JPH10214702A - 抵抗材料および抵抗材料薄膜 - Google Patents
抵抗材料および抵抗材料薄膜Info
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- JPH10214702A JPH10214702A JP9029655A JP2965597A JPH10214702A JP H10214702 A JPH10214702 A JP H10214702A JP 9029655 A JP9029655 A JP 9029655A JP 2965597 A JP2965597 A JP 2965597A JP H10214702 A JPH10214702 A JP H10214702A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 同一の組成で、比抵抗を広範囲に亘って変え
ることのできる抵抗材料を提供する。 【解決手段】 この発明の抵抗材料は、ホウ素とアルミ
ニウムから成る合金であって、ホウ素の濃度が７７原子
％を越え９０原子％未満であることを特徴としている。
ることのできる抵抗材料を提供する。 【解決手段】 この発明の抵抗材料は、ホウ素とアルミ
ニウムから成る合金であって、ホウ素の濃度が７７原子
％を越え９０原子％未満であることを特徴としている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば薄膜抵抗
器、熱印字素子の発熱体、温度センサ等に用いられる抵
抗材料に関し、より具体的には、同じ組成で、比抵抗を
広範囲に亘って変えることのできる抵抗材料に関する。
器、熱印字素子の発熱体、温度センサ等に用いられる抵
抗材料に関し、より具体的には、同じ組成で、比抵抗を
広範囲に亘って変えることのできる抵抗材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】薄膜抵抗器等に用いられる従来の抵抗材
料には、例えば、ニッケル・クロム（ＮiＣr ）、窒化
タンタル（ＴaＮ）がある。
料には、例えば、ニッケル・クロム（ＮiＣr ）、窒化
タンタル（ＴaＮ）がある。
【０００３】このような従来の抵抗材料においては、そ
の電気的特性、例えば比抵抗に膜厚依存性は無いか、有
っても薄膜化によるサイズ効果によるものであり、この
サイズ効果による比抵抗の上昇率はせいぜい数十％程度
である。また、このサイズ効果は、膜厚が数十ｎｍ以下
と極めて薄い領域でのみ発生するものである。
の電気的特性、例えば比抵抗に膜厚依存性は無いか、有
っても薄膜化によるサイズ効果によるものであり、この
サイズ効果による比抵抗の上昇率はせいぜい数十％程度
である。また、このサイズ効果は、膜厚が数十ｎｍ以下
と極めて薄い領域でのみ発生するものである。
【０００４】薄膜抵抗器等に要求される抵抗値は、例え
ば数十Ω〜数百ＫΩ、広くは数Ω〜数ＭΩと広範囲であ
り、これに対応するために、抵抗材料の比抵抗として
も、１桁以上、好ましくは数桁程度（例えば１〜１００
０ｍΩ・ｃｍであれば３桁）異なるものが要求される。
ば数十Ω〜数百ＫΩ、広くは数Ω〜数ＭΩと広範囲であ
り、これに対応するために、抵抗材料の比抵抗として
も、１桁以上、好ましくは数桁程度（例えば１〜１００
０ｍΩ・ｃｍであれば３桁）異なるものが要求される。
【０００５】このような桁数の異なる比抵抗を、同一の
抵抗材料において上記サイズ効果で実現することは不可
能であり、従って従来は、互いに組成の異なる複数の抵
抗材料を用いて、必要とする比抵抗の膜をそれぞれ形成
していた。
抵抗材料において上記サイズ効果で実現することは不可
能であり、従って従来は、互いに組成の異なる複数の抵
抗材料を用いて、必要とする比抵抗の膜をそれぞれ形成
していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、組成の異な
る抵抗材料を作製するには、その原材料や作製方法等を
変えなければならないため、工程が複雑になるという課
題がある。
る抵抗材料を作製するには、その原材料や作製方法等を
変えなければならないため、工程が複雑になるという課
題がある。
