JPH01297803A - Voltage nonlinear resistance laminated thin film and manufacture thereof - Google Patents

Voltage nonlinear resistance laminated thin film and manufacture thereof

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JPH01297803A
JPH01297803A JP63128776A JP12877688A JPH01297803A JP H01297803 A JPH01297803 A JP H01297803A JP 63128776 A JP63128776 A JP 63128776A JP 12877688 A JP12877688 A JP 12877688A JP H01297803 A JPH01297803 A JP H01297803A
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JP
Japan
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film
voltage
zno
thin film
atmosphere
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Application number
JP63128776A
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Japanese (ja)
Inventor
Hisashi Watanabe
渡邊 壽
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Empire Airport Service Co Ltd
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Empire Airport Service Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To increase a voltage nonlinear index and decrease its variation with time, by laminating a zinc oxide thin film and a strontium titanate thin film alternately. CONSTITUTION:A CrAu vaporization film 2 is formed on the substrate 1 of glass and the like and then, a ZnO film 3 is laminated in a mixed gas atmosphere of Ar and O2 gases and further, a SrTiO3 film 4 is laminated in an atmosphere of an O2 gas alternately on the above film 2 with a high frequency sputtering process. Voltage nonlinear indices and rise voltage values regarding the above films are determined according to the film thicknesses of ZnO and SrTiO3 films 3 and 4. Consequently, the ZnO film 3 is 0.1-5mum thick or it is preferable to have its thickness of 0.3-2mum and then, the SrTiO3 film 4 is 0.01-1mum thick or it is suitable to have its thickness of 0.05-0.7mum. Finally, electrodes 5 and 6 are mounted.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 (産業上の利用分野) 本発明は、電気回路における過電圧保護装置および駆動
回路のスイッチング素子等に使用される電圧非直線抵抗
積層薄膜およびその製造法に関し、更に詳しくは酸化亜
鉛(Z n O)を主体とする薄膜層とチタン酸ストロ
ンチウム(S r T IOa )を主体とする薄膜層
とを積層してなる電圧非直線抵抗積層薄膜およびその製
造法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Background of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a voltage nonlinear resistance laminated thin film used for overvoltage protection devices in electric circuits, switching elements of drive circuits, etc., and a method for manufacturing the same. More specifically, a voltage nonlinear resistance laminated thin film formed by laminating a thin film layer mainly composed of zinc oxide (Z n O) and a thin film layer mainly composed of strontium titanate (S r T IOa ) and a method for producing the same. Regarding.

(従来の技術および発明が解決しようとする課題)電圧
非直線抵抗素子は一般にバリスタと呼ばれ、その優れた
非直線電圧−電流特性は回路の電圧安走化、あるいはサ
ージ吸収を目的として広く利用されている。その代表的
なものとして酸化亜鉛バリスタがある。
(Prior art and problems to be solved by the invention) A voltage nonlinear resistance element is generally called a varistor, and its excellent nonlinear voltage-current characteristics are widely used for the purpose of making circuit voltage stable or absorbing surges. has been done. A typical example is zinc oxide varistor.

現在多量に市販され、使用されている酸化亜鉛バリスタ
は、ZnOを主成分として、Bi、Co、Mn、Crな
との酸化物を混合し、造粒成形した後、空気中で高温焼
成し、その後電極をつけて構成された、いわゆる粉末冶
金法によって作成されてたものである。
Zinc oxide varistors, which are currently commercially available and in use in large quantities, are made by mixing oxides such as Bi, Co, Mn, and Cr with ZnO as the main component, granulating the mixture, and then firing it at high temperature in air. It was then constructed by attaching electrodes using the so-called powder metallurgy method.

また最近、静電容量を有するバリスタとして、チタン酸
ストロンチウム系磁器組成物が開発され、市販されてい
る。これも、いわゆる粉末冶金法によって作成されたも
のであり、すなわち、5rTiOを主成分とし、少量の
Nb2O6、NaF1SiO2、Bi2O3等を含む原
料からなる成型体を、水素ガスを含む窒素ガス雰囲気中
で1300〜1450℃で焼成し、さらに空気中におい
て1000℃で焼成して作られる。
Furthermore, recently, a strontium titanate ceramic composition has been developed as a varistor having capacitance and is commercially available. This was also created by the so-called powder metallurgy method, in other words, a molded body made of raw materials containing 5rTiO as the main component and small amounts of Nb2O6, NaF1SiO2, Bi2O3, etc. was heated for 1300 hours in a nitrogen gas atmosphere containing hydrogen gas. It is made by firing at ~1450°C and then firing at 1000°C in air.

