JPH0461201A - 薄膜抵抗体 - 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〕 本発明はサーマルヘッドの発熱抵抗体または電子側算機
等に搭載する高密度配線基板の抵抗素子として用いられ
る薄膜抵抗体に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、耐熱性、耐電力性等の特性の優れた薄膜抵抗体と
して特開昭５８−８４４０１に金属クロム、金属珪素、
酸化珪素から形成されでいるものが知られている。また
、これよりも、さらに特性を向Ｆ５させた薄膜抵抗体と
し２で特開昭５９　５］４．３９３に記載のごとく金属
クロム、金属珪素、酸化珪素、クロム酸化物から形成さ
れているものが知られている。 〔発明が解決しようとする課題〕 特開昭５８−８４４０１に記載の例では第２［閾に示す
ごとく、薄膜を加熱・冷却し７た場合＆：、、１３５０
〜５００℃程度の温度域で膜中のクロムと珪素が化合し
てクロム珪化物シ形成する現象に伴って比抵抗の急激な
増加３が生じるため、高温で用いるかまたは明瞭な発熱
を生しるような大きな電力を投入するような使用法にお
いては製造時に充分な安定化のための熱処理を必要とし
た。また、比抵抗の急激な増加現象は過剰の電力が供給
された場合に抵抗値が増加して抵抗素子の過熱を防ぐと
いう利点がある。通常の使用時においてもこの現象が徐
々に進行し２て抵抗値が変動するという問題がある。特
開昭５９−９４３９３　Ｌ：記載の例では］−記と同様
の試験においで第３図中１ニー示またように膜中に存在
するクロム酸化物がｊ゛、記り０ム］：１化物を形成す
る現象髪抑制するために抵抗値の増加現象が無く、比較
的筒中な熱処理１．Ｊよって使用に耐える状態の抵抗薄
膜とすることができるうえ、通常の使用における抵抗値
変動も小さい。し、かじ、過剰の電力が供給された場合
にも抵抗値が減少し続けるために定電圧での使用には注
意が必要であるという問題点があった。 本発明の目的はＦ記従来例の問題点を解消し５゜通常の
使用時はもちろん、意図しない過電力の突入にも容易に
破壊されないような特性４有する薄膜抵抗体を供給する
ことにある。 〔課題を解決するための手段〕 １−、起重的を達成するためには、高温において制御さ
れた抵抗値の増加現象に生じるような特性を抵抗薄膜に
付ｔ≠する必要があり、組成および製造法を最適化する
ことでこのような特性を実現し目的を達成したものであ
る。 〔作用〕 Ｃｒ−５ｊ系の抵抗薄膜の高温におけるクロムシリサイ
ド形成による抵抗増加を抑制するためｌ−５薄膜の原料
となるスパノタリングターゲントをクロムシリサイドと
シリコンで作ることにより成膜直後に既にクロムシリサ
イドをある程度形成させた状態を実現させた。また、シ
リサイド髪形成し、でいないクロムおよびシリコンが成
膜後の加熱によりシリサイドを形成する高速を抑制し、
形成が徐々に進行するようにクロ１３酸化物およびシリ
コン酸化物を薄膜中に含有させた。これらの効果１、゛
より高温での比抵抗の増加特性を改善し、高ｉ２！４−
おける安定性と過電力の突入による折、杭薄膜の急激な
劣化な防止することができる。 〔実施例〕 以下本発明の実施例を図により説明する。 ［実施例］］ 第４図に示すような工程によりクロム酸化物（Ｃｒ　Ｓ
　ｊｚ　）と珪素（Ｓ」）を所望の配合比で混合した粉
末を原料とし５て焼結法を用いるごとにより、。 Ｃｒ　Ｓ　、１．２とＳｉを含んだ均一なターゲットを
製作１、。 ！１、こｆ’１．、　ｋ　用いて、Ｄ　Ｃコンベンショ
ナルスパッタｄ２によりガラスコーティングしたセラミ
ック基板上に抵抗薄膜を１０ｏｎｌｌｌ程度形成する。 成膜はＲＦスパッタリング法でも可能であるが、ＲＦス
パッタリング法は成膜装置の構造体に起因する膜特性の
分布が顕著に呪オ〕れるため抵抗薄膜の形成１、−用い
るためには注意を要する。第５図にごのようにし２て得
られた抵抗薄膜の比抵抗８ｊ：９よび抵抗の温度係数７
とターゲット中のＣｒ　／　Ｓ　ｉ比との関係を示す。 ［実施例２］ 実施例］により形成し５た抵抗薄膜を真空中で３０Ｑ−
３５０℃程度の温度で熱処理する。その後抵抗薄膜にに
クロム／アルミニウムの２層またはクロム／銅／クロム
の：３層の電極薄膜を形成しまた後、フォトエツチング
技術により配線パターンを形成する。本抵抗薄膜は、ノ
ッ化水素酸を含むエツチング液で容易にエツチングがで