【０００７】例えば、同一の電気絶縁性基板上に、互い
に組成の異なる複数の抵抗材料を、真空中におけるスパ
ッタリング、真空蒸着等によって被着形成するために
は、真空容器内に設けるスパッタリング用のターゲット
や真空蒸着用の蒸発材料の交換、かつこの交換に伴う真
空容器の真空排気等を必要とするため、工程が非常に複
雑かつ長時間になる。
に組成の異なる複数の抵抗材料を、真空中におけるスパ
ッタリング、真空蒸着等によって被着形成するために
は、真空容器内に設けるスパッタリング用のターゲット
や真空蒸着用の蒸発材料の交換、かつこの交換に伴う真
空容器の真空排気等を必要とするため、工程が非常に複
雑かつ長時間になる。
【０００８】そこでこの発明は、同一の組成で、比抵抗
を広範囲に亘って変えることのできる抵抗材料を提供す
ることを主たる目的とする。
を広範囲に亘って変えることのできる抵抗材料を提供す
ることを主たる目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明の抵抗材料は、
ホウ素とアルミニウムから成る合金であって、ホウ素の
濃度が７７原子％を越え９０原子％未満であることを特
徴としている。
ホウ素とアルミニウムから成る合金であって、ホウ素の
濃度が７７原子％を越え９０原子％未満であることを特
徴としている。
【００１０】上記構成によれば、ホウ素濃度を一つに固
定しておいても、即ち同一の組成で、膜厚を変えるだけ
で、比抵抗を広範囲に亘って変えることができることが
実験によって確かめられた。
定しておいても、即ち同一の組成で、膜厚を変えるだけ
で、比抵抗を広範囲に亘って変えることができることが
実験によって確かめられた。
【００１１】
【発明の実施の形態】スパッタリング法によって、セラ
ミックスから成る電気絶縁性基板上に、ホウ素（Ｂ）と
アルミニウム（Ａl ）から成る合金の抵抗材料の薄膜を
形成した。その際、当該抵抗材料のホウ素濃度および膜
厚を様々に変えた。
ミックスから成る電気絶縁性基板上に、ホウ素（Ｂ）と
アルミニウム（Ａl ）から成る合金の抵抗材料の薄膜を
形成した。その際、当該抵抗材料のホウ素濃度および膜
厚を様々に変えた。
【００１２】図１に、幾つかのホウ素濃度（７７、７
８、８７、８９および９０原子％）における抵抗材料の
膜厚と比抵抗ρとの関係を測定した結果の一例を示す。
この図から分かるように、ホウ素濃度が７７または９０
原子％のときは、膜厚を例えば約５０ｎｍから約１００
０ｎｍに変化させても、比抵抗ρはせいぜい数倍程度し
か変化せず、桁数が変わる程の変化はしていない。ホウ
素濃度が７７原子％より小さくても７７原子％の場合と
ほぼ同様の傾向を示し、９０原子％より大きくても９０
原子％の場合とほぼ同様の傾向を示す。これに対して、
ホウ素濃度が７８、８７または８９原子％のときは、膜
厚を上記と同じように変化させることによって、比抵抗
ρは３桁（例えば、ホウ素濃度が７８原子％のときに約
０．２〜２００ｍΩ・ｃｍ）ないし５桁（例えば、ホウ
素濃度が８９原子％のときに約０．２〜２００００ｍΩ
・ｃｍ）も変化している。その内でも詳しく見ると、膜
厚が比較的小さい領域（例えば１００〜３００ｎｍ以
下）での比抵抗ρの変化は小さく、膜厚が比較的大きい
領域（例えば１００〜３００ｎｍ以上）での比抵抗ρの
変化は非常に大きい。
８、８７、８９および９０原子％）における抵抗材料の
膜厚と比抵抗ρとの関係を測定した結果の一例を示す。
この図から分かるように、ホウ素濃度が７７または９０
原子％のときは、膜厚を例えば約５０ｎｍから約１００
０ｎｍに変化させても、比抵抗ρはせいぜい数倍程度し
か変化せず、桁数が変わる程の変化はしていない。ホウ
素濃度が７７原子％より小さくても７７原子％の場合と
ほぼ同様の傾向を示し、９０原子％より大きくても９０
原子％の場合とほぼ同様の傾向を示す。これに対して、
ホウ素濃度が７８、８７または８９原子％のときは、膜
厚を上記と同じように変化させることによって、比抵抗
ρは３桁（例えば、ホウ素濃度が７８原子％のときに約
０．２〜２００ｍΩ・ｃｍ）ないし５桁（例えば、ホウ
素濃度が８９原子％のときに約０．２〜２００００ｍΩ
・ｃｍ）も変化している。その内でも詳しく見ると、膜
厚が比較的小さい領域（例えば１００〜３００ｎｍ以
