JPS61218106A - Heating resistor - Google Patents

Heating resistor

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Publication number
JPS61218106A
JPS61218106A JP60058528A JP5852885A JPS61218106A JP S61218106 A JPS61218106 A JP S61218106A JP 60058528 A JP60058528 A JP 60058528A JP 5852885 A JP5852885 A JP 5852885A JP S61218106 A JPS61218106 A JP S61218106A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
heating resistor
gas
functional thin
substance
Prior art date
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Pending
Application number
JP60058528A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
菅田 正夫
正木 辰雄
博和 小室
平澤 伸一
泰弘 矢野
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
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Priority to DE19863608887 priority patent/DE3608887A1/en
Priority to US06/841,269 priority patent/US4851808A/en
Priority to GB08607084A priority patent/GB2174580B/en
Publication of JPS61218106A publication Critical patent/JPS61218106A/en
Pending legal-status Critical Current

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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は発熱抵抗体に関し、特に基体表面上にam要素
としての抵抗薄膜を形成してなる薄膜発熱抵抗体に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a heat generating resistor, and more particularly to a thin film heat generating resistor formed by forming a resistive thin film as an AM element on the surface of a substrate.

この様な抵抗体は各種の電子機器または電気機器におい
て電気−熱エネルギー変換素子として好適に利用される
Such a resistor is suitably used as an electric-thermal energy conversion element in various electronic or electric devices.

[従来の技術] 従来、電子機器または電気機器において比較的小型の電
気−熱エネルギー変換素子として用いられている発熱抵
抗体には薄膜型のもの、厚膜型のもの及び半導体型のも
のがある。なかでも薄膜型のものは他のものに比較して
消費電力が少なくてすみ、又熱応答性が比較的良好であ
るので次第にその適用が増加しつつある。
[Prior Art] Heating resistors conventionally used as relatively small electric-to-thermal energy conversion elements in electronic or electrical equipment include thin film types, thick film types, and semiconductor types. . Among these, thin-film types consume less power than other types and have relatively good thermal responsiveness, so their applications are gradually increasing.

この様な発熱抵抗体に要求される性能としては、所定の
電気信号に対する発熱の応答性が良好であること、熱伝
導性が良好であること、自己の発熱に対する耐熱性が良
好であること、及び各種の耐久性(たとえば熱履歴に対
する耐久性)が良好であること等があげられる。
The performance required of such a heating resistor is that it has good heat generation response to a predetermined electric signal, good thermal conductivity, and good heat resistance against its own heat generation. and that various types of durability (for example, durability against thermal history) are good.

しかして、従来の薄llI型発熱抵抗体においては上記
性能が必ずしも満足できるものではなく、更なる特性の
向上が望まれている。
However, in the conventional thin III type heating resistor, the above-mentioned performance is not necessarily satisfactory, and further improvement of the characteristics is desired.

[発明の目的] 以上の如き従来技術に鑑みて、本発明の目的のうちの1
つは熱応答性の向上された簿膜発熱抵抗体を提供するこ
とにある。
[Object of the invention] In view of the above-mentioned prior art, one of the objects of the present invention
The first object is to provide a film heating resistor with improved thermal responsiveness.

木発明の他の目的は熱伝導性の向上された薄膜発熱抵抗
体を提供することにある。
Another object of the invention is to provide a thin film heating resistor with improved thermal conductivity.

本発明の更に別の目的は耐熱性の向上された薄膜発熱抵
抗体を提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide a thin film heating resistor with improved heat resistance.

本発明のもう1つの目的は耐久性の向上された薄膜発熱
抵抗体を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a thin film heating resistor with improved durability.

[発明の概要] 以上の目的は、木発明による新規薄膜発熱抵抗体により
達成される。
[Summary of the Invention] The above objects are achieved by a novel thin film heating resistor according to the invention.

本発明の薄膜発熱抵抗体は、基体上に、炭素原子を母体
とし水素原子と電気伝導性を支配する物質とを含有して
なる非晶質材料からなる機能薄膜が形成されており、該
機能薄膜において水素原子及び/または電気伝導性を支
配する物質が膜厚方向に不均一に分布していることを特
徴とする。
In the thin film heating resistor of the present invention, a functional thin film made of an amorphous material made of carbon atoms as a matrix and containing hydrogen atoms and a substance controlling electrical conductivity is formed on a substrate. The thin film is characterized by a non-uniform distribution of hydrogen atoms and/or substances governing electrical conductivity in the film thickness direction.

以下、図面を参照しながら本発明を更に具体的に説明す
る。
Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to the drawings.

第1図は本発明発熱抵抗体の一実施態様例の構成を示す
部分断面図である。
FIG. 1 is a partial sectional view showing the structure of an embodiment of the heating resistor of the present invention.

本図において、2は基体であり、4は機能性即ち抵抗を
実現するための呻膜である。
In this figure, 2 is a base body, and 4 is a membrane for realizing functionality, that is, resistance.

