JPH0342683B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈技術分野〉 本発明は温度センサ等として用いられる白金を
主成分とする測温体の製造方法に関するものであ
る。

〈従来技術〉 白金は化学的に安定な物質であり高純度のもの
が得られ易く、しかも電気抵抗の温度依存性が大
きいという理由から、温度センサ材料として古く
から用いられている。極細の白金線をマイカなど
の絶縁体に螺旋状に巻きつけた状態で保護管に挿
入した構造の測温抵抗体は、広く温度センサの検
出部として実用化され、JISC−1604に詳細な規
格が定められている。しかしながら、この種の白
金測温抵抗体は高精度である反面、 機械的強度が弱い。

製造上の手間がかかる。

形状が大きい。

高価である。

など幾多の欠点を有していた。一方、これらの欠
点を解消したものとして、厚膜もしくは薄膜の白
金を用いた測温抵抗体が開発され、一部市販され
ている。しかし、厚膜白金測温抵抗体は、スクリ
ーン印刷技術によるため100μｍ以下の微細パタ
ーンが困難で製造上のバラツキが大きいといつた
欠点を有している。一方、薄膜白金測温抵抗体
は、 パターンの敏細化が容易なため、小型化を計
ることができ、また高抵抗化による高感度化を
達成することができる。

機械的強度が強い。

ウエハー処理によつてバラツキを小さくする
ことができ、量産に適し、低価格化が可能であ
る。

などの長所を有する。

薄膜白金を用いる測温抵抗体の製造方法として
は、まず、真空蒸着法またはスパツタリング法な
どにより絶縁基板上に数千オングストローム膜厚
の白金薄膜を付着させ、湿式エツチング法または
スパツタエツチング法などの方法で微細パターン
化し、大気中で500〜1500℃の高温で熱処理を施
すことにより測温抵抗体膜とするのが一般的であ
る。その後、トリミングによる抵抗調整、チツプ
化及びリード出しを行なう。この際、薄膜白金の
基板としては、アルミナ、サフアイア、シリコン
あるいはガラスなどが用いられるが、それぞれ次
の様な利点と欠点を有している。

アルミナ基板は、安価で耐熱性があり白金との
密着性にすぐれているが、表面が粗いため微細パ
ターン化の際に問題が生じる。表面研磨を施せば
平滑になるが、硬度の大きいアルミナ基板の研磨
は基板材料の非常なコストアツプを招く。サフア
イア基板は、耐熱性、白金の密着性及び表面の平
滑性に優れているが、非常に高価でありまた微小
チツプへの切断加工が困難などの欠点を有する。
シリコン基板は、比較的安価で平滑性も良好であ
り加工が容易に行なわれるなどの長所があるが、
高温熱処理を施すと白金との間で合金を形成し、
センサ特性に問題が生じる。ガラス基板は、安価
であるが白金との密着性が悪く耐熱性がないなど
の問題を有する。

〈発明の背景〉 上記各種基板の問題点を解決するため、本発明
者らは、アルミナ基板およびサフアイア基板が
白金薄膜との密着性に優れかつ合金化しないこ
と、シリコン基板が比較的安価で平滑性に優れ
加工が容易であること、いずれの基板も単体で
は十分な耐熱性を有すること、以上の３点に着目
し、シリコン基板上に酸化アルミニウム膜を形成
した後該酸化アルミニウム膜の表面に白金膜を形
成した白金測温抵抗体を開発し、特願昭60−
22540号（特開昭61−181103号公報）として出願
した。この白金測温抵抗体の製造方法は、シリコ
ン基板上に酸化アルミニウム膜を形成し、続いて
該酸化アルミニウム膜の表面に白金膜を形成した
後、1000℃付近の高温で熱処理を行なうものであ
る。この方法により、従来の問題点は解決できる
が、後の白金熱処理工程によつて白金の電気抵抗
の温度依存性にバラツキが発生し、センサ特性の
安定性及び再現性が悪くなるなど新たな問題が生
じる。

本発明はこの点に関する有効な解決手段を確立
したものであり、さらに優れた白金を主成分とす
る測温抵抗体の製造方法を提供することを目的と
する。

〈発明の概要〉 本発明は、シリコン基板上に酸化アルミニウム
膜を被覆し、一旦熱処理を行なつた後、該酸化ア
ルミニウム膜の表面に白金膜を形成し、白金膜の
安定化熱処理を施して測温抵抗体膜とすることを
特徴とする。

