JP2912081B2 - 薄膜バリスタの製造方法及び薄膜バリスタ - Google Patents
薄膜バリスタの製造方法及び薄膜バリスタInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は、電子回路における過
電圧（サージ）保護装置や駆動回路のスイッチング素子
などに使用される薄膜バリスタ及びその製造方法に関
し、特に、薄膜バリスタを複雑な工程によらずに製造す
る方法及びその方法により製造される薄膜バリスタに関
する。
電圧（サージ）保護装置や駆動回路のスイッチング素子
などに使用される薄膜バリスタ及びその製造方法に関
し、特に、薄膜バリスタを複雑な工程によらずに製造す
る方法及びその方法により製造される薄膜バリスタに関
する。
【０００２】
【従来の技術】印加される電圧が上昇するにしたがって
急激に抵抗の減少するバリスタ（バリスタダイオード）
は、電子機器において発生する各種のサージを吸収する
ために広く用いられている。このバリスタとしては、酸
化亜鉛（ＺｎＯ）と微量の酸化ビスマス（Ｂｉ2Ｏ3）な
どの金属酸化物を１０００℃以上で焼結したＺｎＯバリ
スタや、半導体チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉ
Ｏ3）の粒界を酸化ナトリウム（Ｎａ2Ｏ）などの金属酸
化物を用いて絶縁層としたＳｒＴｉＯ3バリスタが広く
知られている。
急激に抵抗の減少するバリスタ（バリスタダイオード）
は、電子機器において発生する各種のサージを吸収する
ために広く用いられている。このバリスタとしては、酸
化亜鉛（ＺｎＯ）と微量の酸化ビスマス（Ｂｉ2Ｏ3）な
どの金属酸化物を１０００℃以上で焼結したＺｎＯバリ
スタや、半導体チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉ
Ｏ3）の粒界を酸化ナトリウム（Ｎａ2Ｏ）などの金属酸
化物を用いて絶縁層としたＳｒＴｉＯ3バリスタが広く
知られている。
【０００３】しかし、電子機器に多くのＩＣやＬＳＩが
使用され、電子回路をサージから保護する必要性が増大
するにつれて、低電圧用バリスタへの要求が高まり、小
型化や、実装密度の向上などへの対応性に優れた薄膜バ
リスタが検討されるに至っている。
使用され、電子回路をサージから保護する必要性が増大
するにつれて、低電圧用バリスタへの要求が高まり、小
型化や、実装密度の向上などへの対応性に優れた薄膜バ
リスタが検討されるに至っている。
【０００４】このような薄膜バリスタに関する従来技術
としては、例えば、特開昭５８−８６７０４号公報に開
示されているように、ＺｎＯとバリスタとして有効な添
加物を含むターゲットを用い、高周波スパッタリング法
により基板上にターゲットと同じ組成の薄膜を形成した
後、空気中において９５０℃で熱処理することによりＺ
ｎＯ結晶粒子と添加物が偏析した粒界とを形成した薄膜
バリスタが提案されている。なお、この薄膜バリスタに
おけるバリスタ特性は、ＺｎＯ粒界の障壁に起因する非
オーム性を利用したものである。
としては、例えば、特開昭５８−８６７０４号公報に開
示されているように、ＺｎＯとバリスタとして有効な添
加物を含むターゲットを用い、高周波スパッタリング法
により基板上にターゲットと同じ組成の薄膜を形成した
後、空気中において９５０℃で熱処理することによりＺ
ｎＯ結晶粒子と添加物が偏析した粒界とを形成した薄膜
バリスタが提案されている。なお、この薄膜バリスタに
おけるバリスタ特性は、ＺｎＯ粒界の障壁に起因する非
オーム性を利用したものである。
【０００５】また、特開昭５８−８６７０２号公報に
は、ＺｎＯ薄膜とＢｉ2Ｏ3などの金属酸化物とを高周波
スパッタリングによって形成した後、空気中において８
００℃で熱処理した薄膜バリスタが開示されており、こ
の薄膜バリスタは、ヘテロ接合に起因する非オーム性を
利用している。
は、ＺｎＯ薄膜とＢｉ2Ｏ3などの金属酸化物とを高周波
スパッタリングによって形成した後、空気中において８
００℃で熱処理した薄膜バリスタが開示されており、こ
の薄膜バリスタは、ヘテロ接合に起因する非オーム性を
利用している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記特開昭５８−８６
７０４号公報に開示されている薄膜バリスタに代表され