下）での比抵抗ρの変化は小さく、膜厚が比較的大きい
領域（例えば１００〜３００ｎｍ以上）での比抵抗ρの
変化は非常に大きい。
【００１３】この結果から、抵抗材料中のホウ素濃度
を、７７原子％を越え９０原子％未満の（即ち７７原子
％よりも大きく、かつ９０原子％よりも小さい）範囲内
に設定することによって、ホウ素濃度を一つに固定して
おいても、即ち同一の組成で、膜厚を変えるだけで、比
抵抗ρを広範囲に亘って変えることができることが分か
る。
を、７７原子％を越え９０原子％未満の（即ち７７原子
％よりも大きく、かつ９０原子％よりも小さい）範囲内
に設定することによって、ホウ素濃度を一つに固定して
おいても、即ち同一の組成で、膜厚を変えるだけで、比
抵抗ρを広範囲に亘って変えることができることが分か
る。
【００１４】抵抗材料の膜厚を変えるには、例えば、単
に膜作製時間を変えるだけで良く、原材料や作製方法等
は変えなくて済むので、従来技術のように抵抗材料の組
成を変える場合に比べて、非常に簡単な工程で済む。
に膜作製時間を変えるだけで良く、原材料や作製方法等
は変えなくて済むので、従来技術のように抵抗材料の組
成を変える場合に比べて、非常に簡単な工程で済む。
【００１５】また、従来の抵抗材料の場合は、同一の抵
抗材料を用いて様々な抵抗値の抵抗器や発熱体を形成す
るためには、抵抗材料薄膜をパターン化してしかもその
パターンを様々に変える必要があるので、複雑な工程を
要していたが、この発明に係る抵抗材料の場合は、上記
のように単にその膜厚を変えるだけで良く、抵抗材料薄
膜のパターンを様々に変える必要はないので、パターン
化の工程を省いたり簡略化したりすることができる。
抗材料を用いて様々な抵抗値の抵抗器や発熱体を形成す
るためには、抵抗材料薄膜をパターン化してしかもその
パターンを様々に変える必要があるので、複雑な工程を
要していたが、この発明に係る抵抗材料の場合は、上記
のように単にその膜厚を変えるだけで良く、抵抗材料薄
膜のパターンを様々に変える必要はないので、パターン
化の工程を省いたり簡略化したりすることができる。
【００１６】また、この発明に係る抵抗材料の薄膜をパ
ターン化する場合でも、比抵抗ρは膜厚によって調整す
ることができるので、細かなパターン化は不要であり、
単純な形状のパターン化で済み、従ってパターン化しや
すい。特に、近年は抵抗器や発熱体の超小型化が要求さ
れており、非常に小さいスペース内で抵抗材料薄膜の精
密なパターン化は非常に困難であるが、この発明に係る
抵抗材料の場合は、それをパターン化するにしても上記
のように単純な形状のパターン化で良いので、抵抗器や
発熱体の超小型化にも容易に対応することができる。
ターン化する場合でも、比抵抗ρは膜厚によって調整す
ることができるので、細かなパターン化は不要であり、
単純な形状のパターン化で済み、従ってパターン化しや
すい。特に、近年は抵抗器や発熱体の超小型化が要求さ
れており、非常に小さいスペース内で抵抗材料薄膜の精
密なパターン化は非常に困難であるが、この発明に係る
抵抗材料の場合は、それをパターン化するにしても上記
のように単純な形状のパターン化で良いので、抵抗器や
発熱体の超小型化にも容易に対応することができる。
【００１７】次に、図１の測定を行ったのと同じ抵抗材
料の抵抗温度係数ＴＣＲを測定した結果の一例を図２に
示す。この図から分かるように、ホウ素濃度が７７また
は９０原子％のときは、膜厚を例えば約５０ｎｍから約
１０００ｎｍに変化させても、抵抗温度係数ＴＣＲの変
化はせいぜい２倍以下と小さい。また、抵抗温度係数Ｔ
ＣＲの絶対値を０に近づけることはできない。ホウ素濃
度が７７原子％より小さくても７７原子％の場合とほぼ
同様の傾向を示し、９０原子％より大きくても９０原子
％の場合とほぼ同様の傾向を示す。これに対して、ホウ
素濃度が７８、８７または８９原子％のときは、膜厚を
上記と同じように変化させると、抵抗温度係数ＴＣＲは
約−８０００〜−５０００ｐｐｍ／Ｋから約＋３００ｐ
ｐｍ／Ｋまで大きく変化している。その内でも詳しく見
ると、膜厚が比較的小さい領域（例えば２００〜５００
ｎｍ以下）での抵抗温度係数ＴＣＲの絶対値は非常に大
きいのに対して、膜厚が比較的大きい領域（例えば２０
