JPS61220288A - Heating resistor - Google Patents

Heating resistor

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Publication number
JPS61220288A
JPS61220288A JP60059386A JP5938685A JPS61220288A JP S61220288 A JPS61220288 A JP S61220288A JP 60059386 A JP60059386 A JP 60059386A JP 5938685 A JP5938685 A JP 5938685A JP S61220288 A JPS61220288 A JP S61220288A
Authority
JP
Japan
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heating resistor
thin film
atoms
gas
content
Prior art date
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Pending
Application number
JP60059386A
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 US06/842,118 priority patent/US4783369A/en
Priority to DE19863609456 priority patent/DE3609456A1/en
Priority to GB8607088A priority patent/GB2174878B/en
Publication of JPS61220288A publication Critical patent/JPS61220288A/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、特に基体表面上に機能要素
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 a functional 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、従来の薄膜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 film type heat generating 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1本発明の目的のうちの1
つは熱応答性の向上された薄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 is
The first object is to provide a thin film heating resistor with improved thermal responsiveness.

本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 present 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、本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 present invention.

本発明の薄膜発熱抵抗体は、基体上に、炭素原子を母体
としゲルマニウム原子とl\ロゲン原子と水素原子とを
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ゲルマニウム原子、ハロゲン
原子及び/または水素原子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 germanium atoms, l\\rogen atoms, and hydrogen atoms is formed on a substrate. A thin film is characterized in that germanium atoms, halogen atoms, and/or hydrogen atoms are distributed nonuniformly 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
実現するための薄膜である。
In this figure, 2 is a base, and 4 is a thin film 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を形成する際の熱及び使用時にお
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 base 2, but in practice, it has good adhesion with the functional thin film 4 formed on its surface, and is suitable for use under heat during the formation of the functional thin film 4 and during use. It is preferable that the functional thin film 4 has good durability against the heat generated, and the base 2 preferably has a higher electrical resistance than the functional thin film 4 formed on its surface. Depending on the purpose of use of the resistor, the base 2 can be made of a material with low thermal conductivity or a material with high thermal conductivity.

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、機能薄膜4は炭素原子を母体としゲ
ルマニウム原子とハロゲン原子と水素原子とを含有して
なる非晶質材料からなる。ノ\ロゲン原子としてはF、
C1,Br、I等が利用でき、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 functional thin film 4 is made of an amorphous material having carbon atoms as its base material and containing germanium atoms, halogen atoms, and hydrogen atoms. F as a norogen atom,
C1, Br, I, etc. can be used, and these may be used alone or in combination.

ハロゲン原子としては特にF、C1が好ましく。As the halogen atom, F and C1 are particularly preferred.

なかでもFが好ましい。Among them, F is preferable.

機能薄膜4中におけるゲルマニウム原子の含有率は、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0.0001〜40原子%であ
り、更に好ましくは0.0005〜20原子%であり、
好適にはo、oot〜lO原子%である。
The content of germanium atoms in the functional thin film 4 is appropriately selected so as to obtain desired characteristics depending on the intended use of the resistor, and is preferably 0.0001 to 40 at.%, more preferably 0.0001 to 40 at.%. 0005 to 20 atomic%,
The preferred range is o, oot to lO atomic %.

機能薄膜4中におけるハロゲン原子の含有率は、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、oo。
The content of halogen atoms in the functional thin film 4 is appropriately selected depending on the intended use of the resistor so as to obtain desired characteristics, and is preferably o or oo.

1〜30原子%であり、更に好ましくは0.0005〜
20原子%であり、好適にはo、oot〜lO原子%で
ある。
1 to 30 atomic%, more preferably 0.0005 to 30%
It is 20 atom %, preferably o, oot to lO atom %.

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、oooi〜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 so as to obtain desired characteristics depending on the purpose of use of the resistor, and is preferably o, oooi to 30 at %, more preferably 0. 0.0005 to 20 atom %, preferably 0.001 to 10 atom %.