るタイプの薄膜バリスタは、立上がり電圧が１００Ｖと
高く、低電圧回路に利用することが困難であるという問
題点がある。これは、この方法で製造されたＺｎＯ薄膜
の厚さが約０．５μmであるのに対して、ＺｎＯ結晶の
粒子径が１０nm程度と非常に小さいことによるものであ
る。すなわち、立上がり電圧は対向する電極間で直列に
接続された粒界の数に比例するため、この場合およそ５
０個の粒界が直列に接続されることになり、立上がり電
圧が高くなるものである。したがって、立上がり電圧を
下げて低電圧回路に対応するためには、ＺｎＯ薄膜の膜
厚を薄くするかまたはＺｎＯの粒子径を大きくすること
が必要である。しかし、ＺｎＯ薄膜の膜厚を薄くした場
合には、（素子）薄膜バリスタの電流耐量の低下が重大
な問題となり、また、ＺｎＯ結晶の粒子径を大きくした
場合には、サージ電流の局所的な集中による素子（薄膜
バリスタ）の破壊や劣化を招くという問題点がある。
７０４号公報に開示されている薄膜バリスタに代表され
るタイプの薄膜バリスタは、立上がり電圧が１００Ｖと
高く、低電圧回路に利用することが困難であるという問
題点がある。これは、この方法で製造されたＺｎＯ薄膜
の厚さが約０．５μmであるのに対して、ＺｎＯ結晶の
粒子径が１０nm程度と非常に小さいことによるものであ
る。すなわち、立上がり電圧は対向する電極間で直列に
接続された粒界の数に比例するため、この場合およそ５
０個の粒界が直列に接続されることになり、立上がり電
圧が高くなるものである。したがって、立上がり電圧を
下げて低電圧回路に対応するためには、ＺｎＯ薄膜の膜
厚を薄くするかまたはＺｎＯの粒子径を大きくすること
が必要である。しかし、ＺｎＯ薄膜の膜厚を薄くした場
合には、（素子）薄膜バリスタの電流耐量の低下が重大
な問題となり、また、ＺｎＯ結晶の粒子径を大きくした
場合には、サージ電流の局所的な集中による素子（薄膜
バリスタ）の破壊や劣化を招くという問題点がある。
【０００７】また、特開昭５８−８６７０２号公報に開
示された薄膜バリスタは、数Ｖから十数Ｖの低い立上が
り電圧を実現することができるが、ＺｎＯ薄膜と金属酸
化物薄膜を順次積層するという複数の薄膜形成工程を必
要とし、生産効率が悪いという問題点がある。
示された薄膜バリスタは、数Ｖから十数Ｖの低い立上が
り電圧を実現することができるが、ＺｎＯ薄膜と金属酸
化物薄膜を順次積層するという複数の薄膜形成工程を必
要とし、生産効率が悪いという問題点がある。
【０００８】さらに、特開昭５８−８６７０４号及び特
開昭５８−８６７０２号公報に開示された薄膜バリスタ
はいずれも高温での熱処理を必要とするため、製造工程
が複雑になるという問題点がある。
開昭５８−８６７０２号公報に開示された薄膜バリスタ
はいずれも高温での熱処理を必要とするため、製造工程
が複雑になるという問題点がある。
【０００９】本願発明は、上記の問題点を解決するもの
であり、立上がり電圧が低く、数Ｖ程度の低電圧回路に
対応することが可能な薄膜バリスタを、低温でかつ、簡
便に製造することが可能な薄膜バリスタの製造方法及び
この製造方法を利用して得られる低電圧回路に対応する
ことが可能な薄膜バリスタを提供することを目的とす
る。
であり、立上がり電圧が低く、数Ｖ程度の低電圧回路に
対応することが可能な薄膜バリスタを、低温でかつ、簡
便に製造することが可能な薄膜バリスタの製造方法及び
この製造方法を利用して得られる低電圧回路に対応する
ことが可能な薄膜バリスタを提供することを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願発明の薄膜バリスタの製造方法は、基板上に少
なくとも１個のチタン（Ｔｉ）金属膜を形成し、これ
を、０．１mol／l 以上のストロンチウムイオン（Ｓｒ
2+）を含むｐＨ１３以上の処理水溶液に浸漬し、１００
℃以上の温度で水熱処理することにより前記チタン金属
膜の表面にチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）薄
膜を形成した後、前記チタン酸ストロンチウム薄膜上に
複数個の金属膜を形成して、電流が該金属膜と、チタン
酸ストロンチウム薄膜を介して該金属膜と対向するチタ
ン金属膜との間を複数回通過するような経路を形成する
ことを特徴としている。
に、本願発明の薄膜バリスタの製造方法は、基板上に少
なくとも１個のチタン（Ｔｉ）金属膜を形成し、これ