０〜５００ｎｍ以上）での抵抗温度係数ＴＣＲの絶対値
は数百ｐｐｍ／Ｋ以下と非常に小さく、かつその膜厚に
よる変化も非常に小さい。
料の抵抗温度係数ＴＣＲを測定した結果の一例を図２に
示す。この図から分かるように、ホウ素濃度が７７また
は９０原子％のときは、膜厚を例えば約５０ｎｍから約
１０００ｎｍに変化させても、抵抗温度係数ＴＣＲの変
化はせいぜい２倍以下と小さい。また、抵抗温度係数Ｔ
ＣＲの絶対値を０に近づけることはできない。ホウ素濃
度が７７原子％より小さくても７７原子％の場合とほぼ
同様の傾向を示し、９０原子％より大きくても９０原子
％の場合とほぼ同様の傾向を示す。これに対して、ホウ
素濃度が７８、８７または８９原子％のときは、膜厚を
上記と同じように変化させると、抵抗温度係数ＴＣＲは
約−８０００〜−５０００ｐｐｍ／Ｋから約＋３００ｐ
ｐｍ／Ｋまで大きく変化している。その内でも詳しく見
ると、膜厚が比較的小さい領域（例えば２００〜５００
ｎｍ以下）での抵抗温度係数ＴＣＲの絶対値は非常に大
きいのに対して、膜厚が比較的大きい領域（例えば２０
０〜５００ｎｍ以上）での抵抗温度係数ＴＣＲの絶対値
は数百ｐｐｍ／Ｋ以下と非常に小さく、かつその膜厚に
よる変化も非常に小さい。
【００１８】一般的に、抵抗器や発熱体に用いられる抵
抗材料は、抵抗温度係数の絶対値が小さい方が、抵抗値
の温度変化が小さくて特性が安定しているので好ましい
と言える。逆に、温度センサに用いられる抵抗材料は、
抵抗温度係数の絶対値が大きい方が、抵抗値の温度変化
が大きくて検出感度が高いので好ましいと言える。
抗材料は、抵抗温度係数の絶対値が小さい方が、抵抗値
の温度変化が小さくて特性が安定しているので好ましい
と言える。逆に、温度センサに用いられる抵抗材料は、
抵抗温度係数の絶対値が大きい方が、抵抗値の温度変化
が大きくて検出感度が高いので好ましいと言える。
【００１９】この発明に係る抵抗材料は、図１に示した
ような比抵抗ρの特性と、図２に示したような抵抗温度
係数ＴＣＲの特性とを兼ね備えているので、抵抗器や発
熱体の他に、温度センサにも用いることができる。いず
れの場合も、通常は、当該抵抗材料を電気絶縁性基板の
表面に薄膜状に形成する。
ような比抵抗ρの特性と、図２に示したような抵抗温度
係数ＴＣＲの特性とを兼ね備えているので、抵抗器や発
熱体の他に、温度センサにも用いることができる。いず
れの場合も、通常は、当該抵抗材料を電気絶縁性基板の
表面に薄膜状に形成する。
【００２０】抵抗器や発熱体として用いる場合は、前述
したような理由から、当該抵抗材料薄膜の膜厚を、１０
０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内に選定するのが好まし
く、その内でも２００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内に選
定するのがより好ましい。そのようにすると、図１に示
したように、膜厚による比抵抗ρの変化が非常に大きい
ので、膜厚を変えることによって比抵抗ρを広範囲に亘
って変えることができると共に、図２に示したように、
抵抗温度係数ＴＣＲの絶対値が非常に小さくかつその膜
厚による変化も非常に小さいので、温度特性が安定して
いる。従って、抵抗器または発熱体として非常に都合が
良い。
したような理由から、当該抵抗材料薄膜の膜厚を、１０
０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内に選定するのが好まし
く、その内でも２００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内に選
定するのがより好ましい。そのようにすると、図１に示
したように、膜厚による比抵抗ρの変化が非常に大きい
ので、膜厚を変えることによって比抵抗ρを広範囲に亘
って変えることができると共に、図２に示したように、
抵抗温度係数ＴＣＲの絶対値が非常に小さくかつその膜
厚による変化も非常に小さいので、温度特性が安定して
いる。従って、抵抗器または発熱体として非常に都合が
良い。
【００２１】温度センサとして用いる場合は、前述した
ような理由から、当該抵抗材料薄膜の膜厚を、５０ｎｍ
