(57)【要約】【課題】  高温安定性、抵抗温度係数および機械的特性の全てを満たす高耐熱導電性薄膜、特に、変質、不導体化、導電不良、クラック形成、および／または剥離を生じない高耐熱導電性薄膜を提供する。【解決手段】  少なくとも１種類の白金族元素からなる薄膜と少なくとも１種類の高融点金属元素からなる薄膜とを備える。上記２つの薄膜を高温環境下に置くことによって、高耐熱導電性薄膜を形成させる。上記白金族元素を、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）および白金（Ｐｔ）からなる群より選択する。上記高融点金属元素を、イットリウム（Ｙ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）およびニッケル（Ｎｉ）からなる群より選択する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
高耐熱導電性薄膜を製造する方法であって、該方法は、以下の工程：
ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）および白金（Ｐｔ）からなる群より選択される白金族元素の少なくとも１種類の薄膜を形成する工程：
上記薄膜上にさらに、イットリウム（Ｙ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、シリコン（Ｓｉ）、バナジウム（Ｖ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、レ二ウム（Ｒｅ）、金（Ａｕ）およびニッケル（Ｎｉ）からなる群より選択される高融点金属元素の少なくとも１種類の薄膜を積層する工程：並びに
上記積層させた膜を高温環境下に供する工程、
を包含することを特徴とする高耐熱導電性薄膜を製造する方法。
【請求項２】
上記薄膜を形成する工程および上記薄膜を積層する工程として、物理気相成長法を用いることを特徴とする請求項２に記載の高耐熱導電性薄膜を製造する方法。
【請求項３】
上記高温環境が１０００℃以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の高耐熱導電性薄膜を製造する方法。
【請求項４】
上記高温環境が３０分以上維持されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の高耐熱導電性薄膜を製造する方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法によって製造されることを特徴とする高耐熱導電性薄膜。
【請求項６】
ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）および白金（Ｐｔ）からなる群より選択される白金族元素の少なくとも１種類と、イットリウム（Ｙ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、シリコン（Ｓｉ）、バナジウム（Ｖ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、レ二ウム（Ｒｅ）、金（Ａｕ）およびニッケル（Ｎｉ）からなる群より選択される高融点金属元素の少なくとも１種類とを含み、膜厚が１００μｍ以下であることを特徴とする電極に用いるための高耐熱導電性薄膜。
【請求項７】
上記白金族元素を含む薄膜および上記高融点金属元素を含む薄膜を備える積層膜を高温環境下に供することによって得られることを特徴とする請求項６に記載の電極に用いるための高耐熱導電性薄膜。
【請求項８】
基板上に設けられていることを特徴とする請求項６または７に記載の電極に用いるための高耐熱導電性薄膜。
【請求項９】
ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）および白金（Ｐｔ）からなる群より選択される白金族元素の少なくとも１種類を含む薄膜、並びに
イットリウム（Ｙ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、シリコン（Ｓｉ）、バナジウム（Ｖ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、レ二ウム（Ｒｅ）、金（Ａｕ）およびニッケル（Ｎｉ）からなる群より選択される高融点金属元素の少なくとも１種類を含む薄膜
を備えることを特徴とする積層膜。
【請求項１０】
上記高融点金属元素がタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）またはクロム（Ｃｒ）であることを特徴とする請求項９に記載の積層膜。
【請求項１１】
