JPS6196704A - 抵抗体の製造方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は抵抗体の製造方法に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

抵抗体は回路基板上に形成される抵抗素子、サーマルヘ
ッド等の発熱抵抗体等に広く用いられる。

サーマルヘッドは例えばガラスグレーズ処理したセラミ
ック基板上に複数個の発熱抵抗体と、この発熱抵抗体に
電力を供給するための電気導体とを設け、記録すべき情
報に従って必要な熱パターンが得られるように、対応す
る発熱抵抗体ｌこ電気導体を介して或流を流して発熱さ
せ、記録媒体に接触Ｔる事により記録を行うものである
。

従来、ＲｕＯ！とガラスとを混合し、ペーストｚにして
、これを塗付、暁付けるという、いわゆる厚膜式の発熱
体がある。（例えば？ｉＦ［ｉ昭５４−４４７９８）し
かしながら、この抵抗値は原料の粒径や、焼付時の温度
、時間によりて抵抗１直のバラツキが大きいという欠点
を有していた。また厚膜式はスクリーン印刷法によるた
め本質的に微細に力ロエできず、解像度が低下するとい
う欠点を有している。一方薄膜の発熱抵抗体として窒化
タンタル、ニクロムやＣｒ−８ｉ系サーメツト等の薄膜
が用いられてきた。

しかしながらかかる抵抗体を用いた場合発熱させて高温
にした時酸化が激しく抵抗が増大すると云う欠点を有し
ていた。一般にはこれを防ぐため８ｉＱ１の酸化防止膜
を設けることが行なわれているが、この場合においても
酸化防止は充分でなくまた工程が複雑になるという欠点
を有していた。

また、基板との膨張係数のちがいから長時間の動作にお
いてクラック等により故障するという欠点を有していた
。

また、酸化による劣化を防ぐため発熱体を低温ζこする
ので印字速度の高速化という点に対応できなかった。

一方発熱体として、不純物がドープされたＳｎＯ。

があるが、この系はいわゆる酸化物中導体であり、温度
が上ると抵抗値が減少するという特性を有する。かかる
特性の場合、電力を供給する半導体の電圧、′１ヒ流容
量の関係から、電力印７ＪＯ初期値を低くしなければな
らず、従って印字速度が遅いという欠点を有している。

〔発明の目的〕

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、安定性に
優れた抵抗体の製造方法を得供することを目的六する。

〔発明の概要〕 ｉ　　　本発明は、Ｃ＋１，８ｒ、Ｂａ、Ｐｂ、Ｂｉ及
びＴＩの少なくとも一種（以下Ｍ成分という）を含有す
る酸化２ルテニウム系薄膜抵抗体（以下Ｍ−Ｒｕ−０系
薄膜抵抗本という。）を形成する時、前記薄膜抵抗体原
料をターゲットとし、酸素分圧が０．５〜１００ｍＴｏ
ｒｒ　　の雰囲気中でスパッタリングすることを特徴と
する抵抗体の製造方法である。

？’ｖｌ−Ｒｕ−０系薄膜抵抗体は、高温の下での劣化
がなく、又、耐湿性にも優れているため、安定性に優れ
た抵抗体である。又、比較的シート抵抗が高いため同じ
発熱量を得ることを考えた場合、小容量の電源で済むた
め、発熱抵抗体、特にサーマルヘッドへの応用に適して
いる。

Ｒｕｂ、は、単独では耐湿性ｌこ劣り、Ｍ（Ｃａ。

Ｓｒ、Ｂａ、Ｐｂ、Ｂｉ、ＴＩから選ｇｉｔＬり少ｆ、
Ｋ　＜　ｃ！＝　モ一種）の酸化物と併用することによ
り、耐湿性が増す。実質的に原子比でＭ／Ｒｕ＝’であ
れば、同えばＲｕＣａ０４　、Ｂｕｓｒｏｌ　、ＲｕＢ
ａＯ３、Ｒｕｇｂｙ、。

ＲｕＢ１０．／　、ＲｕＴ７０．／等の安定な構造トｆ
、Ｚ　／Ｅｌ。

！　　　　　　　　　　　　　　　　　！多少比率がズ
しても問題はないが、Ｍの酸化物がＭ／Ｒ，ｕで０．６
より少なくなると、析出す槌ｕ０４の影響で耐湿性が劣
化し、Ｍ／Ｒｕで２より多くなると抵抗値が高くなり負
の抵抗滉度系数を有するようになり、また４（Ｍ／Ｒｕ
）以上ではＰ２縁体に近くなる。ゆえに、Ｍ／Ｂ　ｕは
、０．６〜２の範囲が値ましい。

本発明者等がこのＭ−Ｒｕ−０系抵抗体について研兄を
進めた結果、スパッタリング時の雰囲気の酸素濃度が抵
抗値の経時安定性に大きく影響することが判明した。す
なわち０！分圧を０．５　ｍＴｏｒｒ以上、特に１　ｍ
　Ｔｏｒｒ以上とすることにより、Ｍ−Ｒｕ−０系抵抗
体の経時変化が小さくなることをみいだしたのである。

