JPH02303003A

JPH02303003A - 電圧非直線性抵抗素子

Info

Publication number: JPH02303003A
Application number: JP1123671A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Yano; 義彦矢野; Yukihiko Shirakawa; 幸彦白川; Hisao Morooka; 久雄師岡
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1989-05-17
Filing date: 1989-05-17
Publication date: 1990-12-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、リレー接点の保護、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体
素子の静電気に対する保護、カラーテレビブラウン管回
路の放電吸収などの手段として利用されている電圧非直
線性抵抗素子の改良に関する。

（従来の技術）従来、電圧非直線性抵抗素子（以下バリスタともいう）
としては、第３図に示すようにガラス又はセラミックの
基板１２上にＡｕ、ＡＪ等を真空蒸着して下部電極（電
極層）１３とし、この下部電極１３上にスパッタリング
などによりＺｎ０層１４を形成し、このＺｎ０層１４上
にスパッタリングなどにより酸化プラセオジム（Ｐｒ２
０３）及び酸化コバルト（ＣＯ２０３）から成る金属酸
化物層１５を形成し、さらにこの金属酸化物層１５上に
スパッタリングなどによりＺｎ０層１６を形成し、続い
てこのＺｎ０層１６上にＡｕ。

Ａ１などを蒸着して上部電極（電極層）１７が形成され
て成るバリスタ１１が知られている。

また、上記構成のバリスタ１１は、前記ＺｎＯ層１４．
１６と前記金属酸化物層１５の界面に形成された電位障
壁１４ａ、１６ａによりその特性（バリスタ電圧）が決
定される。

上記構成のバリスタ１１では、前記上部電極１７が下部
電極１３に対して正になるように電圧を加えると、電位
障壁１６ａは逆方向にバイアスされ、下部電極１３が前
記上部電極１７に対して正になるように電圧を加えると
、電位障壁１４ａは逆方向にバイアスされ、それぞれあ
る一定の電圧まで電流が流れず、ある電圧値から急激に
電流の流れ出す対称型電圧非直線性（非直線指数αが１
０前後）を示すことが知られている。

（発明が解決しようとする課題）上述したようなバリスタ（電圧非直線性抵抗素子）では
、下部電極を形成した後、前記下部電極上にスパッタリ
ングなどによりＺｎＯ層を形成している。

しかしながら、第４図に示すようにＺｎＯはＣ軸（基板
の垂直方向）に優位配向し易い性質を有するため、結晶
性の金属電極上に成膜するとＺｎＯ層の界面に凹凸が生
じこの高低差Ｈ１は最高１０００人にもなる。この高低
差によりＺｎＯ層の平坦性が低下し電流電圧特性におけ
る非直線性に悪影響を与えることになり、非直線指数α
を大きくできず性能向上が図れないないという問題点を
生じてしまう。

また、上部電極にエツチングにより導電パターンを形成
する場合、ＺｎＯが両性酸化物であることにより酸、ア
ルカリ双方に可溶性であり前記上部電極の除去部分と共
に一部溶解してしまい前記同様に電流電圧特性における
非直線性に悪影響を与えるため容易に導電パターンを形
成できないという問題点も生じる。

本発明は、上記問題点を解決しＺｎＯ層の平坦性が向上
でき、電流電圧特性における非直線性に悪影響を与えず
、非直線指数αを大きくでき、かつエツチングにより上
部電極に容易に導電パターンを形成できる電圧非直線性
抵抗素子を提供することを目的とする。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）本発明は、基材と、前記基材上に形成された電極層と、
前記電極層上に金属酸化物層に挟まれたＺｎＯ層とによ
り形成された複合層を少なくとも一つ有し、前記複合層
の最上部に電極層を有することを特徴とするものである
。

（作　用）上記の様に、基材上に形成された電極層（下部電極）上
に金属酸化物層に挟まれたＺｎＯ層が形成された複合層
を有することによりＺｎＯ層の平坦性が向上でき、また
エツチングにより上部電極に容易に導電パターンを形成
できる。

（実施例）本発明による電圧非直線性抵抗素子（以下バリスタとい
う）の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明によるバリスタの断面図である。

図中に示すバリスタ１は、例えばガラス、アルミナ（絶
縁性基板）やアルミ、亜鉛等く導電性基板）等から成る
基板（基材）２（実施例中ではガラス基板を示す）と、
例えばニッケル（Ｎｉ）により形成された下部電極（電
極層）３と、例えば酸化プラセオジム（Ｐｒ２０３）及
び酸化コバル１’　（ＣＯ２０３）により構成されてい
る金属酸化物層４と、ＺｎＯを主成分とするＺｎ０層４
と、更に前記同様の例えば酸化プラセオジム（Ｐｒ２０
ｉ）及び酸化コバルト（ＣＯ２０３）により構成されて
いる金属酸化物層６と、例えばニッケル（Ｎｉ）により
形成された上部電極（電極層）７により構成されている
。尚、本発明でいう複合層とは前記金属酸化物層４、Ｚ
ｎ０層５、金属酸化物層６により構成されている。また
、図中５ａ、５ｂは前記金属酸化物層４と前記ＺｎＯ層
５の界面に形成された電位障壁である。