一方、近年電子部品の小型・高密度実装化が進み、半導
体ICおよびLSIが多く使用されており、その結果、
これらの素子をサージから保護するバリスタ素子につい
ても同様に、超小型化が必要とされている。しかしなが
ら、上述のような粉末冶金法による製法ではバリスタ素
子の微小化に対し限界がある。例えばこの方法で0.1
關角以下の薄膜素子を作製することは困難である。
On the other hand, in recent years, electronic components have become smaller and more densely packaged, and semiconductor ICs and LSIs are increasingly being used.
Similarly, varistor elements that protect these elements from surges are also required to be ultra-miniaturized. However, there is a limit to miniaturization of the varistor element using the powder metallurgy method described above. For example, with this method 0.1
It is difficult to fabricate a thin film element with a diameter smaller than 100 mm.

これらの状況に基づき、ZnOおよび B12O3のスパッタリング法によるバリスタ積層薄膜
の製造法が一方で提案されている(特開昭58−867
02号公報、電子情報通信学会技術研究会資料CPM8
5−126)。
Based on these circumstances, a method for manufacturing a varistor laminated thin film by sputtering of ZnO and B12O3 has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 58-867).
Publication No. 02, Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Technical Study Group Material CPM8
5-126).

しかしながら、酸化亜鉛ZnO1酸化ビスマスBi2O
3からなる積層膜の電圧−電流特性は、立ち上かり電圧
10ボルト近傍以上の領域では極めて高い電圧非直線指
数αが作製条件を厳密に制御することによって得られる
のに対し、立ち上がり電圧数ボルト以下の領域ではαの
値は低下の傾向を示し、10ボルト近傍以上におけると
同等の特性値を有する積層膜を得ることは困難である。
However, zinc oxide ZnO1 bismuth oxide Bi2O
Regarding the voltage-current characteristics of the laminated film consisting of 3, an extremely high voltage non-linearity index α can be obtained by strictly controlling the fabrication conditions in the region where the rise voltage is around 10 volts or more, whereas when the rise voltage is several volts or more, In the following regions, the value of α tends to decrease, and it is difficult to obtain a laminated film having characteristic values equivalent to those in the vicinity of 10 volts or more.

またこの系は、B12O3の複雑な結晶構造によると思
われる電圧−電流特性の経年変化を生じ易いという欠点
を有している。
This system also has the disadvantage that voltage-current characteristics tend to change over time, which is thought to be due to the complex crystal structure of B12O3.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、上記の点に解決を与えるものであって、立ち
上がり電圧数ボルト以下の領域においても電圧非直線指
数αの極めて高い、優れた特性を示し、かつ経年変化の
少ない安定な電圧非直線抵抗積層膜およびその製造法を
提供することを目的とし、高周波スパッタリング法によ
って酸素(0)ガス雰囲気中で作製したSrTiO3薄
膜が印加電圧1ボルト近傍で急激に電流の増加する非直
線特性を示すことを見出したことに基づいて完成された
ものである。
The present invention provides a solution to the above points, and exhibits excellent characteristics with an extremely high voltage nonlinearity index α even in the range of rising voltages of several volts or less, and has stable voltage nonlinearity with little aging. The purpose of the present invention is to provide a resistive laminated film and a method for manufacturing the same, and an SrTiO3 thin film produced in an oxygen (0) gas atmosphere by a high-frequency sputtering method exhibits nonlinear characteristics in which the current increases rapidly at an applied voltage of around 1 volt. It was completed based on the findings.

要旨 すなわち、本発明は、酸化亜鉛薄膜とチタン酸ストロン
チウム薄膜とが交互に積層してなることを特徴とする、
電圧非直線抵抗積層薄膜である。
Summary: The present invention is characterized in that a zinc oxide thin film and a strontium titanate thin film are alternately laminated.
It is a voltage non-linear resistance laminated thin film.

また、本発明は高周波スパッタリング法によって、基板
上にチタン酸ストロンチウム薄膜を形成するチタン酸ス
トロンチウム膜の製造法であって、該チタン酸ストロン
チウム膜の形成を酸素ガスの存在雰囲気中で行うこと、
を特徴とするものである。
The present invention also provides a method for producing a strontium titanate film in which a thin strontium titanate film is formed on a substrate by a high-frequency sputtering method, the strontium titanate film being formed in an atmosphere in the presence of oxygen gas;
It is characterized by:

更に、本発明は、高周波スパッタリング法によって、基
板上に酸化亜鉛膜とチタン酸ストロンチウム膜を交互に
形成させて積層することからなる電圧非直線抵抗積層薄
膜の製造法であって、酸化亜鉛膜の形成を不活性ガス雰
囲気中または酸素ガスの存在雰囲気中で行い、チタン酸
ストロンチウム膜の形成を酸素ガスの存在雰囲気中で行
うこと、を特徴とするものである。
Furthermore, the present invention provides a method for producing a voltage non-linear resistance laminated thin film, which comprises alternately forming and laminating a zinc oxide film and a strontium titanate film on a substrate by high-frequency sputtering. The method is characterized in that the formation is performed in an inert gas atmosphere or an atmosphere in which oxygen gas is present, and the strontium titanate film is formed in an atmosphere in which oxygen gas is present.

