JPS60208803A - 薄膜サ−ミスタの製造方法 - Google Patents
薄膜サ−ミスタの製造方法Info
- Publication number
- JPS60208803A JPS60208803A JP6335384A JP6335384A JPS60208803A JP S60208803 A JPS60208803 A JP S60208803A JP 6335384 A JP6335384 A JP 6335384A JP 6335384 A JP6335384 A JP 6335384A JP S60208803 A JPS60208803 A JP S60208803A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- thermistor
- temperature
- crystal structure
- heat treatment
- Prior art date
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- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用反野〕
本発明は薄膜サーミスタの製造方法に係り、特ｔｔｃｔ
−ミスタ足数が大きく、熱的安定性に優れたＭｎ、 Ｃ
ｏ、 Ｎｉ複合酸化物薄膜サーミスタの製造カ法忙関す
る。
−ミスタ足数が大きく、熱的安定性に優れたＭｎ、 Ｃ
ｏ、 Ｎｉ複合酸化物薄膜サーミスタの製造カ法忙関す
る。
温度センサや回路素子として広（ルいられているサーミ
スタとして、従来Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎｉ・Ｃｕ・ｒｅ等
の金属酸化物焼結サーミスタやＢｉＣ薄膜−サーミスタ
が知られている。しかしながら、焼結サーミスタは小形
化、高応答性化が困難なため用途が限られるという欠点
があり、ＳｉＣ薄膜サーミスタはサーミスタ定数が約２
０００にと小さく、温度による電気抵抗の変化が少ない
ため、狭い温度範囲での高精度の温度検出が難がしいな
どの欠点があった。
スタとして、従来Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎｉ・Ｃｕ・ｒｅ等
の金属酸化物焼結サーミスタやＢｉＣ薄膜−サーミスタ
が知られている。しかしながら、焼結サーミスタは小形
化、高応答性化が困難なため用途が限られるという欠点
があり、ＳｉＣ薄膜サーミスタはサーミスタ定数が約２
０００にと小さく、温度による電気抵抗の変化が少ない
ため、狭い温度範囲での高精度の温度検出が難がしいな
どの欠点があった。
これらの欠点を解決するため、金属酸化物を用いた薄膜
サーミスタが開発され始めている。
サーミスタが開発され始めている。
従来の金属酸化物薄膜サーミスタの製造方法は、まずＭ
ｎ、 Ｃｏ、 Ｎｉの中の２〜３成分にＣｕあるいはＣ
ｒを加えたサーミスタ材料を用いて焼結サーミスタター
ゲットを作り、これをアルゴンガス雰囲気中でスパッタ
リングすることによりアルミナ基板王妃薄膜を形成する
。次いで約焼結体と同一の結晶構造を有する薄膜サーミ
スタを得るものである。本方法による薄膜は、熱処理を
施さない前の状態では焼結ターゲットとは全（異なった
結晶構造であり、熱的に不安定でサーミスタとして使用
できないため、 １０００°Ｃ前後の高温で熱処理を行
う必要がある。このため大型の酔処理設備が必要であり
、また熱処理後のサーミスタ特性が熱処理温度に依存す
るため、熱処理条件の設定が難かしいという問題がある
。また、高温プロセスのため、サーミスタ基板や電極と
して使用できる材料が限られるため、低価格化が難か゛
しく、用途や応用範囲が狭いという欠点がある。
ｎ、 Ｃｏ、 Ｎｉの中の２〜３成分にＣｕあるいはＣ
ｒを加えたサーミスタ材料を用いて焼結サーミスタター
ゲットを作り、これをアルゴンガス雰囲気中でスパッタ
リングすることによりアルミナ基板王妃薄膜を形成する
。次いで約焼結体と同一の結晶構造を有する薄膜サーミ
スタを得るものである。本方法による薄膜は、熱処理を
施さない前の状態では焼結ターゲットとは全（異なった
結晶構造であり、熱的に不安定でサーミスタとして使用
できないため、 １０００°Ｃ前後の高温で熱処理を行
う必要がある。このため大型の酔処理設備が必要であり
、また熱処理後のサーミスタ特性が熱処理温度に依存す
るため、熱処理条件の設定が難かしいという問題がある
。また、高温プロセスのため、サーミスタ基板や電極と
して使用できる材料が限られるため、低価格化が難か゛
しく、用途や応用範囲が狭いという欠点がある。
本発明は、上記した従来の金属酸化物薄膜サーミスタの
製造方法の欠点を改善し、比較的低温での成膜、熱、処