上記白金族元素がルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）またはイリジウム（Ｉｒ）であることを特徴とする請求項９または１０に記載の積層膜。
【請求項１２】
請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の積層膜が基板上に設けられていることを特徴とするデバイス。
【請求項１３】
上記基板が酸化物、窒化物、炭化物またはこれらの組合わせを含むことを特徴とする請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１４】
上記基板がセラミック材料を含むことを特徴とする請求項１２または１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
上記基板が窒化アルミニウム、酸化亜鉛、ニオブ酸リチウム、酸化ケイ素、タンタル酸リチウム、ジルコン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸鉛、チタン酸バリウム、ニオブ酸鉛、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、石英硝子、酸化マグネシウム、ムライトおよびチタン酸ストロンチウムからなる群より選択されるセラミック材料の少なくとも１種類を含むことを特徴とする請求項１２ないし１４のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１６】
上記基板がジルコニアを含むことを特徴とする請求項１２ないし１５のいずれか１項に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品に用いられる高耐熱導電性薄膜の製造方法、該製造方法によって得られる高耐熱導電性薄膜、および積層膜、並びに該積層膜を備えるデバイスに関するものであり、特に、白金族元素を含む薄膜と高融点金属元素を含む薄膜とを有する積層膜および該積層膜を用いる高耐熱導電性薄膜の製造方法、並びに該積層膜を有するデバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、高温環境下において使用される耐熱性の導電体として、高温安定性や抵抗温度係数が優れたタングステン、モリブデン等の高融点金属を焼結させたものが広く使われている。基板上の薄膜として使用される場合、このような導電体は、その高温安定性や抵抗温度係数だけでなく、機械的特性も考慮されなければならない。なぜなら、環境温度が変化した場合に、高融点金属は、変質、不導体化および／または導電不良を生じ、さらに基板と高融点金属薄膜との間の熱膨張係数の違いに起因して、クラック形成、および／または剥離を生じるからである。
【０００３】
上記耐熱導電性の薄膜を用いる電極には、２元系合金や３元系合金が用いられている。２元系合金としては、Ｔａ金属、ＴａＮ化合物、Ｎｉ−Ｃｒ合金が挙げられる。２元系合金は、良好な高温安定性と抵抗温度特性とを同時に実現することは困難であるので、高温安定性と抵抗温度特性とを改善するために、微量のＢｅ、Ｓｉ、Ａｌ等を添加した３元系合金またはＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｓｉ４元系合金が開発されている（例えば、特許文献１参照）。また、タングステン等の高融点金属は、大きな抵抗温度係数に起因して低温環境下と高温環境下との間で抵抗値が大きく変化する。抵抗温度係数を小さくするために、高融点金属と白金族元素とを含有させて厚膜形成した、ヒータの発熱体に用いる金属抵抗体が開発されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平６−２０８０３号公報（平成６年１月２８日公開）
【特許文献２】特開２００１−２６６６３９号公報（平成１３年９月２８日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の構成では、耐熱導電性薄膜は良好な機械的特性を有さないという問題を生じる。つまり、これまで高温安定性、抵抗温度係数および機械的特性の全てを満たす耐熱導電性薄膜は存在しなかった。
【０００５】