〜５００ｎｍの範囲内に選定するのが好ましく、その内
でも５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内に選定するのがより
好ましい。そのようにすると、図２に示したように、抵
抗温度係数ＴＣＲの絶対値が非常に大きいので、温度の
検出感度が高く、しかも図１に示したように、膜厚によ
る比抵抗ρの変化が小さいので、膜厚を様々に変えたと
しても抵抗値の変化が少なくて回路設計をあまり変えず
に済む。従って、温度センサとして非常に都合が良い。
ような理由から、当該抵抗材料薄膜の膜厚を、５０ｎｍ
〜５００ｎｍの範囲内に選定するのが好ましく、その内
でも５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内に選定するのがより
好ましい。そのようにすると、図２に示したように、抵
抗温度係数ＴＣＲの絶対値が非常に大きいので、温度の
検出感度が高く、しかも図１に示したように、膜厚によ
る比抵抗ρの変化が小さいので、膜厚を様々に変えたと
しても抵抗値の変化が少なくて回路設計をあまり変えず
に済む。従って、温度センサとして非常に都合が良い。
【００２２】このようにこの発明に係る抵抗材料は、同
じ材料で、その膜厚を変えるだけで、抵抗器や発熱体と
しても、あるいは温度センサとしても使用することがで
きる。
じ材料で、その膜厚を変えるだけで、抵抗器や発熱体と
しても、あるいは温度センサとしても使用することがで
きる。
【００２３】次に、ホウ素濃度が８９原子％の場合の抵
抗材料薄膜の膜厚方向における比抵抗ρおよび抵抗温度
係数ＴＣＲの分布を測定した結果を図３および図４にそ
れぞれ示す。
抗材料薄膜の膜厚方向における比抵抗ρおよび抵抗温度
係数ＴＣＲの分布を測定した結果を図３および図４にそ
れぞれ示す。
【００２４】この測定は、図５を参照して、電気絶縁性
基板２上に膜厚が約９００ｎｍの抵抗材料薄膜４を形成
し、当該抵抗材料薄膜４をその表面から所定の膜厚Ｔ
（この例の場合は約５０ｎｍ）ずつプラズマエッチング
によって削り、削る前（図５Ａ）と削った後（図５Ｂ）
の両方で比抵抗ρ1 およびρ3 をそれぞれ測定すること
によって行ったものである。６はその測定用のプローブ
である。この場合、比抵抗ρ1 は、基板表面からの膜厚
方向の位置Ｔ0 における膜厚Ｔの層の比抵抗ρ2とそれ
より基板側全部の比抵抗ρ3 との並列値であると考える
ことができるから、次の数１が成立し、これから比抵抗
ρ2 を求めることができる。そしてこのような測定を所
定の膜厚Ｔごとに繰り返すことによって、膜厚方向にお
ける比抵抗ρの分布を求めることができる。その結果が
図３である。また、上記のような測定を、温度を変えて
行うことによって、膜厚方向における抵抗温度係数ＴＣ
Ｒの分布を求めることができる。その結果が図４であ
る。
基板２上に膜厚が約９００ｎｍの抵抗材料薄膜４を形成
し、当該抵抗材料薄膜４をその表面から所定の膜厚Ｔ
（この例の場合は約５０ｎｍ）ずつプラズマエッチング
によって削り、削る前（図５Ａ）と削った後（図５Ｂ）
の両方で比抵抗ρ1 およびρ3 をそれぞれ測定すること
によって行ったものである。６はその測定用のプローブ
である。この場合、比抵抗ρ1 は、基板表面からの膜厚
方向の位置Ｔ0 における膜厚Ｔの層の比抵抗ρ2とそれ
より基板側全部の比抵抗ρ3 との並列値であると考える
ことができるから、次の数１が成立し、これから比抵抗
ρ2 を求めることができる。そしてこのような測定を所
定の膜厚Ｔごとに繰り返すことによって、膜厚方向にお
ける比抵抗ρの分布を求めることができる。その結果が
図３である。また、上記のような測定を、温度を変えて
行うことによって、膜厚方向における抵抗温度係数ＴＣ
Ｒの分布を求めることができる。その結果が図４であ
る。
【００２５】
【数１】１／ρ1 ＝１／ρ2 ＋１／ρ3
【００２６】図３および図４に示すように、この発明に
係る抵抗材料においては、比抵抗ρは約４桁、抵抗温度
係数ＴＣＲは絶対値で約９０００ｐｐｍ／Ｋという大き
な幅で、膜厚方向に傾斜分布をしていることが分かる。
図１および図２に示した比抵抗ρや抵抗温度係数ＴＣＲ