本発明においては基体2の材料に特に制限はないが、実
際上はその表面上に形成される機能薄膜4との密着性が
良好で、該機能薄膜4を形成する際の熟及び使用時にお
いて該機能薄膜4により生ぜしめられる熱に対する耐久
性の良好なものが好ましい。また、基体2はその表面上
に形成される機能薄膜4よりも大きな電気抵抗を有する
のが好ましい、更に、本発明においては、抵抗体の使用
目的に応じて、基体2としては熱伝導性の小さなものや
熱伝導性の大きなものを用いることができる。
In the present invention, there is no particular restriction on the material of the substrate 2, but in practice it has good adhesion with the functional thin film 4 formed on its surface, and during the formation of the functional thin film 4 and during use. A material having good durability against the heat generated by the functional thin film 4 is preferable. Further, it is preferable that the base body 2 has a higher electrical resistance than the functional thin film 4 formed on its surface.Furthermore, in the present invention, depending on the purpose of use of the resistor, the base body 2 may be made of a thermally conductive material. Small ones or ones with high thermal conductivity can be used.

本発明において使用される基体2としてはガラス、セラ
ミックス、シリコン等の無機物からなるものやポリアミ
ド樹脂、ポリイミド樹脂等の有機物からなるものが例示
できる。
Examples of the substrate 2 used in the present invention include those made of inorganic materials such as glass, ceramics, and silicon, and those made of organic materials such as polyamide resin and polyimide resin.

本発明においては1機能薄膜4は炭素原子を母体とし水
素原子と電気伝導性を支配する物質とを含有してなる非
晶質材料からなる。電気伝導性を支配する物質としては
、いわゆる半導体分野においていうところの不純物即ち
p型伝導特性を与えるp型不純物及びn型伝導特性を与
えるny!li不純物が利用できる。p型不純物として
は元素周期律表第■族に属する原子、たとえばB、AI
、Ga、In、TI等があり、特にB、Gaが好ましい
、n型不純物としては元素周期律表第V族に属する原子
、たとえばP、As、Sb、Bi等があり、特にP、A
sが好ましい、これらは単独でもよいし複数の組合せで
もよい。
In the present invention, the monofunctional thin film 4 is made of an amorphous material having carbon atoms as its base material and containing hydrogen atoms and a substance controlling electrical conductivity. Substances that control electrical conductivity include so-called impurities in the semiconductor field, that is, p-type impurities that give p-type conductivity characteristics, and ny! that give n-type conductivity characteristics. Li impurities are available. P-type impurities include atoms belonging to Group Ⅰ of the periodic table of elements, such as B and AI.
, Ga, In, TI, etc., with B and Ga being particularly preferred.N-type impurities include atoms belonging to Group V of the periodic table of elements, such as P, As, Sb, Bi, etc., and in particular P, A
s is preferred, and these may be used alone or in combination.

機能薄膜4中における水素原子の含有率は、抵抗体の使
用目的に応じ所望の特性が得られる様に適宜選択される
が、好ましくはo、ooot〜30原子%であり、更に
好ましくは0.0005〜20原子%であり、好適には
0.001〜10原子%である。
The content of hydrogen atoms in the functional thin film 4 is appropriately selected depending on the purpose of use of the resistor so as to obtain desired characteristics, and is preferably o. 0005 to 20 atomic %, preferably 0.001 to 10 atomic %.

機1@薄膜4中における電気伝導性支配物質の含有率は
、抵抗体の使用目的に応じ所望の特性が得られる様に適
宜選択されるが、好ましくは0.01〜50000原子
ppmであり、更に好ましくは0.5〜10000原子
ppmであり、好適には0.5〜5000原子ppmで
ある。
The content of the electrically conductive substance in the thin film 4 is appropriately selected depending on the purpose of use of the resistor so as to obtain desired characteristics, but is preferably 0.01 to 50,000 atomic ppm. More preferably, it is 0.5 to 10,000 atomic ppm, and preferably 0.5 to 5,000 atomic ppm.

本発明においては、I!能薄膜4中における水素原子及
び/または電気伝導性支配物質の分布が膜厚方向に不均
一となっている0機能薄膜4中における膜厚方向での水
素原子及び/または電気伝導性支配物質の含有率変化は
基体2側から表面側へと次第に含有率が増加する様なも
のでもよいし、逆に含有率が減少する様なものでもよい
、更に、水素原子及び/または電気伝導性支配物質の含
有率変化は薄H4中において極大値あるいは極小値をも
つ様なものでもよい、これら機能薄膜4中における膜厚
方向での水素原子及び/または電気伝導性支配物質の含
有率変化は発熱抵抗体の用途に応じて所望の特性が得ら
れる様に適宜選択される。
In the present invention, I! The distribution of hydrogen atoms and/or electrically conductive substances in the functional thin film 4 is non-uniform in the film thickness direction. The content rate change may be such that the content rate gradually increases from the side of the substrate 2 to the surface side, or it may be such that the content rate decreases conversely. The change in the content of hydrogen atoms and/or the electrically conductive substance in the film thickness direction in the functional thin film 4 may be such as to have a maximum value or a minimum value in the thin H4. It is selected as appropriate to obtain desired characteristics depending on the intended use of the body.

第2図〜第7図に1本発明発熱抵抗体の機能薄膜4中に
おける膜厚方向に関する水素原子及び/または電気伝導
性支配物質の含有率の変化の具体例を示す、これらの図
において、縦軸は基体2との界面からの膜厚方向の距離
Tを表わし、tは機能薄WJ4の膜厚を表わす、また、
横軸は水素原子及び/または電気伝導性支配物質の含有
率Cを表わす、尚、各図において、縦軸T及び横軸Cの
スケールは必ずしも均一ではなく、各図の特徴が出る様
に変化せしめられている。従って、実際の適用に当って
は各図につき具体的数値の差異にもとづく種々の分布が
用いられる。
2 to 7 show specific examples of changes in the content of hydrogen atoms and/or electrically conductive substances in the functional thin film 4 of the heating resistor of the present invention in the film thickness direction. The vertical axis represents the distance T in the film thickness direction from the interface with the base 2, and t represents the film thickness of the functional thin WJ4.
The horizontal axis represents the content C of hydrogen atoms and/or electrically conductive substances. In each figure, the scales of the vertical axis T and the horizontal axis C are not necessarily uniform, but vary to bring out the characteristics of each figure. I'm being forced to do it. Therefore, in actual application, various distributions are used for each diagram based on the differences in specific numerical values.

