JPS62145702A - 測温抵抗体の製造方法 - 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】 く技術分野〉 本発明は温度センサ等として用いられる白金測温体の製
造方法に関するものである。

〈従来技術〉 白金は化学的に安定な物質であり高純度のものが得られ
易く、しかも電気抵抗の温度依存性が大きいという理由
から、温度センサ材料として古くから用いられてｒる。

極細の白金線をマイカなどの絶縁体に螺旋状に巻きつけ
た状態で保護管に挿入した構造の測温抵抗体は、広く温
度センサの検出部として実用化され、ＪＩＳＣ−１６０
４に詳細な規格が定められている。しかしながら、この
種の白金測温抵抗体は高精度である反面、■　機械的強
度が弱い ■　製造上の手間がかかる ■　形状が大きい ■　高価である なりａ“多の欠点を有していた。一方、これらの欠点を
解消したものとして、厚膜もしくは薄膜の白金を用いた
測温抵抗体が開発され、一部市販されている。しかし、
厚膜白金測温抵抗体は、スクリーン印刷技術によるため
１００μｍ以下の微細パターンが困難で製造上のバラツ
キが大きいといった欠点を有している。一方、薄膜白金
側温抵抗体は、 ■　パターンの緻細化が容易なため、小型化を計ること
ができ、また高抵抗化による高感度化を達成することが
できる。

■　機械的強度が強い。

■　ウェハー処理によってバラツキを小さくすることが
でき、量産に適し、低価格化が可能である。

などの長所を有する。

薄膜白金を用いる測温抵抗体の製造方法としては、まず
、真空蒸着法寸たはスパッタリング法などにより絶縁基
板上に数千オングストローム膜厚の白金薄膜を付着させ
、湿式エツチング法捷たはスパッタエツチング法などの
方法で微細パターン化し、大気中で５００〜１５０ｏ℃
の高温で熱処理を施すことにより測温抵抗体膜とするの
が一般的である。その後、トリミングによる抵抗稠整、
チップ化及びリード出しを行なう。この際、薄膜白金の
基板としては、アルミナ、サファイア。

シリコンあるいはガラスなどが用すられるが、それぞれ
次の様な利点と欠点を有している。

アルミナ基板は、安価で耐熱性があり白金との密着性に
すぐれているが、表面が粗いため微細パターン化の際に
問題が生じる。表面研磨を施せば平滑になるが、硬度の
大きいアルミナ基板の研磨は基板材料の非常なコストア
ップを招く。サファイア基板は、耐熱性、白金の密着性
及び表面の平滑性に優れているが、非常に画側でありま
た微小チップへの切断加工が困難などの欠点を有する。

シリコン基板は、比較的安価で平滑性も良好であり加工
が容易に行なわれるなどの長所があるが、高温熱処理を
施すと白金との間で合金を形成し、センサ特性に問題が
生じる。ガラス基板は、安価であるが白金との密着性が
悪く耐熱性がないなどの問題を有する。

〈発明の背景〉 上記各種基板の問題点を解決するため、木発明者らは、
■アルミナ基板およびサファイア基板か白金薄膜との密
着性に優れかつ合金化しないこと、■シリコン基板が比
較的安価で平滑性に優れ加工が容易であること、■いず
れの基板も単体では十分な耐熱性を有すること、以上の
３点に着目し、シリコン基板上に酸化アルミニウム膜を
形成した後核酸化アルミニウム膜の表面に白金膜を形成
した白金測温抵抗体を開発し、特願昭４０−２２５４０
号として出願した。この白金測温抵抗体の製造方法は、
シリコン基板上に酸化アルミニウム膜を形成し、続いて
該酸化アルミニウム膜の表面に白金膜を形成した後、１
０００℃付近の高温で熱処理を行なうものである。この
方法により、従来の問題点は解決できるが、後の白金熱
処理工程によって白金の電気抵抗の温度依存性にバラツ
キが発生し、センサ特性の安定性及び再現性が悪くなる
など新たな問題が生じる。

未発明はこの点に関する有効な解決手段を確立したもの
であり、さらに優れた白金測温抵抗体の製造方法を提供
することを目的とする。

〈発明の概要〉 未発明は、シリコン基板上に酸化アルミニウム膜を被覆
し、一旦熱処理を行なった後、該酸化アルミニウム膜の
表面に白金膜を形成し、白金膜の安定化熱処理を施して
測温抵抗体膜とすることを特徴とする。