の膜厚依存特性は、このような膜厚方向の傾斜特性に起
因しているものと考えられる。
係る抵抗材料においては、比抵抗ρは約４桁、抵抗温度
係数ＴＣＲは絶対値で約９０００ｐｐｍ／Ｋという大き
な幅で、膜厚方向に傾斜分布をしていることが分かる。
図１および図２に示した比抵抗ρや抵抗温度係数ＴＣＲ
の膜厚依存特性は、このような膜厚方向の傾斜特性に起
因しているものと考えられる。
【００２７】ちなみに、従来の抵抗材料では、膜厚方向
に比抵抗や抵抗温度係数の傾斜分布を得ることはできな
い。敢えて得ようとすれば、２種類以上の抵抗材料を用
いて積層する必要がある。この場合、膜厚方向の特性分
布は段階的で不連続になる。また、信頼性の点では異種
の材料を接合しているので、例えば密着性低下等の問題
が存在する。また工程が増えてコストが嵩むと共に、生
産上の問題もある。これに対してこの発明に係る抵抗材
料によれば、このような問題点を生じさせることなく、
比抵抗および抵抗温度係数の膜厚方向の傾斜分布を得る
ことができる。
に比抵抗や抵抗温度係数の傾斜分布を得ることはできな
い。敢えて得ようとすれば、２種類以上の抵抗材料を用
いて積層する必要がある。この場合、膜厚方向の特性分
布は段階的で不連続になる。また、信頼性の点では異種
の材料を接合しているので、例えば密着性低下等の問題
が存在する。また工程が増えてコストが嵩むと共に、生
産上の問題もある。これに対してこの発明に係る抵抗材
料によれば、このような問題点を生じさせることなく、
比抵抗および抵抗温度係数の膜厚方向の傾斜分布を得る
ことができる。
【００２８】この発明に係る抵抗材料が有する比抵抗の
膜厚方向の傾斜分布は、例えば次のような分野に利用す
ることが可能である。
膜厚方向の傾斜分布は、例えば次のような分野に利用す
ることが可能である。
【００２９】 高周波検波器への利用 高周波電流が薄膜材料中を流れる場合、膜厚中を均一に
流れる通常の低周波電流とは異なる挙動を示す。即ち、
高周波電流は薄膜材料中の表面側に集中して流れ、この
現象は「表皮効果」として知られている。しかし、通常
の抵抗材料は膜厚方向に比抵抗が均一であるため、周波
数による比抵抗の変化は認められない。これに対して、
この発明に係る抵抗材料では、膜厚方向に比抵抗が大き
く異なるため、電流の周波数により、異なる抵抗特性が
得られる。この特性を利用することによって、流れる周
波数の違いを抵抗値の変化によって検知する検波器を実
現することが可能になる。
流れる通常の低周波電流とは異なる挙動を示す。即ち、
高周波電流は薄膜材料中の表面側に集中して流れ、この
現象は「表皮効果」として知られている。しかし、通常
の抵抗材料は膜厚方向に比抵抗が均一であるため、周波
数による比抵抗の変化は認められない。これに対して、
この発明に係る抵抗材料では、膜厚方向に比抵抗が大き
く異なるため、電流の周波数により、異なる抵抗特性が
得られる。この特性を利用することによって、流れる周
波数の違いを抵抗値の変化によって検知する検波器を実
現することが可能になる。
【００３０】 チップ型ポテンショスタットへの利用 この発明に係る抵抗材料は、膜厚方向に大きな（例えば
図３の例では約１〜１００００ｍΩ・ｃｍ）の比抵抗の
傾きを持つ。この特性を利用して、抵抗材料薄膜を膜表
面に対して斜め方向にエッチングすることにより、微小
な抵抗体でもその長さの中で任意の可変抵抗特性を示す
チップ型ポテンショスタットを実現することが可能にな
る。
図３の例では約１〜１００００ｍΩ・ｃｍ）の比抵抗の
傾きを持つ。この特性を利用して、抵抗材料薄膜を膜表
面に対して斜め方向にエッチングすることにより、微小
な抵抗体でもその長さの中で任意の可変抵抗特性を示す
チップ型ポテンショスタットを実現することが可能にな
る。
【００３１】なお、上記のような抵抗材料を電気絶縁性
基板上に形成する方法は、前述したスパッタリング以外
の方法、例えば電子ビーム蒸着に代表される真空蒸着等
でも良い。また、上記抵抗材料を形成する電気絶縁性基
板は、前述したセラミックス以外のもの、例えばガラス
基板、半導体基板等でも良い。
基板上に形成する方法は、前述したスパッタリング以外
の方法、例えば電子ビーム蒸着に代表される真空蒸着等
でも良い。また、上記抵抗材料を形成する電気絶縁性基
