JPS63261703A - 薄膜抵抗体の製造方法 - 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】 〔概　要〕 本発明はサーマルヘッドの発熱体等に用いられる薄膜抵
抗体の抵抗値の温度係数を減少させることを目的とした
もので、窒化物を形成し得る金属と、窒化硅素とからな
るターゲットを用いて、不活性ガス中でスパツクするこ
とにより目的を達成するものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明はサーマルへラドの発熱体等に用いられる薄膜抵
抗体の製造方法に関する。

サーマルプリンタにおいては、薄膜抵抗体である発熱体
が形成されたサーマルヘッドを備えており、この発熱体
に通電することによる該発熱体の発熱を利用して印字が
行われる。

サーマルプリンタの低消費電力化のために、高比抵抗で
抵抗値の温度係数が小さい薄膜抵抗体が望まれている。

〔従来の技術〕

サーマルへラドの発熱体として用いられる薄膜抵抗体は
、高温度での耐酸化性が良く、しがも抵抗値の経時変化
が少なく、かつ高い比抵抗が必要とされる。

近時、この種の薄膜抵抗体として、窒素と化合し得る金
属（例えばタンタル、チタン、タングステン、クロム等
）と、硅素と、窒素とからなる薄膜抵抗体が提案されて
いる。

上記薄膜抵抗体の製造方法として、該窒素と化合し得る
金属と、硅素とをターゲットとして、窒素ガスを含む気
体中でスパッタリングする方法が試みられている。

そして、例えば、タンタルターゲット上に硅素ウェハを
面積比で約３０％になるよう社装置し窒素を約２　Ｘ　
１０’　Ｔｏｒｒ導入してスパッタリングを行い、比抵
抗が６００μΩ・値と高く、かつサーマルへソドの発熱
抵抗体として要求される耐熱性を持ち、高温度での抵抗
値の経時変化の少ない薄膜抵抗体が得られている。

この比抵抗値は、従来広く用いられていた窒化タンタル
や硅素タンタルによる発熱抵抗体の実現可能な比抵抗３
００μΩ・備に比べて２倍高く、高抵抗値の発熱抵抗素
子を得るためのパターン形成が一層容易で且つ膜厚を厚
くできるなど、サーマルヘッドの製造が容易でまた電源
容量の低減に効果があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第３図は、上記製造方法に準じて製作したタングステン
（−）−硅素（Ｓｔ）−窒素（Ｎ）からなる、従来の薄
膜抵抗体の抵抗温度係数を示す図である。

サーマルヘッドの発熱体は、通常、通電によって５００
℃程度まで加熱して印字を行わせるが、温度上昇に伴っ
て抵抗値が可逆的に変化（減少）する。サーマルヘッド
は定電圧で駆動されるため、この減少が大きいと電流値
が加速的に増大して熱的な暴走を生じ、サーマルヘッド
の破壊に至る。

通常、この変化の度合を表す抵抗温度係数（以下ＴＣＰ
と略称ず）が−５００ｐｐｍ／”Ｃを超える薄膜抵抗体
は、サーマルヘッドの発熱素子として使用できない。第
３図はタングステンと硅素の組成比率を変えたターゲッ
トを用いて、窒素ガスを含むアルゴンガス中でスパッタ
リングを行い、比抵抗の異なる薄膜抵抗体を作製し、そ
のＴＣＰを測定したデータであるが、サーマルヘッドに
適用可能なのは、比抵抗が約６００μΩ・ｃ以下の組成
比率の薄膜抵抗体であることがわかる。

前述のように、３膜抵抗体の比抵抗はできるだけ高いこ
とが望ましいが、従来の製造方法によるタングステン（
−）−硅素（Ｓｉ）−窒素（Ｎ）からなる薄膜抵抗体は
そのＴＣＲから、実用可能な比抵抗値に限界があるとい
う問題点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の製造方法は、窒素化合物となり得るタングステ
ンなどの金属と、窒化硅素とからなるターゲットを用い
て、アルゴンのみのガス中でスパッタリングを行うこと
により、上記問題点を解決するものである。

〔作用〕

窒素と予め結合している窒化硅素と、窒素を含まない上
記金属とをターゲットとし、窒素を含まないアルゴンガ
ス中でスパッタリングすることにより成膜させた薄膜抵
抗体は、従来のスパッタガスから窒素を取り込んで成膜
した場合に比べて、窒素原子の取り込み方が異なり、そ
の膜内部における窒素の安定性が向上するものと考えら
れる。

即ち、窒化硅素（Ｓｉ３Ｎ４）は六方晶系に属する共有
結合性の高い物質であり、１９００℃の高温まで安定で
あって、これ以上の温度では昇華し分解する性質をもっ
ている。そのため窒化硅素をターゲットとしてスパッタ
しても分解が起こらず、分子状態で被処理基板上に付着
した窒化硅素は共スパッタされた金属原子と均一に混合
して固溶体を形成し、そのために熱的安定性を示すもの
と思われる。

