(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板表面に抵抗体を有する抵抗器において、
前記抵抗体は、Ｎｉ／Ｃｒの組成比Ｎｉ／Ｃｒが８３／１７〜６０／４０であり、Ａｌの含有量が３〜１０at％、Ｍｎの含有量が３〜１０at％であるＮｉ−Ｃｒ系合金からなる薄膜抵抗体であり、抵抗温度係数ＴＣＲが±２ｐｐｍ／℃以内であることを特徴とする抵抗器。
【請求項２】
請求項１の抵抗器の製造方法であって、薄膜抵抗体を基板表面に蒸着またはスパッタリングで形成する一方、前記薄膜抵抗体の形成中および形成後の少なくとも一方の工程中に真空中熱処理を行うことを特徴とする抵抗器の製造方法。
【請求項３】
Ｍｎを含むＮｉ−Ｃｒ合金の薄膜とＡｌを含むＮｉ−Ｃｒ合金の薄膜とを重ねて形成することにより薄膜抵抗体を形成する請求項２の抵抗器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、絶縁基板の表面に蒸着やスパッタリングなどによって薄膜抵抗体を形成した薄膜抵抗器に関するものである。またこの抵抗器の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガラスやアルミナなどの絶縁基板に薄膜抵抗材料を蒸着またはスパッタリングすることにより薄膜抵抗体を形成し、この薄膜抵抗体にフォトエッチングやレーザー加工などによってパターンを形成して作った薄膜抵抗器が公知である。
【０００３】
この種の抵抗器ではできるだけ広い温度範囲に亘って抵抗値が安定していることが必要であり、この安定性を示すものとして抵抗温度係数（Temperature Coefficient of Resistance、以下ＴＣＲという）を用いる。ここにＴＣＲは、例えば２５℃を基準温度とし、この温度での抵抗値をＲ（２５）、温度ｔでの抵抗値をＲ（ｔ）とした時に、次の式で定義される。
ＴＣＲ（ｐｐｍ／℃）＝｛Ｒ（ｔ）−Ｒ（２５）｝／Ｒ（２５）
×［１／（ｔ−２５）］×１０6
【０００４】
抵抗薄膜や金属箔を作る時には、一般にこの抵抗温度係数ＴＣＲをゼロにしたいものである。そのため蒸着条件やスパッタ条件をいろいろ変えたり、厚さや基板の種類を変えて検討するのが普通である。薄膜抵抗器では、現在最も安定な抵抗体の一つとしてＴａ（タンタル）を用いたものが知られている。またＮｉ−Ｃｒ（ニッケル・クローム）系合金にＡｌ（アルミニウム）やＳｉ（シリコン）を添加してＴＣＲをゼロに近付けることも従来より行われている。
【０００５】
【従来の技術の問題点】
しかし従来の抵抗体は抵抗値温度変化の非直線性のために、広い温度範囲でＴＣＲを微小にしたりあるいはゼロに近付けることが困難であった。
【０００６】
【発明の目的】
この発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、抵抗温度係数ＴＣＲを広い温度範囲でゼロに近付けることができる抵抗器を提供することを第１の目的とする。またこの抵抗器の製造方法を提供することを第２の目的とする。
【０００７】
【発明の構成】
この発明によれば第１の目的は、絶縁基板表面に抵抗体を有する抵抗器において、
前記抵抗体は、Ｎｉ−Ｃｒの組成比Ｎｉ／Ｃｒが８３／１７〜６０／４０であり、Ａｌの含有量が３〜１０at％、Ｍｎの含有量が３〜１０at％であるＮｉ−Ｃｒ系合金からなる薄膜抵抗体であり、抵抗温度係数ＴＣＲが±２ｐｐｍ／℃以内であることを特徴とする抵抗器、により達成される。
【０００８】
ここにＡｌ（アルミニウム）含有量が３〜１０at％、同じくＭｎ（マンガン）の含有量が３〜１０at％とする。ここにat％は、原子数比をパーセント表示したもの（atomic percent）であり、モル％と同義である。
【０００９】