を、０．１mol／l 以上のストロンチウムイオン（Ｓｒ
2+）を含むｐＨ１３以上の処理水溶液に浸漬し、１００
℃以上の温度で水熱処理することにより前記チタン金属
膜の表面にチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）薄
膜を形成した後、前記チタン酸ストロンチウム薄膜上に
複数個の金属膜を形成して、電流が該金属膜と、チタン
酸ストロンチウム薄膜を介して該金属膜と対向するチタ
ン金属膜との間を複数回通過するような経路を形成する
ことを特徴としている。
【００１１】また、前記基板を前記処理水溶液に浸漬し
て水熱処理する工程において、前記処理水溶液中に配設
された任意の電極と前記チタン金属膜間に通電すること
により行う電解処理を前記水熱処理と同時に施すことを
特徴とする。
て水熱処理する工程において、前記処理水溶液中に配設
された任意の電極と前記チタン金属膜間に通電すること
により行う電解処理を前記水熱処理と同時に施すことを
特徴とする。
【００１２】また、本願発明の薄膜バリスタは、上記の
方法により製造されるものであり、基板と、チタン金属
膜と、チタン酸ストロンチウム薄膜と、複数個の金属膜
とを具備している。
方法により製造されるものであり、基板と、チタン金属
膜と、チタン酸ストロンチウム薄膜と、複数個の金属膜
とを具備している。
【００１３】
【作用】水熱処理を行うことにより均一な半導体ＳｒＴ
ｉＯ3薄膜を、基板上に形成されたチタン金属膜上に形
成した後、ＳｒＴｉＯ3薄膜上に電極として複数個の金
属膜を形成することにより、特に高温での熱処理などを
必要とすることなく簡便に低電圧回路に対応した薄膜バ
リスタを製造することが可能になる。
ｉＯ3薄膜を、基板上に形成されたチタン金属膜上に形
成した後、ＳｒＴｉＯ3薄膜上に電極として複数個の金
属膜を形成することにより、特に高温での熱処理などを
必要とすることなく簡便に低電圧回路に対応した薄膜バ
リスタを製造することが可能になる。
【００１４】また、本願発明の製造方法により製造され
る薄膜バリスタは、水熱処理（水熱反応）により形成さ
れた半導体ＳｒＴｉＯ3薄膜を構成するＳｒＴｉＯ3粒子
の粒界に生じるポテンシャル障壁と、半導体ＳｒＴｉＯ
3薄膜とチタン金属膜及びＳｒＴｉＯ3薄膜上に形成され
た金属膜の接触面に生じるショットキー障壁との両方に
起因するバリスタ特性を利用しており、ＳｒＴｉＯ3薄
膜を構成するＳｒＴｉＯ3粒子の障壁と、これを挟んで
対向する２種類の障壁をサージ電流が通過する回数を制
御することにより、バリスタ特性の立上がり電圧を制御
することが可能になる。
る薄膜バリスタは、水熱処理（水熱反応）により形成さ
れた半導体ＳｒＴｉＯ3薄膜を構成するＳｒＴｉＯ3粒子
の粒界に生じるポテンシャル障壁と、半導体ＳｒＴｉＯ
3薄膜とチタン金属膜及びＳｒＴｉＯ3薄膜上に形成され
た金属膜の接触面に生じるショットキー障壁との両方に
起因するバリスタ特性を利用しており、ＳｒＴｉＯ3薄
膜を構成するＳｒＴｉＯ3粒子の障壁と、これを挟んで
対向する２種類の障壁をサージ電流が通過する回数を制
御することにより、バリスタ特性の立上がり電圧を制御
することが可能になる。
【００１５】
【実施例】以下に、本願発明の実施例を示して発明の特
徴をさらに詳しく説明する。
徴をさらに詳しく説明する。
【００１６】まず、清浄で平滑な面を有する厚さ１．０
mmのガラス基板上に、公知の高周波スパッタリング法に
より、下記の実施例１，２，３の薄膜バリスタ（素子）
に必要なパターンのチタン（Ｔｉ）金属膜（厚さ約１μ
m）を、所定のマスクを用いて形成した。次に、０．５m
ol／l の濃度の硝酸ストロンチウム（Ｓｒ（ＮＯ3） 2）
水溶液にＮａＯＨ水溶液を添加してｐＨを１４．５に調
整することにより処理水溶液を調製した。この処理水溶
液をオートクレーブ内に移し、Ｔｉ金属膜が形成された
ガラス基板を処理水溶液に浸漬して所定の温度（例えば
１５０℃）まで昇温した後、６０分間その温度に保持し
て水熱合成反応を行わせることにより、Ｔｉ金属膜表面
にＳｒＴｉＯ3の多結晶薄膜を形成した。それから、ガ
ラス基板を蒸留水中で十分に超音波洗浄した後、１２０
℃で６０分間乾燥した。
mmのガラス基板上に、公知の高周波スパッタリング法に
より、下記の実施例１，２，３の薄膜バリスタ（素子）
に必要なパターンのチタン（Ｔｉ）金属膜（厚さ約１μ
