JPH071723B2 - 薄膜抵抗体 - Google Patents

薄膜抵抗体

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JPH071723B2
JPH071723B2 JP60146090A JP14609085A JPH071723B2 JP H071723 B2 JPH071723 B2 JP H071723B2 JP 60146090 A JP60146090 A JP 60146090A JP 14609085 A JP14609085 A JP 14609085A JP H071723 B2 JPH071723 B2 JP H071723B2
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厚生 千田
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卓二 中川
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は金属酸化物からなる薄膜抵抗、特に高温使用
時においても抵抗変化の小さい高信頼性の金属酸化物か
らなる薄膜抵抗体に関する。
(従来の技術) 金属酸化物を抵抗体とする薄膜抵抗体は大きく分類する
と、 (1)SnO2やTa2O5に代表される金属酸化物抵抗、 (2)Cr−SiOやTa−SiOに代表される、いわゆるサーメ
ット抵抗、 (3)Ni−Crを熱酸化することにより、化学的に金属酸
化物としたもの、 がある。
そして、これらの薄膜抵抗体には外部接続用電極が形成
される。
該外部接続用電極としては、たとえばCr−Cu、Cr−Au、
Ni−Cu、Ni−Au、Ni−Ag、NiCr−Au、Ti−Pd−Au、Ti−
W−Auなどの多層電極が用いられている。多層構造から
なる外部接続用電極のうち、第1層のCr、Ni、NiCr、Ti
は薄膜抵抗との密着層として働らき、Cu、Au、Agは半田
付け層として働らくものである。
(発明が解決しようとする問題) 上記した金属酸化物薄膜からなる抵抗体を寿命試験、た
とえば室温での湿中負荷試験を行うだけでは特性に変化
は見られないが、高温下、たとえば150℃で放置した場
合、あるいは70℃での定格電圧負荷寿命試験を実施する
と抵抗値に変化が認められた。この現象は抵抗体を絶縁
樹脂で被覆してもあるいは被覆しなくても、さらにはハ
ーメチックシールした場合にも認められ、しかも抵抗値
の変化率はいずれの場合も等しい値を示した。
これは高温下において抵抗膜が変化していることを示し
ている。そしてその原因を究明した結果、金属酸化物を
抵抗体とする薄膜抵抗の抵抗値変化は、高温状態で抵抗
膜と外部接続用電極との接触部において、抵抗膜中の酸
素の一部が解離して電極を構成する金属に移行すること
によるものと判明した。たとえば、金属酸化物からなる
薄膜抵抗をクロム−酸化ケイ素(Cr−SiO)で構成し、
外部接続用電極として第1層をNiCr、第2層をAuで形成
した抵抗体について、150℃の温度に放置すると、時間
の経過とともに外部接続用電極近傍のCr−SiO薄膜の色
調に変化が起り、褐色から次第に無色透明な膜へと変化
してゆく。この現象をESCAあるいはEMXなどの手段を用
いて分析すると、Cr−SiO薄膜中の酸素が次第に脱離
し、外部接続用電極のNiCrに移行してゆき、この酸素の
電極への移行が抵抗膜の変色、さらには抵抗値への変化
の原因となっていることが判明した。
すなわち、金属酸化物からなる薄膜抵抗と外部接続用電
極の金属の接触部において、次式に示すような反応が起
っていることになる。
MeO′+Me″→Me′O1-X+Me″OX (金属酸化物か (外部接続 らなる薄膜抵抗) 用電極) これは外部接続用電極が金属で構成されるため、高温負
荷時において外部接続用電極の金属が金属酸化物からな
る薄膜抵抗の酸素を奪ってこの電極が酸化される反応が
進むことになる。
発明者等はこのような現象を防止するために検討を加え
た結果、金属酸化物からなる薄膜抵抗と外部接続用電極
との間に安定な金属酸化物層、すなわち中間層を介在さ
せることにより、上記した反応を防止することを見い出
した。
(発明の目的) したがって、この発明は抵抗膜が金属酸化物からなる薄
膜抵抗からなる抵抗体について、高温時において抵抗値
の変化の小さいものを提供することを目的とする。
(発明の構成) すなわち、この発明の要旨とするところは、金属酸化物
からなる薄膜抵抗と外部接続用電極の間に、薄膜抵抗よ
り固有抵抗の低い導電性を有する金属酸化物層、すなわ
ち中間層が介在されていることを特徴とする薄膜抵抗体
である。
上記した中間層を構成するとしては、酸化マンガン、酸
化鉄、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化イ
ンジウム、酸化錫、インジウム錫酸化物のうち少なくと
も1種がある。
このうち、酸化亜鉛は酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化
インジウム、酸化錫、酸化鉛のうち少なくとも1種を0.
