JPS625601A - 薄膜抵抗体 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は金属酸化物からなる薄膜抵抗、特に高温使用
時においても抵抗変化の小さい高信頼性の金属酸化物か
らなる薄膜抵抗体に関する。

（従来の技術） 金属酸化物を抵抗体とする薄膜抵抗体は大きく分類する
と、 （１）Ｓｎ○２やＴａ　２０５に代表される金属酸化物
抵抗、 （２）　Ｏｒ　−８ｉ　ＯやＴａ　−８ｉ　Ｏに代表さ
れる、いわゆるサーメット抵抗、 ＜　３）Ｎｉ−Ｏｒを熱酸化することにより、化学的に
金属酸化物としたもの、 がある。

そして、これらの薄膜抵抗体には外部接続用電極が形成
される。

該外部接続用電極としては、たとえばＣｒ　−Ｃｕ　。

Ｃｒ　−Ａｕ　、　Ｎｉ　−Ｃｕ　、　Ｎｉ　−Ａｕ　
１Ｎｉ　−Ａｇ　、Ｎｉ　Ｃｒ−Ａｕ　、　Ｔｉ　−Ｐ
ｃＬ　−Ａｕ　、　Ｔｉ　−Ｗ−Δ口などの多層電極が
用いられている。多層構造からなる外部接続用電極のう
ち、第１　鹸ｒ、Ｎｉ　、Ｎｉ　Ｃｒ、Ｔｉは薄膜抵抗
との密着層として働らき、Ｃｕ　、Ａｕ　、Ａ（＋は半
田付は層として働らくものである。

（発明が解決しようとする問題） 上記した金属酸化物薄膜からなる抵抗体を寿命試験、た
とえば室温での湿中試験を行うだけでは特性に変化は見
られないが、高温下、たとえば１５０℃で放置、した場
合、あるいは７０℃での定格電圧負荷寿命試験を実施す
ると抵抗値に変化が認められた。この現象は抵抗体を絶
縁樹脂で被覆してもあるいは被覆しなくても、さらには
ハーメチックシールした場合にも認められ、しかも抵抗
値の変化率はいずれの場合も等しい値を示した。

これは高温下において抵抗膜が変化していることを示し
ている。そしてその原因を究明した結果、金属酸化物を
抵抗体とする薄膜抵抗の抵抗値変化は、高温状態で抵抗
膜と外部接続用電極との接触部において、抵抗膜中の酸
素の一部が解離して電極を構成する金属に移行すること
によるものと判明した。たとえば、金属酸化物からなる
薄膜抵抗をクロム−酸化ケイ素（Ｃｒ−８ｉ○）で構成
し、外部接続用電極として第１層をＮ１ｃｒ、第２層を
△１１て・形成した抵抗体についＵ、　　１５０℃の温
度に放置すると、時間の経過とどもに外部接続用電極近
傍のＣｒ−３ｉ　Ｑ薄膜の色調に変化が起り、褐色から
次第に無色透明な膜へと変化してゆく。

この現象を口ＳＣＡあるいはＥＭＸなとの手段を用いて
分析すると、Ｃｒ　　８＋ＯＲ膜中の酸素が次第に脱離
し、外部接続用電極のＮｉＣｒに移行してゆき、この′
Ｍ索の電極への移行が抵抗膜の変色、ざらには抵抗値へ
の変化の原因と４ｒっていることが判明した。

すなわち、金属酸化物からなる薄膜抵抗ど外部接続用電
極の金属の接触部において、次式に示すような反応が起
っていることになる。

ＭｅＯ＋　　Ｍｅ−ＭｅＯ＋−ｘ＋Ｍｅｏ×（金属酸化
物か　く外部接続 らなる薄膜抵抗）　用電極） これは外部接続用電極が金属で構成されるため、高温負
荷時において外部接続用電極の金属が金属酸化物からな
る薄膜抵抗の酸素を奪ってこの電極が酸化される反応が
進むことになる。

発明者等はこのような現象を防止するために検討を加え
た結果、金属酸化物からなる薄膜抵抗と外部接続用電極
との間に安定な金属窒化物層あるいは窒素をドープした
金属層、すなわち中間層を介在させることにより、上記
した反応を防止することを見い出した。

（発明の目的） 〜〆 したがって、この発明は抵抗膜が金属酸化物がΦ咎噂薄
膜抵抗からなる抵抗体について、高温時において抵抗値
の変化の小さいものを提供するこ属酸化物からなる薄膜
抵抗と外部接続用電極の間に導電性を有する金属窒化物
層または窒素をドープした金属層、すなわち中間層が介
在されていることを特徴とする薄膜抵抗体である。

上記した中間層を構成するもののうち、導電性を有する
金属窒化物層としては、窒化ニッケル、窒化タングステ
ン、窒化チタン、窒化バナジウム、窒化マンガン、窒化
鉄、窒化コバルト、窒化タンタル、窒化ハフニウム、窒
化イツトリウム、窒化モリブデン、窒化クロム、窒化ニ
オブのうち少なくとも　１種が用いられる。また、窒素
をドープした金属層としては導電性を有する金属であれ
ば適用可能である。

