【０１３６】このような赤外線検知デバイスを、大きな
抵抗変化率を有する従来の測温用抵抗体を薄膜化して用
いて製造するばあい、検知部の体積抵抗率が極めて大き
いものになる。従来より、信号処理系回路に対するイン
ピーダンス整合をとるため、または応答速度を高めるた
めには、検知部の体積抵抗率を低くする必要があり、そ
のためには電極の面積を広くとる必要があった。

【０１３７】そのような従来の赤外線検知デバイスの構
成の一例を図８に示す。図８は、前記の従来の赤外線検
知デバイスの平面図を示す。また、図８において、４０
は支持膜、４１および４２は電極、４３はエッチングホ
ール、４４は測温用抵抗体を示す。

【０１３８】図８に示されるように、従来の赤外線検知
素子においては、前述ように、電極の面積を広くとる必
要があった。しかしながら、このように電極の面積を広
くとることによって、測温用抵抗体を透過して入射した
赤外線が電極部で反射され、そのため赤外線検知デバイ
スの空洞（図８においては図示していない）上に設けら
れる検知部（支持膜、電極および測温用抵抗体により構
成された部分）が、赤外線により適切な温度に加温され
ず、この測温用抵抗体も適切な温度まで加温されないの
で赤外線を充分に検知できない傾向がある。そのため
に、このような従来の赤外線検知素子を用いる赤外線検
知デバイスでは、赤外線を効率よく検知することが困難
であった。

【０１３９】しかしながら、本発明の測温用抵抗体を用
いる赤外線検知素子によれば、この測温用抵抗体の体積
抵抗率が低いものであり、そのために薄膜化したばあい
でも、検知部抵抗が小さいので、前述の信号処理系回路
に対するインピーダンス整合および応答速度に関する問
題点を解消しうるため、電極の面積を狭くすることがで
きる。

【０１４０】また、本発明の測温用抵抗体を前記赤外線
検知素子の電極および電極から信号処理系回路までの配
線材として用いることが可能であり、この方法により、
赤外線を反射する部分の面積を低減することができるの
で、そのために赤外線吸収率を向上させることができ、
赤外線検知素子の感度向上を図ることができる。

【０１４１】また、本発明の測温用抵抗体を赤外線検知
材料として用いた赤外線検知素子を、信号処理系回路と
同一基板上で接続して一体化することにより、すなわ
ち、単一の基板上に信号処理系回路と、一対の電極およ
び本発明の測温用抵抗体からなる赤外線検知素子とを設
け、この一対の電極とこの信号処理系回路とを電気的に
接続することにより、赤外線検知素子と信号処理系回路
とが一体となった型の赤外線検知デバイスをうることが
できる。このような赤外線検知デバイスは、赤外線検知
素子と信号処理系回路との接続が極めて短い距離で行な
われるため、不要な奇生抵抗を除去することができる。
また、一体化構成にすることにより、機械的接続部分が
なくなる。そのために、感度面および赤外線検知素子の
信頼性の面で有利である。

【０１４２】図２（ａ）および図２（ｂ）に、本発明に
おける赤外線検知デバイスの一実施態様を示す。図２
（ａ）は、この赤外線検知デバイスの平面図を示し、図
２（ｂ）は、この赤外線検知デバイスの図２（ａ）にお
けるＢ−Ｂ線断面図を示す。

【０１４３】図２（ａ）および図２（ｂ）において、８
はシリコン基板、９は支持膜、１０はエッチングホー
ル、１１および１２は電極、１３は測温用抵抗体、１４
は空洞、１５は保護膜である。

【０１４４】このような赤外線検知デバイスによれば、
保護膜１５の形成により、測温用抵抗体および電極など
からなる検知部が、外部環境より保護されるため、長期
間にわたり好適な物性が安定して発揮され、また赤外線
を精度よく検知することが可能であり、赤外線検知素子
の信頼性を高めることができる。

【０１４５】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
するが、本発明はかかる実施例により制限されるもので
はない。

【０１４６】［実施例１］バナジウム酸化物を生成する
ための第１の原料（以下、単に「第１の原料」というこ
ともある）である５酸化２バナジウムと導電性材料を生
成するための第２の原料（以下、単に「第２の原料」と
いうこともある）である酸化ルテニウムとの複数ターゲ
ット（表１にＲｕＯ₂／Ｖ₂Ｏ₅と記載）、第１の原料で
ある５酸化２バナジウムと第２の原料である白金との複
数ターゲット（表１にＰｔ／Ｖ₂Ｏ₅と記載）、第１の原
料である５酸化２バナジウムと第２の原料であるイリジ
ウムとの複数ターゲット（表１にＩｒ／Ｖ₂Ｏ₅と記
載）、および第１の原料である５酸化２バナジウムと第
２の原料であるロジウムとの複数ターゲット（表１にＲ
ｈ／Ｖ₂Ｏ₅と記載）をそれぞれ用い、酸素ガスを１％含
むアルゴンガス雰囲気下にてＲＦスパッタ法により、表
面に熱酸化皮膜（絶縁膜）を有するシリコン基板の熱酸
化皮膜のうえに測温用抵抗体の薄膜を形成した。

【０１４７】ここで、この測温用抵抗体の成膜時の前記
シリコン基板温度を２５０℃とし、スパッタガス圧を１
Ｐａとした。また、スパッタパワーを表１に記載のとお
り調節した。前記の条件により、約２０分間で厚さ約１
０００オングストロームの測温用抵抗体の薄膜が形成さ
れた。なお、前記測温用抵抗体の薄膜の厚さは、スロー
ンテクノロジー社製接触式膜厚計（ＤＥＫＴＡＫ３０３
０）により測定した（以下、測温用抵抗体の厚さの測定
方法はこれと同じ）。