具体的には、導電性薄膜を高温環境下（例えば、１０００℃以上）で使用した場合、熱膨張係数の差、薄膜成膜時に発生する残留応力、または高温下での微視的な構造変化などによって発生する複合的な内部応力の変化によって、クラック発生に伴う断線および薄膜の剥離が生じる。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、高温（例えば、１０００℃以上の高温）でも形状が変化せず、良好な導電性を保持する高耐熱導電性薄膜の製造方法、該製造方法によって得られる高耐熱導電性薄膜、および積層膜、並びに該積層膜を備えるデバイスを提供することである。換言すれば、本発明の目的は、薄膜材料（積層膜）および当該薄膜材料から形成される高耐熱導電性薄膜を製造する方法、並びにその利用として該積層膜を有するデバイスを供給することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る高耐熱導電性薄膜を製造する方法は、
ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）および白金（Ｐｔ）からなる群より選択される白金族元素の少なくとも１種類の薄膜を形成させる工程：
上記薄膜上にさらに、イットリウム（Ｙ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、シリコン（Ｓｉ）、バナジウム（Ｖ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、レ二ウム（Ｒｅ）、金（Ａｕ）およびニッケル（Ｎｉ）からなる群より選択される高融点金属元素の少なくとも１種類の薄膜を積層させる工程：並びに
上記積層させた膜を高温環境下に供する工程、
を包含することを特徴としている。
【０００８】
上記の構成によれば、上記方法を用いて形成した高耐熱導電性薄膜が高温環境下でも形状を変化せず、さらに基板上に形成した場合に、当該高耐熱導電性薄膜が基板から剥離しないという効果を奏する。
【０００９】
本発明に係る高耐熱導電性薄膜を製造する方法は、上記高温環境が１０００℃以上であることが好ましい。
【００１０】
本発明に係る高耐熱導電性薄膜を製造する方法では、上記高温環境が３０分以上維持されることが好ましい。
【００１１】
本発明に係る高耐熱導電性薄膜は、上記の方法によって製造されることを特徴としている。
【００１２】
上記の構成によれば、上記高耐熱導電性薄膜が高温環境下でも形状を変化しないという効果を奏する。
【００１３】
本発明に係る電極に用いるための高耐熱導電性薄膜は、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）および白金（Ｐｔ）からなる群より選択される白金族元素の少なくとも１種類と、イットリウム（Ｙ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、シリコン（Ｓｉ）、バナジウム（Ｖ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、レ二ウム（Ｒｅ）、金（Ａｕ）およびニッケル（Ｎｉ）からなる群より選択される高融点金属元素の少なくとも１種類とを含み、膜厚が１００μｍ以下であることを特徴としている。
【００１４】
上記の構成によれば、上記電極に用いるための高耐熱導電性薄膜が高温環境下でも形状を変化しないという効果を奏する。
【００１５】
本発明に係る電極に用いるための高耐熱導電性薄膜は、上記白金族元素を含む薄膜および上記高融点金属元素を含む薄膜を備える積層膜を高温環境下に供することによって得られることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る電極に用いるための高耐熱導電性薄膜は、基板上に設けられていることが好ましい。
【００１７】
本発明に係る積層膜は、上記課題を解決するために、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）および白金（Ｐｔ）からなる群より選択される白金族元素の少なくとも１種類を含む薄膜、並びにイットリウム（Ｙ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、シリコン（Ｓｉ）、バナジウム（Ｖ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、レ二ウム（Ｒｅ）、金（Ａｕ）およびニッケル（Ｎｉ）からなる群より選択される高融点金属元素の少なくとも１種類を含む薄膜、を備えることを特徴としている。
【００１８】
上記の構成によれば、上記積層膜を用いて形成した高耐熱導電性薄膜が高温環境下でも形状を変化しないという効果を奏する。
【００１９】
本発明に係る積層膜では、上記高融点金属元素は、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）またはクロム（Ｃｒ）であることが好ましい。
【００２０】
本発明に係る積層膜では、上記白金族元素は、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）またはイリジウム（Ｉｒ）であることが好ましい。
