JPH01291401A - 薄膜抵抗体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、薄膜抵抗体及びその製造方法に関し、特に温
度係数が略ゼロの薄膜抵抗体と、これを高効率で製造す
ることのできる方法に関するものである。

（従来の技術） 抵抗体は、一般に、使用環境温度が変化しても、その抵
抗値は変化しない、すなわち、温度係数（Ｔ、Ｃ，Ｒ，
）が略ゼロであることが好ましい。

そして、従来薄膜抵抗体の温度係数をゼロに近付けるた
めに、薄膜抵抗体に真空熱処理を施す技術が知られてい
た。

この技術は、予めサンプルとして取出した薄膜抵抗体（
例えばＴ　ａ　２　Ｎ膜）を真空熱処理し、温度係数が
略ゼロになるときの処理条件（温度と時間）を求めてお
き、次いでこの処理条件に合せてすべての薄膜抵抗体に
一様の真空熱処理を施すものである。

このように従来の真空熱処理技術では、個々にあるいは
ロット毎に微妙に異なる温度係数を確認することなくす
べて一様の真空熱処理を施すため、製品品質のバラツキ
が多く、高性能が要求される例えばハイブリッドＩＣ用
チップ抵抗体などに適した製品を提供することが困難で
あった。

この点を解決するため、同一条件で調整した複数の薄膜
抵抗体を、そのうちの一部をモニタ用として温度係数を
測定し、これが所定値となるまで、同時に真空熱処理す
る技術が提案されている（特開昭５７−１７７５０４号
）。

また、上記のような熱処理によるものとは異なる方向か
らの技術として、温度係数が正の材料（Ｎ　ｉ　Ｃｒ合
金）と負の材料（Ｔａ）を積層して、互いの温度係数を
相殺しあうことにより、素子全体として温度係数をゼロ
とする技術もある。

（発明が解決しようとする課題） しかし、前述の改良された真空熱処理による技術におい
ては、高度の真空が要求されるとともに、真空下での作
業が必須であり、煩雑である。更に、設備費はもとより
製品の製造コストも高額となり、経済的不利益も大きい
などの問題を有する。

また、温度係数の異なる材料を積層する技術においては
、２種類の材料を使用するため、各層を形成する都度材
料を交換する必要があり、その交換作業が煩雑である。

また、交換の際に中間品（−層のみ形成した物）が、空
気に触れるため、品質の低下をきたすおそれもある。

本発明は、これらの諸点に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、上記の温度係数の異なる材料を積
層する技術を実用的なものとするとともに、設備費及び
製品製造コストを低下させ得ることのできる温度係数略
ゼロの薄膜抵抗体及びその製造方法を提供するにある。

（課題を解決するための手段） 上記した目的を達成するために、本発明に係る薄膜抵抗
体では、アルミナ基板上に温度係数が負の窒化タンタル
膜と、温度係数が正のα−タンタル膜とを積層し、両温
度係数を相殺しあうことにより、全体として温度係数が
略ゼロとするようにした。

また、好ましくは薄膜抵抗体の最上層に位置する膜の上
面に、更に酸化タンタル膜を積層配置することである。

一方、その薄膜抵抗体を好適に製造する方法では、まず
前者の薄膜抵抗体を作るにはアルゴンと窒素の混合ガス
中でスパッタリングを行うことにより、アルミナ基板上
に窒化タンタル膜とα−タンタル膜を蒸着して積層させ
、かつ、両膜を形成する際に混合ガス中の窒素の存在比
を変えることにより行うことによりできる。

また、後者の薄膜抵抗体を作るには所定の混合比からな
るアルゴンと窒素の混合ガス中でスパッタリングを行い
、アルミナ基板上に窒化タンタル膜を蒸着形成し、次い
で、該混合比中の窒素の存在比率を低下させた後、再度
スパッタリングを行うことにより該窒化タンタル膜の上
面にα−タンタル膜を蒸着形成し、これを大気中で熱処
理することにより該α−タンタル膜の表面を酸化させて
酸化タンタル膜を形成することによりできる。

（作　用） 本発明では、Ｔ、Ｃ，Ｒ，が負の窒化タンタル（Ｔ　ａ
　２　Ｎ　）膜と、Ｔ、Ｃ，Ｒ，が正のα−タンタル（
α−Ｔａ）膜との相互作用により、薄膜抵抗体のＴ、Ｃ
０Ｒ９を略ゼロとする。