本発明発熱抵抗体における炭素を母体とし水素原子と電
気伝導性支配物質とを含有してなる非晶質材料(以下、
ra−C:H(p、n)Jと略記することがある。ここ
で(p 、 n)は電気伝導性支配物質を表わす、)か
らなる機能薄膜4は、たとえばグロー放電法の様なプラ
ズマCVD法あるいはスパッタリング法等の真空堆積法
によって形成される。
In the heating resistor of the present invention, an amorphous material (hereinafter referred to as
ra-C: Sometimes abbreviated as H(p,n)J. The functional thin film 4 consisting of (p, n) here represents an electrically conductive dominant substance is formed by, for example, a plasma CVD method such as a glow discharge method, or a vacuum deposition method such as a sputtering method.

たとえば、グロー放電法によってa−C:H(p、n)
からなる薄膜4を形成するには、基本的には基体2を減
圧下の堆積室内に配置し、該堆積室内に炭素原子(C)
を供給し得るC供給用の原料ガスと水素原子(H)を供
給し得るH供給用の原料ガスと電気伝導性支配物質供給
用の原料ガスとを導入し、この際H供給用原料ガス及び
/または電気伝導性支配物質供給用原料ガスの導入量を
変化させながら該堆積室内にて高周波またはマイクロ波
を用いてグロー放電を生起させ基体2の表面上にa−c
:H(p、n)からなる層を形成させればよい。
For example, by glow discharge method a-C:H(p,n)
Basically, the substrate 2 is placed in a deposition chamber under reduced pressure, and carbon atoms (C) are
A raw material gas for supplying C that can supply hydrogen atoms (H), a raw material gas for supplying H that can supply hydrogen atoms (H), and a raw material gas for supplying an electrically conductive substance are introduced. /or A glow discharge is generated in the deposition chamber using high frequency or microwave while changing the amount of introduced raw material gas for supplying an electrically conductive substance, and a-c is generated on the surface of the substrate 2.
:H(p,n) may be formed.

また、スパッタリング法によってa−C:H(p、n)
からなる薄膜4を形成するには、基本的には基体2を減
圧下の堆積室内に配置し、該堆積室内にてたとえばAr
、He等の不活性ガスまたはこれらのガスをベースとし
た混合ガスの雰囲気中でCで構成されたターゲットをス
パッタリングする際、堆積室内にH供給用の原料ガス及
び電気伝導性支配物質供給用原料ガスを導入し、この際
導入量を変化させればよい。
In addition, a-C:H(p,n) can be obtained by sputtering method.
In order to form a thin film 4 consisting of
When sputtering a target composed of C in an atmosphere of an inert gas such as , He, or a mixed gas based on these gases, a raw material gas for supplying H and a raw material for supplying an electrically conductive substance are added to the deposition chamber. The gas may be introduced and the amount introduced may be changed at this time.

上記方法において、C供給用の原料ガス、H供給用の原
料ガス及び電気伝導性支配物質供給用原料ガスとしては
常温常圧においてガス状態のもののほかに減圧下におい
てガス化し得る物質を使用することができる。
In the above method, as the raw material gas for supplying C, the raw material gas for supplying H, and the raw material gas for supplying electrically conductive substance, in addition to those in a gas state at room temperature and normal pressure, substances that can be gasified under reduced pressure may be used. I can do it.

C供給用の原料としては、たとえば炭素数1〜5の飽和
炭化水素、炭素数2〜5のエチレン系炭化水素、炭素数
2〜4のアセチレン系炭化水素、芳香族炭化水素等、具
体的には、飽和炭化水素としてはメタン(CH4)、エ
タン(C2He )、プロパy(C:+HB)、n−ブ
タ7(n−C4HIO)、ペンタン(05B12) 、
エチレン系炭化水素としてはエチレン(C2H4) 、
プロピレン(C3Hs ) 、ブテン−1(C4H8)
 、 ブテン−2(C4H8) 、インブチレン(C4
H8) 。
Examples of raw materials for C supply include saturated hydrocarbons having 1 to 5 carbon atoms, ethylene hydrocarbons having 2 to 5 carbon atoms, acetylenic hydrocarbons having 2 to 4 carbon atoms, aromatic hydrocarbons, etc. The saturated hydrocarbons include methane (CH4), ethane (C2He), propylene (C:+HB), n-buta7 (n-C4HIO), pentane (05B12),
Ethylene hydrocarbons include ethylene (C2H4),
Propylene (C3Hs), butene-1 (C4H8)
, butene-2 (C4H8), inbutylene (C4
H8).

ペンテン(05HIO) 、アセチレン系炭化水素とし
てはアセチレン(C2H2) 、メチルアセチレン(C
3H4) 、ブチン(C4He ) 、芳香族炭化水素
としてはベンゼン(C6He )等があげられる。
Pentene (05HIO), acetylene hydrocarbons include acetylene (C2H2), methylacetylene (C
Examples of aromatic hydrocarbons include benzene (C6He) and the like.

