【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は薄膜サーマルヘツドの発熱素子に関す
るものである。
感熱記録用サーマルヘツドは絶縁基板上に配列
された微小な発熱抵抗体とそれに電力を投入する
ためのリード線、及び発熱抵抗体表面に形成され
た保護膜層からなる基本構造を有している。
サーマルヘツドには作成法の相違から厚膜型と
薄膜型があるが、微細加工が容易であり、且つ熱
損失の少ない薄膜型が高分解能、高速度の記録に
は有利である。
従来から薄膜型サーマルヘツドの発熱抵抗体と
しては混成集積回路等に薄膜抵抗体として利用さ
れている窒化タンタルのスパツタ膜が使用されて
きた。
フアクシミリ等において高速化を実現するため
には、数ミリ秒以下の短い印字パルスで感熱記録
紙を発色させなければならない。このためには発
熱素子に大電力を投入し、400℃以上もの温度を
発生させる必要がある。
また駆動回路での電力消費と発熱を少なくする
ために印加電力の大電力化は高電圧化による必要
がある。この様な要請から発熱抵抗体としては熱
安定性に優れた高抵抗薄膜材料が望まれている。
ところで、上記の窒化タンタル膜は比抵抗が約
200μΩcmと小さく、300℃以上の温度では熱安定
性に欠けるために印字パルスの大電力化には耐え
ることができない。そこで各種の材料が検討され
ているが、もつとも注目されているのは高融点金
属のホウ化物、炭化物、硅化物又は窒化物であ
る。
これらの材料は耐熱材料として知られているも
のである。しかしこれらの化合物の比抵抗値はい
ずれも50〜200μΩcm程度であり、窒化タンタル
と同様小さすぎる。
これらの材料を基礎にして高抵抗化を図ること
は高抵抗元素である硅素やホウ素などを化学量論
的組成より過剰に混入したスパツタ膜を作成する
ことにより容易に実現できる。
しかし、高融点金属−硅素系の各種の材料を中
心としてスパツタ膜を作成し特性を調査した結
果、高抵抗薄膜抵抗体を作成することは可能であ
るが、サーマルヘツド用の発熱体としては耐電力
性の点で十分な性能を得ることができないことが
判明した。
高比抵抗であり、膜厚も厚く、耐酸化性にも優
れているにもかかわらず高い性能が得られない主
要な原因は、発熱体の内部組織が変化し、これが
抵抗値の非可逆的な変化をもたらしていることに
あることが判つた。すなわち、硅素やホウ系など
を過剰に含んだ高融点材料のスパツタ膜は非晶質
状態か粒径の非常に小さな非晶質に近い多結晶状
態であるが、高温下において結晶化、粒成長又は
構成物質の偏析などが生じる。
これらの内部組織の変化は非常に大きな抵抗値
の変化をもたらす。従つて、耐電力性を有しかつ
長寿命の発熱体であるためには、耐酸化性に優れ
ているばかりではなくスパツタ膜の内部組織が熱
に対して安定であることが重要である。
このような知見をもとにして各種の材料を作
成、検討した結果本発明が得られたものである。
SiCに高融点金属を混入した本発明のスパツタ
膜は、固有抵抗の広範な領域にわたつて耐酸化性
に富むとともに、内部組織が熱的に安定であり優
れた発熱抵抗体である。
以下に本発明の高融点金属−SiCスパツタ膜に
ついて従来の高融点金属−Siスパツタ膜と対比し
て詳細に説明する。
酸化による影響をのぞくために窒素雰囲気中で
熱処理し、その前後の抵抗値の変化を測定した。
窒素雰囲気中での熱処理は500℃、600℃及び700
℃で２時間行なつた。
第１図にTa−Siスパツタ膜の場合について示
した。横軸は基板温度250℃で石英ガラス上に作
成した試料（以下ではこれをas sputter膜とい
う）の比抵抗値であり、TaとSiの組成比に対応
するものである。縦軸は熱処理後の抵抗値をas
sputter膜の抵抗値で割つたものである。
第１図から判るように、Ta−Siスパツタ膜で
は熱処理によつて抵抗値が大きく変化する。また
Ta−Siの組成比に対する抵抗値変化の依存性が
著しい。特に高い比抵抗の試料程大きな抵抗値の
増大がある。抵抗値変化の小さい103μΩcm以下の
小さな比抵抗領域においてのみ実用的であるが、
比抵抗の小さな領域は金属成分が多く熱酸化しや
すい。また所定の面積抵抗を得るためには膜厚を
薄くしなければならいことも加わつて耐酸化性に
問題が生じる。
次に本発明の高融点金属−SiCスパツタ膜をも
ちいて同様の測定を行なつた結果を示す。第２図
はTa−SiC、第３図はMo−SiCに関するもので
ある。横軸は第１図と同じくas sputter膜の比抵
抗値でありTaあるいはMoとSiCとの組成比に対
応するものである。
第２図、第３図から判るように本発明の高融点
金属−SiCスパツタ膜は広範な比抵抗領域におい
て窒素中熱処理による抵抗値の変化が非常に少な
い。特に600℃以下の熱処理では抵抗値の変化は
ほとんど見られず、また104μΩcm以上の高い比抵
抗領域においても抵抗値の変化が非常に小さい。
このような特性をより詳細に観察するために真
空中において試料を加熱しながら抵抗値の変化を
測定した。温度プログラムは６℃／分で昇温し
650℃で１時間保持した後、６℃／分で降温した。
第４図にTa−Siスパツタ膜とTa−SiCスパツ
タ膜での測定例を示す。両試料ともas sputterで
は約4000μΩcmの比抵抗を有している。
両試料とも昇温初期においては固有の抵抗温度
係数（TCR）により可逆的に抵抗値が減少する
が、Ta−Siでは300℃から非可逆的な抵抗値の増
大が生じ始めており、500℃近傍で抵抗値が一度
減少した後、600℃近傍から急激に増大している。
650℃１時間の保持中にも抵抗値の増大が継続す
る。降温後の抵抗値は昇温前の抵抗値の約10倍に
も増大している。