効果 本発明によれば、立ち上がり電圧数ボルト以下の領域に
おいても電圧非直線指数αの極めて高い優れた特性を示
し、かつ経年変化の少ない安定な電圧非直線抵抗積層膜
およびその製造法を提供することができる。
Effects According to the present invention, there is provided a stable voltage nonlinear resistance laminated film that exhibits excellent characteristics with an extremely high voltage nonlinearity index α even in the range of a rise voltage of several volts or less, and exhibits little deterioration over time, and a method for manufacturing the same. be able to.

〔発明の詳細な説明〕[Detailed description of the invention]

(1)本発明のバリスタ素子とその特性本発明による積
層構造体、すなわちバリスタ素子ハ、ZnO膜と5rT
i03膜とを交互に積層してなるものであるが、その各
層の配列および層数は本発明の効果か得られる限り任意
である。しかし、外層ないし表層がZnO膜であること
が好ましい。特に好ましいのは、第4図に示すような三
層構造のバリスタ素子である。
(1) Varistor element of the present invention and its characteristics Laminated structure according to the present invention, that is, a varistor element C, ZnO film and 5rT
i03 films are alternately laminated, but the arrangement and number of layers are arbitrary as long as the effects of the present invention can be obtained. However, it is preferable that the outer layer or surface layer is a ZnO film. Particularly preferred is a varistor element having a three-layer structure as shown in FIG.

本発明の積層膜の電圧−電流特性は、通常のバリスタ素
子の場合と同様に、次式のように表わすことができる。
The voltage-current characteristics of the laminated film of the present invention can be expressed as in the following equation, as in the case of a normal varistor element.

ここで、■は電流、■は電圧、Cは定数、αは電圧非直
線指数である。電圧非直線指数αは電圧非直線性の程度
を示すもので、この値が大きければ大きい程そのバリス
タ素子の非直線性は優れていると言える。また、電圧の
変化に対して電流が急激に増加するときの電圧を立ち上
り電圧といい、所望の値の立ち上り電圧を有するバリス
タ素子が容易に得られることもバリスタ素子の特性とし
て重要である。
Here, ■ is a current, ■ is a voltage, C is a constant, and α is a voltage nonlinear index. The voltage nonlinearity index α indicates the degree of voltage nonlinearity, and it can be said that the larger this value is, the better the nonlinearity of the varistor element is. Further, the voltage when the current increases rapidly in response to a change in voltage is called a rising voltage, and it is also important as a characteristic of the varistor element that a varistor element having a desired value of rising voltage can be easily obtained.

ここで本発明のバリスタ素子の電圧非直線指数αおよび
いわゆる立ち上がり電圧の値は、おもにZnOおよび5
rTiOa膜厚に依存する。従って、本発明においては
、この膜厚を制御することにより、容易に所望の電圧非
直線指数のαおよび所望の立ち上り電圧を有するバリス
タ素子を得ることが可能である。
Here, the values of the voltage nonlinearity index α and the so-called rise voltage of the varistor element of the present invention are mainly determined by ZnO and 5
It depends on the rTiOa film thickness. Therefore, in the present invention, by controlling this film thickness, it is possible to easily obtain a varistor element having a desired voltage nonlinearity index α and a desired rise voltage.

ZnOおよびS r T I Oa薄膜の膜厚は、前述
の所望の電圧非直線指数αおよび所望の立ち上がり電圧
の値を実現できる範囲であれば特に限定されないが、Z
nO膜の膜厚は好ましくは0. 1〜5μm1更に好ま
しくは0.3〜2μm1SrTiO3膜の膜厚は好まし
くは0.01〜1μmの範囲、更に好ましくは0.05
〜0,7μmである。−船釣な傾向として、ZnO膜の
膜厚が0.1μm以下、5rTi03膜の膜厚が0.0
1μm以下である積層膜は、印加電圧の増加に伴い破壊
するおそれがあるので避けるのが好ましい。また、双方
の薄膜が上記の範囲を超えると、立ち上がり電圧の値が
比較的高くなりすぎ、またその変化も緩慢となって、経
済的でない。
The film thicknesses of the ZnO and S r T I Oa thin films are not particularly limited as long as they can achieve the desired voltage nonlinearity index α and the desired rising voltage values.
The thickness of the nO film is preferably 0. The thickness of the SrTiO3 film is preferably in the range of 0.01 to 1 μm, more preferably 0.05 μm.
~0.7 μm. -The tendency for boat fishing is that the thickness of the ZnO film is 0.1 μm or less, and the thickness of the 5rTi03 film is 0.0
It is preferable to avoid a laminated film having a thickness of 1 μm or less since it may be destroyed as the applied voltage increases. If both thin films exceed the above range, the rise voltage value will be relatively too high and its change will be slow, making it uneconomical.

本発明のバリスタ素子は、公知の合目的的な任意の薄膜
形成方法によって製造することができるが、好適な製造
法の具体例を示せば、下記の通りである。
The varistor element of the present invention can be manufactured by any known purposeful thin film forming method, and a specific example of a suitable manufacturing method is as follows.