機能薄膜4中におけるゲルマニウム原子の含有率とハロ
ゲン原子の含有率と水素原子の含有率との和は、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0.0001〜40jX子%であり
、更に好ましくは0゜0005〜30原子%であり、好
適には0.001〜20原子%である。
The sum of the germanium atom content, halogen atom content, and hydrogen atom content in the functional thin film 4 is appropriately selected so as to obtain desired characteristics depending on the intended use of the resistor, but is preferably The content is 0.0001 to 40 atomic %, more preferably 0.0005 to 30 atomic %, and preferably 0.001 to 20 atomic %.

本発明においては、4!l能薄膜4中におけるゲルマニ
ウム原子、ハロゲン原子及び/または水素原子の分布が
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
膜厚方向でのゲルマニウム原子。
In the present invention, 4! The distribution of germanium atoms, halogen atoms, and/or hydrogen atoms in the functional thin film 4 is non-uniform in the film thickness direction in the functional thin film 4.

ハロゲン原子及び/または水素原子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、ゲルマニウム原子、/\ロゲン原子及び/または水
素原子の含有率変化は薄[li4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ゲルマニウム原子、)\ロゲン
原子及び/または水素原子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
The content rate of halogen atoms and/or hydrogen atoms may be such that the content rate gradually increases from the side of the substrate 2 to the surface side, or conversely, the content rate may decrease. , /\The change in the content of rogen atoms and/or hydrogen atoms may be such that it has a maximum value or a minimum value in the thin film [li4].
The change in the content of germanium atoms, )\rogen atoms and/or hydrogen atoms in the film thickness direction is appropriately selected so as to obtain desired characteristics depending on the use of the heating resistor.

第2図〜第7図に、本発明発熱抵抗体の機能部1194
中における膜厚方向に関するゲルマニウム原子、ハロゲ
ン原子及び/または水素原子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は機能部11g4の膜
厚を表わす、また、横軸はゲルマニウム原子、ハロゲン
原子及び/または水素原子の含有率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。
FIG. 2 to FIG. 7 show functional parts 1194 of the heating resistor of the present invention.
In these figures, the vertical axis represents the distance T in the film thickness direction from the interface with the substrate 2. , t represents the film thickness of the functional part 11g4, and the horizontal axis represents the content C of germanium atoms, halogen atoms, and/or hydrogen atoms. In each figure, the scale of the vertical axis T and the horizontal axis C is They are not necessarily uniform, but are varied to bring out the characteristics of each figure. Therefore, in actual application, various distributions are used for each diagram based on the differences in specific values.

本発明発熱抵抗体における炭素を母体としゲルマニウム
原子とハロゲン原子と水素原子とを含有してなる非晶質
材料(以下、ra−C:Ge:(X、H)Jと略記する
ことがある。ここでXはハロゲン原子を表わす、)から
なる機能部[!4は。
In the heating resistor of the present invention, an amorphous material (hereinafter sometimes abbreviated as ra-C:Ge:(X,H)J) is formed of carbon as a matrix and contains germanium atoms, halogen atoms, and hydrogen atoms. Here, X represents a halogen atom,) a functional unit consisting of [! 4 is.

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。
For example, it is formed by 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:Ge:(X 
、 H)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ゲルマニウ
ム原子(Ge)を供給し得るGe供給用の原料ガスとハ
ロゲン原子(X)を供給し得るX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を導入
し、この際Ge供給用原料ガス、X供給用原料ガス及び
/またはH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:Ge:(X、H
)からなる層を形成させればよい。
For example, a-C:Ge:(X
, H), basically, the substrate 2 is placed in a deposition chamber under reduced pressure, and a raw material gas for C supply and germanium that can supply carbon atoms (C) into the deposition chamber. A raw material gas for Ge supply that can supply atoms (Ge), a raw material gas for X supply that can supply halogen atoms (X), and a raw material gas for H supply that can supply hydrogen atoms (H) are introduced. At this time, while changing the introduced amounts of the Ge supply raw material gas, the X supply raw material gas, and/or the H supply raw material gas, a glow discharge is generated in the deposition chamber using high frequency waves or microwaves, and the surface of the substrate 2 is a-C:Ge:(X,H
) may be formed.

