JPS5853459A - 発熱抵抗体 - 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】 本発明は薄膜形感熱記録ヘッド用の発熱抵抗体等として
使用される発熱抵抗体に関する。

高速ファクシミリシステムに於ける技術的課題は、感熱
記録ヘッドの開発に主眼がおかれ、その中でも発熱抵抗
体の長寿命化は最重点課題である。

本発明は長寿命の、耐ノ４ルス性に優れ、抵抗体形成膜
の多層間の界面抵抗を減少し得た、抵抗体層を二層構造
としファクシミＩＪ用感熱記録ヘッドの発熱抵抗体等と
して有用な発熱抵抗体に係るものである。

発熱抵抗体の発熱抵抗体層にはＴａ−Ｎ、　Ｔａ−８１
、Ｃｒ−８ｉ合金等の各種合金が使用されるが、この中
でＣｒ−８ｉ合金は高温熱酸化に対し優秀な特性を示す
等優れたものである。

しかし、Ｃｒ−８ｉ合金中の酸素含有量が少ないと膜ス
トレスが大となシ発熱し早期破断現象を惹起する。

一方、酸素含有量が多いと耐酸化劣化は良好であっても
発熱抵抗体中の配線層との界面で界面抵抗を生じさせる
。

即ち、上記Ｃｒ−８ｉ合金から成る発熱抵抗体層に於い
て、コンベンショナルダイオード（二極）スノ々ツタ法
によシ形成したＣｒ−８１合金薄膜は通常酸素を約５．
０％含有し、当該膜ｔ−□点熱記録ヘッド用発熱抵抗体
として使用した場合、１億ノ９ルス以上の寿命を有する
。しかし第１図に図示の如き感熱紀要４と配線層中の接
着層５との間に数にΩ−（７）程度の比抵抗値（以下単
に比抵抗という）を有する界面抵抗層が形成され、この
界面抵抗層はその形成量が不安定なため発熱抵抗体の抵
抗値の管理が不可能となり又製造工程中の通電ニー・ソ
ングにより界面抵抗層が破壊されこれによシ発熱抵抗体
の電極近傍部が破断するという問題点がある。従って界
面抵抗を生じさせないことが肝要である。

一方、ｆｖ−ナマダネトロンダイオード（二極）スノク
ツタ法で形成したＣｒ−８１合金薄膜の酸素含有量は０
．５％以下であり、配線層中の配線導体層（電極配線層
）６との間に界面抵抗は有せず製造工程中の通電ニーソ
ング恍よる初期破断は発生しないが、高速で成膜したこ
とによシ膜ストレスが大となり、発熱サイクルによる応
力の変化に耐えきれずに膜自身が２．０００万パルス以
下で破断するという問題点がある。パ この様にＣｒ−８ｉ−０薄膜抵抗体（層）は高温酸化、
等に対し優秀な特性を示し、感熱記録ヘッド用発熱抵抗
体として採用されているが、０：量が少ないと膜ストレ
スが大で発熱によシ早期破断寿命に至り、一方０２量が
多いと耐酸化劣化は良好であるが配線層との界面で界面
抵抗を生じさせ上述の如き問題を生むという欠点がある
。

本発明は抵抗体寿命を長期化し、界面抵抗を除去すると
いう二つの要望を同時に解決する発熱抵抗体を提供する
ことを目的としたもので、上記従来技術の欠点を解消し
、薄膜発熱抵抗体の寿命を延長しかつ抵抗値管理を容易
にして歩留りを向上させる発熱抵抗体の構造に係るもの
である。

即ち、本発明は発熱抵抗体層を有する発熱抵抗体におい
て、第１層を酸素含有量の多い層とし、第２層を酸素含
有量の少ない層とした二重構造の発熱抵抗体構成有する
こと【特命とする発熱抵抗体に存する。

本発明はＣｒ−８１合金薄膜中の酸素量が界面抵抗層の
形成および膜ストレスの発生に関係することに着目し、
膜中の酸素量を制御することにより界面抵抗が存在せず
かつ膜ストレスの小さい薄膜抵抗体を提供し、抵抗体の
寿命ｒ改善したものである。

これｔ具体的な数値を挙げて説明するに、Ｃｒ−８ｉ合
全中の０２量が５．０％以上では膜ストレスは５０ｋｇ
／朋２以下であシ、０２量０．５％以下の被膜の１５０
ｋｇ／龍２以下に比較して被膜の引張り応力が大幅に小
さい。又第１図の抵抗体構造で配線導体層６としてＡｔ
層１μｍ、当該配縁導体層６と抵抗体層４の接着層５と
して０１層１．０００ｉとした場合、Ｃｒ−８ｉ合金層
とＣｒ層界面の界面抵抗は０２含有量０．５チ以下でｌ
ＯμΩ−龍２以下、０２含有量５．０％以上では５ｍΩ
−朋２以上であった。