Ta−SiCの場合では、450℃付近から非可逆的
な抵抗値の増大が観察されるが非常に小さなもの
であり、650℃に保持中の抵抗値の増大も僅かで
あり、降温後の抵抗値は昇温前のものに比較して
1.05倍になつているだけである。
スパツタ膜の熱による構造の変化を知るために
３ミクロン程の厚さのスパツタ膜を作成し、熱処
理後Ｘ−線回折を行なつた。Ta−Siでは500℃以
上の熱処理によつてTaSi2等の明確な回折ピーク
が観察されたが、Ta−SiCやMo−SiCなどでは
700℃の熱処理によつても回折ピークはなく非晶
質状態であつた。
高融点金属−SiCスパツタ膜が非酸化雰囲気に
おいて抵抗値の非可逆的な変化が微少であるの
は、非晶質状態が高温まで著しく安定であること
に対応していることが判つた。
以上、スパツタ膜の内部組識の変化と抵抗値の
変化について述べてきたが、内部組識の変化が発
熱素子の寿命への悪影響を与えることを避けるた
めに、Ta−Siスパツタ膜では使用温度より十分
高い温度でスパツタ膜を作成するか、作成後に熱
処理を行なう必要がある。
しかし、サーマルヘツド等に安価な絶縁基板材
料として使用されているガラスグレーズドアルミ
ナ基板やガラス板では熱処理温度を高くすること
はできず、500℃程度までが許容されるだけであ
る。高速サーマルヘツドに要求される400〜500℃
もの発熱体温度、及び第４図に示した傾向等から
500℃程度の熱処理温度では不十分であり耐電力
性に劣る結果となる、また高価ではあるが石英等
を基板とすることによつて高温での熱処理を導入
することが可能であるが、熱処理により抵抗値が
著しく変化する材料では所定の抵抗値を精度良く
得ることが困難である。
本発明の高融点金属−SiCスパツタ膜の特性は
この様な観点から発熱素子として優れたものであ
るとともに、耐酸化性においても優れた特性を示
すことが大気中で450℃の炉内に放置して抵抗値
の増大を測定することにより判つた。例えば、膜
厚1500Å、比抵抗2000μΩcmのMo−SiCスパツタ
膜を真空中520℃で２時間熱処理した試料では、
大気中で450℃100時間のエージングにより抵抗値
の増大は約３％であつた。同様の試料にSiO2を
２ミクロン保護膜として形成したものでは0.2％
以下の非常に小さな抵抗値の増大しか示さなかつ
た。
高速用のサーマルヘツドに要求される３ミリ秒
以下の短いパルス巾で大電力を投入する場合には
急激な熱衝撃により発熱体にクラツクが発生した
り、剥離が生じやすいことも又、大きな問題にな
つている。
本発明の高融点金属−SiCスパツタ膜は耐熱衝
撃性にも非常に優れている。サーマルヘツドを試
作して1.5ミリ秒のパルス巾で電力印加試験を行
なつたが、クラツクや剥離による破壊例は観察さ
れず、従来例における破壊はすべてグレーズ層の
融解により生じたものであつた。
この様に高融点金属−SiC発熱体が熱衝撃性に
も優れているのはSiC自身がかなり小さな熱膨張
係数を有する材料であることによつていると思わ
れる。
以上述べてきたように本発明の高融点金属−
SiCスパツタ膜発熱体は高温まで非晶質状態が安
定であり、それに伴ない抵抗値の熱履歴による変
化も少なく、また耐酸化性にも優れているばかり
でなく、熱衝撃性にも優れた性質を示している。
この様な性質はSiC固有の特性に寄るところが大
きい。
また、導電性を付与する金属元素としては結合
力が強く、硅素及び炭素と強く結合した高融点化
合物を形成する金属元素が適している。
この様な特性を有している一連の元素はいわゆ
る高融点金属元素として知られている。したがつ
て、以上ではMo−SiC及びTa−SiCについて特
性を述べてきたが、高融点金属であるZr、Hf、
Ｗ、Nbを使用してもほとんど同様の性質を示し、
また、これらを２種類以上混合してもちいても同
様の特性を示した。
これらの高融点金属とは性質を異にする、すな
はち融点が比較的低く、硅素及び炭系と化合物を
形成しない銅をもちいて、銅−SiCスパツタ膜を
作成し評価したところ、550℃で急激に抵抗値が
減少した。これは銅が偏析したことによつてい
る。従つてこの様な金属元素は本発明には不適当
である。
本発明の高融点金属−SiCスパツタ膜は簡便に
はSiCターゲツト上に高融点金属の小片を乗せた
複合ターゲツトをもちいることにより作成され
る。複合ターゲツトの高融点金属小片とSiCの面
積比を変えることにより任意の組成のスパツタ膜
を作成することができる。またターゲツトとして
SiC粉末と高融点金属粉末を混合、加圧成型した
ものをもちいても同様のスパツタ膜を作成するこ
とができる。
高融点金属とSiCの組成比を変えることにより
スパツタ膜の比抵抗値を広範に変えることができ
るが、300μΩcm以下の金属成分の多い領域では
耐酸化性に劣るとともに剥離、クラツクが発生し
やすくなる。またSiC成分を多くした５×104μΩ
cm以上の高比抵抗領域においては3000ppM以上
の大きな負の抵抗温度係数を示すために実用上問
題がある。
従つて本発明の発熱体は比抵抗領域として３×
102〜５×104μΩcmの間で特に有用である。
この比抵抗範囲は高融点金属とSiCの組成比と
してはSiC1分子に対して金属原子数が0.08〜0.35
に対応するものである。
次に実施例について説明する。
ホツトプレス法により作成された直径178mmの
SiCターゲツト（MRC製）上に５×５×0.5の金
属板小片を一様に配置した複合ターゲツトをもち
いて高周波２極スパツタ装置によりスパツタ膜を
作成した。金属板小片としては、Ta、Mo、Ｗ、
Zr、Nb、Hfの99.9％以上の純度のものをもちい
た。基板としては80ミクロンのグレーズ層を有し