また、スパッタリング法によってa−C:Ge:(X 
、 H)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Ge供給用の
原料ガス、X供給用の原料ガス及びH供給用の原料ガス
を導入し、この際導入量を変化させればよい。
In addition, a-C:Ge:(X
, H), basically, the substrate 2 is placed in a deposition chamber under reduced pressure, and an inert gas such as Ar, He, etc. or a base gas of these gases is injected in the deposition chamber. When sputtering a target composed of C in a mixed gas atmosphere, a source gas for Ge supply, a source gas for X supply, and a source gas for H supply are introduced into the deposition chamber, and at this time, the amount introduced is Just change it.

上記方法において、C供給用の原料ガス、Ge供給用の
原料ガス、X供給用の原料ガス及びH供給用の原料ガス
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 C supply, the raw material gas for Ge supply, the raw material gas for X supply, and the raw material gas for H supply, in addition to those in a gas state at room temperature and normal pressure, substances that can be gasified under reduced pressure are used. can be used.

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(C2H6) 。
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 are methane (CH4) and ethane (C2H6).

プロパン(C3Ha)、n−ブタン(n−C4H1o)
、ペンタン(C5H12) 、エチレン系炭化水素とし
てはエチレン(C2H4) 、プロピレン(C3H6)
 、ブテン−1(C4H8)、ブテン−2(C4Hll
 ) 、 インブチレン(C4Ha )、ペンテン(C
s Hzo) 、アセチレン系炭化水素としてはアセチ
レン(C2I2 ) 、メチルアセチレン(C3H4)
 、ブチン(C4Ha ) 、芳香族炭化水素としては
ベンゼンCCe Ha )等があげられる。
Propane (C3Ha), n-butane (n-C4H1o)
, pentane (C5H12), ethylene hydrocarbons such as ethylene (C2H4), propylene (C3H6)
, butene-1 (C4H8), butene-2 (C4Hll
), inbutylene (C4Ha), pentene (C
s Hzo), acetylene hydrocarbons include acetylene (C2I2) and methylacetylene (C3H4).
, butyne (C4Ha), and aromatic hydrocarbons include benzene CCeHa).

Ge供給用の原料としては、たとえばGeH4、Ge2
 H6、Ge3 HB 、Ge4 H1□。
Examples of raw materials for supplying Ge include GeH4, Ge2
H6, Ge3 HB, Ge4 H1□.

Ge5Hx2、Ge6 I14. Ge7 )116.
 GeB)fig、Ge9H2o等の水素化ゲルマニウ
ムや。
Ge5Hx2, Ge6 I14. Ge7)116.
GeB) fig, germanium hydride such as Ge9H2o.

G e F 4、(GeF2)s、(GeF2)a。G e F 4, (GeF2)s, (GeF2)a.

(GeF2 )4 、Ge2 F6 、Ge3 FB 
、G。
(GeF2)4, Ge2 F6, Ge3 FB
,G.

HF3 、GeB2 F2 、GeC14(GeC12
)s、GeBr4、(GeBr2)s、Ge2 C16
、Ge2 CI3 F3等(7)ハロゲン化ゲルマニウ
ム(ハロゲン原子で置換されたハロゲン化水”IBM導
体)があげられる。
HF3, GeB2 F2, GeC14 (GeC12
)s, GeBr4, (GeBr2)s, Ge2 C16
, Ge2 CI3 F3, etc. (7) Germanium halides (halogenated water substituted with halogen atoms (IBM Conductor)).