H供給用の原料としては、たとえば水素ガス。As a raw material for H supply, for example, hydrogen gas.

及び上記C供給用原料でもある飽和炭化水素、エチレン
系炭化水素、アセチレン系炭化水素、芳香族炭化水素等
の炭化水素があげられる。
and hydrocarbons such as saturated hydrocarbons, ethylene hydrocarbons, acetylene hydrocarbons, and aromatic hydrocarbons, which are also the raw materials for supplying the above C.

電気伝導性支配物質供給用の原料としては次の様なもの
が例示される。
Examples of raw materials for supplying electrically conductive substances include the following.

第■族原子供給用原料としては、たとえばホウ素原子供
給用に82 He 、 B4 )(to、 B5 B9
、E5H11、B6H10、B8H12、B6H14等
の水素化ホウ素やBF3 、BC13、BB r3等(
7)/’ロゲン化ホウ素等が用いられ、更にその他の原
子供給用にAlCl3 、GaCl3.Ga (CH3
)3.InCl3.TlCl3等が用いられる。
As a raw material for supplying group (III) atoms, for example, 82 He, B4) (to, B5 B9) for supplying boron atoms.
, E5H11, B6H10, B8H12, B6H14, etc., BF3, BC13, BB r3, etc. (
7)/'Boron halogenide, etc. are used, and AlCl3, GaCl3. Ga (CH3
)3. InCl3. TlCl3 etc. are used.

第V族原子供給用原料としては、たとえばリン原子供給
用にPH3、P284等の水素化リンやPH4I、PF
3 、PFs 、PC13、PC15、PBr3 、P
Br3 、PI3等(7)ハロゲン化リン等が用いられ
、更にその他の原子供給用にAsH3、AsF3 、A
sCl3.AsBr3 、AsF5 、SbH3、Sb
F3 、SbF5.5bC13,5bC15、BiI3
 、BiCl3 。
Examples of raw materials for supplying Group V atoms include hydrogenated phosphorus such as PH3 and P284, PH4I, and PF for supplying phosphorus atoms.
3, PFs, PC13, PC15, PBr3, P
Br3, PI3, etc. (7) Phosphorus halides, etc. are used, and AsH3, AsF3, A
sCl3. AsBr3, AsF5, SbH3, Sb
F3, SbF5.5bC13, 5bC15, BiI3
, BiCl3.

B i B r3等が用いられる。B i B r3 etc. are used.

これらの原料は単独で用いてもよいし、複数組合せて用
いてもよい。
These raw materials may be used alone or in combination.

以上の様な薄膜形成法において、形成される薄膜4中に
含まれる水素原子の量及び電気伝導性支配物質の量や薄
膜4の特性を制御するには、基体温度、原料ガスの供給
量、放電電力、堆積室内の圧力等を適宜設定する。
In the above thin film forming method, in order to control the amount of hydrogen atoms and the amount of electrically conductive substances contained in the thin film 4 to be formed, as well as the characteristics of the thin film 4, it is necessary to control the substrate temperature, the supply amount of source gas, The discharge power, the pressure inside the deposition chamber, etc. are set appropriately.

特に、本発明の膜厚方向に水素原子及び/または電気伝
導性支配物質の分布が不均一な機能薄膜4を得るために
は、堆積室内への水素原子及び/または電気伝導性支配
物質の導入量をたとえばバルブコントロール等により経
時的に変化させるのが好ましい。
In particular, in order to obtain the functional thin film 4 in which the distribution of hydrogen atoms and/or electrically conductive substances is non-uniform in the film thickness direction of the present invention, it is necessary to introduce hydrogen atoms and/or electrically conductive substances into the deposition chamber. Preferably, the amount is varied over time, for example by valve control.

基体温度は好ましくは20−1500℃、更に好ましく
は3ON1200℃、最適には50〜1ioo℃のうち
から選ばれる。
The substrate temperature is preferably selected from 20-1500°C, more preferably 3ON1200°C, optimally 50-1ioo°C.

原料ガスの供給量は目的とする薄膜性能や目標とするt
&膜速度に応じ適宜法められる。
The supply amount of raw material gas depends on the desired thin film performance and the target t.
& It is determined as appropriate depending on the film speed.

放電電力は好ましくは0.001〜20W/c rn’
 、より好ましくは0 、01−15W/am″、最適
には0.05〜IOW/ctn’のうちから選ばれる。
Discharge power is preferably 0.001 to 20W/crn'
, more preferably 0.01-15 W/am'', optimally 0.05-IOW/ctn'.

堆積室内の圧力は好ましくは10−4〜lOT o r
 r、好適にはl O−2〜5To r rcy)うち
から選ばれる。
The pressure in the deposition chamber is preferably between 10-4 and 1OT or
r, preferably lO-2 to 5Torrcy).

以上の様な薄膜形成法を用いて得られる本発明発熱抵抗
体の薄膜はダイヤモンドに近い特性を有する。即ち、た
とえばビッカース硬度1800〜5000、熱伝導率0
.3〜2cal/Cwesec*”0、抵抗率10−3
〜106Ω・Cmの性質を有し、また水素原子と電気伝
導性支配物質とを含有するので抵抗値制御性が極めて良
好である。
The thin film of the heating resistor of the present invention obtained using the above-described thin film forming method has properties close to those of diamond. That is, for example, Vickers hardness 1800-5000, thermal conductivity 0
.. 3~2cal/Cwesec*”0, resistivity 10-3
It has a property of ~106 Ω·Cm, and contains hydrogen atoms and an electrically conductive controlling substance, so it has extremely good resistance value controllability.