Ｏｔ分王の上限は特に限定しないが、スパッタリングの
放心の安定性により規定され、実質的に１００ｍＴｏｒ
ｒ以下程叱となる。又、０１ガス単独で用いても段いし
、Ａｒガス等の不活性ガスとの混合ガスを用いても良い
。Ａｒガス等との混合雰囲気中の方六５５形成速度が早
いという利点がある。

又、スパッタリングによる着膜後、空気中等の酸素含有
雰囲気中でアニールすることζこより、抵れは電極と抵
抗体との接触界面における安定性を増すためである。酸
素は１０ｍＴｏｒｒ以上程度含んでいれば十分である。

特にサーマルヘッド等の発熱抵抗体を考えた場合このよ
うなアニール処理により、使用中の加熱等によっても抵
抗値の変化を示すことがないため有効である。　□ この薄膜抵抗体の膜厚を変化させる事により所望の抵抗
値を得る事ができるが、あまり薄いと膜厚のわずかな変
化で抵抗値が大幅に力）わり、所望の抵抗値を褥るのが
困難であるため実用上は１００ｍ以上であることが好ま
しい。また厚い場合は製造に時間がかかりすぎ、抵抗値
が低くなりすぎるため、１μｍ以下、好ましくは３００
　’＋ｍ以下程度が良い。

一般に、サーマルヘッド等の発熱抵抗体上には耐摩耗層
が設けられるが、前述のごとく酸化劣化の恐れがないた
め、特にち密性は要求されない。

この耐摩耗層としてはＡ１１０Ｂ　、　Ｔ　ａ＠０＠　
、　８　ｉ　Ｃ。

”　Ｓｉ、Ｎ、等が用いられるが、ＡｊｌＯｓが特に好
ましい。

酸化ルテニウム（ＲｕＯ□）を主成分とする本発明に係
る薄膜抵抗体はシート抵抗が高く、低電流。

短時間で所望の温度に到達する。さらに、酸化物である
ため、発熱による酸化劣化がほとんどない、等の優れた
性質をもち、サーマルヘッドに用いた場合、低α流（′
電源の小製化）、高速性、耐酸化性（長寿命）等の効果
を発揮する。

また、Ｒｕｂ、系の酸化物薄膜は、前述のごとく酸化劣
化の恐れがないため、８ｉＱ、保護膜を形成する必要が
ない。しかし、耐摩耗性を考慮すると保＠層を形成する
必要がある。ところで、通常この保護層としてはやはり
その層自体の耐酸化性等が要求されるため、酸化物−ｈ
ｓ用いられる。しか′しながら、発熱抵抗体がそもそも
酸化物であり、高温動作中に保８喝の酸化物が拡散した
り１反応したりするため問題がある。

ｉ　　　本発明者等の研究によればＡＪ、０．が、高温
動作においても発熱抵抗体の抵抗値を変化させることが
ないことがわかった。

又、Ａｌ２Ｏ，は従来酸化防止膜として用いられている
５ｉ０１に比べ、１ケタ以上高い熱体ｄｉをＭし、発熱
抵抗体から生ずる熱が速やかに保握層であるＡＪ、Ｏ，
層表面に伝導するため、廿−でルヘッドのプリント速度
の高速化に好適である。硬度は’ｒａｔｏ、より高い値
を有し薄くすることができる。Ａ−１ｔＯ，膜厚は使用
条件により適宜８定可能であるが、あまり薄いと耐摩耗
性に問題が残り、又あつ丁ぎると高速化のメリットカＳ
低減するため、１〜４μｍ８度が好ましい。着り方法は
、ＲＦスパッタリング法、Ｅ−Ｇａｎ蒸着法、イオンブ
レーティング法、Ａｌターゲットの反応性スパッタリン
グ法等の通常のスパッタリング法、蒸着法等が用いられ
る。

従来の廿−マルヘッドでは８ｉ０１１ｉｉに刃口え、さ
らに耐窄耗層としてＴａ、Ｏ，、贋を形成することが必
要であった。このようにＳ　ｉ　Ｏ，−Ｔ　ａ！０ｇと
２層とすることにより、Ｓｉｎ、の熱伝導性の悪さ、Ｔ
ａ２Ｏ，、の硬度不足を補なうため厚くしていること（
熱容量大）とが併せて、高速性、低パワーに悪影響を与
える。しかしながら、本発明のごとくＲｕｂ、系発熱薄
膜抵抗体−１’ｈｌ、Ｏ，層の構成をとることにより、
抵抗体の良好な性質に加え、Ａ６０゜層と組み合わせか
ら低パワー、高速化が達成できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、抵抗値の安定した
Ｍ　−Ｒｕ　−０系）薄膜抵抗体を得ることができる。