板は、前述したセラミックス以外のもの、例えばガラス
基板、半導体基板等でも良い。
【００３２】
【発明の効果】この発明は、上記のとおり構成されてい
るので、次のような効果を奏する。
るので、次のような効果を奏する。
【００３３】請求項１記載の発明によれば、同一の組成
で、膜厚を変えるだけで、比抵抗を広範囲に亘って変え
ることができる。その結果、従来技術のように抵抗材料
の組成を変える場合に比べて、非常に簡単な工程で比抵
抗を変えることができる。
で、膜厚を変えるだけで、比抵抗を広範囲に亘って変え
ることができる。その結果、従来技術のように抵抗材料
の組成を変える場合に比べて、非常に簡単な工程で比抵
抗を変えることができる。
【００３４】また、様々な抵抗値の抵抗器や発熱体を形
成する場合でも、単に膜厚を変えるだけで良く、従来技
術のように抵抗材料薄膜のパターンを様々に変える必要
はないので、パターン化の工程を省いたり簡略化したり
することができる。
成する場合でも、単に膜厚を変えるだけで良く、従来技
術のように抵抗材料薄膜のパターンを様々に変える必要
はないので、パターン化の工程を省いたり簡略化したり
することができる。
【００３５】また、この発明に係る抵抗材料の薄膜をパ
ターン化する場合でも、比抵抗は膜厚によって調整する
ことができるので単純な形状のパターンで済み、パター
ン化が容易であり、従って抵抗器や発熱体の超小型化に
も容易に対応することができる。
ターン化する場合でも、比抵抗は膜厚によって調整する
ことができるので単純な形状のパターンで済み、パター
ン化が容易であり、従って抵抗器や発熱体の超小型化に
も容易に対応することができる。
【００３６】請求項２記載の発明によれば、膜厚による
比抵抗の変化が非常に大きいので、膜厚を変えることに
よって比抵抗を広範囲に亘って変えることができると共
に、抵抗温度係数の絶対値が非常に小さくかつその膜厚
による変化も非常に小さいので、温度特性が安定してい
る。従って、温度特性が良好でしかも様々な抵抗値の抵
抗器または発熱体を容易に実現することができる。
比抵抗の変化が非常に大きいので、膜厚を変えることに
よって比抵抗を広範囲に亘って変えることができると共
に、抵抗温度係数の絶対値が非常に小さくかつその膜厚
による変化も非常に小さいので、温度特性が安定してい
る。従って、温度特性が良好でしかも様々な抵抗値の抵
抗器または発熱体を容易に実現することができる。
【００３７】請求項３記載の発明によれば、抵抗温度係
数の絶対値が非常に大きいので、温度の検出感度が高
く、しかも膜厚による比抵抗の変化が小さいので、膜厚
を様々に変えたとしても抵抗値の変化が少なくて回路設
計をあまり変えずに済む。従って、検出感度が高くしか
も回路設計の容易な温度センサを容易に実現することが
できる。
数の絶対値が非常に大きいので、温度の検出感度が高
く、しかも膜厚による比抵抗の変化が小さいので、膜厚
を様々に変えたとしても抵抗値の変化が少なくて回路設
計をあまり変えずに済む。従って、検出感度が高くしか
も回路設計の容易な温度センサを容易に実現することが
できる。
【図１】幾つかのホウ素濃度における抵抗材料の膜厚と
比抵抗との関係を測定した結果の一例を示す図である。
比抵抗との関係を測定した結果の一例を示す図である。
【図２】幾つかのホウ素濃度における抵抗材料の膜厚と
抵抗温度係数との関係を測定した結果の一例を示す図で
ある。
抵抗温度係数との関係を測定した結果の一例を示す図で
ある。
【図３】ホウ素濃度が８９原子％の場合の抵抗材料の膜
厚方向における比抵抗の分布を測定した結果の一例を示
す図である。
厚方向における比抵抗の分布を測定した結果の一例を示
す図である。
【図４】ホウ素濃度が８９原子％の場合の抵抗材料の膜
厚方向における抵抗温度係数の分布を測定した結果の一
例を示す図である。
厚方向における抵抗温度係数の分布を測定した結果の一
例を示す図である。
【図５】図３の比抵抗の分布の測定方法の一例を示す図
である。
である。
２ 電気絶縁性基板 ４ 抵抗材料薄膜
Claims (3)
- 【請求項１】 ホウ素とアルミニウムから成る合金であ
って、ホウ素の濃度が７７原子％を越え９０原子％未満