未発明ではシリコン基板上に酸化アルミニウム膜を形成
した段階で高温の熱処理を行なって酸化アルミニウム膜
の安定化を計るため、酸化アルミニウム膜表面に堆積さ
れる白金膜の熱処理に起因する抵抗温度特性のバラツキ
が小さくなり、センサ特性の安定性及び再現性の向上を
計ることができる。酸化アルミニウム膜の熱処理温度に
ついては、後の白金膜の熱処理温度と同等乃至より高温
で行なうことが望ましい。通常、白金膜の熱処理温度は
５００〜１５００℃であるため、酸化アルミニウム膜の
熱処理温度は５００℃〜１７００　”Ｃの範囲で適宜選
定する。

尚、未発明によって得られる白金側温抵抗体は薄膜の白
金を用いるもののみならず、厚膜の白金を用いる白金側
温抵抗体をも製作可能である。捷たシリコン基板上に酸
化アルミニウム膜を形成する方法としては、真空蒸着法
、スパッタリング法。

イオンブレーティング法、化学気相成長法あるいは陽極
酸化法などいずれの方法を適用することもできるが、不
純物混入が少ない真空蒸着法、スパッタリング法または
イオンブレーティング法が望ましい。

〈実施例〉 第１図は未発明の一実施例より得られた白金測温抵抗体
の断面図で、第２図から第４図はそれぞれ第１図に示す
測温抵抗体の製造段階における断面図である。第１図に
示すように、未実施例によって作製される白金測温抵抗
体は、シリコン基板１上に酸化アルミニウム膜２が被覆
され、この酸化アルミニウム膜２の上に白金膜３がパタ
ーン形成された構造を基本としている。白金膜３の両端
にはリード線５がボンディングされている。白金膜３は
波状、櫛歯状あるいは螺旋状等にパターン成形される。

以下、未実施例を製造工程順に第２図乃至第４図を参照
しながら説明する。捷ず、シリコン基板１の表面にスパ
ッタリング法或いはイオンブレーティング法によって酸
化アルミニウム膜２を数千オングストロームないし数ミ
クロンの厚さで付着させ、１０００℃付近の高温で１時
間なりり、３時間程度大気中熱処理を行ない、酸化アル
ミニウム膜２を安定化させる。この酸化アルミニウム膜
２上−に白金膜３をスパッタリング法等によって数千オ
ングストロームないし数ミクロン付着する（第２図）。

次に白金膜３を櫛歯状にパターン成形するため、白金膜
３上にフォトレジストパターン４を形成する（第３図）
。次にスパッタエッヂジグ法によって、白金膜３をフォ
トレジストパターン４に即してパターニングする（第４
図）。さらにフォトレジストを除去した後再度１０００
　’Ｃ付近の高温で０．５時間ないし３時同程度大気中
熱処理を行なう。この熱処理Ｃ（よって安定化された白
金膜３をトリミングによって電気抵抗値の調整を行なっ
た後、白金膜３の両端にリード線５を溶接して第１図に
示す測温抵抗体とする。

上記製造工程において、白金膜３の下地層となる酸化ア
ルミニウム膜２は安定化熱処理が施されたものであり、
従って、白金膜３の安定化熱処理工程におりて白金膜３
に電気的特性上の悪影響を及ぼすことがなく、特性の均
一な白金膜３が得られる。従って、上記測温抵抗体をチ
ッ′ブとして量産した場合にもチップ相互間で特性上の
バラツキが少なく良好な再現性を確保することができる
。

リード線５を介して白金膜３のパターンに一流を流すと
白金膜３は周囲温度に応じてその抵抗値が変化する。従
って、この抵抗値を測定することにより周囲温度を検出
することができ、温度センサとしての利用が可能となる
。

〈発明の効果〉 本発明は以上の構成を具備してなり、 ■　シリコン基板を用すているので安価である。

■　シリコン基板及び酸化アルミニウム力・う構成され
ているので、耐熱性が良好である。

■　シリコン基板を酸化アルミニウムで被覆してその上
に白金膜を形成するので、高温でも白金が下地と合金化
しない。また密着性が良好である。

■　平滑なシリコン基板上に酸化アルミニウム膜を介し
て白金膜を形成するので、白金膜の微細パターン形成が
容易である。

■　基板がシリコンであるので、チップ化が容易である
。

さくセンサ特性における良好な安定性及び再現性が得ら
れる。

等の優れた効果を奏する技術的卓越性の顕著な製造技術
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例により得られる白金側温抵抗
体の断面図である。第２図から第４図はそれぞれ第１図
に示す測温抵抗体の製造工程を説明する断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、シリコン基板上に酸化アルミニウム膜を形成し、５
   ００〜１７００℃の温度で熱処理を行なった後、該酸化
   アルミニウム膜の表面に白金膜を形成することを特徴と
   する白金測温抵抗体の製造方法。