抵抗要素である金属酸化物からなる薄膜抵抗としてはす
でに従来技術で説明したすべてのものが対象となるが、
中間層としてどのような導電性を有する金属窒化物層を
採用するかについては、その選択基準として金属酸化物
からなる薄膜抵抗より固有抵抗の低いより安定な金属窒
化物層を選ぶ必要がある。一方、中間層として窒素をド
ープした金属層としては特に限定されるものではないが
、金属酸化物からなる薄膜抵抗から酸素を奪わないよう
に金属中に窒素が十分ドープされたものでなければなら
ない。

具体的には、前者の例では、たとえば金属酸化物からな
る薄膜抵抗がＳｎＯ２の場合、中間層は窒化タンタルが
選択され、金属酸化物からなる薄膜抵抗がＣｒ−８ｉＯ
の場合、中間層は窒化ニッケルが選択される。また後者
の例では、たとえば、金属酸化物からなる薄膜抵抗がＳ
ｉＯ２の場合、中間層は窒素をドープしたニッケルが選
択される。

中間層は一般的にスパッタリング法により形成される場
合が多く、導電性を有する金属窒化物とするか窒素をド
ープした金属のいづれにするかは次のような処理により
行われる。すなわち、スパッタリング時の窒素分圧を高
くすると窒化物となり、窒素分圧を下げると窒素をドー
プした金属となって形成されることになる。また、窒素
分圧が一定であるとすると、成膜速度、すなわちスパッ
タ電力の違いによって両者を区別して形成することがで
きる。たとえば成膜速度が遅い場合には、窒化が完全に
進行して窒化物となり、逆に成膜速度が速い場合には、
窒化が不十分で窒素が金属中にドープされた状態にとど
まる。

上記した例は中間層をスパッタリング法にて形成した場
合について説明したものであるが、その他真空蒸看法、
イオンブレーティング法などの乾式薄膜形成手段につい
ても同様に当て嵌まる技術的事項である。

この発明において、外部接続用電極としては、従来例に
Ｊ′−３いて説明した多層構造のもののほか、Ｃｕ、Δ
１１　、　Ａ（ｌなどの金ＢＨが用いられる。

（実施例） 実施例１゜ アルミナ基板の上に、金属錫をターゲットとして、酸素
とアルゴンの混合ガス中で下記の条件に゛よりリアクテ
ィブスパッタを実施し、厚み１５００Ａの酸化錫薄膜抵
抗を形成した。

基板温度＝２００℃ 混合ガス比：酸素／アルゴン＝２０／８０（容・量比）
導入ガス圧：　　ＩＫ（＋　／ｃｍ２ 導入ガス流昂：　２０ｃｃ／分 ＤＣ出カニ　　４００Ｗ　（３，ＯＷ／ｃｍ２　）ガス
圧：　　７．５ｘ　１０−４〜２．Ｏｘ　１０−２　Ｔ
　ｏｒｒその後、アルミナ基板にマスクを置き、酸化錫
の薄膜抵抗の上に形成する中間層の個所を露出させた。

そして金属タンタルをターゲットとして下記の条件によ
りリアクティブスパッタを行い、窒化タンタルからなる
中間層を形成した。

基板温度＝２５０℃ 混合ガス比：窒素／アルゴン＝　４０７６０　（容量比
）導入ガス圧：ＩＫｏ／ｃｍ２ 導入ガス流量：　１００ＣＣ／分 ＤＣ出カニ　　５００Ｗ　（４，ＯＷ／ｃｍ２　）ガス
圧：　　５ｘｌＯ−３Ｔｏｒｒ さらに、この窒化タンタルの上に半田付けのための金属
層、つまり、外部接続用電極としてＣＬＩを真空蒸着法
により形成した。

このようにして得られた薄膜抵抗体のＣｕにリード線を
半田付けし、ざらに全体をエポキシ樹脂で被覆した。こ
の状態で１５０℃の温度に１０００時間設置した後の抵
抗値の変化を初期抵抗値と比較したところ、その変化率
はわずか０．０１％以下であった。また薄膜抵抗の色調
についても変化は認められなかった。

実施例２ 実施例１に記載した同様の方法により、アルミナ基板の
上に０ｒ−３ｉ０の薄膜抵抗を形成した。

次に、アルミナ基板にマスクを置き、Ｃｒ　−３ｉｏの
薄膜抵抗の上に形成する中間層の個所を露出させた。そ
して金属ニッケルをターゲットとして下記の条件により
リアクティブスパッタを行い、窒素をドープしたニッケ
ルからなる中間層を形成した。

基板温度：２５０℃ 混合ガス比：窒素／アルゴン−１０／９０（容量比）導
入ガス圧：　　ＩＫｇ／ａｍ２ 導入ガス流Ｍｉ　：　１００ｃｃ　／分ＤＣ出カニ　　
５００Ｗ　（４，０Ｗ／ｃｍ２　）ガス圧：　　５ｘ１
０−３　Ｔｏｒｒ さらに、この窒素をドープしたニッケルの上に半田付け
のための金属層、つまり、外部接続用電極としてＣｕを
真空蒸着法により形成した。