X供給用の原料としては、たとえばハロゲン、ハロゲン
化物、ハロゲン間化合物、ハロゲン置換炭化水素誘導体
等、具体的にはハロゲンとしてはF2 、C12、Br
2 、  I2 、 ハロゲン化物としてはHF、HC
I、HBr、HI、ハロゲン間化合物としてはBrF、
CIF、ClF3 、BrF5.BrF3.IF3.I
F7.ICI、IBr、ハロゲン置換炭化水′1g誘導
体としてはCF4 、CHF3 、CH2F2 、CH
3F、CCl4.CHCl3 、CH2C12、CH3
Cl、CBr4.CHBr3.C)!2Br2、CH3
Br、CI4 、CHI3 、CH2I2、CH3I等
があげられる。
Examples of raw materials for supplying X include halogens, halides, interhalogen compounds, halogen-substituted hydrocarbon derivatives, etc. Specifically, the halogens include F2, C12, and Br.
2, I2, HF, HC as halides
I, HBr, HI, BrF as an interhalogen compound,
CIF, ClF3, BrF5. BrF3. IF3. I
F7. ICI, IBr, halogen-substituted hydrocarbon '1g derivatives include CF4, CHF3, CH2F2, CH
3F, CCl4. CHCl3, CH2C12, CH3
Cl, CBr4. CHBr3. C)! 2Br2, CH3
Examples include Br, CI4, CHI3, CH2I2, CH3I, and the like.

H供給用の原料としては、たとえば水素ガス、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。
Examples of raw materials for supplying H include hydrogen gas and hydrocarbons such as saturated hydrocarbons, ethylene hydrocarbons, acetylene hydrocarbons, and aromatic hydrocarbons, which are also the raw materials for supplying C.

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SS形成法において、形成される薄膜4中に
含まれるゲルマニウム原子の量、ハロゲン原子の量及び
水素原子の量や薄lI4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 SS forming method, in order to control the amount of germanium atoms, the amount of halogen atoms, and the amount of hydrogen atoms contained in the thin film 4 to be formed, and the characteristics of the thin film 4, it is necessary to control the substrate temperature and the supply of source gas. The amount, discharge power, pressure inside the deposition chamber, etc. are set appropriately.

特に1本発明の膜厚方向にゲルマニウム原子、ハロゲン
原子及び/または水素原子の分布が不均一な機能811
14を得るためには、堆積室内へのゲルマニウム原子、
ハロゲン原子及び/または水素原子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, 1 feature 811 in which the distribution of germanium atoms, halogen atoms, and/or hydrogen atoms is uneven in the film thickness direction of the present invention
To obtain 14, germanium atoms into the deposition chamber,
It is preferable to change the amount of halogen atoms and/or hydrogen atoms introduced over time by, for example, valve control.

基体温度は好ましくは20〜1500℃、更に好ましく
は30〜1200℃、最適には50〜1100℃のうち
から選ばれる。
The substrate temperature is preferably selected from 20 to 1500°C, more preferably 30 to 1200°C, and optimally 50 to 1100°C.

原料ガスの供給量は目的とする薄膜性部や目標とする成
膜速度に応じ適宜状められる。
The supply amount of the raw material gas is determined as appropriate depending on the desired thin film portion and the desired film formation rate.

放電電力は好ましくは0.001〜20W/crn”、
より好ましくはO、Ol 〜15W/crn”、最適に
は0605〜IOW/crn’のうちから選ばれる。
The discharge power is preferably 0.001 to 20 W/crn",
More preferably, it is selected from O, Ol to 15 W/crn'', optimally from 0605 to IOW/crn'.

堆積室内の圧力は好ましくは1O−4〜1OTorr、
好適には10−2〜5Torrのうちから選ばれる。
The pressure in the deposition chamber is preferably 1O-4 to 1OTorr,
It is preferably selected from 10-2 to 5 Torr.