であることを特徴とする抵抗材料。 - 【請求項２】 ホウ素とアルミニウムから成る合金の薄
膜であって、ホウ素の濃度が７７原子％を越え９０原子
％未満であり、かつ膜厚が１００ｎｍ〜１０００ｎｍで
あることを特徴とする抵抗器または発熱体用の抵抗材料
薄膜。 - 【請求項３】 ホウ素とアルミニウムから成る合金の薄
膜であって、ホウ素の濃度が７７原子％を越え９０原子
％未満であり、かつ膜厚が５０ｎｍ〜５００ｎｍである
ことを特徴とする温度センサ用の抵抗材料薄膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02965597A JP3288241B2 (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | 抵抗材料および抵抗材料薄膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02965597A JP3288241B2 (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | 抵抗材料および抵抗材料薄膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10214702A true JPH10214702A (ja) | 1998-08-11 |
| JP3288241B2 JP3288241B2 (ja) | 2002-06-04 |
Family
ID=12282138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02965597A Expired - Lifetime JP3288241B2 (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | 抵抗材料および抵抗材料薄膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3288241B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003029006A3 (en) * | 2001-09-28 | 2004-09-23 | Hewlett Packard Co | Variable thermal sense resistor for a replaceable printer component |
-
1997
- 1997-01-29 JP JP02965597A patent/JP3288241B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003029006A3 (en) * | 2001-09-28 | 2004-09-23 | Hewlett Packard Co | Variable thermal sense resistor for a replaceable printer component |
| US6966622B2 (en) | 2001-09-28 | 2005-11-22 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Thermal sense resistor for a replaceable printer component |
| US7128401B2 (en) | 2001-09-28 | 2006-10-31 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Thermal sense resistor for a replaceable printer component |
| CN100415529C (zh) * | 2001-09-28 | 2008-09-03 | 惠普公司 | 可移去的喷墨滑架及其形成方法以及打印系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3288241B2 (ja) | 2002-06-04 |
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