本発明の抵抗体の機能節g4上には適宜の保護及びその
他の機能を有する層を付してもよいことはもちろんであ
る。
Of course, a layer having appropriate protection and other functions may be provided on the functional node g4 of the resistor of the present invention.

尚1以上の説明において、基体2は単一のものであると
されているが、本発明における基体2は複合体であって
もよい、その様な一実施態様例の構成を第8図に示す、
即ち、基体2は基部2aと表面層2bとの複合体からな
り、基部2aとしてはたとえば上記第1図に関し説明し
た基体材料を使用することができ、また表面層2bとし
てはその上に形成される機能薄膜4との密着性のより良
好な材料を使用することができる0表面層2bはたとえ
ば炭素原子を母体とする非晶質材料や従来より知られて
いる酸化物等から構成される。この様な表面層2bは基
部2a上に上記薄膜形成法と類似の方法により適宜の原
料を用いて堆積させることにより得られる。また、表面
1!J2bは通常のガラス質のグレーズ層であってもよ
い。
In the above explanation, the base body 2 is assumed to be a single body, but the base body 2 in the present invention may be a composite body. The configuration of one such embodiment is shown in FIG. show,
That is, the base 2 is composed of a composite body of a base 2a and a surface layer 2b, and the base 2a can be made of the base material described above with reference to FIG. 1, and the surface layer 2b can be formed on the base material. The surface layer 2b, which can use a material with better adhesion to the functional thin film 4, is made of, for example, an amorphous material having carbon atoms as a host, a conventionally known oxide, or the like. Such a surface layer 2b can be obtained by depositing an appropriate raw material on the base 2a by a method similar to the thin film forming method described above. Also, surface 1! J2b may be a normal glassy glaze layer.

次に、本発明の発熱抵抗体の製造方法の概略について説
明する。
Next, the outline of the manufacturing method of the heating resistor of the present invention will be explained.

第9図は基体表面上に機能薄膜を形成する際に用いられ
る装置の一例を示す図である。1101は堆積室であり
、1102−t106はガスボンベであIJ、1107
〜1111はマスフローコントローラであり、1112
〜1116は流入バルブであり、1lL7〜1121は
流出バルブであり、1122〜1126はガスボンベの
バルブであり、1127〜1131は出口圧ゲージであ
り、1132は補助バルブであり、1133はレバー、
であり、1134はメインバルブであり、1135はリ
ークバルブであり、1.136は真空計であり、113
7は製造すべき抵抗体の基体材料であり、1138はヒ
ータであり、1139は基体支持体であり、1140は
高電圧電源であり、1141は電極であり、1142は
シャッタである。尚、1142−1はスパッタリング法
を行なう際に電極1141に取付けられるターゲットで
ある。
FIG. 9 is a diagram showing an example of an apparatus used when forming a functional thin film on the surface of a substrate. 1101 is a deposition chamber, 1102-t106 is a gas cylinder IJ, 1107
~1111 is a mass flow controller, 1112
~1116 are inflow valves, 11L7~1121 are outflow valves, 1122~1126 are gas cylinder valves, 1127~1131 are outlet pressure gauges, 1132 is an auxiliary valve, 1133 is a lever,
, 1134 is the main valve, 1135 is the leak valve, 1.136 is the vacuum gauge, and 113
7 is a base material of the resistor to be manufactured, 1138 is a heater, 1139 is a base support, 1140 is a high voltage power supply, 1141 is an electrode, and 1142 is a shutter. Note that 1142-1 is a target attached to the electrode 1141 when performing the sputtering method.

たとえば、1102にはArガスで希釈されたCH4ガ
ス(純度99.9%以上)が密封されており、1103
にはArガスで希釈されたPH3ガス(純度99.9%
以上)が密封されており、1104にはArガスで希釈
された82 H,ガス(純度99.9%以上)が密封さ
れている。これらボンベ中のガスを堆積室1101に流
入させるに先立ち、各ガスポンベ1102〜1106(
7)バルブ1122〜1126及びリークバルブ113
5が閉じられていることを確認し、また流入バルブ11
12〜1116、流出バルブ1117〜1121及び補
助バルブ1132が開かれていることを確認して、先ず
メインバルブ1134を開いて堆積室1101及びガス
配管内を排気する0次に真空計1136の読みが約1.
5X10−6Torrになった時点で、補助バルブ11
32、流入バルブ1112〜1116及び流出バルブ1
117〜1121を閉じる。その後、堆積室1101内
に導入すべきガスのボンベに接続されているガス配管の
バルブを開いて所望のガスを堆積室ttoi内に導入す
る。
For example, 1102 is sealed with CH4 gas (purity of 99.9% or more) diluted with Ar gas, and 1103
PH3 gas diluted with Ar gas (99.9% purity)
1104 is sealed with 82 H gas (purity of 99.9% or more) diluted with Ar gas. Before the gas in these cylinders flows into the deposition chamber 1101, each gas cylinder 1102 to 1106 (
7) Valves 1122 to 1126 and leak valve 113
5 is closed, and inlet valve 11 is closed.
12 to 1116, check that the outflow valves 1117 to 1121 and the auxiliary valve 1132 are open, and first open the main valve 1134 to evacuate the deposition chamber 1101 and gas piping. Approximately 1.
When the temperature reaches 5X10-6 Torr, auxiliary valve 11
32, inflow valves 1112 to 1116 and outflow valve 1
Close 117-1121. Thereafter, the valve of the gas pipe connected to the cylinder of the gas to be introduced into the deposition chamber 1101 is opened to introduce the desired gas into the deposition chamber ttoi.