そして、最上層に酸化タンタル膜を形成した場合には、
その膜が保護層の役割もなし、経時的変化も少なくなる
。

また、本発明では、上記のＴ　ａ　２　Ｎ膜とα−Ｔａ
膜とを、スパッタリングにより極く薄く形成できる。こ
のスパッタリングは、雰囲気のＮ２分圧が高い状態のと
きにＴ　ａ　２　Ｎ膜が形成され、Ｎ２分圧が低くなれ
ばα−Ｔａ膜が形成される。

従って、このＮ２分圧の高・低の調整を続けて行えば、
ターゲット（タンタル）等を交換することなく　Ｔ　ａ
　２　Ｎ膜並びにα−Ｔａ膜が形成される。

そして、負のＴ、Ｃ，Ｒ，を示すＴ　ａ　２　Ｎ膜と正
のＴ、Ｃ，Ｒ，を示すα−Ｔａ膜との相互作用によりＴ
、Ｃ，Ｒ，略ゼロの抵抗体を容易に製造することができ
る。

更に、酸化タンタル膜付きの薄膜抵抗体を製造する方法
の発明では、α−Ｔａ膜を厚めに形成しておき、−度抵
抗体全体のＴ、Ｃ，Ｒ，を正にする。次いでこのα−Ｔ
ａ膜を、その表面から酸化させて、その膜厚を徐々に減
じる。すると、それにともないＴ、Ｃ，Ｒ，もゼロに近
づく。そして、薄膜抵抗体のＴ、Ｃ，Ｒ，がゼロとなっ
た時点で、この酸化を停止するのである。

この場合、酸化処理が大気中で行えるため、設備１作業
が極めて簡単、容易となる。

（実　施　例） 第２図（Ａ）〜（Ｅ）の工程図に沿って、本発明に係る
薄膜抵抗体の製造方法の好適な実施例を説明する。

まず、第２図（Ａ）のアルミナ基板１上に第２図（Ｂ）
の工程においてＴ　ａ　２　Ｎ膜２をスパッタリングに
より形成する。このときのスパッタ条件は、第１図の通
りであり、Ｎ２分圧２〜３％のＡ「とＮ２との混合ガス
からなる雰囲気ガスを流し、圧力を５　Ｘ　１０−３Ｔ
ｏｒｒに調整し、電力１００Ｗを投入し、アルミナ基板
１を３００℃に保持した。

次いで、第２図（Ｃ）の工程において上記の雰囲気ガス
のＮ２分圧を０．５〜１．０％に減じる以外は、上記の
第２図（Ｂ）の工程と同じスパッタ条件で、上記のＴ　
ａ　２　Ｎ膜２の上にｂｃｃ構造（体心立方格子）のα
−Ｔａ膜３を形成する。

なお、第２図（Ｂ）、（Ｃ）の工程は、雰囲気ガスのＮ
２分圧を調節する時間も加えて、全工程で約３０分（第
２図（Ｂ）は約１５分、第２図（Ｃ）は約１５分の目安
とする）である。

その後、第２図（Ｄ）の工程で、通常の方法により、Ｎ
ｉＣｒ合金４とＡｕ５との複合膜からなる電極をα−Ｔ
ａ膜３上膜数上ける。

そして、この電極毎第２図（Ｅ）の工程において、大気
中で３００℃に保持して熱処理を行い、電極が取付けら
れていない部分のα−Ｔａ膜３の表面を酸化させて５酸
化タンタル（Ｔａ２０５）膜３′を形成する。このとき
、第２図ＣＤ）の工程で得られたものの複数個をそのう
ちの一部をモニタ用として熱処理装置外の抵抗値ｉ１＃
Ｊ定装置にリード線でつなぎ、このモニタの温度係数が
ゼロになるまで同時に熱処理する。

以上のようにして温度係数がゼロの本発明に係る薄膜抵
抗体を複数個同時に得ることができる。

また、上記の第２図（Ｂ）の工程で形成したＴａ２Ｎ膜
２と、第２図（Ｃ）の工程で形成したα−Ｔａ膜３の温
度係数と、このＴ　ａ　２　Ｎ膜２．α−Ｔａ膜３を形
成したときのＮ２分圧との関係を示したものが第１図で
ある。