【００２１】
本発明に係るデバイスは、上記課題を解決するために、本発明に係る積層膜が基板上に設けられていることを特徴としている。
【００２２】
上記の構成によれば、上記積層膜を用いて形成した高耐熱導電性薄膜が高温環境下でも形状を変化させずかつ基板上から剥離しないという効果を奏する。
【００２３】
本発明に係るデバイスでは、上記基板が酸化物、窒化物、炭化物またはこれらの組合わせを含むことが好ましい。
【００２４】
本発明に係るデバイスでは、上記基板がセラミック材料を含むことが好ましい。
【００２５】
本発明に係るデバイスでは、上記基板が窒化アルミニウム、酸化亜鉛、ニオブ酸リチウム、酸化ケイ素、タンタル酸リチウム、ジルコン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸鉛、チタン酸バリウム、ニオブ酸鉛、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、石英硝子、酸化マグネシウム、ムライトおよびチタン酸ストロンチウムからなる群より選択されるセラミック材料の少なくとも１種類を含むことが好ましい。
【００２６】
本発明に係るデバイスでは、上記基板がジルコニウムを含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る高耐熱導電性薄膜を製造する方法によれば、高温環境下（例えば、１０００℃以上の高温）でも形状が変化せず、良好な導電性を保持する高耐熱導電性薄膜を簡便に製造することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の一実施形態について図１ないし図３に基づいて説明すると以下の通りである。
【００２９】
図１は、基板１上に白金族元素からなる薄膜２および高融点金属元素からなる薄膜３が順次形成されたデバイス１０の断面図を示す。図２は、基板１上に高融点金属元素からなる薄膜３および白金族元素からなる薄膜２が順次形成されたデバイス１０の断面図を示す。図３は、基板１上に白金族元素からなる層と高融点金属元素からなる層とが混ざり合って一層となった高耐熱導電性薄膜５を有するデバイス１０を示す。
【００３０】
本実施の形態のデバイス１０において、薄層２および３を備えた積層膜４が、高温でも形状が変化せず、薄膜を剥離させることなく良好な導電性を保持することができる。このため、デバイス１０は、溶融炉、燃焼炉、または内燃機関などのような高温下における電気回路および電気素子の電極として使用することができる。より詳細には、積層膜４およびデバイス１０は、圧電素子の積層構造を構成する電極、高温用歪ゲージの電極、高温振動センサーの電極、またはシリコン溶融温度付近での熱伝導率測定用電極として使用できる。このため、本明細書でいう「積層膜」４は、高耐熱導電性薄膜と称することもできるであろう。
【００３１】
また、本実施の形態のデバイス１１において、薄層２および３を備えた基板１を高温環境下に置くことによって形成させた高耐熱導電性薄膜５が、高温でも形状が変化せず、薄膜を剥離させることなく良好な導電性を保持することができる。このため、デバイス１１は、溶融炉、燃焼炉、または内燃機関などのような高温下における電気回路および電気素子の電極として使用することができる。より詳細には、高耐熱導電性薄膜５およびデバイス１１は、圧電素子の積層構造を構成する電極、高温用歪ゲージの電極、高温振動センサーの電極、またはシリコン溶融温度付近での熱伝導率測定用電極として使用できる。
【００３２】
図１および２には、薄層２および３が基板１上に設けられているデバイス１０が示されるが、図１および２に示される構成は、本発明の１実施形態であることを当業者は容易に理解する。すなわち、薄層２および３を備える本実施の形態の積層膜４は、基板１上に積層されていてもいなくても、高温でも形状が変化せず、良好な導電性を保持する高耐熱導電性薄膜５を形成させ得る。具体的には、図１または図２に示されるデバイス１０は、高温環境下に置かれると図３に示される構成に変化する。
【００３３】
本実施の形態の積層膜４はまた、高温でも形状が変化せず、良好な導電性を保持する高耐熱導電性薄膜５を形成させることができ、その結果、溶融炉、燃焼炉、または内燃機関などのような高温下における電気回路および電気素子の電極として使用することができる。より詳細には、本発明の高耐熱導電性薄膜５は、圧電素子の積層構造を構成する電極、高温用歪ゲージの電極、高温振動センサーの電極、またはシリコン溶融温度付近での熱伝導率測定用電極として使用できる。
【００３４】