理工程により、高温での使用に対しても安定性が高（、
サーミスタ定数が大さく、応答性が速（適用用途の広い
薄膜サーミスタを得る方法を提供するものである。
製造方法の欠点を改善し、比較的低温での成膜、熱、処
理工程により、高温での使用に対しても安定性が高（、
サーミスタ定数が大さく、応答性が速（適用用途の広い
薄膜サーミスタを得る方法を提供するものである。
本発明においては、立方晶スピネル型結晶構造をもつＭ
ｎ３Ｃｏ２Ｎｉ１酸化物が熱的に最も安定であることに
着目Ｌ−Ｍｎ３Ｃｏ２Ｎｉ Ｉ ＩＩＩイＰ物焼結ター
ゲットを使用するとともに、アルゴンガス雰囲気でのス
パッタリングによる薄膜は酸素が不足する傾向があるこ
とを考慮し、アルゴンに酸素を混合したスパッタガスに
より、ターゲットと同一の結晶構造を有する薄膜を比較
的低い基板温度で形成できるようにしたものである。
ｎ３Ｃｏ２Ｎｉ１酸化物が熱的に最も安定であることに
着目Ｌ−Ｍｎ３Ｃｏ２Ｎｉ Ｉ ＩＩＩイＰ物焼結ター
ゲットを使用するとともに、アルゴンガス雰囲気でのス
パッタリングによる薄膜は酸素が不足する傾向があるこ
とを考慮し、アルゴンに酸素を混合したスパッタガスに
より、ターゲットと同一の結晶構造を有する薄膜を比較
的低い基板温度で形成できるようにしたものである。
１１１図は、不発明による製造方法により形成したサー
ミスタの要部構造を示す。すなわち、サーミスタは、基
板１と、基板１上に形成されたＭｎ３Ｃｏ２Ｎｉ１酸化
物薄膜からなる感温抵抗体２と、抵抗体２に接触するよ
うに形成された電極３とで構成されている。なお、抵抗
体２と電極３の上下関係は逆でもかまわない。
ミスタの要部構造を示す。すなわち、サーミスタは、基
板１と、基板１上に形成されたＭｎ３Ｃｏ２Ｎｉ１酸化
物薄膜からなる感温抵抗体２と、抵抗体２に接触するよ
うに形成された電極３とで構成されている。なお、抵抗
体２と電極３の上下関係は逆でもかまわない。
本発明によるサーミスタの特徴は、抵抗体に１ｖｉｎ
： Ｃｏ ： Ｎｉの組成比が５：２：１である複合酸
化物の薄膜を用いることである。Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ３成
分系の酸化物サーミスタは、サーミスタ定数が３０００
〜５．０００にと大きいことから、焼結サーミスタとし
て実用化されているが、結晶変態に伴う抵抗率やサーミ
スタ定数の変動か呈じない熱的安定性のよい組成は限ら
れている。熱的安定性は結晶構造に支配されており、単
一結晶構造を有していて、変態点が高温にあることが必
要である。Ｍｎ３Ｃｏ２Ｎｉ１酸化物め焼結体は、常温
から１２００’ Ｃの高温に至るまで立方晶スピネル型
の単一結晶構造であり、熱的に憾めて安定な材料である
ことが知られて−・る。不発明をま、Ｍｎ３Ｃｏ２Ｎｉ
１の組成と立方晶スピネル屋結晶構造を有する酸化物薄
膜を形成することにより、焼結体と同等の特性を有する
薄膜サーミスタを得ようとするものである。
： Ｃｏ ： Ｎｉの組成比が５：２：１である複合酸
化物の薄膜を用いることである。Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ３成
分系の酸化物サーミスタは、サーミスタ定数が３０００
〜５．０００にと大きいことから、焼結サーミスタとし
て実用化されているが、結晶変態に伴う抵抗率やサーミ
スタ定数の変動か呈じない熱的安定性のよい組成は限ら
れている。熱的安定性は結晶構造に支配されており、単
一結晶構造を有していて、変態点が高温にあることが必
要である。Ｍｎ３Ｃｏ２Ｎｉ１酸化物め焼結体は、常温
から１２００’ Ｃの高温に至るまで立方晶スピネル型
の単一結晶構造であり、熱的に憾めて安定な材料である
ことが知られて−・る。不発明をま、Ｍｎ３Ｃｏ２Ｎｉ
１の組成と立方晶スピネル屋結晶構造を有する酸化物薄
膜を形成することにより、焼結体と同等の特性を有する
薄膜サーミスタを得ようとするものである。
焼結体と同一の結晶構造を有する薄膜は以下の方法で作
成することができる。
成することができる。
スパッタ用のターゲットとして、Ｍｎ ： Ｃｏ ：Ｎ
ｉのモル比が３ ： ２ ： １であるような酸化物焼
結ターゲットを用意する。焼結ターゲットをま通常の焼
結サニミスタの製造方法によって製造できるが、 庵５
Ｃｏ２Ｎｉ１の組成で立方晶スピネル型構造を有する均
一な焼結体であればよく、必ずしも同一の製造方法によ
る必要はない。
ｉのモル比が３ ： ２ ： １であるような酸化物焼
結ターゲットを用意する。焼結ターゲットをま通常の焼
結サニミスタの製造方法によって製造できるが、 庵５
Ｃｏ２Ｎｉ１の組成で立方晶スピネル型構造を有する均
一な焼結体であればよく、必ずしも同一の製造方法によ
る必要はない。