【０１４８】また、比較の実施例として、５酸化２バナ
ジウム、酸化ルテニウム、白金、イリジウムおよびロジ
ウムをそれぞれ単独にターゲットとして用い、アルゴン
ガス雰囲気下にて、ＲＦスパッタ法により、表面に熱酸
化皮膜を有するシリコン基板の熱酸化皮膜のうえに測温
用抵抗体の薄膜を形成した。ここで、この測温用抵抗体
の成膜時の前記シリコン基板の温度を２５０℃とし、ス
パッタパワーを１００Ｗとし、スパッタガス圧を１Ｐａ
とした。

【０１４９】前記測温用抵抗体の薄膜中の全金属原子の
数に対する導電性材料由来の金属原子の数の比率（％）
を日本電子（株）製の電子プロープ微少部分析装置（Ｅ
ＰＭＡ）（ＪＸＡ−８６２１ＭＸ）により測定した。そ
の結果を表１に示す。

【０１５０】前記表面に熱酸化皮膜を有するシリコン基
板の熱酸化皮膜のうえに形成された測温用抵抗体の薄膜
のうえに金により電極を設けることにより、図３（ａ）
および図３（ｂ）にその構成を示すような測温用抵抗体
の体積抵抗率および抵抗変化率の測定用の装置を作製し
た。図３（ａ）は前記装置の平面図を示し、図３（ｂ）
は図３（ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図を示す。図３
（ａ）および図３（ｂ）において、１６はシリコン基
板、１７は絶縁膜、１８は測温用抵抗体、１９は測定用
金電極を示す。

【０１５１】つぎに、シリコン基板、測温用抵抗体およ
び電極からなる前記の測定用装置（図３にその構成を示
す）を用いて、４端子法により、−２０〜８０℃の温度
範囲内における前記測温用抵抗体の体積抵抗率を測定
し、絶対温度の逆数（１／Ｔ）と体積抵抗率の対数（ｌ
ｏｇ ρ）とをプロットし、式：ρ＝ρ_∞ｅｘｐ（Ｂ／
Ｔ）よりサーミスタ定数Ｂを算出し、その測定結果によ
り、２７℃における抵抗変化率を求めた。その結果を表
１に示す。

【０１５２】

【表１】

【０１５３】［実施例２］表２に記載の第１の原料に該
第１の原料に対して２５モル％の表２に記載の第２の原
料を混合した混合ターゲットを蒸着源として用い、アル
ゴンガス雰囲気下にて、ＲＦスパッタ法により、表面に
熱酸化皮膜を有するシリコン基板の熱酸化皮膜のうえに
測温用抵抗体の薄膜を形成した。

【０１５４】ここで、前記測温用抵抗体の成膜時の前記
シリコン基板温度を２００℃とし、スパッタパワーを１
００Ｗとし、スパッタガス圧を１Ｐａとした。前記の条
件により、約２０分間で厚さ約１０００オングストロー
ムの測温用抵抗体の薄膜が形成された。これらの測温用
抵抗体の薄膜は５価および４価のバナジウムが混合した
酸化物に表２に記載の金属酸化物（酸化ルテニウム、白
金酸化物、イリジウム酸化物またはロジウム酸化物）が
含有されたものである。

【０１５５】前記測温用抵抗体の薄膜中の全金属原子の
数に対する導電性材料由来の金属原子の数の比率（％）
を実施例１と同様の装置により測定した。その結果を表
２に示す。

【０１５６】つぎに、前記表面に熱酸化皮膜を有するシ
リコン基板の熱酸化皮膜のうえに形成された測温用抵抗
体の薄膜のうえに実施例１と同様の測定用金電極を設
け、実施例１と同様の方法で、２７℃における体積抵抗
率および２７℃における抵抗変化率を測定した。その結
果を表２に示す。

【０１５７】

【表２】

【０１５８】［実施例３］表３に記載の第１の原料と表
３に記載の第２の原料との複数ターゲットを用いチッ素
ガス雰囲気下にて、ＲＦスパッタ法により、表面に熱酸
化皮膜（絶縁膜）を有するシリコン基板の熱酸化皮膜の
うえに測温用抵抗体の薄膜を形成した。

【０１５９】ここで、前記測温用抵抗体の成膜時のシリ
コン基板温度を表３に示す基板温度にし、スパッタパワ
ーを複数ターゲットのそれぞれのターゲットとも１００
Ｗとし、スパッタガス圧を１Ｐａとした。前記の条件に
より、約１５分間で厚さ約１０００オングストロームの
測温用抵抗体の薄膜が形成された。これらの測温用抵抗
体の薄膜はバナジウム酸化物に表３記載の金属およびこ
の金属のチッ化物（チタンおよびチタンのチッ化物、タ
ンタルおよびタンタルのチッ化物、ニオブおよびニオブ
のチッ化物）が含有されたものである。

【０１６０】前記測温用抵抗体中の全金属原子の数に対
する導電性材料由来の金属原子の数の比率（％）を実施
例１と同様の方法により測定した。その結果を表３に示
す。

【０１６１】また、前記測温用抵抗体の薄膜中のチッ素
原子の数と酸素原子の数との合計数に対するチッ素原子
の数の比率（％）を、アルバックファイ社製のオージェ
電子分光装置（ＡＥＳ）（Ｍｏｄｅｌ ６５０）により
測定した。その結果を表３に示す。

