热敏电阻用金属氮化物材料及其制造方法以及薄膜型热敏电阻传感器的制造方法_2

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存在非常脆弱且容易破碎等问题,但在本发明中由于能够使用薄膜,因此能够得到厚度 例如为0.Imm的非常薄的薄膜型热敏电阻传感器。
[0031] 第5发明所设及的热敏电阻用金属氮化物材料的制造方法为制造第1至第3中任 一发明的热敏电阻用金属氮化物材料的方法,其特征在于,具有使用V-Al合金瓣射祀在含 氮及氧的气氛中进行反应性瓣射而成膜的成膜工序。
[0032]目P,在该热敏电阻用金属氮化物材料的制造方法中,由于使用V-Al合金瓣射祀在 含氮及氧的气氛中进行反应性瓣射而成膜,因此能够将由上述VyAly(N,0),构成的本发明的 热敏电阻用金属氮化物材料在非烧成条件下进行成膜。
[0033] 第6发明所设及的热敏电阻用金属氮化物材料的制造方法的特征在于,在第5发 明中,将所述反应性瓣射中的瓣射气压设定为小于0. 7Pa。
[0034]目P,在该热敏电阻用金属氮化物材料的制造方法中,由于将反应性瓣射中的瓣射 气压设定为小于〇.7Pa,因此能够形成在垂直于膜的表面的方向上C轴的取向强于a轴的取 向的第3发明所设及的热敏电阻用金属氮化物材料的膜。
[0035]根据本发明,达到W下效果。
[003引旨P,根据本发明所设及的热敏电阻用金属氮化物材料,由W通式:VyAly(NiJU Z(0. 70《y/ (x+y)《0. 98、0. 45《Z《0. 55、0 <W《0. 35、x+y+z= 1)表示的金属氮化物 构成,其结晶结构为六方晶系的纤锋矿型的单相,因此在非烧成条件下得到良好的B常数, 并且具有高耐热性。而且,根据本发明所设及的热敏电阻用金属氮化物材料的制造方法,由 于使用V-Al合金瓣射祀在含氮及氧的气氛中进行反应性瓣射而成膜,因此能够将由上述 VyAly(N,0),构成的本发明的热敏电阻用金属氮化物材料在非烧成条件下进行成膜。而且, 根据本发明所设及的薄膜型热敏电阻传感器,由于在绝缘性薄膜上由本发明的热敏电阻用 金属氮化物材料形成有薄膜热敏电阻部,因此使用树脂薄膜等耐热性较低的绝缘性薄膜而 得到具有良好的热敏电阻特性的薄型且可晓性热敏电阻传感器。而且,基板材料不是如果 变薄就非常脆弱且容易破碎的陶瓷,而是树脂薄膜,因此得到厚度0.Imm的非常薄的薄膜 型热敏电阻传感器。
【附图说明】
[0037] 图1是在本发明所设及的热敏电阻用金属氮化物材料及其制造方法W及薄 膜型热敏电阻传感器的一实施方式中,表示热敏电阻用金属氮化物材料的组成范围的 V-A^ (N+0)系S元系相图。
[0038]图2是在本实施方式中,表示薄膜型热敏电阻传感器的立体图。
[0039] 图3是在本实施方式中,W工序顺序表示薄膜型热敏电阻传感器的制造方法的立 体图。
[0040] 图4是在本发明所设及的热敏电阻用金属氮化物材料及其制造方法W及薄膜型 热敏电阻传感器的实施例中,表示热敏电阻用金属氮化物材料的膜评价用元件的主视图及 俯视图。
[0041]图5是在本发明所设及的实施例及比较例中,表示25°C电阻率与B常数之间的关 系的图表。
[004引图6是在本发明所设及的实施例及比较例中,表示A1/(V+A1)比与B常数之间的 关系的图表。
[0043] 图7是在本发明所设及的实施例中,表示设为Al/(V+A1) = 0. 87的C轴取向较强 时的X射线衍射狂RD)结果的图表。
[0044] 图8是在本发明所设及的实施例中,表示设为Al/(V+A1) = 0. 88的a轴取向较强 时的X射线衍射狂RD)结果的图表。
[0045] 图9是在本发明所设及的实施例中,表示对a轴取向较强的实施例与C轴取向较 强的实施例进行比较的A1/(V+A1)比与B常数之间的关系的图表。
[0046] 图10是在本发明所设及的实施例中,表示对a轴取向较强的实施例与C轴取向较 强的实施例进行比较的N/(V+A1+N)比与0/(N+0)比之间的关系的图表。
[0047] 图11是在本发明所设及的实施例中,表示C轴取向较强的实施例的截面SEM照 片。
[0048] 图12是在本发明所设及的实施例中,表示a轴取向较强的实施例的截面SEM照 片。
【具体实施方式】
[0049] W下,参考图1至图3,对本发明所设及的热敏电阻用金属氮化物材料及其制造方 法W及薄膜型热敏电阻传感器的一实施方式进行说明。另外,在W下说明中使用的附图中, 为了将各部设为能够识别或容易识别的大小而根据需要适当地改变比例尺。