きるが、それ以外の酸には殆ど腐食されないので選択エ
ツチングも容易である。成膜後に一用↓熱処理を行うの
は以Ｆの理由による。−船釣な金属珪化物においては珪
素の金属に対する原子数の比が２を越えるような組成の
場合、成膜後の大儀中での加熱や電極金属層の形成後の
加熱では組織が金属二珪化物とＳｉとに分離して薄膜表
面または基板との界面にＳ〕が凝集する現象が一般的に
知られており、ごｈに伴って電極金属中へのＳｉの拡散
や見かけ−１゜のシート抵抗の大きな変動等の問題が生
し、るため。 これらの問題を避けるために実施しまた方が良好な抵抗
素子を得ることができる。実際に、この処理を行わない
場合には、電極のクロム薄膜中へのＳｉの拡散により比
抵抗の小さなＣｒ　Ｓ　ｉ２層が形成され、クロム層除
去後の抵抗薄膜のシート抵抗値が減少する問題が生じた
が、上記熱処理によりこのような現象を防ぐことが可能
であった。 ［実施例３］ 実施例〕により形成した抵抗薄膜を一定の昇温速度で加
熱しながらその比抵抗変化を観察すると第６図に示すよ
うに特開昭５８−８４４０Ｆに記載の抵抗薄膜の特性に
比べて抵抗の増加量３が小さいが、特開昭５９〜９４３
９３のように全くなくなってはいない。 このような特性〜・もたらす原因を調へるために成膜直
後の抵抗薄膜と熱処理後の抵抗薄膜の高速電子線回折分
析を行った。第７図−１，同一２にその結果である回折
パータン像を示しまたが、成膜直後の薄膜中に既にＣｒ
Ｓｉ、を示すリングが認められ、熱処理後にはこれが一
層明瞭になっている。 従って、本抵抗薄膜においで抵抗増加が比較的小さいの
は予め安定相であるＣｒＳｉ、が存在するためその後の
変化が小さいと考えられる。上記従来の抵抗薄膜と異な
りこのような安定相が予め存在するのは、スパッタリン
グターゲットの主原料とし、でＣｒ５ｊ２を用いたため
である。また、抵抗の増加現象：３そのものは従来例の
抵抗薄膜よりも低温から始まっているが、これは珪素の
クロムに対する原子数の比が２を越えることによる変化
であり、過電力の突入の初期において抵抗増加が始まる
ことて抵抗素子のこれによる劣化を早期に防ぐことが可
能どなった６ ［実施例４］ 実施例１および実施例２により形成しまた抵抗素子１−
に二酸化珪素（ＳｉＯ２）のエレクトロマイグレーショ
ン防止層を形成し１．サーマルヘッドを製造し、でイの
耐電力性を調へるためにステップアップストレス試験を
行−〕だ。その結果、第８図に示すように特開昭５８−
８４．４．０１に記載の抵抗薄膜９と比べて同等の耐電
力性を示す」−１第９図に示すように熱処理を施さない
で行った試験においても充分に安定な特性を示しており
この点において本発明による抵抗薄膜は従来の抵抗薄膜
より優れた特性を有している。これは上記実施例３に述
べた特性の他に、クロム酸化物および酸化珪素が存在す
ることで抵抗薄膜構成元素のエレクトロマイグレーショ
ンを抑制し、これに伴う抵抗薄膜の劣化を少なくする効
果がある。また、珪素化合物をエレクトロマイグレーシ
ョン防止層として形成した場合、抵抗薄膜層との接着性
に優れるため熱膨張を伴う上記試験においても抵抗素子
が破壊するまで剥離脱落せず、抵抗素子のエレクトロマ
イグレーションによる劣化を最小限に押さえる効果があ
る。 ［実施例５］ 第】０図に実施例】、においで成膜した薄膜を３５０℃
の大剣中にて放置した場合の比抵抗変化を示し、た、、
この結果では、本発明による抵抗薄膜１５は上記従来例
１３．１４の中間的な挙動を示し最も安定であることが
明らかである。これは実施例３で述へた理由によるもの
である。 ［実施例６］ 第１１図−１，同一２に本発明による抵抗薄膜のｘ　ｐ
　ｓ分析の結果を示す。この図は膜中のＳｉおよびＣｒ
の化学的状態を示すものであるが、この結果からＳｌは
２価】９および４価２０のＳｊ酸化物のものと２種類の
金属Ｓｊ、１７．１８に分けら、ｈるごとか明らかであ
る。単体の金属５ｉ１７は９９ｅＶの結合エネルギーを
有していることから、これより若ｆ結合エネルギーの大
きい金属Ｓ　ｉ　］−８はシリサイドに相当すると考え
られるビクである。また、Ｃｒについては酸化物２３と
金ｍ２２、の分離はて・きるがイーオ膏以Ｉ、詳細なビ
　４７分離は無理なため、シリサイドシ１．すいては明
ｊ゛〕かではない。

【２かし１、Ｓ］のピークかｌ゛）
シリ廿イドの存在が明白であるため１本発明Ｌ１．よる
抵抗薄膜は金属クロム、金属シリコン、クロム珪化物、
シリコン酸化物、クロム酸化物より形成されていること