5〜99.9モル%含有するもので構成される。
抵抗要素である金属酸化物からなる薄膜抵抗としてはす
でに従来技術で説明したすべてのものが対象となるが、
中間層としてどのような導電性を有する金属窒化物層を
採用するかについては、その選択基準として金属酸化物
からなる薄膜抵抗より固有抵抗の低いより安定な金属酸
化物層を選ぶことが好ましい。
具体的には、たとえば金属酸化物からなる薄膜抵抗がCr
−SiOの場合、中間層は酸化錫が選択される。また金属
酸化物からなる薄膜抵抗がSnO2の場合、中間層はインジ
ウム錫酸化物が選択される。
中間層は一般的にスパッタリング法により形成される場
合が多く、上記した各種金属酸化物からなる中間層を形
成するに当っては、各種金属のターゲットあるいは各種
金属酸化物のターゲットが用いられる。いずれの場合
も、スパッタ時においてスパッタ雰囲気を酸素を含む雰
囲気に設定して行えばよい。このうち酸化錫の中間層を
形成するに当っては、有機錫を噴霧、塗布などの手段で
付与し、加熱して熱分解することにより酸化錫を形成し
てもよい。また、中間層として薄膜抵抗と同一の中間層
を選んでもよい。この場合、たとえば、SnO2を薄膜抵抗
とする場合、中間層としてSnO2を形成しても後述する効
果と同様の効果が得られる。すなわち、薄膜抵抗と外部
接続用電極との間にSnO2を介在させれば、薄膜抵抗と外
部接続用電極との間の直接的な酸素の授受が防止され、
高温時における抵抗値の変化を抑制することができる。
上記した例は中間層をスパッタリング法にて形成した場
合について説明したものであるが、その他真空蒸着法、
イオンプレーテイング法などの乾式薄膜形成手段につい
ても同様に当て嵌まる技術的事項である。
この発明において、外部接続用電極としては、従来例に
おいて説明した多層構造のもののほか、Cu、Au、Agなど
の金属層が用いられる。
(実施例) 実施例1. アルミナ基板の上に、金属錫をターゲットとして、酸素
とアルゴンの混合ガス中で下記の条件によりリアクテイ
ブスパッタを実施し、厚み1500Åの酸化錫の薄膜抵抗を
形成した。
基板温度:200℃ 混合ガス比:酸素/アルゴン=20/80(容量比) 導入ガス圧:1Kg/cm2 導入ガス流量:20cc/分 DC出力:400W(3.0W/cm2) ガス圧:7.5×10-4〜2.0×10-2Torr その後、アルミナ基板にマスクを置き、酸化錫の薄膜抵
抗の上に形成する中間層の個所を露出させた。そしてイ
ンジウム錫酸化物をターゲットとして下記の条件により
リアクテイブスパッタを行い、インジウム錫酸化物から
なる厚み5000Åの中間層を形成した。
基板温度:200℃ 混合ガス比:酸素/アルゴン=40/60(容量比) 導入ガス圧:1Kg/cm2 導入ガス流量:100cc/分 DC出力:500W(4.0W/cm2) ガス圧:5×10-3Torr さらに、このインジウム錫酸化物の上に半田付けのため
の金属層、つまり、外部接続用電極としてNiCr(第1
層)−Cu(第2層)を真空蒸着法により形成した。
このようにして得られた薄膜抵抗体のCuにリード線を半
田付けし、さらに全体をエポキシ樹脂で被覆した。この
状態で、150℃の温度に1000時間設置した後の抵抗値の
変化を初期抵抗値と比較したところ、その変化率はわず
か0.01%以下であった。また薄膜抵抗の色調についても
変化は認められなかった。
実施例2 実施例1に記載した同様の方法により、アルミナ基板の
上にCr−SiOの薄膜抵抗を形成した。
次に、アルミナ基板にマスクを置き、Cr−SiOの薄膜抵
抗の上に形成する中間層の個所を露出させた。そして酸
化錫をターゲットとして下記の条件によりリアクテイブ
スパッタを行い、酸化錫からなる中間層を形成した。
基板温度:200℃ 混合ガス比:酸素/アルゴン=10/90(容量比) 導入ガス圧:1Kg/cm2 導入ガス流量:100cc/分 DC出力:500W(4.0W/cm2) ガス圧:5×10-3Torr さらに、この酸化錫の上に半田付けのための金属層、つ