本発明ではシリコン基板上に酸化アルミニウム
膜を形成した段階で高温の熱処理を行なつて酸化
アルミニウム膜の安定化を計るため、酸化アルミ
ニウム膜表面に堆積される白金膜の熱処理に起因
する抵抗温度特性のバラツキが小さくなり、セン
サ特性の安定性及び再現性の向上を計ることがで
きる。酸化アルミニウム膜の熱処理温度について
は、後の白金膜の熱処理温度と同等乃至より高温
で行なうことが望ましい。通常、白金膜の熱処理
温度は500〜1500℃であるため、酸化アルミニウ
ム膜の熱処理温度は500℃〜1700℃の範囲で適宜
選定する。

尚、本発明によつて得られる白金を主成分とす
る測温抵抗体は薄膜の白金を用いるもののみなら
ず、厚膜の白金を用いる白金測温抵抗体をも製作
可能である。またシリコン基板上に酸化アルミニ
ウム膜を形成する方法としては、真空蒸着法、ス
パツタリング法、イオンプレーテイング法、化学
気相成長法あるいは陽極酸化法などいずれの方法
を適用することもできるが、不純物混入が少ない
真空蒸着法、スパツタリング法またはイオンプレ
ーテイング法が望ましい。

〈実施例〉 第１図は本発明の一実施例より得られた白金測
温抵抗体の断面図で、第２図から第４図はそれぞ
れ第１図に示す測温抵抗体の製造段階における断
面図である。第１図に示すように、本実施例によ
つて作製される白金測温抵抗体は、シリコン基板
１上に酸化アルミニウム膜２が被覆され、この酸
化アルミニウム膜２の上に白金膜３がパターン形
成された構造を基本としている。白金膜３の両端
にはリード線５がボンデイングされている。白金
膜３はミアンダリング状にパターン成形される。

以下、本実施例を製造工程順に第２図乃至第４
図を参照しながら説明する。まず、シリコン基板
１の表面にスパツタリング法或いはイオンプレー
テイング法によつて酸化アルミニウム膜２を数千
オングストロームないし数ミクロンの厚さで付着
させ、1000℃付近の高温で１時間ないし３時間程
度大気中熱処理を行ない、酸化アルミニウム膜２
を安定化させる。この酸化アルミニウム膜２上に
白金膜３をスパツタリング法等によつて数千オン
グストロームないし数ミクロン付着する（第２
図）。次に白金膜３をミアンダリング状にパター
ン成形するため、白金膜３上にフオトレジストパ
ターン４を形成する（第３図）。次にスパツタエ
ツチング法によつて、白金膜３をフオトレジスト
パターン４に即してパターニングする（第４図）。
さらにフオトレジストを除去した後再度1000℃付
近の高温で0.5時間ないし３時間程度大気中熱処
理を行なう。この熱処理によつて安定化された白
金膜３をトリミングによつて電気抵抗値の調整を
行なつた後、白金膜３の両端にリード線５を溶接
して第１図に示す測温抵抗体とする。

上記製造工程において、白金膜３の下地層とな
る酸化アルミニウム膜２は安定化熱処理が施され
たものであり、従つて、白金膜３の安定化熱処理
工程において白金膜３に電気的特性上の悪影響を
及ぼすことがなく、特性の均一な白金膜３が得ら
れる。従つて、上記測温抵抗体をチツプとして量
産した場合にもチツプ相互間で特性上のバラツキ
が少なく良好な再現性を確保することができる。

リード線５を介して白金膜３のパターンに電流
を流すと白金膜３は周囲温度に応じてその抵抗値
が変化する。従つて、この抵抗値を測定すること
により周囲温度を検出することができ、温度セン
サとしての利用が可能となる。

〈発明の効果〉 本発明は以上の構成を具備してなり、 シリコン基板を用いているので安価である。

シリコン基板及び酸化アルミニウムから構成
されているので、耐熱性が良好である。

シリコン基板を酸化アルミニウムで被覆して
その上に白金膜を形成するので、高温でも白金
が下地と合金化しない。また密着性が良好であ
る。

平滑なシリコン基板上に酸化アルミニウム膜
を介して白金膜を形成するので、白金膜の微細
パターン形成が容易である。

基板がシリコンであるので、チツプ化が容易
である。

白金膜の抵抗温度特性におけるバラツキが小
さくセンサ特性における良好な安定性及び再現
性が得られる。

等の優れた効果を奏する技術的卓越性の顕著な製
造技術である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例により得られる白金
測温抵抗体の断面図である。第２図から第４図は
それぞれ第１図に示す測温抵抗体の製造工程を説
明する断面図である。 １：シリコン基板、２：酸化アルミニウム膜、
３：白金膜、５：リード線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シリコン基板上に酸化アルミニウム膜を形成
   し、 500〜1700℃の温度で熱処理を行なつた後、 該酸化アルミニウム膜の表面に白金膜を形成す
   ることを特徴とする測温抵抗体の製造方法。