m）を、所定のマスクを用いて形成した。次に、０．５m
ol／l の濃度の硝酸ストロンチウム（Ｓｒ（ＮＯ3） 2）
水溶液にＮａＯＨ水溶液を添加してｐＨを１４．５に調
整することにより処理水溶液を調製した。この処理水溶
液をオートクレーブ内に移し、Ｔｉ金属膜が形成された
ガラス基板を処理水溶液に浸漬して所定の温度（例えば
１５０℃）まで昇温した後、６０分間その温度に保持し
て水熱合成反応を行わせることにより、Ｔｉ金属膜表面
にＳｒＴｉＯ3の多結晶薄膜を形成した。それから、ガ
ラス基板を蒸留水中で十分に超音波洗浄した後、１２０
℃で６０分間乾燥した。
【００１７】このようにして得られたＳｒＴｉＯ3薄膜
の表面を走査型電子顕微鏡により観察するとともに、Ｘ
線回折装置を用いてその結晶性を調べた。図１は、走査
型電子顕微鏡によるＳｒＴｉＯ3薄膜の結晶構造を示す
電子顕微鏡写真であり、図２は、Ｘ線回折パターンを示
す図である。
の表面を走査型電子顕微鏡により観察するとともに、Ｘ
線回折装置を用いてその結晶性を調べた。図１は、走査
型電子顕微鏡によるＳｒＴｉＯ3薄膜の結晶構造を示す
電子顕微鏡写真であり、図２は、Ｘ線回折パターンを示
す図である。
【００１８】図１及び図２より、均一な径の粒子からな
る結晶性の高いＳｒＴｉＯ3薄膜が形成されていること
がわかる。また、このＳｒＴｉＯ3薄膜の抵抗率は、約
１０7Ω・cmであった。
る結晶性の高いＳｒＴｉＯ3薄膜が形成されていること
がわかる。また、このＳｒＴｉＯ3薄膜の抵抗率は、約
１０7Ω・cmであった。
【００１９】この実施例においては、Ｓｒ2+イオン源と
してＳｒ（ＮＯ3）2を用い、ｐＨ調整用のアルカリとし
てＮａＯＨを用いた場合について説明しているが、Ｓｒ
2+イオン源及びｐＨ調整用アルカリは、これに限られる
ものではなく、その目的を達成することができる他の物
質、例えば、Ｓｒ（ＯＨ）2・８Ｈ2Ｏ（Ｓｒ2+イオン
源）とＫＯＨ（アルカリ）を用いることができる。
してＳｒ（ＮＯ3）2を用い、ｐＨ調整用のアルカリとし
てＮａＯＨを用いた場合について説明しているが、Ｓｒ
2+イオン源及びｐＨ調整用アルカリは、これに限られる
ものではなく、その目的を達成することができる他の物
質、例えば、Ｓｒ（ＯＨ）2・８Ｈ2Ｏ（Ｓｒ2+イオン
源）とＫＯＨ（アルカリ）を用いることができる。
【００２０】なお、水熱処理の際、水溶液中に別に電極
（例えば、白金電極）を設け、該白金電極とＴｉ金属膜
にオートクレーブ外から電力を供給できるようにして、
それらの間に３０Ｖ以下の定電圧条件もしくは１００ｍ
Ａ以下の定電流条件で通電（以下、電解処理という）し
ながらＳｒＴｉＯ3薄膜を形成することにより、上記の
水熱処理のみによる場合よりも短時間で所望の粒子径及
び結晶度のＳｒＴｉＯ 3薄膜を得ることができる。
（例えば、白金電極）を設け、該白金電極とＴｉ金属膜
にオートクレーブ外から電力を供給できるようにして、
それらの間に３０Ｖ以下の定電圧条件もしくは１００ｍ
Ａ以下の定電流条件で通電（以下、電解処理という）し
ながらＳｒＴｉＯ3薄膜を形成することにより、上記の
水熱処理のみによる場合よりも短時間で所望の粒子径及
び結晶度のＳｒＴｉＯ 3薄膜を得ることができる。
【００２１】それから、このＴｉ金属膜上に形成したＳ
ｒＴｉＯ3薄膜上に、電極として種々の材料からなる金
属膜を形成した。この金属膜（電極）の形成方法には特
に制約はなく、通常の蒸着法や高周波スパッタリングな
どの薄膜形成方法を用いることができる。なお、以下に
示す各実施例１，２，３の素子（薄膜バリスタ）におい
ては、所定のマスクを用いて必要なパターンの金属膜
（電極）を形成するとともに、素子の直流電圧−電流特
性（Ｖ−Ｉ特性）を測定し、式 Ｉ＝（Ｖ／Ｃ）a （Ｃ：定数） で表される非線形係数（ａ）を見積もった。
ｒＴｉＯ3薄膜上に、電極として種々の材料からなる金
属膜を形成した。この金属膜（電極）の形成方法には特
に制約はなく、通常の蒸着法や高周波スパッタリングな
どの薄膜形成方法を用いることができる。なお、以下に
示す各実施例１，２，３の素子（薄膜バリスタ）におい
ては、所定のマスクを用いて必要なパターンの金属膜
（電極）を形成するとともに、素子の直流電圧−電流特
性（Ｖ−Ｉ特性）を測定し、式 Ｉ＝（Ｖ／Ｃ）a （Ｃ：定数） で表される非線形係数（ａ）を見積もった。