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。#ち、た
とえばビッカース硬度1800〜5000、熱伝導率0
.3〜2cal/cm*sec*”cj、抵抗率10″
″3〜IQOΩsenの性質を有し、またゲルマニウム
原子とハロゲン原子と水素原子とを含有するので柔軟性
も極めて優れたものが得られる。
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. # For example, Vickers hardness 1800-5000, thermal conductivity 0
.. 3~2cal/cm*sec*"cj, resistivity 10"
It has properties of 3 to IQOΩsen, and since it contains germanium atoms, halogen atoms, and hydrogen atoms, it has extremely excellent flexibility.

本発明の抵抗体の一機能薄W144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 monofunctional thin film W144 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1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41i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装置様な表面層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
面層2bは通常のガラス質のグレーズ層であってもよい
In the above description, 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. FIG. That is, the base body 2 is composed of a composite body of a base part 2a and a surface layer 2b, and for the base part 2a, for example, the base material explained in connection with FIG. 1 above can be used, and the surface layer 2b
For the surface layer 2b, a material with better adhesion to the functional thin film 4 formed thereon can be used.For example, the surface layer 2b can be made of an amorphous material having carbon atoms as a matrix or a conventionally known oxidized material. The device-like surface layer 2b made of materials or the like can be obtained by depositing appropriate raw materials on the base 2a by a method similar to the thin film forming method described above. Further, the surface layer 2b 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Ja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、1102〜1106はガスボンベであ’J、110
7〜1111はマスフローコントローラであり、111
2〜1116は流入バルブであり、1117〜1121
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、1136は真空計1あり、1137
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。
FIG. 9 is a diagram showing an example of an apparatus used when forming a Ja thin film on the surface of a substrate. 1101 is a deposition chamber, 1102 to 1106 are gas cylinders, 110
7 to 1111 are mass flow controllers, and 111
2 to 1116 are inflow valves, 1117 to 1121
is an outflow valve, 1122-1126 is a gas cylinder valve, 1127-1131 is an outlet pressure gauge, 1132 is an auxiliary valve, 1133 is a lever, 1134 is a main valve, and 1135 is a leak valve. , 1136 has 1 vacuum gauge, 1137
is a base material of the resistor to be manufactured, 1138 is a heater, 1139 is a base support, and 1140 is a high voltage power supply.

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1
141に取付けられるターゲットである。
1141 is an electrode, and 1142 is a shutter. In addition, 1142-1 is the electrode 1 when performing the sputtering method.
This is a target attached to 141.

たとえば、1102にはArガスで希釈されたCF4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GeH4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02 F。
For example, 1102 is sealed with CF4 gas (99.9% purity or higher) diluted with Ar gas, and 1103
GeH4 gas diluted with Ar gas (purity 99.9)
% or more) is sealed, and 1104 is 02 F diluted with Ar gas.

ガス(純度99.9%以上)が密封されている。Gas (purity 99.9% or higher) is sealed.

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、各ガスボンベ1102〜1106のバルブ11
22〜112B及びリークバルブ1135が閉じられて
いることを確認し、また流入バルブ1112〜1118
、流出バルブ1117〜1121及び補助バルブ113
2が開かれていることを確認して、先ずメインバルブ1
134を開いて堆積室1101及びガス配管内を排気す
る。
Before the gas in these cylinders flows into the deposition chamber 1101, the valves 11 of each gas cylinder 1102 to 1106
22-112B and leak valve 1135 are closed, and inlet valves 1112-1118.
, outflow valves 1117-1121 and auxiliary valve 113
Make sure that valve 2 is open, then open main valve 1 first.
134 is opened to exhaust the inside of the deposition chamber 1101 and gas piping.

次に真空計1136の読みが約1.5X10−OTor
rになった時点で、補助バルブ1132、流入バルブ1
112〜1116及び流出バルブ1117〜1121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1101内に導入する。
Next, the reading on the vacuum gauge 1136 is approximately 1.5X10-OTor.
When the temperature reaches r, the auxiliary valve 1132 and the inflow valve 1 are closed.
112-1116 and outflow valves 1117-1121 are closed. Thereafter, a valve of a gas pipe connected to a cylinder of gas to be introduced into the deposition chamber 1101 is opened to introduce a desired gas into the deposition chamber 1101.