本発明は以上の定量値を基盤としてＣｒ　−８ｉ中の酸
素含有量を変化させた実験から界面抵抗と膜ストレスめ
問題倉解決した。即ち、第２図に図示の発熱抵抗体構成
に於いて、発熱抵抗体層の第１層９を酸素の多いＣｒ−
８ｉ合金とし、接着層４及び配線導体層５よ構成る配線
層に隣接する第２層１０を酸素含有量の少ない層とした
構造のものを案出した。ここに、第１層９はコンベンシ
ョナルス・ぐツ夕法著しくはブレーナマグネトロンの酸
素リアクティブスパッタ法でＣｒ／８　ｌ　＝　２０〜
４０／８Ｏ−６０（原子％）。

比抵抗ｉ、ｏｏｏ〜１０．０００μΩ−１、膜厚６００
〜６．０００　Ｋで所望のシート抵抗値を有するＣｒ−
８１合金膜全形この上層に第２層１０としてプレーナマ
グネトロンスノ々ツタ法で比抵抗１．５００〜３．００
０μΩ１の膜を２００〜５００Ｘ形成するのがよい。こ
の場合第２層ｌＯ形成時に第１層Ｃｒ−８１膜９と第２
層Ｃｒ−８１膜めに１例えば１００℃以上の高温加熱ス
パッタを行ない第２層ｌＯの下層部に第１層９からの酸
素を若干拡散でせる方法を行なうのが好ましい。又第２
の酸−素の拡散が大となシ第２層Ｃｒ−８１１０と接着
層５間に界面抵抗層を形成し、５００１よシ大の場合は
膜ストレスが大となり抵抗体の早期破断の原因となる。

本発明による第２図に図示の抵抗体構造を有する発熱抵
抗体は界面抵抗値１００μΩ−Ｉ！ＩＩ２以下であシ製
造工程中の通電ニーソングによる抵抗体破断は発生しな
い。発熱抵抗体の寿命は、ｉ４ルス通電時間０．９１１
１１１６（＋、　／＃ルス間隔ｔｏｍｓｅ七、印加電力
０，６０Ｗ／ｄ　ｏ　を条件で一億Ａ’ルス印加後の抵
抗値変化率は３％以下であう九〇 更に、本発明第１層のＣｒ／Ｓｉ比は前述の如く２０〜
４０／＋３Ｏ−６０（原子％）であることが適当である
が、これはＣｒ／Ｓ　ｉ　＝　２０／８０　（原子％）
よりｓｉ比が大きい場合比抵抗が１０．０００μΩ−ｃ
ｍＪＪ＝上となシ、サーマル記録ヘッドとして必要な抵
抗値を得るという観点からはｅ、ｏｏｏＸよシ大きい膜
厚を必要とし実用的でないし５又Ｃｒ／Ｓ　ｉ　＝　４
０／６０　（原子チ）よｐｓｉ比が小さい場合は比抵抗
が１．０００μΩ−１以下となシ膜厚６００Ｘ　　より
小さくする必要があり、これでは膜形成条件の一定化が
困難であり、実用的でないことによる。

次に本発明ｔ−実施例を以って説明する。

実施例１ グレーズを具備したアルミナ基板上にアンダコート層と
してＴＩＬ１０５膜を約１．２５０１形成する。次にコ
ンベンショナル；極スパッタ法Ｋ　テＯｒ　−８ｉ　合
金薄膜の第１層を形成する。この場合、ターゲットはｃ
　ｒ／Ｓ　ｓ　＝　２０Ａ３Ｄ　（面積比）のストライ
プターゲットを使用し、スノ母ツタ時のＡｒ　ＥＥ　力
３５　ｍ　Ｔｏ　ｒｒ、ター１’ット電圧ｓ、ｏｏｏｖ
、　ターゲット電圧２００　ｍＡ、ターグツト単位面積
当シの電力２．１３　ＷＡＭｎ２．ターゲットと基板間
距離６０　ＩＩ　％基板回転１．５　ｒ　、ｐ　、ｍに
て７８分スノ譬ツタする。成膜されたＣｒ−８１合金薄
膜はＣｒ／８１　＝　３６．０／６４．０　（原子％）
、シート抵抗値１８５Ωイト膜厚９６０Ｘ、比抵抗１．
７７６μΩ−傭である。

次に同一スｔ４ツタ装置内の他の電極を使用して、プレ
ーナマグネトロン二極スパッタ法にてＣｒ−８１合金薄
膜の第２層を形成する。この場合、夕゛−グツトはＯｒ
／５ｉ＝２）４３０　（面積比）のストライプターゲッ
トを使用し、スパッタ時のＡｒ圧力２．０ｍＴｏｒｒ。

