JPH04501038A - 電気器具 - Google Patents

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】 電気器具 本発明は、電気器具、特に電気スイッチ器具に関する。

高抵抗状態と低抵抗状態との間をスイッチする為に、当該技術分野では、多くの 器具が提案されてきた。例えば、カルコゲナイド・ガラス系スイッチが、本出願 人のヨーロッパ特許出願１９６，８９１Ａにおいて提案されている。加えて、珪 素含有スイッチも提案されている。所定の値を越える電気的ポテンシャルを与え ると低抵抗状態から高抵抗状態へとスイッチする無定形ケイ素構造が、メイ（Ｍ ｅｉ）およびグリーン（Ｊ、　Ｅ、　Ｇｒｅｅｎｅ）、ジャーナル・オブ・アプ ライド・フィジックス、サブルメント２（Ｊ、Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　５ｕｐ ｐｔ。

２）、パートＩ（１９７４）に記載されている。しかし、このような構造は、器 具の高抵抗状態での抵抗率の低抵抗状態での抵抗率に対する比が７：Ｉでしかな く、そのような物質からは多くの目的に有用なスイッチを形成できないという欠 点を有している。

本発明によれば、スイッチング物質の本体およびスイッチング物質の少なくとも 一部が間にあるようにスイッチング物質上に配置されたｌ対の電極から成り、ス イッチング物質は、無定形珪素またはその化合物を不動態化剤と反応させて発生 する非対電子を除くかあるいはその数を減少させることにより製造された無定形 珪素化合物か成るものである電気器具が提供される。

本発明の器具は、高抵抗状Ｉ！！（またはオフ状１１りでの電気抵抗が低抵抗状 態（またはオン状態）での抵抗に比べてかなり増大されるので、たとえば電気ス イッチ、または導電体として機能するが過剰電圧または過剰電流にさらされた場 合に高抵抗状態ヘスイッチする電気ヒユーズとして用いることができる。本発明 の器具が、限界器具として機能することが観察された。即ち、所定の値（限界電 流または限界電圧という）を越える電流または電圧にさらされた場合、器具は低 抵抗状態から高抵抗状態へと変化するが、印加された電圧が所定の最低値（保持 電圧という）より大きい場合にのみ高抵抗状態に止どまる。

好ましくは、スイッチング物質は、無定形珪素または無定形珪素化合物（たとえ ば、無定形炭化珪素、無定形窒化珪素、無定形酸化珪素）を、不動態化剤と反応 させることにより製造される。無定形珪素が好ましく使用される。

器具は、次の工程により製造することができる：（ａ）珪素化合物中に生じる非 対電子を除くかあるいはその数を減少する為に、無定形珪素または無定形珪素化 合物を不動態化剤と反応させ、 （ｂ）工程（ａ）の前または後に、無定形珪素化合物に第１１！極を取り付け、 （ｃ）工程（８）の前または後に、無定形珪素化合物に第２電極を取り付ける。

スイッチング物質の本体は、通常層状であり、この場合、層を通過して電流が流 れるように、電極は層の反対の面に配置される。これは、不動態化剤の存在下に 第１電極上に珪素または珪素化合物の層を堆積することによって工程（ａ）と（ ｂ）とを同時に実施し、その後で工程（ｃ）を実施することによって達成するこ とができる。あるいは、この形状の器具は、無定形珪素または珪素化合物の層を 第１電極上に積層し、次いで後に説明するように不動態化剤を導入し、第２電極 を配置することによっても形成できる。

別の態様では、電流が層の１つの表面に沿ってまたは表面に少なくとも平行に流 れるように、両方の電極をスイッチング物質の層の同じ側に配置してもよい。こ れは、工程（ｂ）および（ｃ）を同時に実施する方法により達成することができ る。両電極は、珪素または珪素化合物層が形成または不動態化された後に配置さ れてよく、あるいは珪素または珪素化合物を電極上に堆積し、同時にまたは続い て明細書に記載するように不動態化剤と反応させてもよい。スイッチング層の同 じ側に両方の電極を持つ器具の顕著な利点は、他の製造パラメータ、たとえば堆 積時間を変えることなく電極−電極間の距離を変化させるのが比較的容易である ことである。このような方法により、間隔が比較的広い電極を形成でき、その結 果器具のオフ状態抵抗を相当増すことができる。加えて、器具のキャパシタンス を顕著に減少でき、また電極の形状を適当に選択することにより更に減少するこ とができる。

いずれの場合でも、堆積後に珪素または珪素化合物を、たとえば水素プラズマま たはイオン注入によって不動態化できるが、珪素または珪素化合物の堆積と同時 に工程（ａ）において不動鯨化するのがずっと好ましい。

スイッチング物質の層は、通常気相堆積法、たとえば蒸着、化学気相蒸着、プラ ズマ蒸着またはスパッタリングにより形成され、この場合、不動態化剤は堆積雰 囲気中に存在させて、堆積されつつある珪素または珪素化合物と反応させること ができる。不動態化剤は、好ましくは水素またはハロゲンを含んで成り、より好 ましくは水素またはフッ素であり、特に水素である。