【００２２】以下、具体的な実施例を図に基づいて説明
する。
する。
【００２３】［実施例１］図３に示すように、この実施
例の薄膜バリスタ（素子）は、ガラス基板１の一方の面
全体に形成されたＴｉ金属膜２の全面に、上述の方法
（水熱処理による方法及び水熱処理と同時に電解処理を
施す方法）によりＳｒＴｉＯ3薄膜３を形成し、その上
に、Ａｇからなる電極（金属膜）４，５を蒸着すること
により形成されており、金属膜４，５が電極（Ａｇ電
極）を構成している。図４に、この薄膜バリスタ（素
子）のＶ−Ｉ特性を示す。
例の薄膜バリスタ（素子）は、ガラス基板１の一方の面
全体に形成されたＴｉ金属膜２の全面に、上述の方法
（水熱処理による方法及び水熱処理と同時に電解処理を
施す方法）によりＳｒＴｉＯ3薄膜３を形成し、その上
に、Ａｇからなる電極（金属膜）４，５を蒸着すること
により形成されており、金属膜４，５が電極（Ａｇ電
極）を構成している。図４に、この薄膜バリスタ（素
子）のＶ−Ｉ特性を示す。
【００２４】この薄膜バリスタにおいては、電流は、Ａ
ｇ電極４→ＳｒＴｉＯ3薄膜３→Ｔｉ金属膜２→ＳｒＴ
ｉＯ3薄膜３→Ａｇ電極５の経路で流れるため、Ｔｉ金
属膜２とＳｒＴｉＯ3３との接触面６及びＡｇ電極４，
５とＳｒＴｉＯ3薄膜３の接触面７，８に起因するショ
ットキー障壁の差の影響が相殺され、Ｖ−Ｉ特性として
は、図４に示すようないわゆる対称型の特性が得られ
る。したがって、この実施例の薄膜バリスタにおいて
は、Ａｇ電極４，５のどちらを正極にとってもよい。な
お、Ｖ−Ｉ特性の立上がり電圧は約５．０Ｖであり、そ
のときのａ値は約２２であった。
ｇ電極４→ＳｒＴｉＯ3薄膜３→Ｔｉ金属膜２→ＳｒＴ
ｉＯ3薄膜３→Ａｇ電極５の経路で流れるため、Ｔｉ金
属膜２とＳｒＴｉＯ3３との接触面６及びＡｇ電極４，
５とＳｒＴｉＯ3薄膜３の接触面７，８に起因するショ
ットキー障壁の差の影響が相殺され、Ｖ−Ｉ特性として
は、図４に示すようないわゆる対称型の特性が得られ
る。したがって、この実施例の薄膜バリスタにおいて
は、Ａｇ電極４，５のどちらを正極にとってもよい。な
お、Ｖ−Ｉ特性の立上がり電圧は約５．０Ｖであり、そ
のときのａ値は約２２であった。
【００２５】［実施例２］図５に示すように、この実施
例の薄膜バリスタ（素子）は、ガラス基板９の一方の面
全体に形成されたＴｉ金属膜１０の全面に、上述の方法
（水熱処理による方法及び水熱処理と同時に電解処理を
施す方法）によりＳｒＴｉＯ3薄膜１１を形成し、この
ＳｒＴｉＯ3薄膜１１上に、上記実施例１の場合と同様
の形状に一対のＡｌ電極（金属膜）１２，１３を蒸着す
ることにより形成されている。図６に、この薄膜バリス
タのＶ−Ｉ特性を示す。
例の薄膜バリスタ（素子）は、ガラス基板９の一方の面
全体に形成されたＴｉ金属膜１０の全面に、上述の方法
（水熱処理による方法及び水熱処理と同時に電解処理を
施す方法）によりＳｒＴｉＯ3薄膜１１を形成し、この
ＳｒＴｉＯ3薄膜１１上に、上記実施例１の場合と同様
の形状に一対のＡｌ電極（金属膜）１２，１３を蒸着す
ることにより形成されている。図６に、この薄膜バリス
タのＶ−Ｉ特性を示す。
【００２６】この薄膜バリスタの電流経路は実施例１の
薄膜バリスタと同様で、電流は、Ａｌ電極１２→ＳｒＴ
ｉＯ3薄膜１１→Ｔｉ金属膜１０→ＳｒＴｉＯ3薄膜１１
→Ａｌ電極１３の経路で流れるため、図６に示すような
いわゆる対称型の特性が得られる。したがって、この実
施例の薄膜バリスタにおいても、Ａｌ電極１２，１３の
どちらを正極にとってもよい。
薄膜バリスタと同様で、電流は、Ａｌ電極１２→ＳｒＴ
ｉＯ3薄膜１１→Ｔｉ金属膜１０→ＳｒＴｉＯ3薄膜１１
→Ａｌ電極１３の経路で流れるため、図６に示すような
いわゆる対称型の特性が得られる。したがって、この実
施例の薄膜バリスタにおいても、Ａｌ電極１２，１３の
どちらを正極にとってもよい。
【００２７】但し、この薄膜バリスタにおいては、Ｓｒ
ＴｉＯ3薄膜１１とＴｉ金属膜１０の接触面１４に起因
するショットキー障壁の大きさは実施例１の場合と同じ
であるが、ＳｒＴｉＯ3薄膜１１とＡｌ電極１２，１３
との接触面１５，１６に起因するショットキー障壁の大
きさは実施例１のＡｇ電極の場合とは差があるため、Ｖ
−Ｉ特性の立上がり電圧は約５．２Ｖ、そのときのａ値
は約１９で、実施例１の薄膜バリスタとは少し差があ
る。
ＴｉＯ3薄膜１１とＴｉ金属膜１０の接触面１４に起因