た厚さ1.5ミリのアルミナ基板をもちい、耐エツ
チング層としてTa2O5をスパツタコートしたもの
を使用した。
スパツタ条件はスパツタリングガスとして２×
10-2Torrのアルゴン、高周波電力400W、基板温
度150℃である。
スパツタ後窒素中で500℃、30分間の熱処理を
行なつた後、蒸着クロム膜をエツチング用マスク
として、通常のホトリゾグラフ技術により６ドツ
ト／ミリの抵抗体パターンを形成した。なお、エ
ツチング液としてはフツ硝酸をもちいた。電極部
は1.5ミクロン厚さのCr−Pd−Au蒸着膜を使用し
た。また保護膜としてSiO2を２ミクロン、その
上にTa2O3を５ミクロンをスパツタリングにより
作成した。
このようにして作成したサーマルヘツドをもち
いてステツプストレス試験を行なつた。試験条件
はパルス幅2.5ミリ秒、繰り返し50ミリ秒で30分
間の通電である。
印加電力は印加電圧と電流値を測定することに
より算出したが、発熱抵抗体の抵抗温度係数によ
り電流パルスは一定ではないのでパルスの中央値
により計算した。
抵抗値は通電後５分間放置した後の値により評
価した。発熱体の耐電力性の目安として抵抗値が
５％変化する印加電力値をミリ平方当りに換算し
て耐電力値とした。
表に各種の高融点金属−SiC発熱抵抗体の膜
厚、ドツト抵抗値、及び耐電力値を示した。
なおドツト寸法は、長さ300ミクロン、幅132ミ
クロンである。また、発熱抵抗体の作成の際の
SiCターゲツト上に占める各金属小片の面積百分
率をも表に示した。
The present invention relates to a heating element for a thin film thermal head. A thermal head for heat-sensitive recording has a basic structure consisting of minute heating resistors arranged on an insulating substrate, lead wires for supplying power to them, and a protective film layer formed on the surface of the heating resistors. . There are two types of thermal heads: thick-film type and thin-film type due to differences in manufacturing methods, but the thin-film type is advantageous for high-resolution and high-speed recording because it is easy to microfabricate and causes less heat loss. Conventionally, a sputtered film of tantalum nitride, which is used as a thin film resistor in hybrid integrated circuits, has been used as a heat generating resistor in a thin film type thermal head. In order to achieve higher speeds in facsimile and the like, thermal recording paper must be colored with short printing pulses of several milliseconds or less. To do this, it is necessary to input a large amount of power to the heating element to generate temperatures of over 400 degrees Celsius. Furthermore, in order to reduce power consumption and heat generation in the drive circuit, it is necessary to increase the applied power by increasing the voltage. In view of these demands, a high resistance thin film material with excellent thermal stability is desired as a heating resistor. By the way, the tantalum nitride film mentioned above has a resistivity of approximately