第１図中、Ｎ２分圧３．０％で形成したＴ　ａ　２Ｎ膜
の温度係数が−７０ｐ　ｐ　ｍ／”Ｃ，Ｎ２分圧１゜０
％で形成したα−Ｔａ膜の温度係数が＋２３０ｐｐｍ／
’Ｃである。

また、酸化タンタル膜を形成しない場合には、上記した
実施例の工程のうち、第２図（Ｅ）の作業をしなければ
良い。すると、アルミナ基板上にＴ　ａ　２　Ｎ膜とα
−Ｔａ膜が層状に配置された薄膜抵抗体が製造される。

但し、その場合には、第２図（Ｃ）の工程、すなわちα
−Ｔａ膜を形成する際にＴ　ａ　２　Ｎとα−Ｔａから
なる抵抗体全体のＴ、Ｃ，Ｒ，が略ゼロとなるようにス
パッタリングを行うことである。

尚、上記した各実施例ではアルミナ基板、Ｔａ２Ｎ膜、
α−Ｔａ膜の順で積層したものについて説明したがＴ　
ａ　２　Ｎ膜とα−Ｔａ膜の上下の位置は任意である。

（発明の効果） 本発明に係る薄膜抵抗体、並びにその製造方法では、温
度係数が負の材料と正の材料としてそれぞれＴ　ａ　２
　Ｎとα−Ｔａという同じ金属系のものを使用するため
、各層間の接合状態も良好となり、かつ、製造時の取り
扱いが容易であるとともに極めて薄い膜厚の物でもスパ
ッタリング時の雰囲気の分圧を調整するだけで、容易に
製造することができる。

しかも、最上層に位置する酸化タンタル膜を形成するた
めに行う熱処理は空気中で行なわれるため、従来の高真
空を必要とする真空熱処理に比し、設備費はもちろん製
造コストも大幅に低減される。

また、本発明に係る薄膜抵抗体の最上層の酸化タンタル
膜はα−Ｔａ膜を保護し、これにより薄膜抵抗体は長期
間、良性能を維持できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は薄膜抵抗体製造におけるスパッタリング時の雰
囲気中のＮ２分圧と、各分圧で得られるスパッタ膜の温
度係数との相関関係を示すグラフ、第２図（Ａ）〜（Ｅ
）は本発明に係る実施例の工程を示す図である。 １・・・アルミナ基板　　　２・・・Ｔ　ａ　２　Ｎ膜
３・・・ａ−Ｔａ膜　　　　３′・・・酸化タンタル膜
４・・・ＮｉＣｒ膜　　　　５・・・ＡＵ膜第１図 Ｎ２分圧（Ｎｚ／Ｎｚ＋Ａｒ）％ ｊｆ！２４

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミナ基板上に温度係数が負の窒化タンタル膜
   と、温度係数が正のα−タンタル膜とを積層し、両温度
   係数を相殺しあうことにより、全体として温度係数が略
   ゼロとしてなることを特徴とする薄膜抵抗体。
2. （２）請求項１の薄膜抵抗体の最上層に位置する膜の上
   面に、更に酸化タンタル膜を積層配置してなることを特
   徴とする薄膜抵抗体。
3. （３）アルゴンと窒素の混合ガス中でスパッタリングを
   行うことにより、アルミナ基板上に窒化タンタル膜とα
   −タンタル膜を蒸着して積層させ、かつ、両膜の形成を
   混合ガス中の窒素の存在比を変えることにより行うこと
   を特徴とする薄膜抵抗体の製造方法。
4. （４）所定の混合比からなるアルゴンと窒素の混合ガス
   中でスパッタリングを行い、アルミナ基板上に窒化タン
   タル膜を蒸着形成し、次いで、該混合比中の窒素の存在
   比率を低下させた後、再度スパッタリングを行うことに
   より該窒化タンタル膜の上面にα−タンタル膜を蒸着形
   成し、これを大気中で熱処理することにより該α−タン
   タル膜の表面を酸化させて酸化タンタル膜を形成するこ
   とを特徴とする薄膜抵抗体の製造方法。