絶縁基板としては、ガラス、アルミナ、チタン酸カルシウム、サファイアなどが適する。抵抗体は蒸着またはスパッタリングで形成した薄膜抵抗体とすることができる。
【００１０】
第２の目的は、請求項１の抵抗器の製造方法であって、薄膜抵抗体を基板表面に蒸着またはスパッタリングで形成する一方、前記薄膜抵抗体の形成中および形成後の少なくとも一方の工程中に真空中熱処理を行うことを特徴とする抵抗器の製造方法、により達成される。この場合にＭｎを含む薄膜とＡｌを含む薄膜とを重ねて形成し、一体化して薄膜抵抗体とすることもできる。
【００１４】
【実施態様】
高周波（ＲＦ、Radio Frequency）スパッタリングによってＮｉ−Ｃｒ合金にＡｌとＭｎを加えた薄膜抵抗体を形成した。この時の雰囲気はＡｒ（アルゴン）ガス圧力０．５Ｐａとし、絶縁基板をアルミナとし、ＲＦ電力３００Ｗとし、薄膜厚を０．３μｍとした。またＮｉ−Ｃｒ合金の組成比Ｎｉ／Ｃｒ（at％）は、７７／２３であり、ＡｌおよびＭｎの添加量は９．５at％および５at％である。熱処理は、抵抗体の形成後に真空中で３００℃以上、好ましくは約５００℃に約３時間放置することによる。
【００１５】
図１はこの結果を示すグラフであり、ここには比較のためにＭｎを添加しないものの結果も併せて示した。すなわちこの比較例は、組成比Ｎｉ／Ｃｒ（at％）が８０／２０のＮｉ−Ｃｒ合金に、Ａｌを１２at％添加したものである。この場合の雰囲気、基板材料、熱処理などの他の条件は前記の実施態様と同一とした。この図１からも明らかなように、本発明の実施態様によれば、抵抗値変化率（Ｒ（ｔ）−Ｒ（２５））／Ｒ（２５）は広い温度範囲に亘って極めて小さくなることが判明した。
【００１６】
また図２は従来より市販されているものの一例について測定した結果を示す。なおこの製品の成分はＮｉ−Ｃｒ合金にＳｉを添加したものと思われ、熱処理などの他の条件は不明である。この図２と図１を比較すれば明らかなように、本発明によるものではＴＣＲを広い温度範囲で小さくすることが可能であることが明らかになった。
【００１７】
なお発明者は、Ｎｉ−Ｃｒ合金をベースの合金とした場合に添加する元素がＴＣＲに及ぼす影響について解析した。すなわち抵抗値変化率（Ｒ（ｔ）−Ｒ（２５））／Ｒ（２５）を次の二次式で近似し、一次温度係数α（ｐｐｍ／℃）と二次温度係数β（ｐｐｍ／℃2）にそれぞれ主として寄与する元素を選定した。  ［Ｒ（ｔ）−Ｒ（２５）］／Ｒ（２５）＝α（Δｔ）＋β（Δｔ）2
但しΔｔ＝ｔ−２５
【００１８】
一次温度係数αに主として寄与する元素（第１のグループという）としてはＡｌ、Ｓｉ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｍｎがあることが解った。また二次温度係数βに主として寄与する元素（第２のグループという）としては、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｖがあることが解った。なおＭｎ、Ｔｉは両方のグループに含まれているが、これらはα、βの両方に効果があるからである。
【００１９】
発明者はまず第１のグループの元素としてＡｌを選び、一次係数αを十分に小さくするためのＡｌの最適添加量を求めた。このためＡｌの添加量を変えた抵抗器を多数製作し、その中から係数αが十分に小さくなりかつ抵抗値変化率が広い温度範囲に亘ってゼロに接近させるのに最適な添加量として１０at％を求めた。図３はこのＡｌの添加が抵抗値変化率に及ぼす影響を示す図である。なおこの図３には組成比Ｎｉ／Ｃｒ（at％）が７７／２３でＡｌを添加しないものを比較例として示した。またここでの薄膜形成条件は前記した図１の場合と同じである。
【００２０】
次にこのＮｉ−Ｃｒ合金にＡｌを１０at％加えたものに、さらに第２のグループから選んだＭｎを加え、二次係数βを小さくするのに最適な添加量を求めた。図４はこのＭｎの添加が抵抗値変化率に及ぼす影響を示す図である。この図４では図３の縦軸目盛を約１５倍に拡大して示す。