【０１６２】つぎに、前記表面に熱酸化物を有するシリ
コン基板の熱酸化皮膜のうえに形成された測温用抵抗体
の薄膜のうえに実施例１と同様の測定用金電極を設け、
実施例１と同様に４端子法により、２７℃における体積
抵抗率および２７℃における抵抗変化率を測定した。そ
の結果を表３に示す。

【０１６３】

【表３】

【０１６４】前記チッ素原子の数と酸素原子の数との合
計数に対するチッ素原子の数の比率（％）が５〜５２％
の範囲内であることが好ましい。前記の比率が前記の範
囲内にあるばあい、体積抵抗率が２０ｍΩ・ｍ以下であ
り、かつ抵抗変化率の絶対値が０．７％／Ｋより大きい
測温用抵抗体が安定してえられる。前記の比率が５２％
より大きいばあい、測温用抵抗体の体積抵抗率は２０ｍ
Ω・ｍ以下を維持するが、抵抗変化率の絶対値が０．７
％／Ｋ以下に低下して、同体積抵抗率を示すほかの材料
に対する抵抗変化率に関する優位性が失なわれる。一
方、前記の比率が１％以下のばあい、測温用抵抗体の体
積抵抗率が２０ｍΩ・ｍをこえるため好ましくなく、前
記の比率が１％より大きく５％より小さいばあい、製造
バッチごとの特性のバラツキが大きくなり、製造におけ
る歩留りが低下するため好ましくない。

【０１６５】［実施例４］第１の原料である５酸化２バ
ナジウム（Ｖ₂Ｏ₅）と第２の原料であるバナジウムチッ
化物（ＶＮ）との複数ターゲットを用い、アルゴンガス
とチッ素ガスとの混合ガス雰囲気下にて、ＲＦマグネト
ロンスパッタ法により、表面に熱酸化皮膜（絶縁膜）を
有するシリコン基板の熱酸化皮膜のうえに測温用抵抗体
の薄膜を形成した。

【０１６６】ここで、前記測温用抵抗体の成膜時の前記
シリコン基板温度を３００℃とし、各ターゲットに対す
るスパッタパワーを表４に記載のとおり調節した。ま
た、前記アルゴンガスとチッ素ガスとの混合ガスを、表
４に示す混合比とし、スパッタガス圧を１Ｐａとした。
前記の条件により、２５分間で厚さ約１０００オングス
トロームのチッ素を含んだバナジウム酸化物である測温
用抵抗体の薄膜が形成された。得られた測温用抵抗体中
のチッ素原子の数と酸素原子の数との合計数に対するチ
ッ素原子の数の比率（％）および実施例１と同様の方法
で測定した２７℃における体積抵抗率および２７℃にお
ける抵抗変化率を表４に示す。

【０１６７】

【表４】

【０１６８】［実施例５］第１の原料である５酸化２バ
ナジウムと第２の原料であるチッ化チタンとの複数ター
ゲットを用い、チッ素ガス雰囲気下にて、ＲＦスパッタ
法により、表面に熱酸化皮膜（絶縁膜）を有するシリコ
ン基板の熱酸化皮膜の上に測温用抵抗体の薄膜を形成し
た。

【０１６９】ここで、前記測温用抵抗体の成膜時のシリ
コン基板の温度を４００℃とし、スパッタパワーを複数
ターゲットのそれぞれのターゲットともに１００Ｗと
し、スパッタガス圧１Ｐａとした。前記の条件により、
約１５分間で厚さ約８００オングストロームの測温用抵
抗体の薄膜が形成された。

【０１７０】つぎに、前記表面に熱酸化皮膜を有するシ
リコン基板の熱酸化皮膜のうえに形成された測温用抵抗
体の薄膜のうえに実施例１と同様の測定用金電極を設
け、実施例１と同様に４端子法により、体積抵抗率およ
び抵抗変化率を見積った。この測温用抵抗体はバナジウ
ム酸化物にチタン窒化物が含有されたものである。この
測温用抵抗体の薄膜においてはチタン窒化物が導電性材
料である。

【０１７１】前記測温用抵抗体の薄膜中の全金属原子の
数に対する導電性材料由来の金属原子の数の比率（％）
を実施例１と同様の方法により測定したところ、その比
率は７％であった。

【０１７２】また、前記測温用抵抗体の薄膜中のチッ素
原子の数と酸素原子の数との合計数に対するチッ素原子
の比率（％）を実施例３と同様にして測定したところ、
その比率は３．３％であった。また、実施例１と同様に
して測定した２７℃における体積抵抗率は１５ｍΩ・ｍ
であり、抵抗変化率は−１．６％／Ｋであった。

【０１７３】［実施例６］バナジウムをターゲットとし
て用いて、チッ素ガスと酸素ガスとの混合ガス雰囲気下
にて、ＲＦ反応性スパッタ法により、表面に熱酸化皮膜
（絶縁膜）を有するシリコン基板の熱酸化皮膜のうえに
測温用抵抗体の薄膜を形成した。

【０１７４】ここで、前記測温用抵抗体の成膜時の前記
シリコン基板温度を４００℃とし、スパッタパワーを１
００Ｗとした。また、チッ素ガスと酸素ガスとの混合ガ
スを表５に示す混合比とし、スパッタガス圧を１Ｐａと
した。前記の条件により、約２０分間で厚さ約１０００
オングストロームのバナジウム、酸素およびチッ素を含
むバナジウム化合物である測温用抵抗体の薄膜が形成さ
れた。