するショットキー障壁の大きさは実施例１の場合と同じ
であるが、ＳｒＴｉＯ3薄膜１１とＡｌ電極１２，１３
との接触面１５，１６に起因するショットキー障壁の大
きさは実施例１のＡｇ電極の場合とは差があるため、Ｖ
−Ｉ特性の立上がり電圧は約５．２Ｖ、そのときのａ値
は約１９で、実施例１の薄膜バリスタとは少し差があ
る。
【００２８】［実施例３］図７に示すように、この実施
例の薄膜バリスタ（素子）においては、ガラス基板１７
の一方の面に形成された２つのＴｉ金属膜１８，１９の
上に、一対のＳｒＴｉＯ3薄膜２０，２１を形成し、さ
らに、その上にＡｇを蒸着することにより、Ａｇ電極
（金属膜）２２，２３，２４が隣接して形成されてお
り、Ａｇ電極２３は２つのＳｒＴｉＯ3薄膜２０，２１
にわたって形成されている。なお、Ａｇ電極２２，２４
の面積及びＡｇ電極２３がＳｒＴｉＯ3薄膜２０，２１
と重なる（接触する）面積は実施例１及び２の薄膜バリ
スタと同じになるように構成されている。図８に、Ａｇ
電極２２とＡｇ電極２３を測定端子としたときの薄膜バ
リスタのＶ−Ｉ特性を示す。
例の薄膜バリスタ（素子）においては、ガラス基板１７
の一方の面に形成された２つのＴｉ金属膜１８，１９の
上に、一対のＳｒＴｉＯ3薄膜２０，２１を形成し、さ
らに、その上にＡｇを蒸着することにより、Ａｇ電極
（金属膜）２２，２３，２４が隣接して形成されてお
り、Ａｇ電極２３は２つのＳｒＴｉＯ3薄膜２０，２１
にわたって形成されている。なお、Ａｇ電極２２，２４
の面積及びＡｇ電極２３がＳｒＴｉＯ3薄膜２０，２１
と重なる（接触する）面積は実施例１及び２の薄膜バリ
スタと同じになるように構成されている。図８に、Ａｇ
電極２２とＡｇ電極２３を測定端子としたときの薄膜バ
リスタのＶ−Ｉ特性を示す。
【００２９】この薄膜バリスタにおいては、Ａｇ電極２
２→ＳｒＴｉＯ3薄膜２０→Ｔｉ金属膜１８→ＳｒＴｉ
Ｏ3薄膜２０→Ａｇ電極２３→ＳｒＴｉＯ3薄膜２１→Ｔ
ｉ金属膜１９→ＳｒＴｉＯ3薄膜２１→Ａｇ電極２４の
経路で電流が流れる。したがって、Ａｇ電極と、ＳｒＴ
ｉＯ3薄膜を介してＡｇ電極と対向するＴｉ金属膜の間
を電流が通過する回数が実施例１の２倍になり、立上が
り電圧も２倍の１０Ｖとなる。なお、ａ値は、約２０で
あり、上記実施例１の場合と大きな差は認められなかっ
た。
２→ＳｒＴｉＯ3薄膜２０→Ｔｉ金属膜１８→ＳｒＴｉ
Ｏ3薄膜２０→Ａｇ電極２３→ＳｒＴｉＯ3薄膜２１→Ｔ
ｉ金属膜１９→ＳｒＴｉＯ3薄膜２１→Ａｇ電極２４の
経路で電流が流れる。したがって、Ａｇ電極と、ＳｒＴ
ｉＯ3薄膜を介してＡｇ電極と対向するＴｉ金属膜の間
を電流が通過する回数が実施例１の２倍になり、立上が
り電圧も２倍の１０Ｖとなる。なお、ａ値は、約２０で
あり、上記実施例１の場合と大きな差は認められなかっ
た。
【００３０】このように、実施例１と実施例３との関係
から容易に推測されるように、電流の通過経路を制御す
ることにより、立上がり電圧を必要に応じて増減し、所
望の特性を得ることが可能になる。
から容易に推測されるように、電流の通過経路を制御す
ることにより、立上がり電圧を必要に応じて増減し、所
望の特性を得ることが可能になる。
【００３１】なお、上記実施例では、水熱処理の方法に
よりＳｒＴｉＯ3薄膜を形成した薄膜バリスタと、水熱
処理と同時に電解処理を行ってＳｒＴｉＯ3薄膜を形成
した薄膜バリスタとを製造したが、いずれの場合にも同
等の特性を有する薄膜バリスタを得ることができた。
よりＳｒＴｉＯ3薄膜を形成した薄膜バリスタと、水熱
処理と同時に電解処理を行ってＳｒＴｉＯ3薄膜を形成
した薄膜バリスタとを製造したが、いずれの場合にも同
等の特性を有する薄膜バリスタを得ることができた。
【００３２】また、上記実施例では、金属膜（電極）を
構成する材料としてＡｇ及びＡｌを用いた場合について
説明したが、金属膜（電極）用の材料は、これに限られ
るものではなく、公知の種々の電極材料を用いることが
可能である。
構成する材料としてＡｇ及びＡｌを用いた場合について
説明したが、金属膜（電極）用の材料は、これに限られ
るものではなく、公知の種々の電極材料を用いることが
可能である。
【００３３】
【発明の効果】上述のように、本願発明の薄膜バリスタ
の製造方法は、基板上に少なくとも１個のＴｉ金属膜を
形成し、これを処理水溶液に浸漬して水熱処理すること
により、Ｔｉ金属膜の表面にＳｒＴｉＯ3薄膜を形成し