【００２１】
この図４には、Ａｌを１０at％含んだＮｉ−Ｃｒ合金にＭｎの添加量を０，１０，５at％とした３つの測定例Ａ、Ｂ、Ｃが示されている。すなわちＡはＭｎを添加しないものであり図３に示したものと同じである。ＢはＭｎを１０at％加えたものであり、抵抗値変化率はＡの場合と逆に大きく曲がったことから、Ｍｎの添加量が多過ぎることが解る。ＣはＡとＢの中間の添加量すなわちＭｎを５at％としたものであり、この結果からＴＣＲは±２ｐｐｍ／℃以内となることが解った。すなわちＭｎの添加量は５at％が最適であることが解った。
【００２２】
なおこれらの測定に用いた抵抗体は前記図１で用いた薄膜抵抗体と同じ条件で製作されたものである。また図１、２には、それぞれの抵抗体に対して求めた一次係数αおよび二次係数βが記載されている。これらの係数α、βを比較すれば、図１に示した（本発明）による抵抗器のα、βが他の（比較例）および（従来品）の抵抗器に比べて著しく小さくなり、ＴＣＲも極めて広い温度範囲に亘ってゼロに近付くことが解る。
【００２３】
前記第１のグループおよび第２のグループの元素は、例えば次のようにして決めることができる。図５は組成比Ｎｉ／Ｃｒが７７／２３（at％）の合金に、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｆｅをそれぞれ別々に１０at％ずつ添加した薄膜を形成し、それぞれの薄膜に対して一次温度係数αを求めた図である。図６は同じく二次温度係数βを求めた図である。
【００２４】
図５から、Ｎｉ−Ｃｒ合金だけではαは約＋５５ｐｐｍ／℃であるのに対し、Ａｌを１０at％添加したものでは約−７０、Ｓｉを１０at％添加したものでは約０となることから、一次係数αの改善にはＡｌが適することが解る。
【００２５】
同様に図６からはＮｉ−Ｃｒ合金ではβが約−０．０４（ｐｐｍ／℃2）であるのに対し、Ｍｎ、Ｆｅを添加したものでβが＋０．０３位になるから、これらＭｎ、Ｆｅが二次係数βの改善に適することが解る。以上のような実験を種々の元素に対して行うことにより第１のグループおよび第２のグループの元素を求めたものである。なお図５、６で用いる抵抗器も前記図１のものと同じ条件で製作した薄膜抵抗器である。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１の発明は以上のように、Ｎｉ／Ｃｒ合金の組成比Ｎｉ／Ｃｒが８３／１７〜６０／４０であり、Ａｌの含有量が３〜１０at％、Ｍｎの含有量が３〜１０at％であるＮｉ／Ｃｒ形合金からなる薄膜抵抗体であり、抵抗温度係数ＴＣＲが±２ｐｐｍ／℃以内であるから、広い温度範囲に亘ってゼロに近付けることが可能になる。
【００２９】
この抵抗体は、蒸着またはスパッタリングで形成した薄膜抵抗体とし、この形成中および形成後の少なくとも一方の工程中に真空中熱処理を施すことにより抵抗値の安定性を一層向上させることができる（請求項２）。蒸着またはスパッタリングは１回の処理で抵抗体を形成してよいのは勿論であるが、成分が異なる薄膜を複数回に分けて重ねて形成してもよい（請求項３）。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施態様の抵抗値変化率を示す図
【図２】  従来品の抵抗値変化率を示す図
【図３】  Ｎｉ−Ｃｒ合金に添加したＡｌの寄与を示す図
【図４】  Ｎｉ／Ｃｒ・Ａｌに添加したＭｎの寄与を示す図
【図５】  第１の元素の係数αへの寄与を示す図
【図６】  第２の元素の係数βへの寄与を示す図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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