JPS6337602A - 薄膜抵抗体の製作方法 - 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】 （ａ業上の利用分野） 本発明は薄膜抵抗体の製作方法、特に抵抗温度係数が小
さく、かつ低シート抵抗から高シート抵抗までの範囲の
薄膜抵抗回路網素子を作るに好適な薄膜抵抗体の製作方
法に関する。

（従来の技術） 抵抗体、コンデンサ、ＩＣ等を複合化したハイブリッド
ＩＣにおいては小型化、高性能化の要求が最近強くなっ
てきている。ハイブリッドＩＣの一例は特開昭５９−１
２３２０３に示されている。従来、ハイブリッドＩＣに
おいては、抵抗体は厚膜印刷ペースト法を用いてへ１２
０３等のセラミック絶縁体基板上に形成していた。しか
し、この方法では、抵抗体の幅を小さくするには限界が
あり、高密度化、高集積化することが困難である。そこ
で、蒸着やスパッタリング等の薄膜技術を用いた薄膜抵
抗体の開発が進められている（雑誌「電子材料Ｊ　１９
８４−５．　ＰＬ３５〜Ｐ１３９）。上記文献に記載の
様に、この薄膜抵抗体の材料としてはＮｉ−Ｃｒ１の材
料を用いて個別抵抗素子を１チツプ上に集積化した薄膜
抵抗回路網素子を作製している。

（発明が解決しようとする問題点） 上記従来技術では抵抗体材料としてＮｉ−Ｃｒ系の材料
を用いており、抵抗値としてはシート抵抗ρ１が１００
Ω／口程度の比較的低抵抗の領域であフた。またＮｉ　
−Ｃｒ系の複合体を用い、）　　高抵抗化したものもあ
るが、この場合、抵抗温度係数が±１１００ｐｐ／　℃
と大であるという問題があった。

また１つの材料で低シート抵抗から高シート抵抗まで作
製できないという問題もあった。

本発明は低しシート抵抗（５０Ω／口程度）から高シー
ト抵抗（１０００Ω／口程度）の範囲で、抵抗温度係数
が±１１００ｐｐ／　”Ｃより小さい薄膜抵抗体の作製
方法を提供するにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の薄膜抵抗体の製作方
法は、Ｃｒ−Ｓｉターゲットを用い、基板温度を２７５
℃以上にして表面熱酸化したＳｔ基板上に膜厚５０〜１
０００人のＣｒ−Ｓｉスパッタリング薄膜を形成し、そ
の後、３００℃以上で２０分間以上熱処理を施すことを
特徴とするものである。

（作　　用） 薄膜抵抗体の抵抗は膜厚に反比例する。Ｃｒ−Ｓｉスパ
ッタリング膜の場合、第３図に示すように、膜厚８０人
で、シート抵抗ρ３は約１０００Ω／口、膜厚８００人
でシート抵抗ｐ、＝ｔｏ。

Ω／口となる。このように、膜厚を選定することにより
、低シート抵抗の膜から高シート抵抗の膜まで作製でき
る。また、この範囲で抵抗温度係数は第１図に示すよう
に２７５℃以上の基板温度で作製したスパッタリング膜
のままでは、低シート抵抗の時１４０〜１７５ｐｐｍ／
　”Ｃ１高シート抵抗の時１１０〜１２５ｐｐｍ／　”
Ｃといずれも１１００ｐｐ／℃以上であるが、スパッタ
リング後、３００℃で２０分以上の熱処理を行なうこと
で、第１図に示すように抵抗温度係数を１１００ｐｐ／
　”Ｃ以下にすることができることを実験的に確認した
。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図ないし第３図を用いて
説明する。

第２図は抵抗薄膜の作製に用いた高周波マグネトロンス
パッタリング装置の真空チャンバ１０の概略平面図を示
す、ターゲット１１は５インチ×１５インチＸ５ｍｍｔ
の３３ｗｔ％Ｃｒ−８７ｗｔ％Ｓｉ板である。ターゲッ
ト１１に対し、矢印方向に６　ｒ、ｐ、ｍ、で回転する
８面体の基板ホルダー１２があり、ターゲットと基板ホ
ルダーは対向するサイドスパッタ方式である。基板（こ
れは基板ホルダー１２の各表面に取り付ける）は３イン
チ径のＳｉ基板で、表面を熱酸化したものを用いた。表
１にスパッタリング条件を示す。

表　　　　　１ 第３図に作製した膜の膜厚とシート抵抗との関係を示す
。膜厚の制御はスパッタリング時間を変えることにより
行なった。第３図ではスパッタリングガス組成として、
Ａｒ１０Ｏ％の場合と、Ａｒ＋　３％０□の場合につい
て、それぞれスパッタリング時の基板温度２００℃と３
００℃で作製した時の結果を示した。基板ｖ貫ハチャン
バ内の赤りを線ヒータ１３て基板を加熱することに五つ
て行なう。なお、第３図では、その後の熱処理をしてい
ないものについて示している。第３図より、膜厚を制御
することにより、シート抵抗が１００Ω／口前後の低シ
ート抵抗の領域から１０００Ω／口前後の高シート抵抗
の領域までの抵抗薄膜を作製することが可能であること
がわかる。なお、スパッタリングガスとしてＡｒ＋　３
％（ｈとした場合、Ａｒ１０Ｏ％の場合に比較して、シ
ート抵抗を高くできることがわかる。また基板温度２０
０℃と３００℃ではほとんど差がないことがわかる。