次に、前記バリスタ１の製造方法について説明する。

まず、ガラス基板２上にニッケル（Ｎｉ）を蒸着により
厚さ０．５μｍに形成して下部電極３とし、この下部電
極３に酸化プラセオジム（Ｐ　ｒ２０３　）及び酸化コ
バルト（ＣＯ２ｏ、’）から成る焼結体をターゲットに
して前記ガラス基板２の温度２５０℃、スパッタアルゴ
ン（Ａｒ）雰囲気中、投入電力１２０Ｗにおいてスパッ
タリングにて金属酸化物層４を形成し、ＺｎＯ焼結体を
ターゲットとし上記同様に、Ｚｎ０層５を略１μｍ形成
し、次に、酸化プラセオジム（ｐｒ２ｏ３）及び酸化コ
バル１’　（ＣＯ２０３’）から成る焼結体をターゲッ
トにして上記同様に金属酸化物層６を形成し、次にニッ
ケル（Ｎｉ）を蒸着にて０．５μｍ形成して上部電極７
とし前記バリスタ１を得る。

上述したように前記バリスタ１は、金属酸化物層４を形
成したのちＺｎ０層５を形成したことにより、ＺｎＯ層
の界面の凹凸の高低差Ｈ０は第２図に示すように最高値
でも２００人に減少しＺｎＯ層の平坦性が向上する。こ
の結果電流電圧特性における非直線性に悪影響を与える
ことがなくなり、非直線指数αを３０にすることができ
た。

また、上記構成のバリスタ１の上部電極７にエツチング
により導電パターンを形成する場合、Ｚｎ０層５が金属
酸化物層４，６に挟まれた構成であるため前記上部電極
７の除去部分と共にＺｎＯ溶解することがないため、前
記同様に電流電圧特性における非直線性に悪影響を与え
ず容易に導電パターンを形成できる。

以上詳述したように本発明によれば、ＺｎＯ層の平坦性
が向上でき、電流電圧特性における非直線性に悪影響を
与えず、非直線指数αを太き（でき、かつ上部電極に容
易に導電パターンを形成できるバリスタを提供すること
ができる。

本発明は上記実施例に限定されず種々の変形実施が可能
である。例えば本発明の範囲内であれば、電極に用いる
金属もＡｕ、Ａ１等に、金属酸化物層の金属酸化物も酸
化ビスマス（Ｂｉ２０３）１酸化コバルト（Ｃ０２０３
）　、酸化プラセオジム（ｐｒ２ｏ３）及びそれらの混
合物等に、ＺｎＯ層もＺｎＯ単体だけでなく、ＺｎＯに
アルミニウム　（ＡＪ２）、ガリウム（Ｇａ）、インジ
ウム（Ｉｎ）等の添加物を加えたものなど種々に選択可
能であり、またスパッタ雰囲気中の不活性ガスもアルゴ
ン（Ａｒ）に限定されず他のガスであってもよい。

またさらに本実施例では電極を蒸着で、他の膜をスパッ
タリングで成膜したがＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａ
ｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　：化学的気相成長）法等
の他の成膜手段を用いても良い。

［発明の効果］上記のように本発明によれば、ＺｎＯ層の平坦性が向上
でき、電流電圧特性における非直線性に悪影響を与えず
、非直線指数αを大きくでき、かつ上部電極に容易に導
電パターンを形成できる電圧非直線性抵抗素子を提供す
ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるバリスタ（電圧非直線性抵抗素子
）の断面図、第２図は本発明によるバリスタのＺｎＯ層
の平坦性を説明するための図、第３図は従来のバリスタ
の断面図、第４図は従来のバリスタのＺｎＯ層の平坦性
を説明するための□図である。１・・・バリスタ（電圧非直線性抵抗素子）、２・・・
ガラス基板（基材）、３・・・下部電極、４．６・・・
金属酸化物層、　５・・・ＺｎＯ層、５ａ、５ｂ・・・
電位障壁、　７・・・上部電極、Ｈｏ・・・ＺｎＯ層の
界面の凹凸の高低差。

Claims

【特許請求の範囲】

基材と，前記基材上に形成された電極層と，前記電極層
上に金属酸化物層に挟まれたＺｎＯ層とにより形成され
た複合層を少なくとも一つ有し、前記複合層の最上部に
電極層を有することを特徴とする電圧非直線性抵抗素子
。