(2)スパッタリング法による積層膜の形成本発明の高
周波スパッタリング法は、以下に述べる本発明の条件下
で膜形成を行う点を除けば、またそれによって生ずるこ
とになるべき高周波スパッタリング法に対する改変を除
けば、従来の高周波スパッタリング法と何等変わるとこ
ろはない。
(2) Formation of laminated film by sputtering method The high-frequency sputtering method of the present invention does not require any modification to the high-frequency sputtering method, except that the film is formed under the conditions of the present invention described below. Other than that, there is no difference from the conventional high frequency sputtering method.

ZnO源およびS r T t Oa源は、常法に従え
ばZnOおよびS r T IOsであることがふつう
であるが、例えば抵抗値等の特性を調節するために、原
子価制御の原理に従って添加剤を加えたターゲットを使
用するなど、目的に応じた改変も可能である。
The ZnO source and S r T t Oa source are usually ZnO and S r T IOs according to conventional methods, but in order to adjust characteristics such as resistance, they may be added according to the principle of valence control. Modifications can be made depending on the purpose, such as using a target with added agents.

本発明において、高周波スパッタリング法によるZnO
膜の形成は、02ガスの存在雰囲気中、すなわち02ガ
ス、高周波スパッタリング法において通常用いられてい
るスパッタリング雰囲気ガス、例えばアルゴン(Ar)
のような不活性ガス、または02ガスと不活性ガスとの
混合ガス雰囲気中で行う。特に02ガスのみの雰囲気、
すなわち02ガス雰囲気中で行うことが好ましい。Ar
ガスまたはArガスと02ガスの混合ガス雰囲気中でZ
nO膜を形成した場合には、02ガス雰囲気中で膜形成
を行った場合に比較して、得られるバリスタ素子の電圧
非直線指数αが小さく、特性が若干劣る傾向がある。し
かしながら、基板の種類によっては、02ガス雰囲気中
で膜形成を行ったものよりも、付着状態の良好なZnO
膜層が得られる。すなわち、ZnO膜形成の雰囲気を適
宜選択することにより、種々の基板上にZnO膜、ひい
てはZnO−8rTiO3積層膜を形成することが可能
となるので有利である。
In the present invention, ZnO by high frequency sputtering method
The film is formed in an atmosphere in which 02 gas is present, that is, 02 gas, and a sputtering atmosphere gas commonly used in high-frequency sputtering, such as argon (Ar).
It is carried out in an atmosphere of an inert gas such as 02 gas or a mixed gas of 02 gas and an inert gas. Especially in an atmosphere with only 02 gas,
That is, it is preferable to carry out in an atmosphere of 02 gas. Ar
Z in a gas or mixed gas atmosphere of Ar gas and 02 gas
When an nO film is formed, the voltage non-linearity index α of the obtained varistor element tends to be smaller and the characteristics tend to be slightly inferior compared to when the film is formed in an 02 gas atmosphere. However, depending on the type of substrate, ZnO may have a better adhesion state than a film formed in an 02 gas atmosphere.
A membrane layer is obtained. That is, by appropriately selecting the atmosphere for forming the ZnO film, it is possible to form a ZnO film, and even a ZnO-8rTiO3 laminated film, on various substrates, which is advantageous.

O2ガスと不活性ガス、例えばArガス、との混合ガス
の混合比は体積比で、1:1〜20.好ましくは1:5
〜10、である。
The mixing ratio of the mixed gas of O2 gas and inert gas, such as Ar gas, is 1:1 to 20. Preferably 1:5
~10.

5rTiO膜の形成は、02ガスの存在雰囲気中、好ま
しくは02ガスのみの雰囲気、すなわち02ガス雰囲気
中、で行う。このS r T IOa膜の形成は、02
ガス雰囲気中で行うことが最も好ましいが、02ガスと
、上述した高周波スパッタリング法において通常用いら
れるでいるスパッタリング雰囲気ガスとの混合ガスであ
ってもよい。
The formation of the 5rTiO film is performed in an atmosphere in which 02 gas is present, preferably in an atmosphere containing only 02 gas, that is, in an 02 gas atmosphere. The formation of this S r T IOa film was performed in 02
Although it is most preferable to carry out the process in a gas atmosphere, a mixed gas of 02 gas and a sputtering atmosphere gas commonly used in the above-mentioned high frequency sputtering method may be used.

このスパッタリング雰囲気ガスの圧力は5 X 10 
−I X 10−2torr、好ましくは5〜7 X 
10  torr、より好ましくは6 X 10−”t
orr、である。
The pressure of this sputtering atmosphere gas is 5 x 10
-I x 10-2 torr, preferably 5-7 x
10 torr, more preferably 6 X 10-”t
orr.