次に1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 one or more devices will be described.

バルブ1122を開いてガスボンベ1102からCF4
/Arガスを流出させ、バルブ1123を開いてガスボ
ンベ1103からGeH4/Arガスを流出させ、出口
圧ゲージ1127.112817)圧力を1kg/cr
n’に調整し。
Open the valve 1122 to remove CF4 from the gas cylinder 1102.
/Ar gas to flow out, open the valve 1123 to flow out the GeH4/Ar gas from the gas cylinder 1103, and set the outlet pressure gauge 1127.112817) pressure to 1 kg/cr.
Adjust to n'.

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1117.1118、補助バ
ルブ1132を徐々に開いてCF4/ArガスとGeH
4/Arガスとを堆積室1101内に導入する。コノ時
、CF4/Arガスの流量とG e H4/ A 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110
1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の開度を調整する。そ
して、堆積室110.1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。
Next, gradually open the inlet valves 1112 and 1113 to allow the gas to flow into the mass flow controllers 1107 and 1108. Next, gradually open the outlet valves 1117 and 1118 and the auxiliary valve 1132 to allow the CF4/Ar gas and GeH
4/Ar gas is introduced into the deposition chamber 1101. At this time, the mass flow controllers 1107 and 1108 are adjusted so that the ratio between the flow rate of CF4/Ar gas and the flow rate of G e H4/Ar gas becomes a desired value, and the deposition chamber 110
Adjust the opening degree of the main valve 1134 while checking the reading on the vacuum gauge 1136 so that the pressure inside the main valve 1134 reaches the desired value. Then, the temperature of the base 1137 supported by the support 1139 in the deposition chamber 110.1 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
CF+/ArガX(7)流量及び/またはGeH+/A
r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fit;IItI4中にお
けるGe原子、F原子またはH原子の含有率を膜厚方向
に変化させる。
Then, by changing the opening degree of the outflow valves 1117 and 1118 manually or by an external drive motor, the flow rate of CF+/Ar gas and/or GeH+/A is changed.
The flow rate of r gas is changed over time according to a predesigned rate of change curve, thereby changing the content of Ge atoms, F atoms, or H atoms in IItI4 in the film thickness direction.

次に、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、ガスボンベ1102からCF4/Arガスを
ガスボンベ1103からGeH4/Arガスをそれぞれ
所望の流量にて堆植室1101内に導入させる。
Next, an example of a procedure for manufacturing a resistor of the present invention by a sputtering method using the above-described apparatus 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, CF4/Ar gas from gas cylinder 1102 and GeH4/Ar gas from gas cylinder 1103 are supplied at desired flow rates. and introduce it into the composting 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CF4/Arガ
スの流量及び/またはG e H4/ A r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1II4中におけるGe原子、F
原子及び/またはHM子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 CF4/Ar gas and/or the flow rate of G e H4/Ar gas over time according to a pre-designed rate of change curve. Ge atom, F
The content of atoms and/or HM molecules is changed 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0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cF4/A r =
 0 、5 (容量比)及びGeH4/Arガス、1 
(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、堆積中においてはバルブの開度を連続的に変
化させてGeH4/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。
Example 1: An alumina ceramic plate was used as a substrate, and a heating resistance layer, which was a functional thin film, was formed on the surface of the substrate. The heating resistance layer was deposited by a glow discharge method using the apparatus shown in FIG. It was done. As raw material gas cF4/A r =
0, 5 (capacity ratio) and GeH4/Ar gas, 1
(capacity ratio) was used. The conditions during the deposition were as shown in Table 1. During the deposition, the opening degree of the valve was continuously changed to change the flow rate of the GeH4/Ar gas to form a heat generating resistor layer having the thickness shown in Table 1.