[0050] 本实施方式的热敏电阻用金属氮化物材料为用于热敏电阻的金属氮化物材料,由 W通式:VxAly(Nlw0Jz(0.70《y/(x+y)《0.98、0.45《z《0.55、0<w《0.35、x+y+z= 1)表示的金属氮化物构成,其结晶结构为六方晶系的纤锋矿型(空间群PSsmc(No. 186))的 单相。目P,如图1所示,该热敏电阻用金属氮化物材料为具有由V(饥)-A^(N+0)系S元系 相图中的点A、B、C、D所包围的区域内的组成,且结晶相为纤锋矿型的金属氮化物。
[005d另外,上述点A、B、C、D的各组成比(X,y,Z) (atm% )为A(x,y,Z= 13. 5, 31. 5, 55. 0)、B(x,y,Z= 0. 9,44. 1,55. 0)、C(x,y,Z=I. 1,53. 9,45. 0)、D(x,y,Z= 16. 5,38. 5, 45. 0)。
[0052] 并且,该热敏电阻用金属氮化物材料形成为膜状,且为沿垂直于所述膜的表面的 方向延伸的柱状结晶。而且,优选在垂直于膜的表面的方向上C轴的取向强于a轴的取向。
[0053] 另外,在垂直于膜的表面的方向(膜厚方向)上,判断a轴取向(100)较强还是C 轴取向(00。较强,是利用X射线衍射(XRD)来调查结晶轴的取向性,并根据(100)(表示 a轴取向的hkl指数)与(002)(表示C轴取向的hkl指数)的峰强度比,"(100)的峰强 度"/ " (00。的峰强度"小于1时,设为C轴取向较强。
[0054] 接着,对使用了本实施方式的热敏电阻用金属氮化物材料的薄膜型热敏电阻传感 器进行说明。如图2所示,该薄膜型热敏电阻传感器1具备:绝缘性薄膜2;薄膜热敏电阻 部3,在该绝缘性薄膜2上由上述热敏电阻用金属氮化物材料形成;及一对图案电极4,至少 形成在薄膜热敏电阻部3上。
[0055] 上述绝缘性薄膜2例如由聚酷亚胺树脂片形成为带状。另外,作为绝缘性薄膜2, 还可W是阳T:聚对苯二甲酸乙二醋、PEN:聚糞二甲酸乙二醋等。
[0056] 上述一对图案电极4例如由化膜与Au膜的层压金属膜形成图案,并具有在薄膜 热敏电阻部3上W相互对置状态所配置的梳状图案的一对梳状电极部4a、及前端部连接于 运些梳状电极部4a且基端部配置于绝缘性薄膜2的端部而延伸的一对直线延伸部4b。
[0057] 并且,在一对直线延伸部4b的基端部上,作为引线的引出部形成有电锻Au等电锻 部4c。在该电锻部4c用焊接材等接合有引线的一端。而且,除了包括电锻部4c的绝缘性 薄膜2的端部W外,在该绝缘性薄膜2上加压粘结有聚酷亚胺覆盖层薄膜5。另外,可通过 印刷将聚酷亚胺或环氧系的树脂材料层形成在绝缘性薄膜2上,W代替聚酷亚胺覆盖层薄 膜5。
[0058] 参考图3, W下对该热敏电阻用金属氮化物材料的制造方法及使用该方法的薄膜 型热敏电阻传感器1的制造方法进行说明。
[0059] 首先,本实施方式的热敏电阻用金属氮化物材料的制造方法具有成膜工序,所述 成膜工序使用V-Al合金瓣射祀在含氮及氧的气氛中进行反应性瓣射而成膜。
[0060] 并且,优选将上述反应性瓣射中的瓣射气压设定为小于0.7Pa。
[0061] 而且,优选在上述成膜工序后,向所形成的膜照射氮等离子体。
[0062] 更具体而言,如图3的化)所示,在例如图3的(a)所示的厚度50ym的聚酷亚胺 薄膜的绝缘性薄膜2上,通过反应性瓣射法成膜200nm的由上述本实施方式的热敏电阻用 金属氮化物材料形成的薄膜热敏电阻部3。此时的瓣射条件例如为极限真空度:5X10 6pa、 瓣射气压:〇. 6Pa、祀投入功率(输出功率):300W,并在Ar气体+氮气+氧气的混合气体气 氛下,设为氮气分压:59. 8%、氧气分压:0. 2%。并且,使用金属掩模将热敏电阻用金属氮 化物材料成膜为所期望的尺寸而形成薄膜热敏电阻部3。另外,优选向所形成的薄膜热敏电 阻部3照射氮等离子体。例如,在真空度:6. 7Pa、输出功率:200W及成气体气氛下,使氮等 离子体照射到薄膜热敏电阻部3。
[006引接着,通过瓣射法,例如形成化膜20nm,进一步形成Au膜200nm。而且,在其上用 棒涂布机涂布抗蚀液后,在ll0°C下进行预烘1分30秒,利用曝光装置感光后,用显影液去 除不需要的部分,通过在150°C下后烘5分钟来进行图案形成。然后,通过市售的Au蚀刻剂 及化蚀刻剂对不需要的电极部分进行湿法刻蚀,如图3的(C)所示,通过抗蚀剂剥离而形 成具有所期望的梳状电极部4a的图案电极4。另外,可W在绝缘性薄膜2上预先形成图案 电极4,并在其梳状电极部4a上成膜薄膜热敏电阻部3。此时,在薄膜热敏电阻部3的下侧 形成有图案电极4的梳状电极部4曰。
[0064] 接着,如图3的(d)所示,例如将
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