ターゲット電圧７２０　Ｖ　、ターゲット電流２．８Ｏ
Ａ。

ターダット単位面積当りの電力４．３０Ｗ／、ｚ２、タ
ーゲットと基板間距離６０朋、スフ４ツタ時の基板温度
２００℃、基板回転１０ｒ、ｐ、ｍにて１分Ｉ秒ス、ｐ
４ツタスル。該第２層Ｃｒ−８１膜はＣｒ／８１　＝３
６．０／６４゜０（原子％）の組成を有し、シート抵抗
値１．２００Ω斤、膜厚１９５Ｘ、比抵抗２．３４０μ
Ω−傭に形成されている。

第１層、第２層を積層した場゛合のＣｒ−８１合金薄膜
の特性はシート抵抗値１６０Ｑ１０　、膜厚１．１６０
Ｋ。

比抵抗１．８５６μΩ−儒であった０ この後、同一スパッタ装置内の他の電極を使用してプレ
ーナマグネトロンニ極ス・母ツタ法にてＣｒを１．ｏｏ
ｏｌ　、　Ａ　ｔ′を１μｍ順次積層する。

該積層薄膜について通常のフォトエツチング法によシ第
２図（＆〕の如く幅間μｍ、長さ２５０μｍの抵抗体を
形成する。該ツクターン形成後の抵抗体、の抵抗値は４
４４Ω、抵抗体と接着層間の界面抵抗値聞μΩ・龍２で
あった。

次に耐酸化保護層として８１０．３μｍをバイアス高周
波スパッタ法で形成し、その後耐摩耗保護層としてＴａ
１０６５μｍを高周波スパッタ法で形成する。

このようにして形成した発熱抵抗体はパルス幅１．０ｍ
　ｓｅｃ　、　／Ｊルス間隔１０ｍ＠・Ｃ１印加電圧２
０．ＯＶ　。

／臂ルｘ　印加数１２０．０００　／＃ルスの初期エー
ジングでの破断は発生しなかった。更に、ノ母ルス幅０
．９　ｍ　Ｉ＠ｌ！、ノクルス間隔１０　ｍｓ＠ｅ　、
印加電圧１６．６Ｖ、印加電力０．６゜Ｗ／ｄ　ｏ　ｔ
の条件の寿命化試験において１億ノ９ルス印加後におい
ても抵抗体の抵抗値変化率は２チ以下であった。

実施例２ グレーズを具備したアルミナ基板上にアンダーコート層
としてＴａ２０５膜を約１．２５０！形成する。次にコ
ンベンショナルニ極ス・臂ツタ法にてＣｒ−８ｉ合金薄
膜の第１層を形成する。この場合、ターゲットはＣｒ／
Ｓ　ｉ　＝　３Ｑ／７０　、　（原子９６）の合金ター
ゲットを使用し、ス／母ツタ時のＡｒ圧３５ｍＴｏｒｒ
ｔ　　ターダット電圧５．０００Ｖ、ターＰット電流２
００　ｍＡ　％　　ターゲット単位面積当シの電力２．
１３Ｗ／ｍ２．ターゲットと基板間距離６ｏ１ｍ、基板
回転１．５　ｒ　、ｐ　、ｒｎ　Ｋて１２０分ス・ダッ
クする。成膜された〇ｒ−８１合金薄膜はＣｒ／Ｓｉ＝
　３０．１７６９．９　（原子％）の組成を有し、シー
ト抵抗値１９７Ω応膜厚１．３５０１、比〒抗２．６６
（！μΩ−傭であった。　　　　　　　　　　１ 次に同一ス７４ツタ装置内の他の電極を使用して、ブレ
ーナマグネトロン二極スパッタ法にてＣｒ−８１トはＣ
ｒ／Ｓ’ｉ　＝３０／７０　（原子チ）の合金ターゲッ
トを１゛１ 使用し、スノぜツタ時のＡｔ圧力３．０ｍＴｏｒｒ、タ
ーゲット電圧６５０Ｖ　、ターゲット電流３．１ＯＡ、
　　ターグツト単位面積当シの電力４．３０Ｗ／２２、
ターゲットと基板間距離６０　ｍ、スパッタ時の基板温
度１５０℃、基板回転１０ｒ、ｐ、ｍにて３分（９）秒
スパッタする。該第２層Ｃｒ／８１はＣｒ／８１　＝　
３０．３／６９．７　（原子％）の組成を有し、シート
抵抗値５２００カ、膜厚５００Ｘ、比抵抗２．６００μ
Ω−１に形成されている。