薄膜の形成には高周波スパッタリング装置を用い、スパ
ッタガスには、アルゴン（Ａｒ）ト酸素（０，）の混合
ガスを用いる。０．を混合するのは、Ａｒのみの場合、
形成される薄膜中の酸素が不足し、結晶構造が立方晶ス
ピネル型にならないためである。この場合必要な酸素濃
度は体積比で３チ以上である。Ａｒのみによる薄膜は抵
抗率が著しく大きく、また、高温放置により抵抗率が大
きく低下し、熱的に不安定なためサーミスタとして不過
当である。
ッタガスには、アルゴン（Ａｒ）ト酸素（０，）の混合
ガスを用いる。０．を混合するのは、Ａｒのみの場合、
形成される薄膜中の酸素が不足し、結晶構造が立方晶ス
ピネル型にならないためである。この場合必要な酸素濃
度は体積比で３チ以上である。Ａｒのみによる薄膜は抵
抗率が著しく大きく、また、高温放置により抵抗率が大
きく低下し、熱的に不安定なためサーミスタとして不過
当である。
また、スパッタリング中の基板温度は３００°Ｃ〜６０
０°Ｃ、望マＬ ＜ ハａｏｏ’ Ｃ−，５ｏｏ°Ｃが
適当であり、基板温度が低いためガラス基板も使用可能
である。
０°Ｃ、望マＬ ＜ ハａｏｏ’ Ｃ−，５ｏｏ°Ｃが
適当であり、基板温度が低いためガラス基板も使用可能
である。
次に、一実施例によって詳細な説明を行う。
Ｍｎ３Ｃｏ２Ｎｉ１酸化物焼結ターゲツトを用いてＯ雪
１０チを含むＡｒガス中において、基板温度５００゜Ｃ
９高周波電力６００Ｗ忙て、０．５周Ｖｈの成膜速度で
高融点カラス基板上に薄膜を形成した。矛２図に得られ
た薄膜の結晶構造を分析したＸ線回折特性を示す。配向
性の強いＭｎ３Ｃｏ２Ｎｉ１酸化物の立方晶スピネル型
結晶構造のピークが検出されており、ターゲットと同一
結晶構造となっていることを示している。本薄膜は抵抗
率が９００２−国、サーミスタ定数が３４００にであり
、このままでも低温用のサーミスタとして使用可能であ
るが、高温で使用する場合は、薄膜を安定化させるため
に大気中で熱処理を行えばよい。
１０チを含むＡｒガス中において、基板温度５００゜Ｃ
９高周波電力６００Ｗ忙て、０．５周Ｖｈの成膜速度で
高融点カラス基板上に薄膜を形成した。矛２図に得られ
た薄膜の結晶構造を分析したＸ線回折特性を示す。配向
性の強いＭｎ３Ｃｏ２Ｎｉ１酸化物の立方晶スピネル型
結晶構造のピークが検出されており、ターゲットと同一
結晶構造となっていることを示している。本薄膜は抵抗
率が９００２−国、サーミスタ定数が３４００にであり
、このままでも低温用のサーミスタとして使用可能であ
るが、高温で使用する場合は、薄膜を安定化させるため
に大気中で熱処理を行えばよい。
矛３図は熱処理による抵抗率の変化を示したもので、４
００°Ｃの場合２〜３時間、６００°（の場合１時間の
熱処理によって抵抗率は一定値に収束し、熱的に安定と
なる。熱処理後の抵抗率は６００Ω−備、サーミスタ定
数はｘ、ａｏｏＫであり、結晶構造の変化は認められな
かった。熱処理を施した薄膜は、少なくとも６００″Ｃ
までの環境温度に対しては経時変化が認められなかった
。このように、本発明の製造方法によれば、成膜後の熱
処理温度も６ｏｏ’ｃ以下で十分であり、安全のために
使用温度よりやや高い温度において熱処理しておけば、
経時変化のない安定した薄膜サーミスタを得ることがで
きる。
００°Ｃの場合２〜３時間、６００°（の場合１時間の
熱処理によって抵抗率は一定値に収束し、熱的に安定と
なる。熱処理後の抵抗率は６００Ω−備、サーミスタ定
数はｘ、ａｏｏＫであり、結晶構造の変化は認められな
かった。熱処理を施した薄膜は、少なくとも６００″Ｃ
までの環境温度に対しては経時変化が認められなかった
。このように、本発明の製造方法によれば、成膜後の熱
処理温度も６ｏｏ’ｃ以下で十分であり、安全のために
使用温度よりやや高い温度において熱処理しておけば、
経時変化のない安定した薄膜サーミスタを得ることがで
きる。
また、サーミスタ定数が大きく、抵抗率が比較的小さい
薄膜サーミスタであるため、常温から高温に至るまで精
度が高（応答性の速い温度センサあるいはスイッチ素子
として使用できる。
薄膜サーミスタであるため、常温から高温に至るまで精
度が高（応答性の速い温度センサあるいはスイッチ素子
として使用できる。
上記したように、本発明によれば、６００°Ｃ以下の低
い基板温度および６００°Ｃ以下の低い熱処理温度で、
立方晶スピネル型単一結晶構造を有づ−る庵、 Ｃｏ、
Ｎｉ酸酸化物薄膜影形成きるため、基板や電極に低融
点の材料を用いることができ、高温での使用に対しても
安定性が高く、サーミスタ定数が大さく、応答性が速く
、適用用途の広い薄膜サーミスタを得ることができる。
い基板温度および６００°Ｃ以下の低い熱処理温度で、
立方晶スピネル型単一結晶構造を有づ−る庵、 Ｃｏ、
Ｎｉ酸酸化物薄膜影形成きるため、基板や電極に低融