次に、以上の装置を用いてグロー放電法によって本発明
抵抗体を製造する場合の手順の一例について説明する。
Next, an example of a procedure for manufacturing a resistor of the present invention by a glow discharge method using the above-described apparatus will be described.

バルブ1122を開いてガスボンベ1102からCH4
/Arガスを流出させ、バルブ1123を開いてガスポ
ンベ1103からPH3/Arガスを流出させ、出口圧
ゲージ1127.1128の圧力をl k g / c
ゴに調整し、次に流入バルブ1112.1113を徐々
に開いてマスフローコントローラ1107.1108内
に流入させておく、続いて、流出バルブ1117、tt
ia、補助バルブ1132を徐々に開いてCH4/ A
 rガスとPH3/Arガスとを堆積室1101内に導
入する。この時、CH4/Arガスの流量とPH37A
rガスの流量との比が所望の値になる様にマスフローコ
ントローラ1107.1108を調整し、また堆積室1
101内の圧力が所望の値になる様に真空計1136の
読みを見ながらメインバルブ1134の開度をII!!
!する。
Open the valve 1122 and release CH4 from the gas cylinder 1102.
/Ar gas flows out, and valve 1123 is opened to flow out PH3/Ar gas from gas pump 1103, and the pressure of outlet pressure gauges 1127 and 1128 is set to l kg g/c.
then gradually open the inlet valves 1112, 1113 to allow flow into the mass flow controllers 1107, 1108, then the outlet valves 1117, tt.
ia, gradually open the auxiliary valve 1132 and turn on CH4/A.
r gas and PH3/Ar gas are introduced into the deposition chamber 1101. At this time, the flow rate of CH4/Ar gas and PH37A
The mass flow controllers 1107 and 1108 are adjusted so that the ratio with the flow rate of r gas becomes the desired value, and the
II! While checking the reading of the vacuum gauge 1136, adjust the opening degree of the main valve 1134 so that the pressure inside the valve 101 reaches the desired value! !
! do.

そして、堆積室1101内の支持体1139により支持
されている基体1137の温度が所望の温度になる様に
ヒータ1138により加熱した上で、シャッタ1142
を開き堆積室1101内にてグロー放電を生起させる。
Then, the temperature of the base 1137 supported by the support 1139 in the deposition chamber 1101 is heated by the heater 1138 to a desired temperature, and then the shutter 1142 is heated.
is opened to generate glow discharge within the deposition chamber 1101.

そして、手動または外部駆動モータ等により流出バルブ
1117.1118の開度を変化させる操作を行なって
CH4/Arガスの流量及び/またはPH3/Arガス
の流量を予め設計された変化率曲線に従って経時的に変
化させ、これにより機能薄膜4中におけるH原子または
電気伝導性支配物質の含有率を膜厚方向に変化させる。
Then, the flow rate of CH4/Ar gas and/or the flow rate of PH3/Ar gas is changed over time according to a pre-designed rate of change curve by operating to change the opening degree of the outflow valves 1117 and 1118 manually or by an external drive motor, etc. As a result, the content of H atoms or electrically conductive substances in the functional thin film 4 is changed in the film thickness direction.

次に2以上の装置を用いてスパッタリング法によって本
発明抵抗体を製造する場合の手順の一例について説明す
る。高圧電源1140により高電圧が印加される電極1
141上には予め高純度グラファイト1142−1をタ
ーゲットとして設置しておく、グロー放電法の場合と同
様にして、ガスポンベ1102からCH4/Arガスを
ガスポンベ1103からPH3/Arガスをそれぞれ所
望の流量にて堆積室1101内に導入させる。
Next, an example of a procedure for manufacturing the resistor of the present invention by sputtering using two or more devices will be described. Electrode 1 to which high voltage is applied by high voltage power supply 1140
High-purity graphite 1142-1 is placed as a target on 141 in advance, and in the same manner as in the glow discharge method, CH4/Ar gas is supplied from gas pump 1102 and PH3/Ar gas is supplied from gas pump 1103 at desired flow rates. and introduced into the deposition chamber 1101.

シャッタ1142を開いて、高圧電源1140を投入す
ることによりターゲット1142−1をスパッタリング
する。尚、この際ヒータ1138により基体1137を
所望の温度に加熱し、メインバルブ1134の開度を調
整することにより堆積室1101内を所望の圧力とする
ことはグロー放電法の場合と同様である。そして、上記
グロー放電法の場合と同様に流出バルブ1117.11
18の開度を変化させる操作を行なってCH4/Arガ
スの流量及び/またはPH3/Arガスの流量を予め設
計された変化率曲線に従って経時的に変化させ、これに
より機能薄膜4中におけるH原子及び/または電気伝導
性支配物質の含有率を膜厚方向に変化させる。
The target 1142-1 is sputtered by opening the shutter 1142 and turning on the high voltage power supply 1140. At this time, the substrate 1137 is heated to a desired temperature by the heater 1138, and the pressure inside the deposition chamber 1101 is set to a desired pressure by adjusting the opening degree of the main valve 1134, as in the case of the glow discharge method. Then, as in the case of the glow discharge method described above, the outflow valve 1117.11
18 is performed to change the flow rate of CH4/Ar gas and/or the flow rate of PH3/Ar gas over time according to a pre-designed rate of change curve, thereby reducing H atoms in the functional thin film 4. and/or changing the content of the electrically conductive substance in the film thickness direction.