第１層、第２層を積層した場合のＣｒ／Ｓ１合金薄膜の
特性はシート抵抗値１４３　Ｑ／Ｄ、膜厚１．８５０Ｋ
。

比抵抗２．６４０μΩ−αであった。

この後、同一ス／母ツタ装置内の他の電極を使用してプ
レーナ５マグネトロン二極スパッタ法にてＣｒを１．０
００え、Ａｔを１μｍ順次形成する。

咳積層薄膜を通常のフォトエツチング法により第２図（
ａ）の如く幅（イ）μｍ、長さ２５０μｍの抵抗体を形
成する。該ノ９ターン形成後の抵抗体の抵抗値は３９７
Ω、抵抗体と接着層間の界面抵抗値１０μΩ−１Ｉ１２
であった。

次に耐酸化保護層としてＳｉｎ！３μｍｉバイアス高周
波スノ９ツタ法で形成し、その後耐摩耗層としてＴａ１
０ｇ５μｍｆ高周波スノ９ツタ法で形成する。

このようにして形成した発熱抵抗体は、／４ルス幅１．
０ｒｎａ＠ｅ　、　／＃ルス間隔１０ｍａ＠ｃ、　　印
加電圧１８．９ｙ　、　、＃ルス印加ｅ　１２０．００
０パルスの初期ニーソングでの破断は発生しなかった。

又この後・９ルス幅Ｑ、９’ｍｓ・Ｃ２パルス間隔１０
ｍ５＠ｃ、印加電圧１５．４Ｖ、印加電力０．６０Ｗ／
ｄｏｔの条件の寿命試験において１億パルス付加後にお
いても抵抗体の抵抗値Ｆ！、３％の変化であった。

以上説明した如く、本発明は発熱抵抗体形成において界
面抵抗と短寿命を同時に解決するものであシ、それを発
熱抵抗体層を酸素含有量の相違する二層にするのみで可
能とした。その形成法は通常ノコンベンショナルスパツ
タトソレーナマグネトロンス・ぐツタを共有するス・母
ツタ装置を備えるのみである等実用化もいたって容易で
ある。

又本発明ではＣｒ　−８１合金薄膜を例にして説明した
が、本発明の効果は抵抗膜がＴａ−Ｎ−０、Ｔａ　５ｉ
−０であっても同様な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の発熱抵抗体の構造を示し、（＆）は平面
図、（ｂ）は（Ｃ３図に於けるＡ−Ａ’巌断面図、第２
図は本発明による発熱抵抗体の構造例を示し、（＆）は
平面図、（ｂ）は（＆）図に於けるＢ　−Ｂ’縁縁面面
図ある。 １・・・基板、２・・・グレーズ層、３・・・アンダー
コート層、４・・・発熱抵抗体層、５・・・接着層、６
・・・配線導体層、７・・・耐酸化保護層、８・・・耐
摩耗保護層、９・・・発熱抵抗体第１層、ｌＯ・・・発
熱抵抗体第２層、１１・・・発熱抵抗体。 代理人１弁理士　秋　本　正　実 １ ＾ 第２ （ａ） −ｊ 図 （ｂ） 図　　　（ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　発熱抵抗体層を有する発熱抵抗体において、第１
   層を酸素含有量の多い層とし、第２層を酸素含有量の少
   ない層とした二層構造の発熱抵抗体層を有することを特
   徴とする発熱抵抗体。 ２、発熱抵抗体が感熱記録ヘッド用のものである、特許
   請求の範囲第１項記載の発熱抵抗体。 ３、発熱抵抗体層の第１層を下層とし、発熱抵抗体層の
   第２層を上層とした、特許請求の範囲第１項又は第２項
   記載の発熱抵抗体。 ４、第１層及び第２層がともにＣｒ　−８ｔ合金から成
   る、特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項記載の発
   熱抵抗体。 ５、第１層の酸素含有量が約５．０％、膜厚が６００〜
   ６．０００Ｘである１％許請求の範囲第４項記載の発熱
   抵抗体。 ６、第２層の酸素含有量が０．５−以下、膜厚が２００
   〜５００Ｘである。特許請求の範囲第４項又は第５項記
   載の発熱抵抗体。 ７、第１層のＣｒ／Ｓ　ｌ比が２０−４０／８０〜６０
   　（原子比）で、比抵抗値が１，０００〜１０．０００
   μΩ−儂である、特許請求の範囲第４項、第５項又は第
   ６項記載の発熱抵抗体。 ８、　更に、電極配線層を有する、特許請求の範囲第１
   項記載の発熱抵抗体。 ９、　更に、接着層を有する、特許請求の範囲第１項記
   載の発熱抵抗体。 １０、　　同一入／４’ツタ装置を使用して第１層、第
   ２層、電極配線層及び接着層の各々を形成して成る、特
   許請求の範囲第１項乃至第９項いずれか＝噺記載の発熱
   抵抗体。