本発明では、ZnO膜および5rT103膜を各種の基
板上に形成可能であることから、本発明を適用出来る基
板は広範にわたる。とくに本発明によると、付着力が大
きなZnO膜を各種基板上に形成できることから、結果
としてZnO膜を基層としたZnO−8rTiO3積層
膜を各種基板上に安定に形成することが可能である。本
発明に用いることのできる、特にZnO膜の形成が可能
な基板としては、ガラス基板、樹脂フィルム、たとえば
ポリエーテルサルホン(P E S)フィルム、ポリエ
チレンテレフタレート(PET)フィルム、さらには電
極として金属被膜を表面に形成した基板、たとえば金−
クロム蒸着膜付ガラス基板、サファイヤ、シリコン等、
が好ましい。特にPESフィルムおよびPETフィルム
に積層膜を形成したものは、フィルムと共に積層膜を所
望の大きさに切断して、基板のフィルムをその後溶解す
ることによって、微小な積層膜素子を容易に得ることが
出来るので有利である。
In the present invention, since the ZnO film and the 5rT103 film can be formed on various substrates, the present invention can be applied to a wide variety of substrates. In particular, according to the present invention, a ZnO film with strong adhesion can be formed on various substrates, and as a result, it is possible to stably form a ZnO-8rTiO3 laminated film with a ZnO film as a base layer on various substrates. Substrates that can be used in the present invention, particularly on which a ZnO film can be formed, include glass substrates, resin films such as polyethersulfone (PES) films, polyethylene terephthalate (PET) films, and metals as electrodes. A substrate with a coating formed on its surface, such as gold.
Glass substrates with chromium-deposited films, sapphire, silicon, etc.
is preferred. In particular, when a laminated film is formed on a PES film or a PET film, it is possible to easily obtain a minute laminated film element by cutting the laminated film together with the film into a desired size and then melting the film on the substrate. It is advantageous because it can be done.

本発明のスパッタリング時の高周波電力および高周波電
圧の周波数は、所望の効果が得られれば特に限定されな
いが、電力としては0.1〜0.3KW程度で、周波数
としては13.56MHz程度で行うのか好ましい。
The frequency of the high-frequency power and high-frequency voltage during sputtering of the present invention is not particularly limited as long as the desired effect is obtained, but the power is about 0.1 to 0.3 KW and the frequency is about 13.56 MHz. preferable.

本発明によるバリスタ素子は、前述したように、各層の
配列および層数は任意である。しかし、前述した通り外
層ないし表層がZnO層によることが好ましい。
As described above, in the varistor element according to the present invention, the arrangement of each layer and the number of layers are arbitrary. However, as described above, it is preferable that the outer layer or surface layer is a ZnO layer.

従って、本発明のバリスタ素子の積層膜の形成は、例え
ば第4図に示すような3層積層構造のバリスタ素子の場
合、上述の条件下で高周波スパッタリング法によって、
まず基板上にZnO膜を形成し、ついで5rTiOa膜
、さらにZnO膜を形成するとの順序でおこなうことが
望ましい。
Therefore, in the case of a varistor element having a three-layered laminated structure as shown in FIG.
It is preferable to first form a ZnO film on a substrate, then a 5rTiOa film, and then a ZnO film.

前述したように、作成されたバリスタ素子の特性はZn
O膜およびS r T t Oa膜の膜厚に大きく依存
することから、膜形成の際、膜厚を制御することは重要
である。膜形成速度は、一般に印加電圧、雰囲気ガスの
種類、雰囲気ガス圧、ターゲット−基板間距離、ターゲ
ット温度等の諸条件に依存することから、これらの諸条
件と膜形成時間を調整することにより、所望の膜厚を容
易に得ることができる。
As mentioned above, the characteristics of the created varistor element are Zn
It is important to control the film thickness during film formation because it largely depends on the film thickness of the O film and the S r T t Oa film. Film formation speed generally depends on various conditions such as applied voltage, type of atmospheric gas, atmospheric gas pressure, target-substrate distance, and target temperature, so by adjusting these conditions and film formation time, Desired film thickness can be easily obtained.

本発明においては積層膜形成後、焼結等の後処理を行う
ことなく直ちにバリスタ素子として用いることか可能で
ある。
In the present invention, after the laminated film is formed, it is possible to use it as a varistor element immediately without performing post-processing such as sintering.

本発明の方法により形成された積層膜は、基板への付着
力が強いことから、形成した積層膜を基板と共にダイサ
ー等の手段によって所望の大きさに切断することができ
る。これにより微小な積層膜素子を容易に得ることがで
きる。また前述のように、基板が樹脂フィルムである場
合には、切断後、樹脂フィルムを溶解することにより、
積層膜のみを単離することも可能である。この方法によ
れば、例えば基板上に形成した5 0++unX 50
mm稈度の積層膜から100μmX100μm以下の微
小な素子を採取することも可能である。
Since the laminated film formed by the method of the present invention has strong adhesion to the substrate, the formed laminated film can be cut together with the substrate into a desired size by means such as a dicer. Thereby, a minute laminated film element can be easily obtained. Furthermore, as mentioned above, if the substrate is a resin film, by dissolving the resin film after cutting,
It is also possible to isolate only the laminated film. According to this method, for example, 5 0++ unX 50
It is also possible to collect minute elements of 100 μm×100 μm or less from a laminated film with a thickness of mm.