【０１７５】前記測温用抵抗体中のバナジウム原子の平
均価数を、ブイジー（ＶＧ）社製エックス線光電子分光
装置（ＸＰＳ）（ＨＢ５０Ａ）にて評価した。なお、こ
の平均価数はえられた各結合ピークの面積比より見積も
った。その結果を表５に示す。

【０１７６】また、測温用抵抗体中のチッ素原子の数と
酸素原子の数との合計数に対するチッ素原子の数の比率
を、実施例３と同様の方法により測定した。その結果を
表５に示す。

【０１７７】つぎに、前記シリコン基板に形成された測
温用抵抗体の薄膜のうえに実施例１と同様の測定用金電
極を設け、実施例１と同様にして、２７℃における体積
抵抗率および２７℃における抵抗変化率を測定した。そ
の結果を表５に示す。

【０１７８】

【表５】

【０１７９】［実施例７］成膜雰囲気のチッ素ガスと酸
素ガスとの混合比を体積比で２０対０．５にしたほかは
実施例６と同じ方法により、実施例６と同様の基板上
に、２７℃における体積抵抗率が２×１０^-6Ω・ｍであ
り、抵抗変化率が−０．５％／Ｋである、厚さが約１０
００オングストロームのバナジウム、酸素およびチッ素
を含むバナジウム化合物を形成した。このバナジウム化
合物を１００％酸素ガス雰囲気下で、３００℃にて２時
間アニールすることにより、測温用抵抗体をえた。

【０１８０】前記測温用抵抗体中のバナジウム原子の平
均価数を実施例６と同様の方法により測定したところ、
４．８であった。また、チッ素原子の数と酸素原子の数
との合計数に対するチッ素原子の数の比率（％）を実施
例３と同様の方法により測定したところ１５％であっ
た。

【０１８１】つぎに、前記シリコン基板の熱酸化皮膜の
うえに形成された薄膜のうえに実施例１と同様の測定用
金電極を設け、実施例１と同様にして２７℃における体
積抵抗率および２７℃における抵抗変化率を測定した。
その結果、２７℃における体積抵抗率が２ｍΩ・ｍであ
り、抵抗変化率が−１．９％／Ｋであった。

【０１８２】［実施例８］バナジウムをターゲットとし
て、表６に示すチッ素ガスと酸素ガスとの混合ガス雰囲
気下にて、ＲＦ反応性マグネトロンスパッタ法により、
表面に熱酸化皮膜を有するシリコン基板の熱酸化皮膜の
うえに測温用抵抗体の薄膜を形成した。

【０１８３】ここで、前記測温用抵抗体の成膜時の前記
シリコン基板温度を３５０℃とし、スパッタパワーを１
００Ｗとした。また、前記チッ素ガスと酸素ガスとの混
合ガスを、表６に示す混合比とし、スパッタガス圧を１
Ｐａとした。前記の条件により、３０分間で厚さ約１０
００オングストロームのバナジウム、酸素およびチッ素
を含むバナジウム化合物である測温用抵抗体の薄膜が形
成された。えられた測温用抵抗体中のバナジウム原子の
平均価数を、実施例６と同様の方法で測定した。また、
えられた測温用抵抗体中のチッ素原子の数と酸素原子の
数との合計数に対するチッ素原子の数の比率（％）を、
実施例３と同様の方法で測定した。それぞれの結果を表
６に示す。

【０１８４】つぎに、前記シリコン基板に形成された測
温用抵抗体の薄膜のうえに実施例１と同様の測定用金電
極を設け実施例１と同様にして、２７℃における体積抵
抗率および２７℃における抵抗変化率を測定した。その
結果を表６に示す。

【０１８５】

【表６】

【０１８６】［実施例９］バナジウムと白金との複数タ
ーゲットを用い、チッ素ガスと酸素ガスとの混合ガス雰
囲気下にて、ＲＦ反応性スパッタ法により、表面に熱酸
化皮膜（絶縁膜）を有するシリコン基板の熱酸化皮膜の
うえに、測温用抵抗体の薄膜を形成した。なお、この測
温用抵抗体は、バナジウム、酸素およびチッ素を含むバ
ナジウム化合物に、このバナジウム化合物よりも高い導
電性を有する金属、金属酸化物または金属チッ化物の１
種または２種以上からなる導電性材料を含む測温用抵抗
体に相当する。

【０１８７】ここで、前記測温用抵抗体の成膜時の前記
シリコン基板温度を４００℃とし、スパッタパワーをバ
ナジウムのターゲットが１００Ｗ、白金のターゲットが
５０Ｗとし、スパッタガス圧を１Ｐａとし、混合ガス雰
囲気のチッ素ガスと酸素ガスとの混合比を２０：７とし
た。前記の条件により、約３０分間で厚さ約９００Åの
測温用抵抗体の薄膜が形成された。

【０１８８】前記測温用抵抗体薄膜中の全金属原子の数
に対する導電性材料由来の金属（白金）原子の数の比率
（％）を実施例１と同様の方法で測定したところ、１８
％であった。

【０１８９】つぎに、前記シリコン基板の熱酸化皮膜の
うえに形成された薄膜のうえに実施例１と同様の測定用
金電極を設け、実施例１と同様にして２７℃における体
積抵抗率および２７℃における抵抗変化率を見積った。
その結果、２７℃における体積抵抗率が１１ｍΩ・ｍで
あり、２７℃における抵抗変化率が−１．２％／Ｋであ
った。