がこれにより示された。さらに。本発明による抵抗薄膜
の組成髪この分析により求めて第」、図として示した。 この範囲】は薄膜抵抗体とＬｌで用いることを考慮して
熱処理後の抵抗薄膜のＩｔ抵抗０、ＯＯ］〜］８Ω・口
の範囲およびＴ　ＣＲの絶対値が１１０００ｐｐ以下の
観点から限定しまたもので、この範囲内で」−述の薄膜
形成釦付う土−の問題は粕に無い。 〔発明の効果〕 本発明によれば、高温での比抵抗変化も・適度な状態と
することができるため抵抗素子を形成し、て使用する場
合７経時的に安定かつ耐電力性に優れた抵抗薄膜を得る
ことができる。また、電極金属および、耐マイグレ・−
ジョン層も適切な月利を・選ぶ二と１．、゛よ−）で、
優れた抵抗素ｒとできるため、す・マルヘッド等の過酷
な使用条件でも１分に耐λるごどができる１、また、本
発明の抵抗薄膜も回路中の抵抗と１７，５て用いた場合
１１、は、使用時の劣化が少なく長寿命か゛）高安定な
回路と４る□どができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の薄膜の組成、を示ず図、第２図および
第３図は従来例における加熱冷却の際の抵抗値変化を示
す図、第４図は本発明１．。よるスパッタリングター−
ゲットの製造］−程を示す図、第Ｆ）図は本発明による
薄膜の比抵抗と抵抗温度係数のスパッタリングターゲッ
ト組成への依存性を示す図、第６図は本発明にお４づる
加熱冷却の際の抵抗値変化を示す図、第７図−１，は本
発明による薄膜の成膜後の高速電子線回折像、第７図−
２は同じく熱処理後の像、第８図は本発明による薄膜を
号−マルヘッドし１、使用した際の耐電力性も・示す図
、第９図は同！、＜使用前のエージングを行わない場合
の耐電力性を示す図６第１０図は高温放置試験しおける
抵抗値の紅時変化杏丞す図、第］１１閑　１は本薄膜の
Ｘ　Ｉ３　Ｓ分析による珪素のビ〜りとそのピーク分離
結果を示−を図、第１１図　２は回じぐＣｒのピー・り
と（のピー・り分離結果巻、丞す図て；ある。 １・本発明による薄膜の組成範囲タボ１領域、２．３，
４，５．６・・加熱冷却サイクル１１．−才昌プる抵抗
値変化の経路の順番に示す矢印、７・・薄膜の比抵抗の
温度係数、 ８・・・薄膜の比抵抗、 ９・・・従来例の薄膜の耐電力性、 １０・°・・本発明による薄膜の耐電力性。 Ｊｌ・・・エージングを行わない場合の従来例の薄膜の
耐電力性、 １２・・エージング登行わない場合の本発明による薄膜
の耐電力性。 １３．１．４・・・従来例薄膜しＪ、おける高温での比
抵抗変化、 １５・・・本発明による簿膜の高温での比和、、抗変イ
（７゜］、６・・・珪素の検出ピー　り、 】！１ ：＞１ ９’ｌ１ 金属珪素のピー　り。 １１化物の１　夕、 酸化珪素（２価）のピーク、 酸化珪素（４価）のビ〜り、 ・クロムの検出ピーク、 金属珪素の１・°−り、 ・クロム酸化物のピーク。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属クロム，金属珪素，クロム珪化物，シリコン
   酸化物，クロム酸化物を必須成分とすることを特徴とす
   る薄膜抵抗体。
2. （２）前記薄膜抵抗体が形成中または形成後かつ他のメ
   タライズ層を形成する前に真空中で加熱処理されたもの
   であることを特徴とする特許請求項目第１項に記載の薄
   膜抵抗体。
3. （３）前記薄膜抵抗体の組成のうち珪素のクロムに対す
   る原子数の比が２を越えることを特徴とする特許請求項
   目第１項および第２項に記載の薄膜抵抗体。
4. （４）前記薄膜抵抗体がクロム珪化物を含むスパッタリ
   ングターゲットを用いたスパッタ成膜により形成された
   ことを特徴とする特許請求項目第１項，第２項および第
   ３項に記載の薄膜抵抗体。
5. （５）前記薄膜抵抗体に接してクロム，タンタル，タン
   グステン，ニオブ等の高融点金属からなる電極を形成し
   たことを特徴とする抵抗素子。
6. （６）前記抵抗素子の表面上に二酸化珪素，窒化珪素等
   の珪素化合物を含む絶縁性の層を被覆したことを特徴と
   する特許請求項目第４項に記載の抵抗素子。
7. （７）上記特許請求項目第１項から第４項までに記載の
   薄膜抵抗体の何れかまたは全てを電気回路の構成要素と
   して搭載したことを特徴とする配線基板。
8. （８）上記特許請求項目第７項に記載の配線基板を搭載
   したことを特徴とする電子機器。