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公開番号2024054754
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-17
出願番号2022161188
出願日2022-10-05
発明の名称歪抵抗膜および物理量センサおよび歪抵抗膜の製造方法
出願人TDK株式会社
代理人前田・鈴木国際特許弁理士法人
主分類G01L 1/22 20060101AFI20240410BHJP(測定;試験)
要約【課題】比較的高いk-factorを維持し、TCRの制御が容易な歪抵抗膜と、その抵抗膜を有する物理量センサを提供すること。
【解決手段】式Cr_100-x-y-zAl_xN_yO_zで表される組成を有する歪抵抗膜である。5≦x≦50、0.1≦y≦20、0.1≦z≦17、およびy+z≦25の関係を満足する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
式Ｃｒ
100-x-y-z
Ａｌ
x
Ｎ
y
Ｏ
z
で表される組成を有し、５≦ｘ≦５０、０．１≦ｙ≦２０、０．１≦ｚ≦１７、およびｙ＋ｚ≦２５の関係を満足する歪抵抗膜。
続きを表示（約 210 文字）【請求項２】
１０ｎｍ以上の膜厚を有する請求項１に記載の歪抵抗膜。
【請求項３】
請求項１または２に記載の歪抵抗膜を有する物理量センサ。
【請求項４】
請求項１に記載の歪抵抗膜を製造する方法であって、
前記歪抵抗膜を薄膜法により製造する際に、雰囲気ガスの酸素量と窒素量とを制御することで、前記歪抵抗膜のｋ－ｆａｃｔｏｒおよびＴＣＲを制御することを特徴とする歪抵抗膜の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、歪に応じて抵抗値が変化する歪抵抗膜およびこれを用いる物理量センサに関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
ＣｒＡｌ膜あるいはＣｒＡｌＮ膜は、高いｋ－ｆａｃｔｏｒを高温まで示す材料であり、高温対応の圧力センサ、歪センサの検出材料として注目されている（たとえば特許文献１）。
【０００３】
この種のＣｒＡｌ膜あるいはＣｒＡｌＮ膜は、一定のＡｌ量の比率において伝導特性が金属から半導体へと変化する。この伝導特性を制御することにより抵抗温度係数（ＴＣＲ）を制御することが可能となっている。
【０００４】
上記の伝導特性の一つであるＴＣＲは、これまでは、同一のＣｒ－Ａｌ比においてはアニール温度にて制御されてきた。また、ｋ－ｆａｃｔｏｒは、Ｃｒ－Ａｌ組成比とアニール温度とを変化させて制御していた。このためＴＣＲを製品ごとに調整する場合、材料のＣｒ－Ａｌ組成比を製品ごとに調整する必要性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１８－９１８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、比較的高いｋ－ｆａｃｔｏｒを維持し、ＴＣＲの制御が容易な歪抵抗膜と、その抵抗膜を有する物理量センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者等は、Ｃｒ、ＡｌおよびＮを含む歪抵抗膜について鋭意検討した結果、Ｏをさらに含ませ、特にＮとＯの組成比を制御することで、比較的高いｋ－ｆａｃｔｏｒを維持し、ＴＣＲの制御を容易にできることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００８】
すなわち、本発明に係る歪抵抗膜は、
式Ｃｒ
100-x-y-z
Ａｌ
x
Ｎ
y
Ｏ
z
で表される組成を有し、５≦ｘ≦５０、０．１≦ｙ≦２０、０．１≦ｚ≦１７、およびｙ＋ｚ≦２５の関係を満足する。
【０００９】
この歪抵抗膜では、たとえばセンサのゲージ率に対応するｋ－ｆａｃｔｏｒを４以上に高く維持しつつ、ＴＣＲの制御が容易になる。たとえば上記の組成比を満足する歪抵抗膜では、ｋ－ｆａｃｔｏｒを４以上に高く維持しつつ、－５０℃以上４５０℃以下の温度範囲において、抵抗温度係数（ＴＣＲ）の絶対値を、好ましくは２０００ｐｐｍ／℃以下、さらに好ましくは1０００ｐｐｍ／℃以下にすることが可能になる。抵抗温度係数（ＴＣＲ）の絶対値を所定値以下とすることで、温度の影響による歪検出（あるいは圧力検出など）の誤差を抑制することが可能になる。
【００１０】
この歪抵抗膜を製造するには、ＣｒとＡｌの比率自体は固定してあるターゲットを用いて、たとえば雰囲気ガス中の窒素および酸素の量を制御することで、得られる歪抵抗膜に含まれる窒素および／または酸素の含有量を制御し、歪抵抗膜のｋ－ｆａｃｔｏｒおよびＴＣＲを制御することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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