【０１９０】［実施例１０］図１（ａ）の平面図およ
び、図１（ｂ）の断面図１（ａ）におけるＡ−Ａ線断面
図により表わされるような構成の測温デバイスを作製し
た。すなわち、シリコン基板の片面にトランジスタ回路
７と測温素子用の信号処理回路６とを設けたシリコン基
板１における前記のそれぞれの回路と同一の面上に、化
学蒸着法（ＣＶＤ）法により酸化シリコン（ＳｉＯ₂）
の絶縁膜２（膜厚２０００オングストローム）を形成し
た。この絶縁膜にイオンビームエッチングによりコンタ
クトホールを形成した。つぎに、リフトオフ法により白
金製の一対の電極３および４を形成した。つぎに、前記
電極と信号処理系回路６とを電気的に接続させた。その
のち、実施例６の実験例番号６−（４）と同様の方法に
より、２７℃における体積抵抗率が７．６ｍΩ・ｍ、２
７℃における抵抗変化率が−１．９％／Ｋである測温用
抵抗体（膜厚が１０００オングストローム）を、前記絶
縁膜および電極を被覆するようにして設けた。前記測温
用抵抗体を１規定塩酸によりパターニング（図１中の測
温用抵抗体５はパターニングしたのちの測温用抵抗体を
示す）することにより測温デバイスを作製した。

【０１９１】前記測温デバイスは、測温素子と信号処理
系回路とが一体になっており、さらに被測温部であるト
ランジスタ回路が同一の基板上に設けられているため、
被測温部であるトランジスタ回路を高精度に測温するこ
とができる。これを測温スイッチとして用いることも可
能であり、このばあいには過熱時などには早期に高精度
に保護作動を起こすことが可能である。

【０１９２】［実施例１１］図２（ａ）の平面図および
図２（ｂ）の断面図（図２（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面
図）により表わされるような構成の赤外線検知デバイス
を作製した。すなわち、シリコン基板８の片面に、ＣＶ
Ｄ法によりチッ化シリコン（ＳｉＮ）支持膜９（膜厚２
０００オングストローム）を形成した。この支持膜のう
えにリフトオフ法により白金製の一対の電極１１および
１２を形成した。そののち、実施例６の実験例番号６−
（４）と同様の方法により、２７℃における体積抵抗率
が７．６ｍΩ・ｍ、２７℃における抵抗変化率が−１．
９％／Ｋである測温用抵抗体（膜厚が１０００オングス
トローム）を、前記支持膜および電極を被覆するように
して設けた。前記測温用抵抗体を１規定塩酸によりパタ
ーニングしたのち（図２中の測温用抵抗体１３はパター
ニングしたのちの測温用抵抗体を示す）、ＣＶＤ法によ
り、チッ化シリコン（ＳｉＮ）の保護膜１５（図２
（ａ）の平面図においては、この保護膜は図示していな
いが、この保護膜はエッチングホール部以外の全面を被
覆している）（膜厚が２０００オングストローム）を前
記の支持膜、電極および測温用抵抗体を被覆するように
して設けた。そののち、イオンビームエッチングにより
エッチングホール１０を形成し、７０℃の３０重量％水
酸化カリウム水溶液によりエッチングを行なうことによ
り、測温用抵抗体の下部にエッチングホール１０と連通
する空洞１４を形成して、赤外線検知デバイスを作製し
た。

【０１９３】前記赤外線検知デバイスは、本発明の測温
用抵抗体を赤外線検知部に用いているため、この測温用
抵抗体は低い体積抵抗率を有するものであり、小さい熱
量でも充分に温度変化しうる検知部をうるために、この
測温用抵抗体を薄膜化したばあいでも、検知部抵抗を低
くすることができるので、赤外線検知素子の電極の面積
を狭くすることができる。

【０１９４】また、入射赤外線は電極部で反射されるた
め、電極面積の低減は入射赤外線の高効率検知に極めて
有効であり、本実施例では電極面積を従来のものと比較
して約１／４にすることが可能となった。つまり電極部
での赤外線の反射損失を約１／４にすることができた。

【０１９５】［実施例１２］図５（ａ）の平面図および
図５（ｂ）の断面図（図５（ａ）におけるＥ−Ｅ線断面
図）により表わされるような構成の赤外線検知デバイス
を作製した。すなわち、片面に赤外線検知デバイス用信
号処理回路５６を設けたシリコン基板５４の前記信号処
理回路と同一の面上に、ＣＶＤ法によりチッ化シリコン
（ＳｉＮ）の支持（絶縁）膜５０（膜厚２０００オング
ストローム）を形成した。つぎに、イオンビームエッチ
ングにより前記支持膜にコンタクトホールを形成した
（図５（ｂ）において、コンタクトホールは電極および
配線により埋められた状態になっている）。つぎに、リ
フトオフ法により、前記コンタクトホールを埋めるよう
にしつつ白金により一対の電極および配線５２を形成
し、電極および配線５２と信号処理回路５６との電気的
接続を行なった。そののち、実施例６の実施例番号６−
（４）と同様の方法により、２７℃における体積抵抗率
７．６ｍΩ・ｍ、２７℃における抵抗変化率が−１．９
％／Ｋである測温用抵抗体（膜厚が１０００オングスト
ローム）を、支持膜５０ならびに電極および配線５２を
被覆するようにして設けた。そののち、前記測温用抵抗
体を１規定塩酸でパターンニングを行なった。さらに、
チッ化シリコン絶縁膜にイオンビームエッチングにより
エッチングホール５１を形成し、７０℃の３０重量％水
酸化カリウム水溶液によりエッチングを行なうことによ
り、測温用抵抗体５３と支持膜５０と電極および配線５
２とからなる検知部の下にエッチングホール５１と連通
する空洞５５を形成して信号処理回路と一体化した赤外
線検知デバイスを作製した。