このようにして、作製した膜の抵抗温度係数ＴＣＨにつ
いて測定した結果を第１図に白の○、△て示したカーブ
として図示した。抵抗温度係数ＴＣＲは２０℃から３０
０℃まで１０℃／分の昇温速度で試料を加熱し、２０℃
から１５０℃までの間の抵抗変化率より求めた。すなわ
ち抵抗温度係数ＴＣＲは次式で求めた。

Ｒ＋ｓｏ：１５０℃での抵抗値、 Ｒｏ：２０℃での抵抗値、 ΔＴ；温度差１５０−２０−１３０℃ である。なお抵抗測定は４探針法で行なった。

第１図では、シート抵抗ρ１が２００Ω／口以下の低シ
ート抵抗の膜と８００〜１０００Ω／口の高シート抵抗
の膜の結果が示しである。第１図に示すように、スパッ
タリング膜のまま、すなわち、その後の熱処理なしの場
合、基板温度を高くするとＴＣＲは小さくなるが、１１
００ｐｐ／　を以下にすることは困難である。しかしこ
れらの膜を膜形成径大気中３００℃−２０分の熱処理を
行なったものでも瓢箪１図の黒の０、Δで示したカーブ
として図示したように、基板温度２７５℃以上の場合、
ＴＣＲが±１１００ｐｐ／　ｔ：以下になることがわか
る。従って、抵抗温度係数ＴＣＲを±１１００ｐｐ／　
ｔ：以下にするには、高い基板温度（２７５℃以上）で
スパッタリングし、膜作製後、３００℃−２０分以上の
熱処理を行なえば良いことがわかった。

なお、第１図においては、スパッタリングガス組成とし
て、Ａｒ１００９ｇの場合を示したが、第４図で示した
ようなＡｒ＋３零〇、混合ガスの場合、ＴＣＲは若干大
きくなる傾向にあり、０２の添加はＴＣＲの低減の観点
からは好ましくない。

上記の様にして作製した抵抗膜を用い、第４図に示す様
な工程でＲ膜抵抗回路網素子を作製し、抵抗温度係数を
測定したところ、低シート抵抗から高シート抵抗の範囲
で、抵抗温度係数は±１１００ｐｐ／　を以下であった
。

本実施例によれば、シート抵抗が１００Ω／口前後から
１０００Ω／口前後の範囲の膜で、抵抗温度係数が１ｏ
ｏｐｐｍ／　”Ｃ以下の薄膜抵抗を作製できるという効
果がある。

前述の実施例では、膜作製後、大気中で熱処理を行なっ
たが、スパッタリング後、真空チャンバ内で真空中ある
いは不活性ガス雰囲気中で熱処理を行なっても良い。真
空中あるいは不活性ガス中熱処理を行なうことにより、
熱処理時に膜表面が汚染されるということがなく、また
薄膜抵抗素子の製作プロセスが簡略化できるという効果
がある。

さらに前述の実施例では、スパッタリング時の基板温度
は２００〜３００℃であったが、さらに基板温度を高く
して、例えば３００〜４００℃としてスパッタリングす
ることにより抵抗温度係数をざらに小さくすることが期
待できる。

（発明の効果） 本発明によれば、１種類の材料で１００Ω／口前後から
１０００Ω／口前後の範囲で色々な値のシート抵抗が得
られ、且つ抵抗温度係数が１１００ｐｐ／を以下の高性
能な抵抗体を作製できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の実験結果を示すグラフ、第２
図は本発明の実施例に用いたスパッタリング装置の真空
チャンバの概略平面図、第３図は本発明の実施例の実験
結果を示すグラフ、第４図は本発明の実施例による抵抗
膜を用いて薄膜抵抗回路網素子を作製するプロセスの説
明図である。 １０・・・真空チャンバ　　１１・・・ターゲット１２
・・・基板ホルダー　　１３・・・赤外線ヒータ１４・
・・シャッター 谷　浩太部 基板温度（’Ｃ） １０　真堂す情ンノＫ　　　　　　７３　　売外線を一
夕１１　ターケしト　　　　　　　１４　シャッタ１２
　基板ホルダ 第３図 膜　　厚　（′７Ｌ？ｙＬ） 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　Ｃｒ−Ｓｉターゲットを用い、基板温度を２７５℃以
   上にして表面熱酸化したＳｉ基板上に膜厚５０〜１００
   ０ÅのＣｒ−Ｓｉスパッタリング薄膜を形成した後、３
   ００℃以上で２０分間以上の熱処理を施すことを特徴と
   する薄膜抵抗体の製作方法。