以下に、本発明発熱抵抗体の具体的実施例を示す。Specific examples of the heating resistor of the present invention are shown below.

実施例1: 基体としてアルミナセラミック板を用いて、該基体の表
面上に機能薄膜である発熱抵抗層を形成した。発熱抵抗
層の堆積は第9図に示される装置を用いてグロー放電法
により行なわれた。原料ガスとしテcH4/A、 r=
 0 、5 (容量比)及びPH3/AAr−1000
pp (容量比)を用いた。堆積の際の条件は第1表の
通りとした。尚。
Example 1: An alumina ceramic plate was used as a substrate, and a heat generating resistance layer, which was a functional thin film, was formed on the surface of the substrate. The heating resistor layer was deposited by a glow discharge method using the apparatus shown in FIG. As raw material gas, cH4/A, r=
0, 5 (capacity ratio) and PH3/AAr-1000
pp (capacity ratio) was used. The conditions during the deposition were as shown in Table 1. still.

堆積中においてはパルプの開度を連続的に変化させてC
H4/Arガスの流量を変化させ、第1表に示される厚
さの発熱抵抗層を形成した。
During deposition, the opening degree of the pulp is continuously changed to
A heat generating resistor layer having a thickness shown in Table 1 was formed by varying the flow rate of H4/Ar gas.

形成された抵抗層上に電子ビーム蒸着法によりA1層を
形成した後、フォトリソグラフィー技術によって該A1
層を所望の形状となる様にエツチングし、複数対の電極
を形成した。
After forming an A1 layer on the formed resistance layer by electron beam evaporation, the A1 layer is formed by photolithography.
The layer was etched into the desired shape to form multiple pairs of electrodes.

続いて、フォトリソグラフィー技術によってHF系エツ
チング液を用いて所定の部分の抵抗層を除去した。尚、
本実施例においては、前記電極対間にある抵抗層の大き
さは100ルmmX100pとされた8本実施例におい
ては、電極対間に形成された発、@要素がピッチ8個/
 m mで配列される様に同一基板上に複数の発熱抵抗
素子を作製した。かくして作製された発熱抵抗素子の部
分断面図を第10図に示す0図において、2は基体であ
り、4は発熱抵抗層であり、6.7は1対の電極である
Subsequently, predetermined portions of the resistive layer were removed by photolithography using an HF-based etching solution. still,
In this example, the size of the resistance layer between the electrode pairs is 100mm x 100p.In this example, the resistance layer formed between the electrode pairs has a pitch of 8/
A plurality of heat generating resistive elements were fabricated on the same substrate so as to be arranged in mm. In FIG. 10 which shows a partial cross-sectional view of the heating resistor element thus produced, 2 is a base, 4 is a heating resistor layer, and 6.7 is a pair of electrodes.

かくして得られた各発熱抵抗素子の電気抵抗を測定した
ところ80Ωであった。
The electrical resistance of each heating resistor element thus obtained was measured and found to be 80Ω.

また1本実施例により得られた発熱抵抗素子に対し、電
気的パルス信号を入力して、該発熱抵抗素子の耐久性を
測定した。尚、電気的パルス信号のデユーティ50%、
印加電圧20V、駆動周波90.5kHz、1.0kH
z、2.0kHzとした。
Furthermore, an electrical pulse signal was input to the heating resistor element obtained in this example to measure the durability of the heating resistor element. In addition, the duty of the electrical pulse signal is 50%,
Applied voltage 20V, drive frequency 90.5kHz, 1.0kHz
z, 2.0kHz.

その結果、異なった駆動周波数で駆動したいづれの場合
においても電気的パルス信号入力が1×1010回に達
しても発熱抵抗素子は破壊されることなく、またその抵
抗値もほとんど変化しなかった。
As a result, in all cases of driving at different driving frequencies, the heating resistor element was not destroyed even when the electrical pulse signal input reached 1×10 10 times, and its resistance value hardly changed.

実施例2: 原料ガスをCH4/Arガス、5(容量比)及びB2 
H6/Ar=1000ppm (容量比)とした以外は
実施例1と同様にして、l?1じ膜厚の発熱抵抗層を堆
積した。
Example 2: Raw material gases were CH4/Ar gas, 5 (capacity ratio) and B2
In the same manner as in Example 1 except that H6/Ar=1000 ppm (capacity ratio), l? A heat generating resistor layer with a thickness of 1 inch was deposited.

次に、実施例1と同様にして発熱抵抗素子を作製し電気
的パルス信号を入力したところ、電気的パルス信号人力
がlXloIO回に達しても発熱抵抗素子は破壊するこ
とがなかった。また、抵抗値の変化も認められなかった
Next, when a heating resistor element was prepared in the same manner as in Example 1 and an electrical pulse signal was input, the heating resistor element was not destroyed even when the electrical pulse signal input reached 1XloIO times. Further, no change in resistance value was observed.

実施例3: CH,/Arガス流量を一定に保ち放電電力を連続的に
変化させた以外は実施例1と同様にして発熱抵抗層を堆
積し発熱抵抗素子を作製した。
Example 3: A heat generating resistor layer was deposited in the same manner as in Example 1 except that the CH,/Ar gas flow rate was kept constant and the discharge power was continuously varied to produce a heat generating resistor element.