【０１９６】この赤外線検知デバイスによれば、従来材
料よりも低体積抵抗率であるため薄い膜厚で従来と同じ
素子抵抗を実現することができる。このことにより、検
知部分の低熱容量化が実現され、同一熱量の入射（赤外
線量）により、より大きな検知部温度の上昇がえられ、
感度の向上が達成された。

【０１９７】［実施例１３］図６（ａ）の平面図、図６
（ｂ）の断面図（図６（ａ）におけるＦ−Ｆ線断面図）
および図６（ｃ）の断面図（図６（ａ）におけるＧ−Ｇ
線断面図）により表わされるような構成の赤外線検知デ
バイスを作製した。すなわち、シリコン基板６１の片面
にＣＶＤ法によりチッ化シリコン（ＳｉＮ）支持膜６０
（膜厚２０００オングストローム）を形成した。この支
持膜６０のうえに実施例６の実験例番号６−（３）と同
様の方法により、２７℃における体積抵抗率が０．１５
ｍΩ・ｍ、２７℃における抵抗変化率が−２．３％／Ｋ
である測温用抵抗体（膜厚が１０００オングストロー
ム）を形成した。前記測温用抵抗体を１規定塩酸により
パターニングした。そののち、チッ化シリコン支持膜に
イオンビームエッチングによりエッチングホール６３を
形成し、７０℃の３０重量％水酸化カリウム水溶液によ
りエッチングを行なうことにより、測温用抵抗体６２と
支持膜６０とからなる検知部の下にエッチングホール６
３と連通する空洞６４を形成して赤外線検知デバイスを
作製した。このような構成の赤外線検知デバイスは、電
極を用いた素子（たとえば図５に示す）からなる赤外線
検知デバイスに比べ、赤外線吸収効率を５％向上させる
ことが出来た。

【０１９８】

【発明の効果】測温用抵抗体が、バナジウム酸化物を母
材料とし、該母材料中に該バナジウム酸化物よりも高い
導電性を有する金属、金属酸化物または金属チッ化物の
１種または２種以上からなる導電性材料を含む測温用抵
抗体であることにより、従来の測温用抵抗体に比べ、室
温で低い体積抵抗率でありながら温度変化にしたがって
大きく体積抵抗率が変化するという特徴を実現しうる。

【０１９９】前記金属または金属酸化物が白金、イリジ
ウム、ロジウム、白金酸化物、イリジウム酸化物、ロジ
ウム酸化物またはルテニウム酸化物の１種または２種以
上からなることにより、母材料であるバナジウム酸化物
に酸化しにくい金属または導電性の金属酸化物が含有さ
れることになり、これら金属および金属酸化物は含有さ
れた状態で変質しにくいものであるために、所期の特性
が安定して発揮されうる。

【０２００】前記金属チッ化物がチタンチッ化物、ニオ
ブチッ化物またはタンタルチッ化物の１種または２種以
上からことにより、これらチッ化物が導電性が高いもの
であるという点、および化学的に安定であるので含有さ
れた状態でも変質しにくいものとなりうる。

【０２０１】前記の導電性材料由来の金属原子の数が、
測温用抵抗体中の金属原子の数に対して５〜７０％の範
囲内にあることにより、従来の測温用抵抗体にく比べ室
温で低体積抵抗率でありながら温度変化にしたがってさ
らに大きく体積抵抗率が変化するという特徴を実現しう
る。

【０２０２】前記金属チッ化物がバナジウムチッ化物か
らなることにより、バナジウム系酸化物またはバナジウ
ム系酸化物が母材料へ含有されやすく、そして含有され
た状態で安定に存在することが可能であり、感温素子の
構造設計において自由度が増すという点、製造工程の簡
略化しうる。また、この含有により測温用抵抗体が低抵
抗化される。

【０２０３】前記バナジウムチッ化物を含む前記バナジ
ウム酸化物中のチッ素原子の数と酸素原子の数との合計
数に対するチッ素原子の数の比率をＸとするとき、Ｘ
が、式： ０＜Ｘ≦０．６７ で表される範囲内にあることにより、室温における体積
抵抗変化率が好適に低くなり、また、母材料であるバナ
ジウム酸化物と導電性材料が反応しにくいという点で有
利である。

【０２０４】また、本発明の測温用抵抗体は、バナジウ
ム酸化物を生成するための第１の原料と、バナジウム酸
化物より高い導電性を有する金属、金属酸化物または金
属チッ化物の１種または２種以上を生成するための第２
の原料とを複合蒸着源とし、ガス雰囲気下で蒸着法によ
り形成する、バナジウム酸化物を母材料とし、該母材料
中に該バナジウム酸化物よりも高い導電性を有する金
属、金属酸化物または金属チッ化物の１種または２種以
上からなる導電性材料を含む測温用抵抗体の製法により
製造しうる。

【０２０５】また、前記第１の原料がバナジウム酸化物
であり、前記第２の原料が金属および／または金属酸化
物であり、前記ガス雰囲気が不活性ガス雰囲気であり、
前記蒸着法が物理蒸着法である製法により前記測温用抵
抗体を製造しうる。