一方、金属（−）と硅素をターゲットとして窒素ガス中
でスパッタする場合は窒化反応が完全には進行せず、ま
た金属（−）の窒化物と硅素とをターゲットとして不活
性ガス中でスパッタする場合は金属（匈）の窒化物が分
解するため不安定な固溶体を生じ結晶学的に不安定であ
り、これが原因で抵抗温度係数が大きくなると思われる
。

実験結果によれば、第２図の本発明の製造方法に係る薄
膜抵抗体の抵抗温度係数を示す図の（ａ）で表されるよ
うに、ＴＣＲＯ値は高比抵抗の場合まで極めて小さく、
サーマルヘッドの発熱体として適していることがわかる
。

〔実施例〕

以下添付図により本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明製造方法に係るサーマルヘッドの断面図
、第２図は本発明の製造方法に係る薄膜抵抗体の抵抗温
度係数を示す図である。

第１図において、■はサーマルヘッドの発熱体近傍部で
あり、セラミックからなる絶縁基板２０所定部にガラス
又はポリイミド等の蓄熱層３を形成した後、薄膜抵抗体
４が本発明の製造方法によ・リスバッタリングされる。

即ち、ターゲットとして、タングステンと窒化硅素（Ｓ
ｉ３Ｎａ　）との混合物を用いアルゴンガス中で５００
人の厚さにスパッタリングを行った。

次いで、薄膜抵抗体４を所望の形状にパターン形成し、
その上に導体層６をパターン形成して薄膜抵抗体の一部
を発熱部５として露出させる。その後に発熱部５を覆う
保護層７を被着して完成す・る。

第２図の（ａ）は、上記スパッタリングを行う際、ター
ゲットのタングステンと窒化硅素との組成比率を変えて
薄膜抵抗体の比抵抗を変化させ、抵抗温度係数ＴＣＲと
の関係を求めたものである。

比較のため、従来の製造方法即ち、タングステンと硅素
よりなるターゲットを用いて窒素を含むアルゴンガス中
でスパッタリングした薄膜抵抗体のデータを点線（ｂ）
で再出した。

本発明による（ａ）は、比抵抗が約２０００μΩ・Ｃ以
上の組成でも、ＴＣＰは−２５０ｐｐｍ／”Ｃ以下で、
従来法（ｂ）に比べて大幅に改善されていることがわか
る。

さらに、本発明により製造されたサーマルヘッドの実用
性を調べるために、記録紙を接触させない状態（即ち発
熱部の温度上昇を苛酷にした状態）で、印字テストを行
った。比抵抗が約１５００μΩ・備、ＴＣＰが−１５０
ｐｐｍ／’Ｃの薄膜抵抗体で形成された発熱部に、パル
ス幅１　ｍｍ５ｅｃ、で４０ｍＪ／ｎ＋ｍ２の゛加熱エ
ネルギーを印加した結果、１０日パルス印加後の抵抗値
の経時変化は５％以下であった。これは本薄膜抵抗体サ
ーマルヘッドの発熱体として、従来品の２倍以上の高比
抵抗でも、その抵抗値経時変化特性（耐熱性）に関して
十分実用に供することができることを証明するものであ
る。

なお、本実施例では、金属としてタングステンを用いた
場合を述べたが、窒素と化合し得る他の金属、例えばタ
ンタル、チタン、クロム等を用いても同様な効果を得る
ことができる。

〔発明の効果〕

本発明の製造方法によれば、サーマルヘッドに必要とさ
れる、高比抵抗での抵抗値の経時変化が小さくかつ抵抗
温度係数が小さい、窒素と化合し得る金属−硅素−窒素
からなる薄膜抵抗体を得ることが可能となり、サーマル
プリンタ等の小型化、経済化に及ぼす効果は顕著である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の製造方法に係るサーマルヘッドの断
面図、 第２図は、本発明の製造方法に係る薄膜抵抗体の抵抗温
度係数を示す図、 第３図は、従来の薄膜抵抗体の抵抗温度係数を示す図、 である。 図において、 １−発熱体近傍部、　　　２・−絶縁基板、３−・蓄熱
層、　　　　　　４−・−薄膜抵抗体、５・−発熱部、
　　　　　　６・・−導体層、７−保護層、 である。 本島日月の製造、方シ夫にイ糸ろサーマｌレヘ７ビー達
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Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　窒素と化合し得る金属と、窒化硅素とからなるターゲ
   ットを用いて、不活性ガス中でスパッタリングし、耐熱
   性を備えた被処理基板上に窒化硅素と金属との固溶体か
   らなる薄膜をパターン形成することを特徴とする薄膜抵
   抗体の製造方法。