以上のように形成した積層膜をバリスタ素子とするため
には、この積層膜に電極を形成する必要があるが、その
方法は慣用の方法による。また、あらかじめ金等の蒸着
膜を形成したガラス基板等に積層膜を形成し、この金等
の蒸着膜を電極の一部として用いることも可能である。
In order to use the laminated film formed as described above as a varistor element, it is necessary to form electrodes on this laminated film, which can be done by a conventional method. It is also possible to form a laminated film on a glass substrate or the like on which a vapor-deposited film of gold or the like has been formed in advance, and use this vapor-deposited film of gold or the like as a part of the electrode.

また基板への(4着力を改善するために、基板上にあら
かじめAr雰囲気中で膜厚1000Å以下程度のZnO
膜を形成し、その上に積層膜を形成  、することも有
効である。
In addition, in order to improve the adhesion to the substrate (4), a ZnO film with a thickness of about 1000 Å or less was coated on the substrate in advance in an Ar atmosphere.
It is also effective to form a film and then form a laminated film thereon.

また、本発明のZnO−8rTiO3系積層膜の特性は
Z n O−B l 20 a系積層膜の特性と比較し
て経年変化が少なく、安定である。本発明者らの知る限
りでは例えばZ n O−B t 20 a系積層膜の
電圧−電流特性は、積層膜作製径変化し、安定するには
10[]以上も要する場合があるのに対し、ZnO−8
rTi O3系積層膜では数日を要しないことか通常で
ある。
Furthermore, the characteristics of the ZnO-8rTiO3-based multilayer film of the present invention are stable, with less change over time compared to the characteristics of the ZnO-Bl20a-based multilayer film. As far as the present inventors know, for example, the voltage-current characteristics of a ZnO-B t 20a-based laminated film vary in the diameter of the laminated film, and it may take more than 10 [] to stabilize. , ZnO-8
It is normal for rTiO3-based laminated films to require no more than a few days.

〔実施例〕〔Example〕

以下に実施例および参考例を挙げて、本発明を更に詳述
する。
The present invention will be explained in further detail by giving examples and reference examples below.

これらの実施例および参考例においては、高周波スパッ
タリング法におけるターゲットとじて、高純度酸化亜鉛
焼結体円板(1,00mm径X5mm厚)および高純度
チタン酸ストロンチウム焼結体円板(1,00++++
n径X5+nm厚)を使用した。
In these examples and reference examples, high-purity zinc oxide sintered disks (1,00 mm diameter x 5 mm thickness) and high-purity strontium titanate sintered disks (1,00+++
n diameter x 5 + nm thickness) was used.

スパッタリング時の雰囲気ガス圧力は、約6×10”t
orr、高周波電源として電力0.15KWのものを用
い、また高周波電圧の周波数は13.56MHzとした
The atmospheric gas pressure during sputtering is approximately 6×10”t.
orr, a high-frequency power source with a power of 0.15 KW was used, and the frequency of the high-frequency voltage was 13.56 MHz.

また以下で金蒸着膜付ガラス基板とは、ガラス基板上に
クロム更に金を厚さ2000八に形成したものをいう。
Further, hereinafter, a glass substrate with a gold vapor-deposited film refers to a glass substrate on which chromium and gold are formed to a thickness of 2,000 mm.

実施例1 本実施例は、各種スパッタリング雰囲気ガス中で、S 
r T iOa膜を高周波スパッタリング法によって、
各種基板に形成した例である。その成膜状況は、表1に
示す通りである。
Example 1 In this example, S
r TiOa film by high frequency sputtering method,
This is an example formed on various substrates. The film formation status is as shown in Table 1.

本実施例によれば、5rTi03薄膜は、基板の種類お
よび高周波スパッタリング雰囲気に大きく依存すること
がわかる。特に、基板がガラス基板、金蒸着膜付ガラス
基板およびZno膜付ガラス基板である場合に、そして
スパッタリング雰囲気が酸素ガス雰囲気である場合に、
良好なSrTiO3薄膜を形成可能であることがわかる
According to this example, it can be seen that the 5rTi03 thin film largely depends on the type of substrate and the high frequency sputtering atmosphere. In particular, when the substrate is a glass substrate, a glass substrate with a gold vapor-deposited film, or a glass substrate with a Zno film, and when the sputtering atmosphere is an oxygen gas atmosphere,
It can be seen that a good SrTiO3 thin film can be formed.

第1表(実施例1) 実施例2 本実施例は、金蒸着膜付ガラス基板上に、高周波スパッ
タリング法によって、SrTiO3の単層膜を02ガス
雰囲気中で、第2表に示す膜厚に形成した例である。そ
の金蒸着膜面上および形成した5rTiOa膜上に電極
を付け、この5rTi03膜の電流−電圧特性測定をし
た。その結果は第1図に示す通りである。
Table 1 (Example 1) Example 2 In this example, a single layer film of SrTiO3 was formed on a glass substrate with a gold vapor deposited film by high frequency sputtering in an 02 gas atmosphere to the film thickness shown in Table 2. This is an example of the formation. Electrodes were attached on the surface of the gold vapor deposited film and on the formed 5rTiOa film, and the current-voltage characteristics of this 5rTiO3 film were measured. The results are shown in FIG.