It is small at 200 μΩcm and lacks thermal stability at temperatures above 300°C, so it cannot withstand high power printing pulses. Various materials are being considered for this purpose, but the ones that are attracting the most attention are borides, carbides, silicides, and nitrides of high-melting point metals. These materials are known as heat-resistant materials. However, the specific resistance values of these compounds are all about 50 to 200 μΩcm, which is too small like tantalum nitride. Achieving high resistance based on these materials can be easily achieved by creating a sputtered film in which high resistance elements such as silicon and boron are mixed in in excess of the stoichiometric composition. However, as a result of making sputtered films mainly from various high-melting-point metal-silicon materials and investigating their properties, it was found that although it is possible to make high-resistance thin-film resistors, they are not durable enough to be used as heating elements for thermal heads. It was found that sufficient performance could not be obtained in terms of power consumption. The main reason why high performance cannot be obtained despite the high specific resistance, thick film thickness, and excellent oxidation resistance is that the internal structure of the heating element changes, and this causes an irreversible change in resistance. It turns out that this is what brings about significant changes. In other words, a sputtered film made of a high-melting point material containing an excessive amount of silicon or boron is in an amorphous state or a polycrystalline state with extremely small grain sizes, but crystallization and grain growth occur at high temperatures. Or, segregation of constituent substances may occur. These internal organization changes result in very large changes in resistance. Therefore, in order for the heating element to have power durability and a long life, it is important not only to have excellent oxidation resistance but also for the internal structure of the sputtered film to be stable against heat. The present invention was obtained as a result of creating and studying various materials based on such knowledge. The sputtered film of the present invention, which is made by mixing SiC with a high melting point metal, has excellent oxidation resistance over a wide range of resistivity, and has a thermally stable internal structure, making it an excellent heating resistor. The refractory metal-SiC sputtered film of the present invention will be explained in detail below in comparison with a conventional refractory metal-Si sputtered film. In order to check for the effects of oxidation, heat treatment was performed in a nitrogen atmosphere, and the change in resistance value before and after the heat treatment was measured.