得られた薄膜抵抗体を実施例１と同様に処理し、１５０
℃の温度に１０００時間設置した後の抵抗値の変化を初
期抵抗値と比較したところ、その変化率は実施例１と同
様０．０１％以下であった。また薄膜抵抗の色調につい
ても変化は認められなかった。

実施例３ アルミナ基板の上に、ＴａとＳｉＯの焼結体をターゲッ
トとして、酸素とアルゴンの混合ガス中で下記の条件に
よりリアクティブスパッタを実施し、面積抵抗が１００
Ω／口のサーマルプリンタヘッド用のＴａ　−８ｉ　Ｏ
からなる薄膜抵抗を形成した。

基板温度＝２００℃ 混合ガス比：酸素／アルゴン−５／９５（容量比）↓入
ガス圧：　　ＩＫａ　／ｃｍ２ 導入ガス流量：　２０ＣＧ／分 ＲＦ出カニ　　４００Ｗ ガス圧：　　０．３〜２ｘ１０−２　Ｔｏｒｒその後、
実施例１、実施例２と同様、中間層としてそれぞれ窒化
ニッケル膜、窒素をドープしたニッケル膜を形成した。

さらに、各中間層の上に半田付ｔノのための金属層、つ
まり、外部接続用電極としてＡｕを真空蒸着法により形
成し、それぞれ薄膜抵抗体を作成した。

このようにして得られた薄膜抵抗体のＡＵにリード線を
半田付けした。この状態で１５０°Ｃの温度に１０００
時間設置した後の抵抗値の変化を初期抵抗値と比較した
ところ、その変化率はそれぞれ０．０１％以下であった
。

実施例４〜１７ アルミナ基板の上に、表に示す各種の金属酸化物からな
る薄膜抵抗を形成した。その後アルミナ基板の上にマス
クを置き、金属酸化物からなる薄膜抵抗の上に形成する
中間層の個所を露出させた。

そしてこの個所に表に示す中間層を形成した。さらに表
に示す半田付は可能な金属層、つまり、外部接続用電極
を形成し、この金属層にリード線を半田付けし、薄膜抵
抗体を作成した。そして、実施例１と同様に抵抗値変化
率を測定し、その結果を表に併せて示した。

比較例１ 実施例１に記載の方法により酸化錫よりなる薄膜抵抗を
形成した。

その後、酸化錫の薄膜抵抗の上にマスクを介してＮｉＣ
ｒｍを真空蒸着法により形成し、さらにその−Ｆに半田
付は可能なＣｕを真空蒸着法により形成して外部接続用
電極を形成した。

このようにして得られた薄膜抵抗体のＣＵにリード線を
半田付けし、さらに全体をエポキシ瘤脂で被覆した。こ
の状態で１５０℃の温度に２５０時間設置したところ、
酸化錫の薄膜抵抗が変色し、それにつれて抵抗値も初期
抵抗値にくらべ２％以上も変化した。

比較例２ 実施例３に記載の方法によりｃｒ　−ｓｒ　ｏよりなる
薄膜抵抗体を形成した。

その後、ｃｒ−ｓｉｏの薄膜抵抗の上にマスクを介して
ｊ’ＪｉＣｒ層を真空蒸着法により形成し、さらにその
上に半田付は可能なＣｕを真空蒸着法により形成して外
部接続用電極を形成した。

このようにして得られた薄膜抵抗体を１５０°Ｃの温度
に１０００時間設置したところ、抵抗値は初期抵抗値に
くらべて１０％変化した。

（効果） 以上この発明によれば、金属酸化物薄膜抵抗と外部接続
用電極の間に導電性を有する金属窒化物層または窒素を
ドープした金属層を介在したものであるため、高温時で
の特性劣化、つまり抵抗値の劣化の小さいものとなり、
安定した特性を有する薄膜抵抗体が得られることになる
。

特　　許　　出　　願　　人 株式会社村田製作所

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属酸化物からなる薄膜抵抗と外部接続用電極の
   間に導電性を有する金属窒化物層または窒素をドープし
   た金属層が介在されていることを特徴とする薄膜抵抗体
   。
2. （２）前記金属酸化物からなる薄膜抵抗と外部接続用電
   極の間に介在されている導電性を有する金属窒化物層は
   、窒化ニッケル、窒化タングステン、窒化チタン、窒化
   バナジウム、窒化マンガン、窒化鉄、窒化コバルト、窒
   化タンタル、窒化ハフニウム、窒化イットリウム、窒化
   モリブデン、窒化クロム、窒化ニオブのうち少なくとも
   １種である特許請求の範囲第（１）項記載の薄膜抵抗体
   。
3. （３）前記窒化物からなる薄膜抵抗と外部接続用電極の
   間に介在されている窒素をドープした金属層は、導電性
   を有する金属である特許請求の範囲第（１）項記載の薄
   膜抵抗体。