【０２０６】また、前記第１の原料がバナジウム酸化物
であり、前記第２の原料が金属および／または金属チッ
化物であり、前記ガス雰囲気がチッ化性ガスを含むガス
雰囲気であり、前記蒸着法が反応性物理蒸着法である製
法により前記測温用抵抗体を製造しうる。

【０２０７】また、測温用抵抗体がバナジウム、酸素お
よびチッ素を含むバナジウム化合物からなることによ
り、従来の測温用抵抗体に比べ、室温で低い体積抵抗率
でありながら温度変化にしたがって大きく体積抵抗率が
変化するという特徴を実現しうる。

【０２０８】前記バナジウム化合物中のチッ素原子の数
と酸素原子の数の合計数に対するチッ素原子の数の比率
をＹとするとき、Ｙが、式： ０＜Ｙ≦０．５２ で表される範囲内にあることにより、従来の測温用抵抗
体に比べ、室温で低い体積抵抗率でありながら温度変化
にしたがってさらに大きく体積抵抗率が変化するという
特徴を実現しうる。

【０２０９】前記バナジウム、酸素およびチッ素を含む
バナジウム化合物である測温用抵抗体において、チッ素
を含有するバナジウム酸化物のバナジウム原子の平均価
数が４．２〜４．９の範囲内にあることにより、従来の
測温用抵抗体に比べ室温で低体積抵抗率でありながら温
度変化にしたがってさらに大きく体積抵抗率が変化する
という特徴を実現しうる。

【０２１０】また、前記バナジウム化合物中に、前記バ
ナジウム酸化物よりも高い導電性を有する金属、金属酸
化物または金属チッ化物の１種または２種以上からなる
導電性材料を含む測温用抵抗体によれば、従来の測温用
抵抗体に比べ、室温で低い体積抵抗率でありながら温度
変化にしたがってさらに大きく体積抵抗率が変化すると
いう特徴を実現しうる。

【０２１１】バナジウムまたはバナジウム酸化物の少な
くとも１種を含む原料を蒸着源とし、チッ化性ガスを含
み酸化性ガスを含んでよいガス雰囲気下にて、反応性物
理蒸着法により形成することにより、バナジウム、酸素
およびチッ素を含むバナジウム化合物からなる測温用抵
抗体を製造しうる。

【０２１２】バナジウム、酸素およびチッ素を含む前記
バナジウム化合物をさらに酸化性ガス雰囲気でアニール
することにより、バナジウム、酸素およびチッ素を含む
バナジウム化合物からなる測温用抵抗体を製造しうる。

【０２１３】本発明の前記それぞれの測温用抵抗体を赤
外線検知素子に用いることにより、従来材料を用いる赤
外線検知素子に比べて、赤外線検知素子の電極の面積を
低減することができる。このことにより、入射赤外線は
電極部で反射されるため、電極面積の低減は入射赤外線
の高効率検知に極めて有効であり、電極部での赤外線の
反射損失を大幅に減少することができる。

【０２１４】本発明の測温用抵抗体を用いることによ
り、測温素子が単純な平面型の電極構成のものにしえ、
測温デバイスも小型化しうる。そのために、測温素子作
製時に必要なマスク枚数も低減できる。さらに、従来の
挟み込み電極型に比べ、測温用抵抗体の欠陥（傷などを
含む）に対しても許容度が大きく、製造における不良の
低減、コストの低減にも有利である。

【０２１５】また、本発明の測温デバイスは、検知部回
路部一体型測温デバイスとしうる。検知部回路部一体型
測温デバイスは被測定部と同一の基板上に設けられてお
り、半導体回路を高精度にモニターできる。これを測温
スイッチをして用いることも可能であり、このばあいに
は加熱時などには早期に高精度に保護作動を起こすこと
が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１における測温素子の形状を説明する
ための平面図（ａ）およびこの平面図（ａ）のＡ−Ａ線
断面図（ｂ）である。

【図２】 本発明における赤外線検知素子の一実施例の
態様を説明するための平面図（ａ）およびＢ−Ｂ線断面
図（ｂ）である。

【図３】 本発明における測温用抵抗体の体積抵抗率お
よび抵抗変化率の測定用の装置を説明するための平面図
（ａ）およびＣ−Ｃ線断面図（ｂ）である。

【図４】 実施例６におけるチッ素ガス対酸素ガスの比
が体積比で２０対７のばあいの試料の体積抵抗率と温度
との関係を表わす関係図である。

【図５】 実施例１２における赤外線検知素子を説明す
るための平面図（ａ）およびＥ−Ｅ線断面図（ｂ）であ
る。

【図６】 実施例１３における赤外線検知素子を説明す
るための平面図（ａ）、Ｆ−Ｆ線断面図（ｂ）およびＧ
−Ｇ線断面図（ｃ）である。

【図７】 従来の測温素子を説明するための平面図
（ａ）およびＤ−Ｄ線断面図（ｂ）である。

【図８】 従来の赤外線検知素子を説明するための平面
図である。

【符号の説明】

２ 絶縁膜、３、４、１１、１２ 電極、５、１３、５
３、６２ 測温用抵抗体、７ トランジスタ回路、６、
５６ 信号処理系回路、９、５０、６０ 支持膜、５２
電極および配線。

フロントページの続き (72)発明者 梅村 敏夫 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 内川 英興 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−76901（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−119003（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−220402（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−95601（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01K 7/16 - 7/18 G01K 7/22 H01C 7/00 - 7/04 G01J 5/02