第1図に示されるように、本実施例の S r T iOaの単層膜は、印加電圧1■近傍で電
流が急激に増加する電圧非直線抵抗特性を示す。
As shown in FIG. 1, the S r TiOa single layer film of this example exhibits voltage nonlinear resistance characteristics in which the current increases rapidly near the applied voltage of 1.

更に第1図は、このいわゆる立ち上り電圧が、5rTi
Oa膜厚を制御することにより所望の値に制御可能であ
ることを示している。
Furthermore, FIG. 1 shows that this so-called rising voltage is 5rTi
This shows that it is possible to control the Oa film thickness to a desired value by controlling the Oa film thickness.

第2表(実施例2) 実施例3 本実施例は、高周波スパッタリング法によって、ZnO
膜と5rTiO膜を02ガス雰囲気中で第3表に示す膜
厚に形成して、第4図に示すようなバリスタ素子を得た
例である。すなわち、表面に金蒸着膜2の付着したガラ
ス基板1上に第1層のZn0層3、第2層に5rTiO
3層4、第3層にZn0層3を形成することによって構
成したものである。また、金蒸着膜面上に電極5および
第3層のZnO膜の上に電極6をっけ、このバリスタ素
子の電圧−電流特性測定した。その電圧−電流特性は第
2図に示す通りである。
Table 2 (Example 2) Example 3 In this example, ZnO was
This is an example in which a varistor element as shown in FIG. 4 was obtained by forming the film and the 5rTiO film in a 02 gas atmosphere to the film thickness shown in Table 3. That is, a first layer of Zn0 layer 3 and a second layer of 5rTiO are formed on a glass substrate 1 having a gold vapor deposited film 2 on its surface.
It is constructed by forming three layers 4 and a Zn0 layer 3 as the third layer. Further, an electrode 5 was placed on the surface of the gold vapor-deposited film, and an electrode 6 was placed on the third layer of ZnO film, and the voltage-current characteristics of this varistor element were measured. Its voltage-current characteristics are shown in FIG.

第2図は、本実施例によって得られたバリスタ素子が、
明確かつ比較的低い立ち上がり電圧値を有することを示
している。また第2図は、立ち上がり電圧の値が主にZ
nO膜厚によって変化することを示している。
FIG. 2 shows that the varistor element obtained in this example is
It is shown that it has a clear and relatively low rise voltage value. In addition, in Figure 2, the value of the rising voltage is mainly Z.
This shows that it changes depending on the nO film thickness.

一  20  一 実施例4 本実施例は、高周波スパッタリング法によって、ZnO
膜をArガスと02ガスの混合ガス雰囲気中で、5rT
iO膜を02ガス雰囲気中で、第4表に示す膜厚に形成
して、実施例3と同様の第゛4図に示すようなバリスタ
素子を得た例である。
1 20 1 Example 4 In this example, ZnO was produced by high frequency sputtering method.
The film was heated at 5rT in a mixed gas atmosphere of Ar gas and 02 gas.
This is an example in which a varistor element as shown in FIG. 4, similar to Example 3, was obtained by forming an iO film in an O2 gas atmosphere to a film thickness shown in Table 4.

そのバリスタ素子の電圧−電流特性は、第3図に示す通
りである。
The voltage-current characteristics of the varistor element are as shown in FIG.

第3図は、本実施例で得られたバリスタ素子が、実施例
3に比較して電圧非直線性αがやや劣るものの、依然と
して比較的低い立ち上がり電圧を有していることを示し
ている。
FIG. 3 shows that although the varistor element obtained in this example has a slightly inferior voltage nonlinearity α compared to Example 3, it still has a relatively low rise voltage.

参考例 電圧非直線抵抗積層薄膜を実用化する場合、種々の基板
上に該積層薄膜を作製できることが必要である。
Reference Example When putting a voltage nonlinear resistance laminated thin film into practical use, it is necessary to be able to produce the laminated thin film on various substrates.

第5表は、ガラス基板、金蒸着膜付ガラス基板、PES
フィルムおよびPETフィルム基板上に各種スパッタリ
ング雰囲気ガス中で形成したZnO膜の付着状況を示し
たものである。
Table 5 shows glass substrates, glass substrates with gold evaporated films, PES
This figure shows the state of adhesion of ZnO films formed on films and PET film substrates in various sputtering atmospheric gases.