積層膜４は、白金族元素からなる薄膜２および高融点金属元素からなる薄膜３を備える。好ましくは、積層膜４は、白金族元素からなる薄膜２および高融点金属元素からなる薄膜３を重ねて成膜される。これら薄膜２および薄膜３は、基板１上に薄膜２と薄膜３とが順次形成されても薄膜３と薄膜２とが順次形成されてもよい。また、薄膜２上に薄膜３が形成される場合、薄膜３は、薄膜２を完全に覆っても部分的に覆ってもよい。同様に、薄膜３上に薄膜２が形成される場合、薄膜２は、薄膜３を完全に覆っても部分的に覆ってもよい。
【００３５】
高耐熱導電性薄膜５は、電極として用いられる場合、配線可能な形態であり得る。好ましく実施形態において、高耐熱導電性薄膜５は、通電可能な様式で導通口が適所に設けられている。当該導通口は、高耐熱導電性薄膜５の中央部に設けられても辺縁部であってもよく、貫通していてもしていなくてもよい。
【００３６】
本発明は、少なくとも１種類の白金族元素を含む薄膜と少なくとも１種類の高融点金属元素を含む薄膜とを備える積層膜を提供する。本明細書中で使用される場合、用語「白金族元素」は、元素周期表の８、９および１０族の第５周期および第６周期の元素が意図され、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム及び白金である。本明細書中で使用される場合、用語「高融点金属元素」は、融点が１０００℃以上の元素が意図される。本明細書中で使用される場合、用語「少なくとも１種類」の元素は、単一の元素であっても複数の元素の組合わせであってもよい。積層膜４が単一金属の薄膜または合金の薄膜を備え得ることを、当業者は容易に理解する。
【００３７】
好ましい実施形態において、積層膜４に使用される白金族元素は、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）および白金（Ｐｔ）からなる群より選択され、積層膜４に使用される高融点金属元素は、イットリウム（Ｙ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、シリコン（Ｓｉ）、バナジウム（Ｖ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、レ二ウム（Ｒｅ）、金（Ａｕ）およびニッケル（Ｎｉ）からなる群より選択される。さらに好ましい実施形態において、上記高融点金属元素は、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）またはクロム（Ｃｒ）であり、上記白金族元素は、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）またはイリジウム（Ｉｒ）である。最も好ましくは、上記高融点金属元素は、タングステン（Ｗ）であり、上記白金族元素は、ルテニウム（Ｒｕ）である。
【００３８】
１つの局面において、積層膜４は、基板１上で成膜される。積層膜４を基板１上で成膜するための方法としては、種々の公知の物理気相成長法（ＰＶＤ法）（例えば、真空蒸着法（例えば、熱蒸着、電子ビーム蒸着、レーザ蒸着）、イオンプレーティング法、活性化蒸着法、アーク蒸着法、イオンクラスター蒸着法、イオンビーム蒸着法、電着法（例えば、電界重合法）、スパッタリング法（例えば、ＤＣスパッタリング法、高周波スパッタリング法、高周波プラズマ支援スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、ＥＣＲスパッタリング法またはイオンビームスパッタリング法）、あるいは化学気相成長法（ＣＶＤ法）が挙げられるがこれらに限定されない。好ましくは、積層膜４は、スパッタリング法を用いて基板１上で成膜される。特に好ましくは、積層膜４は、マグネトロンスパッタリング法を用いて基板１上で成膜される。マグネトロンスパッタリング法が使用される場合、積層膜４に好ましい基板温度およびターゲット投入電力の設定は、使用されるスパッタリングガスの種類に応じて当業者によって容易に決定される。好ましいスパッタリングガスは、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンまたは窒素であり、特に好ましくは、アルゴンである。アルゴンが使用される場合、好ましい基板温度およびターゲット投入電力は、それぞれ室温〜６００℃、および１００〜２０００ワット（Ｗ）である。
【００３９】
積層膜４は、１００μｍ以下の厚さを有する。好ましくは、積層膜４は、１μｍ以下、さらに好ましくは、１０ｎｍ〜５００ｎｍの厚さを有する。最も好ましくは、積層膜４の厚さは、５０ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００４０】
