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

文档序号:8476790阅读:来源:国知局
沿垂直于所述膜的表面的方向延伸的柱状结晶。
[0024] 即,该热敏电阻用金属氮化物材料中,由于为沿垂直于膜的表面的方向延伸的柱 状结晶,因此膜的结晶性较高,得到高耐热性。
[0025] 第3发明所涉及的热敏电阻用金属氮化物材料的特征在于,在第1或第2发明中, 形成为膜状,且在垂直于所述膜的表面的方向上,c轴的取向强于a轴的取向。
[0026] 即,该热敏电阻用金属氮化物材料中,由于在垂直于膜的表面的方向上c轴的取 向强于a轴的取向,因此与a轴取向较强的情况相比得到较高的B常数,而且对耐热性的可 靠性也优异。
[0027] 第4发明所涉及的薄膜型热敏电阻传感器的特征在于,具备:绝缘性薄膜;薄膜热 敏电阻部,在该绝缘性薄膜上由第1至第3中任一发明的热敏电阻用金属氮化物材料形成; 及一对图案电极,至少形成在所述薄膜热敏电阻部的上侧或下侧。
[0028] 即,该薄膜型热敏电阻传感器中,由于在绝缘性薄膜上由第1至第3中任一发明 的热敏电阻用金属氮化物材料形成有薄膜热敏电阻部,因此通过在非烧成条件下形成的高 B常数且耐热性较高的薄膜热敏电阻部,能够使用树脂薄膜等耐热性较低的绝缘性薄膜,并 且得到具有良好的热敏电阻特性的薄型且可挠性热敏电阻传感器。
[0029] 并且,以往常常使用采用了氧化铝等的陶瓷的基板材料,若厚度例如变薄到 0. 1_,则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 到例如厚度0.1 mm的非常薄的薄膜型热敏电阻传感器。
[0030] 第5发明所涉及的薄膜型热敏电阻传感器的特征在于,在第4发明中,所述图案电 极的至少接合于所述薄膜热敏电阻部的部分由Cr形成。
[0031] 即,该薄膜型热敏电阻传感器中,由于图案电极的至少接合于薄膜热敏电阻部的 部分由Cr形成,因此得到CrAlNO的薄膜热敏电阻部与图案电极的Cr的高接合性。即,通 过将构成薄膜热敏电阻部的元素之一的Cr作为图案电极的接合部材料,能够得到两者的 高接合性,且能够得到高的可靠性。
[0032] 第6发明所涉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Cr-Al合金溅射靶在 含氮及氧的气氛中进行反应性溅射而成膜的成膜工序。
[0033] 即,在该热敏电阻用金属氮化物材料的制造方法中,由于使用Cr-Al合金溅射靶 在含氮及氧的气氛中进行反应性溅射而成膜,因此能够将由上述Cr xAly (N,0) z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。
[0034] 第7发明所涉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6发 明中,将所述反应性溅射中的溅射气压设定为小于〇. 67Pa。
[0035] 即,在该热敏电阻用金属氮化物材料的制造方法中,由于将反应性溅射中的溅射 气压设定为小于〇. 67Pa,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发明所涉及的热敏电阻用金属氮化物材料的膜。
[0036] 根据本发明,达到以下效果。
[0037] 即,根据本发明所涉及的热敏电阻用金属氮化物材料,由以通式:CrxAl y(NnOw) ζ(0· 70 彡 yAx+y)彡 0· 95、0· 45 彡 z 彡 0· 55、0 < w 彡 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锌矿型的单相,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,根据本发明所涉及的热敏电阻用金属氮化物材料的制造方法,由 于使用Cr-Al合金溅射靶在含氮及氧的气氛中进行反应性溅射而成膜,因此能够将由上述 CrxAly (N,0) z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, 根据本发明所涉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挠性热敏电阻传感器。而且,基板材料并不是如 果变薄就非常脆弱且容易破碎的陶瓷材料,而是树脂薄膜,因此得到厚度〇. Imm的非常薄 的薄膜型热敏电阻传感器。
【附图说明】
[0038] 图1是在本发明所涉及的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 Cr-Al-(N+0)系三元系相图。
[0039] 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。
[0040] 图3是在本实施方式中,以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。
[0041] 图4是在本发明所涉及的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。
[0042] 图5是在本发明所涉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。
[0043] 图6是在本发明所涉及的实施例及比较例中,表示AV(Cr+Al)比与B常数之间的 关系的图表。
[0044] 图7是在本发明所涉及的实施例中,表示设为AV (Cr+Al) =0.84且c轴取向较 强时的X射线衍射(XRD)结果的图表。
[0045] 图8是在本发明所涉及的实施例中,表示设为AV (Cr+Al) = 0. 85且a轴取向较 强时的X射线衍射(XRD)结果的图表。
[0046] 图9是在本发明所涉及的比较例中,表示设为AV (Cr+Al) = 0. 61时的X射线衍 射(XRD)结果的图表。
[0047] 图10是在本发明所涉及的实施例中,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AV(Cr+Al)比与B常数之间的关系的图表。
[0048] 图11是在本发明所涉及的实施例中,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以(&+八1+的比与〇/(N+0)比之间的关系的图表。
[0049] 图12是在本发明所涉及的实施例中,表示c轴取向较强的实施例的截面SEM照 片。
[0050] 图13是在本发明所涉及的实施例中,表示a轴取向较强的实施例的截面SM照 片。
【具体实施方式】
[0051] 以下,参考图1至图3,对本发明所涉及的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一实施方式进行说明。另外,在以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。
[0052] 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 以通式:0/17沉1〇丄(0· 70 彡 yAx+y)彡 0· 95、0· 45 彡 z 彡 0· 55、0 < w 彡 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锌矿型的单相。即,如图1所示, 该热敏电阻用金属氮化物材料为具有由Cr-Al-(N+0)系三元系相图中的点A、B、C、D所包 围的区域内的组成,且结晶相为纤锌矿型的金属氮化物。
[0053] 另外,上述点 A、B、C、D 的各组成比(X,y,z)为 A(x,y,z = 13. 5,31· 5,55)、B(x, y,z = 2. 25,42. 75, 55)、C (X,y,z = 2. 75, 52. 25,45)、D (X,y,z = 16. 5, 38. 5,45)。
[0054] 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。
[0055] 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(002)较强,是通过利用X射线衍射(XRD)来调查结晶轴的取向性,从而由(100)(表 示a轴取向的hkl指数)与(002
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