[发明专利]热敏电阻用金属氮化物膜及其制造方法以及薄膜型热敏电阻传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够通过非烧成的方式在薄膜等上直接成膜的热敏电阻用金属氮化物膜及其制造方法以及薄膜型热敏电阻传感器。

背景技术

为了高精度、高感度，对使用于温度传感器等的热敏电阻材料要求较高的B常数。以往，这种热敏电阻材料通常是Mn、Co、Fe等过渡金属氧化物(参考专利文献1及2)。并且，为了得到稳定的热敏电阻特性，这些热敏电阻材料需要进行600℃以上的烧成。

并且，除由如上金属氧化物构成的热敏电阻材料之外，例如在专利文献3中提出了由以通式：M_xA_yN_z(其中，M表示Ta、Nb、Cr、Ti及Zr中的至少一种，A为Al、Si及B中的至少一种。0.1≤x≤0.8，0＜y≤0.6，0.1≤z≤0.8，x+y+z＝1)表示的氮化物构成的热敏电阻用材料。并且，在该专利文献3中，作为实施例，仅记载有由Ta-Al-N系材料构成且设为0.5≤x≤0.8、0.1≤y≤0.5、0.2≤z≤0.7、x+y+z＝1的热敏电阻用材料。在该Ta-Al-N系材料中，将包含上述元素的材料用作靶，在含氮气气氛中进行溅射来制作。并且，根据需要，在350～600℃下对所得到的薄膜进行热处理。

专利文献1：日本特开2003-226573号公报

专利文献2：日本特开2006-324520号公报

专利文献3：日本特开2004-319737号公报

上述以往技术中留有以下课题。近年来，正在研究在树脂薄膜上形成有热敏电阻材料的薄膜型热敏电阻传感器的开发，期望开发出能够直接成膜于薄膜上的热敏电阻材料。即，期待通过使用薄膜来得到挠性热敏电阻传感器。另外，期望开发出具有0.1mm左右的厚度的非常薄的热敏电阻传感器，但以往经常利用使用氧化铝等陶瓷材料的基板材料，存在例如若将厚度减薄至0.1mm则变得非常脆弱而容易破坏等问题，期待通过使用薄膜来得到非常薄的热敏电阻传感器。然而，通常，由树脂材料构成的薄膜的耐热温度低至150℃以下，即使是作为耐热温度比较高的材料所熟知的聚酰亚胺也只有200℃左右的耐热性，因此在热敏电阻材料的形成工序中施加热处理时，难以适用。在上述以往的氧化物热敏电阻材料中，为了实现所希望的热敏电阻特性，需要进行600℃以上的烧成，存在无法实现直接成膜于薄膜上的薄膜型热敏电阻度传感器的问题。因此，期望开发出能够通过非烧成的方式进行直接成膜的热敏电阻材料，但即使在上述专利文献3中记载的热敏电阻材料中，为了得到所希望的热敏电阻特性，根据需要，也需要在350～600℃下对所得到的薄膜进行热处理。并且，就该热敏电阻材料而言，在Ta-Al-N系材料的实施例中，可以得到B常数：500～3000K左右的材料，但没有关于耐热性的记述，氮化物系材料的热可靠性不明确。另外，当在薄膜上进行热敏电阻材料层的成膜的情况下，在弯曲薄膜时，有可能在热敏电阻材料层上产生裂纹，存在可靠性下降的不良情况。

发明内容

本发明是鉴于前述课题而完成的，其目的在于提供一种能够通过非烧成的方式在薄膜等上直接成膜，并且耐弯曲性也优异的热敏电阻用金属氮化物膜及其制造方法以及薄膜型热敏电阻传感器。

本发明人等在氮化物材料中着眼于AlN系，对其进行了深入研究，结果发现如下：作为绝缘体的AlN由于难以得到最佳的热敏电阻特性(B常数：1000～6000K左右)，因此通过用提高导电的特定金属元素取代Al位并且设为特定的晶体结构，可以通过非烧成的方式得到良好的B常数和耐热性。并且还发现如下：通过设定为特定的取向特性来控制膜应力，可以得到较高的耐弯曲性。因此，本发明是鉴于上述见解而得到的，为了解决所述课题采用了以下结构。