Heat treatment in nitrogen atmosphere is 500℃, 600℃ and 700℃
This was carried out for 2 hours at ℃. Figure 1 shows the case of a Ta-Si sputtered film. The horizontal axis is the specific resistance value of a sample prepared on quartz glass at a substrate temperature of 250°C (hereinafter referred to as an as sputter film), which corresponds to the composition ratio of Ta and Si. The vertical axis is the resistance value after heat treatment as
It is divided by the resistance value of the sputter film. As can be seen from FIG. 1, the resistance value of the Ta-Si sputtered film changes greatly by heat treatment. Also
The dependence of the resistance change on the Ta-Si composition ratio is remarkable. In particular, the higher the resistivity of the sample, the greater the increase in resistance value. It is practical only in the small resistivity region of 10 3 μΩcm or less, where resistance value changes are small.
Areas with low resistivity have a large amount of metal components and are susceptible to thermal oxidation. In addition, in order to obtain a predetermined sheet resistance, the film thickness must be reduced, which causes a problem in oxidation resistance. Next, the results of similar measurements performed using the refractory metal-SiC sputtered film of the present invention will be shown. FIG. 2 is related to Ta-SiC, and FIG. 3 is related to Mo-SiC. As in FIG. 1, the horizontal axis is the specific resistance value of the as sputter film, which corresponds to the composition ratio of Ta or Mo to SiC. As can be seen from FIGS. 2 and 3, the refractory metal-SiC sputtered film of the present invention exhibits very little change in resistance value due to heat treatment in nitrogen over a wide range of resistivity. In particular, when heat treated at temperatures below 600°C, almost no change in resistance value is observed, and even in the high resistivity region of 10 4 μΩcm or higher, the change in resistance value is extremely small. In order to observe these characteristics in more detail, we measured changes in resistance while heating the sample in vacuum. The temperature program increases at a rate of 6℃/min.
After holding at 650°C for 1 hour, the temperature was lowered at a rate of 6°C/min. FIG. 4 shows measurement examples for Ta-Si sputtered films and Ta-SiC sputtered films. Both samples have a specific resistance of approximately 4000μΩcm when sputtered. In both samples, the resistance value decreases reversibly due to the inherent temperature coefficient of resistance (TCR) at the initial stage of temperature rise, but in Ta-Si, an irreversible increase in resistance value begins to occur from 300℃, and around 500℃. After the resistance value decreased once at , it suddenly increased from around 600℃.
The resistance value continues to increase during holding at 650°C for 1 hour. The resistance value after the temperature was lowered was approximately 10 times greater than the resistance value before the temperature was raised. In the case of Ta-SiC, an irreversible increase in resistance value is observed from around 450℃, but it is very small.The increase in resistance value while being held at 650℃ is also small, and the The values are compared to those before temperature rise.
It has only increased by 1.05 times. In order to understand the changes in the structure of the sputtered film due to heat, a sputtered film with a thickness of about 3 microns was prepared and subjected to X-ray diffraction after heat treatment. Clear diffraction peaks such as TaSi2 were observed in Ta-Si when heat treated at temperatures above 500℃, but in Ta-SiC and Mo-SiC, clear diffraction peaks were observed.