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1
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#LmX100ILmとされた0本実施例に
おいては、電極対間に形成された発熱要素がピッチ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. Sho 1
In this example, the size of the resistance layer between the electrode pairs is 100 #Lm x 100 ILm. In this example, the heat generating elements formed between the electrode pairs are arranged at a pitch of 8 pieces/mm. A plurality of heat-generating resistor elements were fabricated on the same substrate so that the heat-generating resistance elements could be fabricated on the same substrate. 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 and 7 are 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85Ωであった。
The electrical resistance of each heating resistor element thus obtained was measured and found to be 85Ω.

また、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、駆動周波数0.5kl(!、1.0k
Hz、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 0.5kl (!, 1.0k
Hz and 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1xIQIO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, even when the electrical pulse signal input reached 1xIQIO times, the heating resistor element was not destroyed, and its resistance value hardly changed.

実施例2: 原料ガスをC2F6 /ArxO,5(容量比)及びG
eH4/Arガス、1 (容量比)とした以外は実施例
1と同様にして、同じ膜厚の発熱抵抗層を堆積した。
Example 2: The raw material gas was C2F6/ArxO,5 (capacity ratio) and G
A heating resistor layer having the same thickness was deposited in the same manner as in Example 1 except that the eH4/Ar gas was used as 1 (capacity ratio).

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、電気的パルス信号入力
が1X1010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 1×10 10 times. Further, no change in resistance value was observed.

実施例3: G e H4/ A r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 G e H4/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: G e I(4/ A r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
熱抵抗層を堆糟し発熱抵抗素子を作製した。
Example 4: A heat generating resistor layer was deposited in the same manner as in Example 2, except that the G e I (4/ 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
母体としゲルマニウム原子とハロゲン原子と水素原子と
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
柔軟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 germanium atoms, halogen atoms, and hydrogen atoms as a monofunctional thin film. A heating resistor having extremely good properties, thermal conductivity, heat resistance and/or durability, and further flexibility is provided.

更に、本発明によれば、機能薄膜中におけるゲルマニウ
ム原子、ハロゲン原子及び/または水素原子の含有率を
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 germanium atoms, halogen atoms, and/or hydrogen atoms in the functional thin film is unevenly distributed 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ゲルマニウム原子、ハ
ロゲン原子及び/または水素原子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 平 第1図 第8図 第70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 germanium atoms, halogen atoms, and/or hydrogen atoms 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 Tsumi Taira Yamashita Figure 1 Figure 8 Figure 70 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 7

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)基体上に、炭素原子を母体としゲルマニウム原子
とハロゲン原子と水素原子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
てゲルマニウム原子、ハロゲン原子及び/または水素原
子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 germanium atoms, halogen atoms, and hydrogen atoms is formed on the substrate, and in the functional thin film, germanium atoms, halogen atoms, and A heating resistor characterized in that/or hydrogen atoms are unevenly distributed in the film thickness direction.
(2)機能薄膜におけるゲルマニウム原子の含有率が0
.0001〜40原子%である、特許請求の範囲第1項
の発熱抵抗体。
(2) The content of germanium atoms in the functional thin film is 0
.. The heating resistor according to claim 1, wherein the heating resistor has a content of 0,001 to 40 atom %.
(3)機能薄膜におけるハロゲン原子の含有率が0.0
001〜30原子%である、特許請求の範囲第1項の発
熱抵抗体。
(3) The content of halogen atoms in the functional thin film is 0.0
The heating resistor according to claim 1, wherein the heating resistor has a content of 0.001 to 30 atom %.
(4)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。
(4) 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 %.
(5)機能薄膜におけるゲルマニウム原子の含有率とハ
ロゲン原子の含有率と水素原子の含有率との和が0.0
001〜40原子%である、特許請求の範囲第1項の発
熱抵抗体。
(5) The sum of the germanium atom content, halogen atom content, and hydrogen atom content in the functional thin film is 0.0
The heating resistor according to claim 1, wherein the heating resistor has a content of 0.001 to 40 atomic %.
(6)ハロゲン原子がFまたはClである、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 halogen atom is F or Cl.
(7)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。
(7) 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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