かくして得られた発熱抵抗素子を実施例1と同様にして
駆動したところ、実施例1と同様に十分な耐久性を有し
ていることが確認された。
When the heating resistor element thus obtained was driven in the same manner as in Example 1, it was confirmed that it had sufficient durability as in Example 1.

実施例4: CH4/Arガス流量を一定に保ち放電電力を連続的に
変化させた以外は実施例2と同様にして発熱抵抗層を堆
積し発熱抵抗素子を作製した。
Example 4: A heat generating resistor layer was deposited to produce a heat generating resistor element in the same manner as in Example 2, except that the CH4/Ar gas flow rate was kept constant and the discharge power was continuously varied.

かくして得られた発熱抵抗素子を実施例2と同様にして
駆動したところ、実施例2と同様に十分な耐久性を有し
ていることが確認された。
When the heating resistor element thus obtained was driven in the same manner as in Example 2, it was confirmed that it had sufficient durability as in Example 2.

[発明の効果] 以上の様な本発明によれば1機能薄膜として炭素原子を
母体とし水素原子と電気伝導性支配物質とを含有してな
る非晶質材料を用いていることにより、熱応答性、熱伝
導性、耐熱性及び/または耐久性、更には抵抗値制御性
の著しく良好な発熱抵抗体が提供される。
[Effects of the Invention] According to the present invention as described above, thermal response is improved by using an amorphous material made of carbon atoms as a matrix and containing hydrogen atoms and an electrically conductive substance as a monofunctional thin film. The present invention provides a heat generating resistor having extremely good properties, thermal conductivity, heat resistance and/or durability, as well as resistance value controllability.

更に、本発明によれば1機能薄膜中における水素原子及
び/または電気伝導性支配物質の含有率を膜厚方向に不
均一分布となしているので、蓄熱性や放熱性や基体と機
能薄膜との密着性等の種々の特性を容易に実現すること
ができる。
Furthermore, according to the present invention, the content of hydrogen atoms and/or electrically conductive substances in the monofunctional thin film is distributed non-uniformly in the film thickness direction, which improves heat storage and heat dissipation properties and the relationship between the substrate and the functional thin film. Various properties such as adhesion can be easily achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図及び第8図は本発明発熱抵抗体の部分断面図であ
る。 第2〜7図は機能薄膜中における水素原子及び/または
電気伝導性支配物質の含有率の分布を示すグラフである
。 第9図は本発明発熱抵抗体の製造に用いられる装置を示
す図である。 第10図は本発明実施例において作製された発熱抵抗素
子の部分断面図である。 2:基体    4:機能薄膜 6.7:電極 1101:堆積室 1137:基体 代理人  弁理士  山 下 積 子 弟1図 第8図 第1O図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図
1 and 8 are partial cross-sectional views of the heating resistor of the present invention. 2 to 7 are graphs showing the distribution of the content of hydrogen atoms and/or electrically conductive substances in the functional thin film. FIG. 9 is a diagram showing an apparatus used for manufacturing the heating resistor of the present invention. FIG. 10 is a partial cross-sectional view of a heating resistor element manufactured in an example of the present invention. 2: Substrate 4: Functional thin film 6.7: Electrode 1101: Deposition chamber 1137: Substrate Agent Patent attorney Seki Yamashita Child 1 Figure 8 Figure 1O Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 7

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)基体上に、炭素原子を母体とし水素原子と電気伝
導性を支配する物質とを含有してなる非晶質材料からな
る機能薄膜が形成されており、該機能薄膜において水素
原子及び/または電気伝導性を支配する物質が膜厚方向
に不均一に分布していることを特徴とする、発熱抵抗体
(1) A functional thin film made of an amorphous material having carbon atoms as a matrix and containing hydrogen atoms and a substance controlling electrical conductivity is formed on a substrate, and in the functional thin film, hydrogen atoms and/or Or a heating resistor characterized by a substance that controls electrical conductivity being distributed non-uniformly in the film thickness direction.
(2)機能薄膜における水素原子の含有率が0.000
1〜30原子%である、特許請求の範囲第1項の発熱抵
抗体。
(2) Hydrogen atom content in the functional thin film is 0.000
The heating resistor according to claim 1, wherein the heating resistor has a content of 1 to 30 atom %.
(3)機能薄膜における電気伝導性を支配する物質の含
有率が0.01〜50000原子ppmである、特許請
求の範囲第1項の発熱抵抗体。
(3) The heating resistor according to claim 1, wherein the functional thin film contains a substance that controls electrical conductivity in a range of 0.01 to 50,000 atomic ppm.
(4)電気伝導性を支配する物質が元素周期律表第III
族に属する原子である、特許請求の範囲第1項の発熱抵
抗体。
(4) The substance that governs electrical conductivity is the element III of the periodic table.
The heating resistor according to claim 1, which is an atom belonging to the group A.
(5)電気伝導性を支配する物質が元素周期律表第V族
に属する原子である、特許請求の範囲第1項の発熱抵抗
体。
(5) The heating resistor according to claim 1, wherein the substance that controls electrical conductivity is an atom belonging to Group V of the Periodic Table of Elements.
(6)基体が機能薄膜形成面側に炭素原子を母体とする
非晶質材料からなる表面層を有する、特許請求の範囲第
1項の発熱抵抗体。
(6) The heating resistor according to claim 1, wherein the base has a surface layer made of an amorphous material containing carbon atoms as a matrix on the side on which the functional thin film is formed.
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