Even after heat treatment at 700°C, there was no diffraction peak and the sample remained in an amorphous state. It was found that the irreversible change in resistance of the refractory metal-SiC sputtered film in a non-oxidizing atmosphere is small, which corresponds to the fact that the amorphous state is extremely stable up to high temperatures. Above, we have discussed changes in the internal structure and resistance value of the sputtered film, but in order to prevent changes in the internal structure from having an adverse effect on the life of the heating element, Ta-Si sputtered films are It is necessary to create the sputtered film at a sufficiently higher temperature or to perform heat treatment after creation. However, for glass glazed alumina substrates and glass plates, which are used as inexpensive insulating substrate materials for thermal heads and the like, it is not possible to increase the heat treatment temperature, and only temperatures up to about 500°C are permissible. 400-500℃ required for high-speed thermal head
From the temperature of the heating element and the trends shown in Figure 4,
A heat treatment temperature of around 500℃ is insufficient and results in poor power durability.It is also possible to introduce heat treatment at a high temperature by using quartz or the like as a substrate, although it is expensive. It is difficult to obtain a predetermined resistance value with high accuracy with materials whose resistance value changes significantly due to the resistance value of the material. The properties of the high melting point metal-SiC sputtered film of the present invention are excellent from these viewpoints as a heating element, and it also exhibits excellent oxidation resistance when left in a furnace at 450°C in the atmosphere. This was determined by measuring the increase in resistance value. For example, in a sample where a Mo-SiC sputtered film with a film thickness of 1500 Å and a specific resistance of 2000 μΩcm was heat-treated at 520°C in vacuum for 2 hours,
Aging in the atmosphere at 450°C for 100 hours resulted in an increase in resistance of about 3%. 0.2% for a similar sample with SiO 2 formed as a 2 micron protective film.
It showed only a very small increase in resistance: Another major problem is that when high power is applied with a short pulse width of 3 milliseconds or less, which is required for high-speed thermal heads, the heating element is likely to crack or peel due to sudden thermal shock. It's getting old. The refractory metal-SiC sputter film of the present invention also has excellent thermal shock resistance. A prototype thermal head was manufactured and a power application test was conducted with a pulse width of 1.5 milliseconds, but no damage due to cracking or peeling was observed, and all damage in the conventional example was caused by melting of the glaze layer. . The reason why the high melting point metal-SiC heating element has such excellent thermal shock resistance is thought to be due to the fact that SiC itself is a material having a fairly small coefficient of thermal expansion. As described above, the high melting point metal of the present invention -
The SiC sputtered film heating element is stable in its amorphous state up to high temperatures, with little change in resistance due to thermal history, and has excellent oxidation resistance as well as thermal shock resistance. It shows the nature.
Such properties are largely due to the unique characteristics of SiC. Further, as the metal element imparting conductivity, a metal element having a strong bonding force and forming a high melting point compound strongly bonded with silicon and carbon is suitable. A series of elements having such properties are known as so-called high melting point metal elements. Therefore, although the characteristics of Mo-SiC and Ta-SiC have been described above, high melting point metals such as Zr, Hf,
Even when W and Nb are used, almost the same properties are shown,
Furthermore, when two or more of these were used as a mixture, similar characteristics were exhibited. When a copper-SiC sputtered film was prepared and evaluated using copper, which has different properties from these high-melting point metals, that is, it has a relatively low melting point and does not form compounds with silicon and carbon, it was found that the temperature was 550℃. The resistance value decreased rapidly. This is due to the segregation of copper. Therefore, such metal elements are inappropriate for the present invention. The refractory metal-SiC sputter film of the present invention is conveniently produced by using a composite target in which a small piece of refractory metal is placed on a SiC target. By changing the area ratio of the high melting point metal pieces and SiC in the composite target, a sputtered film with an arbitrary composition can be created. Also as a target
A similar sputtered film can also be created using a mixture of SiC powder and high melting point metal powder and pressure molded. By changing the composition ratio of high melting point metal and SiC, the specific resistance value of the sputtered film can be varied over a wide range, but in areas with a large amount of metal components of 300μΩcm or less, oxidation resistance is poor and peeling and cracking are likely to occur. . In addition, 5×10 4 μΩ with increased SiC component
In the high resistivity region of cm or more, it exhibits a large negative temperature coefficient of resistance of 3000 ppM or more, which poses a practical problem. Therefore, the heating element of the present invention has a specific resistance area of 3×
Particularly useful are values between 10 2 and 5×10 4 μΩcm. In this specific resistance range, the composition ratio of high melting point metal and SiC is 0.08 to 0.35 metal atoms per molecule of SiC.