た後、ＳｒＴｉＯ3薄膜上に複数個の金属膜を形成し
て、電流が該金属膜と、チタン酸ストロンチウム薄膜を
介して該金属膜と対向するチタン金属膜との間を複数回
通過する経路を形成するようにしているので、低温の水
熱処理によりＳｒＴｉＯ3薄膜を形成し、その上に金属
膜を形成するだけで、特に高温の熱処理工程を必要とす
ることなく所望の特性を有する薄膜バリスタを製造する
ことができる。
の製造方法は、基板上に少なくとも１個のＴｉ金属膜を
形成し、これを処理水溶液に浸漬して水熱処理すること
により、Ｔｉ金属膜の表面にＳｒＴｉＯ3薄膜を形成し
た後、ＳｒＴｉＯ3薄膜上に複数個の金属膜を形成し
て、電流が該金属膜と、チタン酸ストロンチウム薄膜を
介して該金属膜と対向するチタン金属膜との間を複数回
通過する経路を形成するようにしているので、低温の水
熱処理によりＳｒＴｉＯ3薄膜を形成し、その上に金属
膜を形成するだけで、特に高温の熱処理工程を必要とす
ることなく所望の特性を有する薄膜バリスタを製造する
ことができる。
【００３４】また、本願発明によれば、サージ電流の経
路と電極材料を選択することによりＶ−Ｉ特性の対称性
や非線形係数を調整することが可能になり、種々の作動
電圧の回路に合致したバリスタ特性を実現することがで
きる。
路と電極材料を選択することによりＶ−Ｉ特性の対称性
や非線形係数を調整することが可能になり、種々の作動
電圧の回路に合致したバリスタ特性を実現することがで
きる。
【００３５】さらに、任意の形状の薄膜バリスタ素子の
回路を基板上に形成することが可能になり、設計の自由
度を向上させることができる。
回路を基板上に形成することが可能になり、設計の自由
度を向上させることができる。
【図１】本願発明の一実施例にかかる薄膜バリスタの製
造方法によりＴｉ金属膜上に形成したＳｒＴｉＯ3薄膜
の結晶構造を示す電子顕微鏡写真である。
造方法によりＴｉ金属膜上に形成したＳｒＴｉＯ3薄膜
の結晶構造を示す電子顕微鏡写真である。
【図２】本願発明の一実施例にかかる薄膜バリスタの製
造方法によりＴｉ金属膜上に形成したＳｒＴｉＯ3薄膜
のＸ線回折パターンを示す図である。
造方法によりＴｉ金属膜上に形成したＳｒＴｉＯ3薄膜
のＸ線回折パターンを示す図である。
【図３】実施例１の薄膜バリスタを示す斜視図である。
【図４】実施例１の薄膜バリスタのＶ−Ｉ特性を示す線
図である。
図である。
【図５】実施例２の薄膜バリスタを示す斜視図である。
【図６】実施例２の薄膜バリスタのＶ−Ｉ特性を示す線
図である。
図である。
【図７】実施例３の薄膜バリスタを示す斜視図である。
【図８】実施例３の薄膜バリスタのＶ−Ｉ特性を示す線
図である。
図である。
１，９，１７ 基板（ガ
ラス基板） ２，１０，１８，１９ Ｔｉ金属
膜 ３，１１，２０，２１ ＳｒＴｉ
Ｏ3薄膜 ４，５，１２，１３，２２，２３，２４ 金属膜
（電極）
ラス基板） ２，１０，１８，１９ Ｔｉ金属
膜 ３，１１，２０，２１ ＳｒＴｉ
Ｏ3薄膜 ４，５，１２，１３，２２，２３，２４ 金属膜
（電極）
フロントページの続き (72)発明者 浜地 幸生 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株 式会社 村田製作所内 (72)発明者 坂部 行雄 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株 式会社 村田製作所内 (72)発明者 吉村 昌弘 神奈川県綾瀬市寺尾中一丁目６番12 (56)参考文献 特開 平３−177356（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01C 7/02 - 7/22
Claims (3)
- 【請求項１】 基板上に少なくとも１個のチタン（Ｔ
ｉ）金属膜を形成し、これを、０．１mol／l 以上のス
トロンチウムイオン（Ｓｒ2+）を含むｐＨ１３以上の処
理水溶液に浸漬し、１００℃以上の温度で水熱処理する
ことにより前記チタン金属膜の表面にチタン酸ストロン
チウム（ＳｒＴｉＯ3）薄膜を形成した後、前記チタン
酸ストロンチウム薄膜上に複数個の金属膜を形成して、
電流が該金属膜と、チタン酸ストロンチウム薄膜を介し
て該金属膜と対向するチタン金属膜との間を複数回通過
するような経路を形成することを特徴とする薄膜バリス