Claims (20)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バナジウム酸化物を母材料とし、該母材
   料中に該バナジウム酸化物よりも高い導電性を有する金
   属チッ化物の１種または２種以上からなる導電性材料を
   含む測温用抵抗体。
2. 【請求項２】 前記金属チッ化物がチタンチッ化物、ニ
   オブチッ化物またはタンタルチッ化物の１種または２種
   以上からなる請求項１記載の測温用抵抗体。
3. 【請求項３】 前記導電性材料由来の金属原子の数が、
   前記測温用抵抗体中の全金属原子の数の５〜７０％の範
   囲内にある請求項１記載の測温用抵抗体。
4. 【請求項４】 前記金属チッ化物がバナジウムチッ化物
   からなる請求項１記載の測温用抵抗体。
5. 【請求項５】 前記バナジウムチッ化物を含む前記バナ
   ジウム酸化物中のチッ素原子の数と酸素原子の数との合
   計数に対するチッ素原子の数の比率をＸとす るとき、Ｘが、式： ０＜Ｘ≦０．６７ で表される範囲内にある請求項４記載の測温用抵抗体。
6. 【請求項６】 バナジウム酸化物を生成するための第１
   の原料と、バナジウム酸化物より高い導電性を有する金
   属、金属酸化物または金属チッ化物の１種または２種以
   上を生成するための第２の原料とを複合蒸着源とし、ガ
   ス雰囲気下で蒸着法により形成する、バナジウム酸化物
   を母材料とし、該母材料中に該バナジウム酸化物よりも
   高い導電性を有する金属、金属酸化物または金属チッ化
   物の１種または２種以上からなる導電性材料を含む測温
   用抵抗体の製法。
7. 【請求項７】 前記第１の原料がバナジウム酸化物であ
   り、前記第２の原料が金属および／または金属酸化物で
   あり、前記ガス雰囲気が不活性ガス雰囲気であり、前記
   蒸着法が物理蒸着法である請求項６記載の測温用抵抗体
   の製法。
8. 【請求項８】 前記第１の原料がバナジウム酸化物であ
   り、前記第２の原料が金属および／または金属チッ化物
   であり、前記ガス雰囲気がチッ化性ガスを含むガス雰囲
   気であり、前記蒸着法が反応性物理蒸着法である請求項
   ６記載の測温用抵抗体の製法。
9. 【請求項９】 バナジウム、酸素およびチッ素を含むバ
   ナジウム化合物からなる測温用抵抗体。
10. 【請求項１０】前記バナジウム化合物中のチッ素原子の
    数と酸素原子の数の合計数に対するチッ素原子の数の比
    率をＹとするとき、Ｙが、式： ０＜Ｙ≦０．５２ で表される範囲内にある請求項９記載の測温用抵抗体。
11. 【請求項１１】 前記バナジウム化合物中のバナジウム
    原子の平均価数が、４．２〜４．９の範囲内にある請求
    項９記載の測温用抵抗体。
12. 【請求項１２】 前記バナジウム化合物中に、前記バナ
    ジウム化合物よりも高い導電性を有する金属、金属酸化
    物または金属チッ化物の１種または２種以上からなる導
    電性材料を含む請求項９記載の測温用抵抗体。
13. 【請求項１３】 バナジウムまたはバナジウム酸化物の
    少なくとも１種を含む原料を蒸着源とし、チッ化性ガス
    を含み酸化性ガスを含んでよいガス雰囲気下にて、反応
    性物理蒸着法により形成する、バナジウム、酸素および
    チッ素を含むバナジウム化合物からなる測温用抵抗体の
    製法。
14. 【請求項１４】 バナジウム、酸素およびチッ素を含む
    前記バナジウム化合物をさらに酸化性ガス雰囲気でアニ
    ールする請求項１３記載の測温用抵抗体の製法。
15. 【請求項１５】 絶縁性の支持膜と、該支持膜上に形成
    された一対の電極と、該一対の電極に接続された測温用
    抵抗体とからなり、該測温用抵抗体がバナジウム酸化物
    を母材料とし、該母材料中に該バナジウム酸化物よりも
    高い導電性を有する金属チッ化物の１種または２種以上
    からなる導電性材料を含む赤外線検知素子。
16. 【請求項１６】 絶縁性の支持膜と、該支持膜上に形成
    された一対の電極と、該一対の電極に接続された測温用
    抵抗体とからなり、該測温用抵抗体がバナジウム酸化物
    を母材料とし、該母材料中に該バナジウム酸化物よりも
    高い導電性を有する金属、金属酸化物または金属チッ化
    物の１種または２種以上からなる導電性材料を含み、前
    記一対の電極が前記測温用抵抗体を構成する導電性材料
    と同じ導電性材料を含む材料からなる赤外線検知素子。
17. 【請求項１７】 絶縁性の支持膜と、該支持膜上に形成
    された一対の電極と、該一対の電極に接続された測温用
    抵抗体とからなり、該測温用抵抗体がバナジウム、酸素
    およびチッ素を含むバナジウム化合物からなる赤外線検
    知素子。
18. 【請求項１８】 前記一対の電極がバナジウム、酸素お
    よびチッ素を含むバナジウム化合物からなる請求項１７
    記載の赤外線検知素子。
19. 【請求項１９】 前記バナジウム化合物中のチッ素原子
    の数と酸素原子の数の合計数に対するチッ素原子の数の
    比率をＹとするとき、Ｙが、式： ０＜Ｙ≦０．５２ で表される範囲内にある請求項１７記載の赤外線検知素
    子。
20. 【請求項２０】 前記バナジウム化合物中のバナジウム
    原子の平均価数が、４．２〜４．９の範囲内にある請求
    項１７記載の赤外線検知素子。