This corresponds to Next, an example will be described. 178mm diameter made by hot pressing method.
A sputtered film was created using a high-frequency two-pole sputtering device using a composite target in which 5 x 5 x 0.5 metal plate pieces were uniformly arranged on a SiC target (manufactured by MRC). Small metal plates include Ta, Mo, W,
We used Zr, Nb, and Hf with a purity of 99.9% or higher. The substrate used was an alumina substrate with a thickness of 1.5 mm and a glaze layer of 80 microns, and was sputter-coated with Ta 2 O 5 as an etching-resistant layer. The sputtering conditions are 2× as sputtering gas.
Argon at 10 -2 Torr, high frequency power 400W, and substrate temperature 150℃. After sputtering, a heat treatment was performed at 500° C. for 30 minutes in nitrogen, and then a resistor pattern of 6 dots/mm was formed by ordinary photolithography using the vapor-deposited chromium film as an etching mask. Note that fluorinated nitric acid was used as the etching solution. A Cr-Pd-Au vapor deposited film with a thickness of 1.5 microns was used for the electrode part. Further, as a protective film, 2 microns of SiO 2 and 5 microns of Ta 2 O 3 were formed thereon by sputtering. A step stress test was conducted using the thermal head thus prepared. The test conditions were 30 minutes of electricity with a pulse width of 2.5 milliseconds and a repetition rate of 50 milliseconds. The applied power was calculated by measuring the applied voltage and current value, but since the current pulse was not constant due to the temperature coefficient of resistance of the heating resistor, it was calculated from the median value of the pulse. The resistance value was evaluated by the value after being left for 5 minutes after energization. As a measure of the power resistance of the heating element, the applied power value at which the resistance value changes by 5% was converted into a power resistance value per square millimeter. The table shows the film thickness, dot resistance, and power resistance of various high melting point metal-SiC heating resistors. The dot dimensions are 300 microns in length and 132 microns in width. Also, when creating a heating resistor,
The area percentage of each metal piece on the SiC target is also shown in the table.
【表】
耐電力値はいずれも30W／mm2以上ある。
表面温度の測定では、30W／mm2印加電力では発
熱ドツトの中央において600℃以上の温度であり、
本発明の高融点金属−SiCは優れた耐電力特性を
示している。
以上のように、本発明によれば工業的価値の大
きい薄膜発熱体を達成することができる。[Table] The power resistance values are all 30W/ mm2 or higher. When measuring the surface temperature, at an applied power of 30W/ mm2 , the temperature at the center of the heating dot was over 600℃,
The refractory metal-SiC of the present invention exhibits excellent power durability characteristics. As described above, according to the present invention, a thin film heating element of great industrial value can be achieved.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図、第２図、第３図は各々Ta−Si、Ta−
SiC及びMo−SiCスパツタ膜を500℃、600℃、
700℃で２時間、熱処理したことによる抵抗変化
を示したものである。第４図はTa−Siスパツタ
膜とTa−SiCスパツタ膜を真空中において６℃／
分で昇温し、650℃で１時間保持した後６℃／分
で降温する温度プログラム下での抵抗値の変化を
表わすもので、実線はTa−SiC、点線はTa−Si
スパツタ膜の場合である。
Figures 1, 2, and 3 are Ta-Si and Ta-
SiC and Mo-SiC sputtered films at 500℃, 600℃,
This figure shows the change in resistance caused by heat treatment at 700°C for 2 hours. Figure 4 shows Ta-Si sputtered film and Ta-SiC sputtered film in vacuum at 6℃/
It shows the change in resistance value under a temperature program in which the temperature is raised at 650°C for 1 hour, then lowered at 6°C/min. The solid line is for Ta-SiC, and the dotted line is for Ta-SiC.
This is the case with sputtered films.