まり、外部接続用電極としてNiCr(第1層)−Cu(第2
層)を真空蒸着法により形成した。
得られた薄膜抵抗体を実施例1と同様に処理し、150℃
の温度に1000時間設置した後の抵抗値の変化を初期抵抗
値と比較したところ、その変化率は実施例1と同様0.01
%以下であった。また薄膜抵抗の色調についても変化は
認められなかった。
実施例3 アルミナ基板の上に、TaとSiOの焼結体をターゲットと
して、酸素とアルゴンの混合ガス中で下記の条件により
リアクテイブスパッタを実施し、面積抵抗が100Ω/□
のサーマルプリンタヘッド用のTa−SiOからなる薄膜抵
抗を形成した。
基板温度:200℃ 混合ガス比:酸素/アルゴン=5/95(容量比) 導入ガス圧:1Kg/cm2 導入ガス流量:20cc/分 RF出力:400W ガス圧:0.3〜2×10-2Torr その後、実施例2と同様、中間層として酸化錫膜を形成
した。
さらに、中間層の上に半田付けのための金属層、つま
り、外部接続用電極としてNiCr(第1層)−Cu(第2
層)を真空蒸着法により形成し、それぞれ薄膜抵抗体を
作成した。
このようにして得られた薄膜抵抗体のCuにリード線を半
田付けした。この状態で150℃の温度に1000時間設置し
た後の抵抗値の変化を初期抵抗値と比較したところ、そ
の変化率はそれぞれ0.01%以下であった。
実施例4〜8 アルミナ基板の上に、表に示す各種の金属酸化物からな
る薄膜抵抗を形成した。その後アルミナ基板の上にマス
クを置き、金属酸化物からなる薄膜抵抗の上に形成する
中間層の個所を露出させた。そしてこの個所に表に示す
中間層を形成した。さらに表に示す半田付け可能な金属
層、つまり、外部接続用電極を形成し、この金属層にリ
ード線を半田付けし、薄膜抵抗体を作成した。そして、
実施例1と同様に抵抗値変化率を測定し、その結果を表
に併せて示した。
比較例1 実施例1に記載の方法により酸化錫よりなる薄膜抵抗を
形成した。
その後、酸化錫の薄膜抵抗の上にマスクを介してNiCr層
を真空蒸着法により形成し、さらにその上に半田付け可
能なCuを真空蒸着法により形成して外部接続用電極を形
成した。
このようにして得られた薄膜抵抗体のCuにリード線を半
田付けし、さらに全体をエポキシ樹脂で被覆した。この
状態で150℃の温度に250時間設置したところ、酸化錫の
薄膜抵抗が変色し、それにつれて抵抗値も初期抵抗値に
くらべ2%以上も変化した。
比較例2 実施例3に記載の方法によりCr−SiOよりなる薄膜抵抗
体を形成した。
その後、Cr−SiOの薄膜抵抗の上にマスクを介してNiCr
層を真空蒸着法により形成し、さらにその上に半田付け
可能なCuを真空蒸着法により形成して外部接続用電極を
形成した。
このようにして得られた薄膜抵抗体を150℃の温度に100
0時間設置したところ、抵抗値は初期抵抗値にくらべて1
0%変化した。
(効果) 以上この発明によれば、金属酸化物からなる薄膜抵抗と
外部接続用電極の間に、薄膜抵抗より固有抵抗の低い導
電性を有する金属酸化物層を介在したものであるため、
高温時での特性劣化、つまり抵抗値の劣化の小さいもの
となり、安定した特性を有する薄膜抵抗体が得られるこ
とになる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属酸化物からなる薄膜抵抗と外部接続用
    電極の間に、前記薄膜抵抗より固有抵抗の低い導電性を
    有する金属酸化物層が介在されていることを特徴とする
    薄膜抵抗体。
JP60146090A 1985-07-02 1985-07-02 薄膜抵抗体 Expired - Lifetime JPH071723B2 (ja)

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