従来技術として上述したように、複数の金属を含む、高温安定性、抵抗温度係数および機械的特性の全てを満たす電極使用に適した耐熱導電性薄膜は、未だ知られていない。特許文献２は、高融点金属に白金族元素を第２金属成分として含有させた金属抵抗体を開示する。当該金属抵抗体は、厚膜印刷法を用いて形成されるものであり、ヒータの発熱体に用いられる。通常発熱体に用いる厚膜材料を薄膜電極に使用し得るとは認識し難く、さらに、高融点金属と白金族元素とを混合して合金を生成することは容易ではない。このような従来技術に従えば、当業者は、過度の実験を要することなく本願発明の高耐熱導電性薄膜を取得することは困難であった。
【００４１】
本発明者らは、白金族元素および高融点金属元素を含む電極使用に適した高耐熱導電性薄膜を、薄膜形成法を用いることによって製造することができることを見出した。具体的には、本発明者らは、積層膜４から形成される高耐熱導電性薄膜５が高温下における電気回路および電気素子の電極に用いることを見出した。高耐熱導電性薄膜５は、１００μｍ以下の厚さを有する。当業者は、電極に用いるための薄膜の好ましい厚さが１００μｍ以下であることを容易に理解する。好ましくは、高耐熱導電性薄膜５は、１μｍ以下、さらに好ましくは、１０ｎｍ〜５００ｎｍの厚さを有する。最も好ましくは、高耐熱導電性薄膜５の厚さは、５０ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００４２】
高耐熱導電性薄膜５は、圧電素子の積層構造を構成する電極として用いられる場合、その圧電素子の基板の上面と下面を挟む。
【００４３】
本発明はまた、上記積層膜４が基板１上に設けられているデバイスを提供する。本明細書中で使用される場合、基板は、任意の材料が意図されるが、高融点金属薄膜の特性を干渉しない絶縁基板が好ましい。
【００４４】
デバイス１０に用いられる基板１は、積層膜４に用いる高融点金属元素の種類に応じて最適になるものが当業者によって容易に選択される。好ましい実施形態において、酸化物、窒化物、炭化物またはこれらの組合わせを含む。デバイス１０に用いられる基板１は、セラミック材料を含む。好ましくは、デバイス１０に用いられる基板１は、セラミック材料としては、例えば、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、ニオブ酸リチウム、酸化ケイ素、タンタル酸リチウム、ジルコン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸鉛、チタン酸バリウム、ニオブ酸鉛、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、石英硝子、酸化マグネシウム、ムライトおよびチタン酸ストロンチウムが挙げられるが、これらに限定されない。デバイス１０に用いられる基板１は、上記セラミック材料を単独で用いても混合して用いてもよい。最も好ましくは、デバイス１０に用いられる基板１は、ジルコニアを含む。
【００４５】
本明細書中で使用される場合、用語「高温環境下」は、１０００℃以上の周囲温度が意図され、好ましくは、１３００℃以上、最も好ましくは、１４００℃以上の周囲温度が意図される。デバイス１０は、少なくとも１分、好ましくは、５分〜２００時間、最も好ましくは、１０分〜２００時間高温環境下に置かれても、形状が変化せず、薄膜を剥離させることなく良好な導電性（好ましくは、０．０１〜１００Ω）を保持することができる。
【００４６】
デバイス１０が基板１を有することによって、積層膜４の成膜および取扱いが容易になる。デバイス１０に用いられる基板１は、５０μｍ〜５ｍｍの厚さを有するが、当業者は、基板の好ましい厚さをその用途に応じて適宜設定し得る。例えば、デバイス１０を振動センサに用いる場合、基板の厚さは、０．５〜３ｍｍであることが好ましく、最も好ましくは、０．５〜１ｍｍである。デバイス１０を熱伝導率センサに用いる場合はより薄い基板が好ましく、基板の厚さは、少なくとも５００μｍ以下、好ましくは２００μｍ以下、さらに好ましくは１００μｍ以下、最も好ましくは５０μｍである。
【００４７】
デバイス１０は、圧電素子の積層構造を構成する電極として用いられる場合、その圧電素子の基板が積層膜４によってその上面と下面を挟まれる。
【００４８】
別の実施形態において、デバイス１０は、配線基板と接続するための接続用端子を備える。好ましくは、デバイス１０は、接続のために荷重を厚さ方向に印加しても変形しない。
【００４９】
このように、本発明に係る積層膜積層膜は、少なくとも、白金族元素を含む薄膜と高融点金属元素を含む薄膜とを備えていればよいといえる。そして、本発明に係るデバイスは、上記積層膜積層膜を有していればよいといえる。すなわち、白金族元素を含む複数の薄膜と、高融点金属元素を含む複数の薄膜とからなるデバイスも本発明に含まれることに留意すべきであるし、これらの薄膜以外の材料からなる薄膜を含む場合も、本発明の技術的範囲に含まれる点に留意すべきである。