点の材料を用いることができ、高温での使用に対しても
安定性が高く、サーミスタ定数が大さく、応答性が速く
、適用用途の広い薄膜サーミスタを得ることができる。
第１図は本発明の一実施例忙よるサーミスタの構造を示
す断面図、矛２図はサーミスタ薄膜の結晶構造を示すＸ
線回折特性図、矛６図は熱処理による特性の変化な示す
線図である。 １・・・基板、２・・・感温抵抗体、６・・・電極。 第 ｌ 図 第 ２ ｚ ２θ【つ
す断面図、矛２図はサーミスタ薄膜の結晶構造を示すＸ
線回折特性図、矛６図は熱処理による特性の変化な示す
線図である。 １・・・基板、２・・・感温抵抗体、６・・・電極。 第 ｌ 図 第 ２ ｚ ２θ【つ
Claims (1)
- ｔ Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎｉ の酸化物からなる複合酸化
物ターゲットを使用し、アルゴンに酸素を混合した雰囲
気中えおいて、筒周波スパッタリングによって基板上に
立方晶スピネル型結、晶構造を有するＭｎ、 Ｃｏ、
Ｎｉ ９合酸化物薄膜を形成することを特徴とする薄膜
サーミスタの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6335384A JPS60208803A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 薄膜サ−ミスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6335384A JPS60208803A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 薄膜サ−ミスタの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60208803A true JPS60208803A (ja) | 1985-10-21 |
Family
ID=13226795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6335384A Pending JPS60208803A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 薄膜サ−ミスタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60208803A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006032910A (ja) * | 2004-06-18 | 2006-02-02 | Mitsubishi Materials Corp | サーミスタ薄膜及びその形成方法 |
| JP2008084991A (ja) * | 2006-09-26 | 2008-04-10 | Mitsubishi Materials Corp | サーミスタ薄膜及び薄膜サーミスタ素子 |
| KR101121399B1 (ko) | 2004-06-18 | 2012-03-21 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 서미스터 박막 및 그 형성 방법 |
| JP2013197367A (ja) * | 2012-03-21 | 2013-09-30 | Tdk Corp | 薄膜サーミスタ素子 |
-
1984
- 1984-04-02 JP JP6335384A patent/JPS60208803A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006032910A (ja) * | 2004-06-18 | 2006-02-02 | Mitsubishi Materials Corp | サーミスタ薄膜及びその形成方法 |
| KR101121399B1 (ko) | 2004-06-18 | 2012-03-21 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 서미스터 박막 및 그 형성 방법 |
| JP2008084991A (ja) * | 2006-09-26 | 2008-04-10 | Mitsubishi Materials Corp | サーミスタ薄膜及び薄膜サーミスタ素子 |
| JP2013197367A (ja) * | 2012-03-21 | 2013-09-30 | Tdk Corp | 薄膜サーミスタ素子 |
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