タの製造方法。 - 【請求項２】 前記基板を前記処理水溶液に浸漬して水
熱処理する工程において、前記処理水溶液中に配設され
た任意の電極と前記チタン金属膜間に通電することによ
り行う電解処理を前記水熱処理と同時に施すことを特徴
とする請求項１記載の薄膜バリスタの製造方法。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の方法により製造
される、前記基板と、チタン金属膜と、チタン酸ストロ
ンチウム薄膜と、複数個の金属膜とを具備する薄膜バリ
スタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4124310A JP2912081B2 (ja) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | 薄膜バリスタの製造方法及び薄膜バリスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4124310A JP2912081B2 (ja) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | 薄膜バリスタの製造方法及び薄膜バリスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05299210A JPH05299210A (ja) | 1993-11-12 |
| JP2912081B2 true JP2912081B2 (ja) | 1999-06-28 |
Family
ID=14882168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4124310A Expired - Fee Related JP2912081B2 (ja) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | 薄膜バリスタの製造方法及び薄膜バリスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2912081B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1746608A2 (en) | 2005-05-23 | 2007-01-24 | Fujitsu Ltd. | Electronic circuit device and manufacturing method |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4697528B2 (ja) | 2004-06-02 | 2011-06-08 | 太陽誘電株式会社 | 弾性波装置 |
| CN105264618B (zh) * | 2012-11-12 | 2018-06-05 | 俄勒冈州立大学 | 非晶金属薄膜非线性电阻器 |
-
1992
- 1992-04-16 JP JP4124310A patent/JP2912081B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1746608A2 (en) | 2005-05-23 | 2007-01-24 | Fujitsu Ltd. | Electronic circuit device and manufacturing method |
| EP1746609A2 (en) | 2005-05-23 | 2007-01-24 | Fujitsu Ltd. | Electronic circuit device and manufacturing method |
| US7570149B2 (en) | 2005-05-23 | 2009-08-04 | Fujitsu Limited | Electronic circuit device including electric element and varistor on substrate and its manufacture method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05299210A (ja) | 1993-11-12 |
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