【００５０】
つまり、本発明の目的は、高温（例えば、１０００℃以上の高温）でも形状が変化せず、良好な導電性を保持する薄膜材料（積層膜積層膜）、およびその利用として該積層膜積層膜を有するデバイスを提供することにあるのであって、本明細書中に具体的に記載した個々の薄膜形成方法、処理方法、温度管理等の条件に存するのではない。したがって、上記各方法以外を用いて製造された積層膜積層膜およびデバイスも本発明の範囲に属することに留意しなければならない。
【００５１】
本発明は、以下の実施例によってさらに詳細に説明されるが、これに限定されるべきではない。
【実施例】
【００５２】
ジルコニア基板上に、白金族元素の薄膜と高融点金属の薄膜とを順次ＲＦマグネトロンスパッタリング法を用いて成膜させたデバイスを生成した。この高融点金属の薄膜は、白金族元素の薄膜を完全には覆っていない。具体的には、白金族元素としてのルテニウム（Ｒｕ）および高融点金属としてのタングステン（Ｗ）をそれぞれターゲットに、アルゴンをスパッタリングガスとして用いて、基板温度５００℃、ターゲット投入電力１００ワット（Ｗ）にて行なった。膜厚を、ＲｕおよびＷともに１００ｎｍに成膜させた。成膜後、このデバイスを、アルゴン雰囲気下にて１４５０℃で１時間熱処理した。熱処理後のこのデバイスにおける高融点金属の電気抵抗は、熱処理前と同じく５．７Ωであった。
【００５３】
〔比較例１〕
膜厚が２００ｎｍであることを除いて上記実施例と同一条件で、ジルコニア基板上にクロム（Ｃｒ）薄膜を成膜させたデバイスを生成し、次いで熱処理した。熱処理後のこのデバイスにおいて、高融点金属であるクロム薄膜は変質し、不導体化した。
【００５４】
〔比較例２〕
膜厚が２００ｎｍであることを除いて上記実施例と同一条件で、ジルコニア基板上にチタン（Ｔｉ）薄膜を成膜させたデバイスを生成し、次いで熱処理した。熱処理後のこのデバイスにおいて、高融点金属であるチタン薄膜は変質し、不導体化した。
【００５５】
〔比較例３〕
膜厚が２００ｎｍであることを除いて上記実施例と同一条件で、ジルコニア基板上にモリブデン（Ｍｏ）薄膜を成膜させたデバイスを生成し、次いで熱処理した。熱処理後のこのデバイスにおいて、高融点金属であるモリブデン薄膜はクラックを有し、導電不良であった。
【００５６】
〔比較例４〕
膜厚が２００ｎｍであることを除いて上記実施例と同一条件で、ジルコニア基板上にタングステン（Ｗ）薄膜を成膜させたデバイスを生成し、次いで熱処理した。熱処理後のこのデバイスにおいて、高融点金属であるタングステン薄膜は剥離した。
【００５７】
〔比較例５〕
膜厚が２００ｎｍであることを除いて上記実施例と同一条件で、ジルコニア基板上にルテニウム（Ｒｕ）薄膜を成膜させたデバイスを生成し、次いで熱処理した。熱処理後のこのデバイスにおいて、ルテニウム薄膜は剥離した。
【００５８】
〔比較例６〕
膜厚が２００ｎｍであることを除いて上記実施例と同一条件で、ジルコニア基板上に白金（Ｐｔ）薄膜を成膜させたデバイスを生成し、次いで熱処理した。熱処理後のこのデバイスにおいて、白金薄膜は剥離した。
【００５９】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の積層膜は、溶融炉、燃焼炉、または内燃機関などのような高温下において電気回路および電気素子の電極として使用することができ、具体的には、高温用歪ゲージの電極、高温振動センサーの電極、またはシリコン溶融温度付近での熱伝導率測定用電極という用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】図１は、本発明の実施形態を示すものであり、基板１上に白金族元素からなる薄膜２と高融点金属元素からなる薄膜３とが順次形成されたデバイス１０の断面図を示す。
【図２】図２は、本発明の実施形態を示すものであり、基板１上に高融点金属元素からなる薄膜３と白金族元素からなる薄膜２とが順次形成されたデバイス１０の断面図を示す。
【図３】図３は、本発明の実施形態を示すものであり、基板１上に白金族元素と高融点金属元素とが混ざり合った高耐熱導電性薄膜５を有するデバイス１０を示す。
【符号の説明】
【００６２】
１    基板
２    薄膜（白金族元素からなる薄膜）
３    薄膜（高融点金属元素からなる薄膜）
４    積層膜
５    高耐熱導電性薄膜
１０    デバイス
１１    デバイス
【図１】
2005281767.tif 000002
【図２】
2005281767.tif 000003
【図３】
2005281767.tif 000004