本発明のバリスタ素子積層膜の基板への付着状況は第1
層であるZnO膜の(−1着状況に大きく依存する。第
3表によると、ガラス基板に対してはZnO膜は強く付
着し剥離しない。一方、金蒸着膜付ガラス基板およびP
ESまたはPETフィルム上では、Arガス中で作製し
たZnO膜は強く付着し、膜厚が厚い場合には不透明膜
となるのに対し、02ガス中で作製したZnO膜は透明
となるが剥離し易く、切断などの加工ができない傾向が
あることが判明した。さらに検討の結果、雰囲気ガスと
してArガス中にわずかな02ガスを含むことによって
ZnO薄膜は透明になり、かつ付着強度か増すことが判
明した。
The adhesion status of the varistor element laminated film of the present invention to the substrate is as follows.
It depends largely on the adhesion status of the ZnO film (-1 layer). According to Table 3, the ZnO film adheres strongly to the glass substrate and does not peel off. On the other hand, the ZnO film adheres strongly to the glass substrate and does not peel off.
On ES or PET films, ZnO films made in Ar gas adhere strongly and become opaque if the film is thick, whereas ZnO films made in 02 gas become transparent but do not peel off. It has been found that it tends to be difficult to process such as cutting. As a result of further investigation, it was found that by including a small amount of 02 gas in the Ar gas atmosphere, the ZnO thin film becomes transparent and the adhesion strength increases.

またフィルム上に形成した積層膜から50μm×50μ
mの素子を採取するためダイサーによって測子・切断を
行なったがチッピングの極めて少ない素子が容易に得ら
れた。
Also, from the laminated film formed on the film, 50 μm x 50 μm
In order to collect the elements of m, a dicer was used to probe and cut the elements, and the elements with very little chipping were easily obtained.

第5表Table 5

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図ないし第3図は本発明の実施例の電圧−電流特性
を示す。ここで添付の数字は第2〜4表の試料番号に対
応する。 第4図は本発明の電圧非直線抵抗積層膜の電圧電流特性
を測定するためにCr−Au蒸着膜付ガラス基板上に作
製した3層積層膜の断面図を示す。 1・・・ガラス基板、2・・・Cr*Au蒸着膜、3−
・−Z n O膜、4 =・S r T I Oa膜、
5.6・・・電極。 出願人代理人  佐  藤  −雄
1 to 3 show voltage-current characteristics of embodiments of the present invention. The attached numbers here correspond to the sample numbers in Tables 2-4. FIG. 4 shows a cross-sectional view of a three-layer laminated film prepared on a glass substrate with a Cr--Au vapor deposited film in order to measure the voltage-current characteristics of the voltage nonlinear resistance laminated film of the present invention. 1...Glass substrate, 2...Cr*Au vapor deposited film, 3-
・-ZnO film, 4=・S r T I Oa film,
5.6... Electrode. Applicant's agent Mr. Sato

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.酸化亜鉛薄膜とチタン酸ストロンチウム薄膜とが交
互に積層してなることを特徴とする、電圧非直線抵抗積
層薄膜。
1. A voltage nonlinear resistance laminated thin film characterized by alternately laminating a zinc oxide thin film and a strontium titanate thin film.
2.高周波スパッタリング法によって、基板上にチタン
酸ストロンチウム薄膜を形成するチタン酸ストロンチウ
ム膜の製造法であって、該チタン酸ストロンチウム膜の
形成を酸素ガスの存在雰囲気中で行うことを特徴とする
、チタン酸ストロンチウム膜の製造法。
2. A method for producing a strontium titanate film in which a strontium titanate thin film is formed on a substrate by a high-frequency sputtering method, the method comprising forming the strontium titanate film in an atmosphere in the presence of oxygen gas. Method for manufacturing strontium film.
3.高周波スパッタリング法によって、基板上に酸化亜
鉛膜とチタン酸ストロンチウム膜を交互に形成させて積
層することからなる電圧非直線抵抗積層薄膜の製造法で
あって、酸化亜鉛膜の形成を不活性ガス雰囲気中または
酸素ガスの存在雰囲気中で行い、チタン酸ストロンチウ
ム膜の形成を酸素ガスの存在雰囲気中で行うことを特徴
とする、電圧非直線抵抗積層膜の製造法。
3. A method for producing a voltage non-linear resistance laminated thin film, which consists of alternately forming and laminating zinc oxide films and strontium titanate films on a substrate by high-frequency sputtering, in which the zinc oxide film is formed in an inert gas atmosphere. 1. A method for producing a voltage non-linear resistance laminated film, the method comprising forming a strontium titanate film in an atmosphere containing oxygen gas or in an atmosphere containing oxygen gas.
4.チタン酸ストロンチウム膜の形成を、酸素ガス雰囲
気中で行うことを特徴とする、請求項2または3記載の
製造法。
4. 4. The manufacturing method according to claim 2, wherein the strontium titanate film is formed in an oxygen gas atmosphere.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006332122A (en) * 2005-05-23 2006-12-07 Fujitsu Ltd Electronic circuit device, method of manufacturing same, method of manufacturing varistor, and method of manufacturing semiconductor device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006332122A (en) * 2005-05-23 2006-12-07 Fujitsu Ltd Electronic circuit device, method of manufacturing same, method of manufacturing varistor, and method of manufacturing semiconductor device

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