このＭ　−Ｒｕ　−０系薄膜抵抗体は、高温での安定性
に優れ、かつシート抵抗も高いため、小゛燻流で高速の
加熱が必要なサーマルヘッド用として有効である。

特にアニール処理した場合、抵抗の変動がないため有効
である。

〔発明の実施例〕

以下に本発明の詳細な説明する。

ＢａＲｕ０．焼結体をターゲットとし、ＡＪ、　Ｏ，基
板上にＲＦスパッタリングにより、基板温度を３００℃
−１ｃｍ０，５０　ｎｍ厚の条件で、ＢａＲｕＯ３薄膜
抵抗体を形成した。５０％Ｏ！・Ａｒ混合ガスｌ　Ｑｒ
ｎＴｏｒｒの条件で作成したものは、着膜成約２にΩ／
口でありたが、６００℃、　１　ｈ　ｒ　、　ａｉｒ中
のアニールで約５００Ω１０と低下して、安定化した。

このように着膜後のアニール処理は抵抗の安定化にを与
する。

次いで上記と同様の条件で０１分圧を変えた場合の特性
を第１表に示す。いずれもアニール後の抵抗値を１とし
た場合の変化を示し、抵抗値は四探針法で測定した。

第１表 第１表から明ら７１）なように試料入のととく０！分圧
が低い場合は抵抗値が大きく変動してしまうことがわか
る。試料Ｂ−Ｆは初期的な変化はあるものの、それ以降
は安定した抵抗値を示していることがわη）る。

第１図に、本実施例と同条件で抵抗体を作成し、スパッ
タリング雰囲気（Ａｒ−０１混合ガスノを１０ｍＴｏｒ
ｒ一定にして０！分圧を変化させたとき（７）６００℃
ＩＨｒ後の抵抗値に対する６００”ＣＸ１０ｈｒの加熱
後の抵抗値の変化を示す。第１図からも明らかなようｉ
こ、Ｏ１分圧０．５　ｍ　Ｔｏｒｒ　、好ましくは１．
０　ｍ　Ｔｏｒｒ以上の時に安定した直が得られる。

又、電甑着模隆のアニール処理も抵抗値の安定化には有
効である。

Ｂａｎ、ｕｏ＠焼結体をターゲットとし、Ａｒ−５０１
”！　Ｗ囲気下１０ｍＴｏｒｒ　、　Ｓ板温度３００　
’ＣでＲＦスパッタリングにより、襖厚３０ｎｍのＢａ
Ｒｕ０Ｂ系の抵抗体を作製した。なお基板としてはグレ
ーズ１を作成したアルミナ基板を用いた。その後、Ｔｉ
５０ｎｍ　、Ａｕ　５００ｎｍを蒸着し、エツチングに
より微細加工を行ない、抵抗体を１００μｍＯの大きさ
とした。

この抵抗体を空気中で６００℃で熱処理をした場合の処
理時間と抵抗値の変化を第２図番こ示す。最初のｌＨｒ
で前述の膜のアニール効果により低下するがその後熱処
理数時間でわずかに変化する。

しかしながら、約５Ｈｒｉｌｋは安定した抵抗値を示し
ており、′成極着膜後も数時間、例えば５時間以上程度
のアニールをする事により、抵抗値は安定している事が
分る。

以上の実施例ではＢａＲｕＱ１焼結体をターゲットとし
て用いたが、他のＭ成分含有の場合でも同様の結果を示
した。

又、サー！ルヘッド等の発熱抵抗体を考えた場合、高温
で使用されるため、用いる電極材料によりてもその特性
が大きく′＃響をうける。本実施例では抵抗体に接する
側がＴ１で、Ｔｉ−Ｎｉ−Ａｕの積層された電極を用い
たが、例えばＣｒを用いると抵抗体の抵抗値が大きく変
動する。

このようなＴｉ電極は、蒸着法等一般の薄膜形成法で作
成できる。Ｔｉのみを用いても良いが、抵抗値の低減、
ワイヤボンディング性改善等のためｌｕを積層しても良
い。この場合Ｔｉ−Ａｕ間の脆弱な金属間化合物の形成
を防止するため、前述の実施例のどと（Ｔｉ−Ａｕ間に
Ｎｉ層を介入することが好ましい。Ｎｉの代わりに、Ｐ
ｄ等を用いても良い。

このようにＴｉ８電極として用いることにより。

Ｔｉの基板（アルミナ等〕、抵抗体、保護膜との密着性
が浸れていることに加え、抵抗体の抵抗値の変動が少な
いため効果的である。

又、例えばＴｉ−Ｎｉ−Ａｕ電極とした場合、電極とＡ
Ａ、　Ｏｓ層との密着性を高めるため最上層にさらにＴ
ｉ、Ｃｒ、Ｗ、ＡＪ等を積層してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は酸素分圧と抵抗値変化との関係を示す特性図、
第２図は了ニール時間と抵抗値の変化との関係を示す特
性図。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｐｂ、Ｂｉ及びＴｌの少なくとも一
   種を含有する酸化ルテニウム系薄膜抵抗体を形成する時
   、前記薄膜抵抗体原料をターゲットとし、酸素分圧が０
   ．５〜１００ｍＴｏｒｒの雰囲気中でスパッタリングす
   ることを特徴とする抵抗体の製造方法。