プラズマ蒸着の場合、シランまたはシランと共反応体、たとえば（窒化珪素に付 いては）アンモニアを気体として用いるが、水素不動態化剤は、シランの分解に よりその場で形成され得る。いわゆる［ダングリング（ｄａｎｇｌｉｎｇ）Ｊ結 合を除く為に、珪素系膜中に、好ましくは１〜２５原子％、より好ましくは５〜 １５原子％の水素を導入することができる。本明細書で用いる「ダングリング結 合」という用語は、単に、珪素原子の原子価軌道中の非対電子を意味する。珪素 原子の「ダングリング結合」が不動態化される程度は、堆積圧力を含む堆積条件 に依存し、堆積条件は、無定形珪素または珪素化合物物質中のダングリング結合 の数が、初期の約１０　”ｅＶ　−’　／　ｃｍ’から１０　”＝　１０１７ｅ Ｖ−’／ａｍ’まで減少するように選択される。不動態化によるダングリング結 合密度の減少は、剛直な四面体構造中の物理的応力を緩和し、局在化した密度を 急激に減少し、従って物質の室温導電率を回折にもわたって低下させる。通常、 スイッチング物質は、１０１〜ＩＱ１１オーム・Ｃ−の範囲の抵抗率を持つ。

珪素／水素化合物層は、有利には、珪素をプラズマ蒸着によりシラン雰囲気から 堆積することにより形成することができる。シランは、約０．ＩＴｏｒｒの圧力 に保たれた真空チャンバに供給され、一方がアースされ他方が高周波（１３，５ ６ＭＮＺ）信号の適用により高い負の電位に自己バイアスされていてよい１対の 電極間に流される。基板は、これら電極の一方（通常、アースされた電極）の上 に配置され、物質は、無定形で基板上に堆積される。通常、堆積速度１よ、１μ 蒙／時間以下、好ましくは０．２μＩｌ／時間以下、より好ましくは０．１μｍ 以下であり、温度は、１００〜４００℃、特に２００〜３００℃である。もし層 が速すぎる速度および／または低すぎる温度あるいは高すぎる圧力で堆積される なら、水素結合が不正確に配置される恐れがある。珪素−水素合金は、純無定形 珪素とは対照的に、非常に小さい非対スピン密度を持ち、局在化状態の中での可 変範囲ホッピング伝導よりもむしろバンド状伝導を示す。層の導電率の変化に加 えて、珪素水素結合形成により、蒸着またはスパッタされた純無定形珪素では不 可能であった効率的なｎまたはｐドープが可能となる。

一方、物質は、スパッタリングにより堆積してもよい。この方法では、主として 中性の原子または分子種が、不活性正イオン、たとえばアルゴンイオンの衝撃に より、堆積すべき分子から形成されていてよいターゲットから放出される。放出 された高エネルギー種が、相当な距離を移動し、たとえば１０−４〜ｔｏ−”ミ リバールの中程度の真空に保持された基板上に堆積される。衝撃に必要な正イオ ンは、グロー放電により発生することができ、グロー放電では、スパッタリング ターゲットは、グロー放電系のカソード電極として作用する。

（大地に対して）負の電位およびグロー放電が、絶縁性ターゲット物質の場合、 カソードに印加された高周波電力を用いて保持され、これにより、ターゲット表 面が工程中負の電位に保たれる。ターゲットが導電性物質である場合、直流を印 加してよい。

ある場合、反応性バイアススパッタリング法を採用するのが適当であり、この方 法では、アルゴンに加えて反応性ガスが真空チャンバーに導入され、ターゲット 物質（この場合、酸化珪素または窒化珪素ではなく、珪素である）の酸化物また は窒化物が堆積される。

この方法は、適当な不動態化剤ガスを導入することにより、珪素または珪素化合 物に不動態化剤を組み込む為に採用することができる。

絶縁層を形成する化合物は、化学量論的または非化学量論的であってよく、特に 、望ましい化学量論量は、とりわけ真空チャンバー中の反応性ガスの量により決 定される。反応性ガスの分圧は、通常２〜３０％であり、好ましくは２５％まで である。プラズマ蒸着の場合のように、同じ理由により、物質は、好ましくは１ μ＠／時間、最も好ましくは０．２μ−７時間、特に約０．１μａ／時間の速度 で堆積される。

無定形珪素層を堆積した後、金属電極、たとえば銀、金、ニッケル、モリブデン またはクロム電極をスイッチング層上に、蒸着、たとえば電子線蒸着により堆積 する。

第２電極の堆積の後、この形式の器具は、少なくとも５〜３０Ｖの範囲の電圧ま で、比較的高い電気抵抗を示し、それより高い電圧では、電圧の増加に伴い電流 が急速に増大する。電圧の特定の値は、とりわけ、層の厚さに依存する。器具を 製造した後、通常、いわゆる［化成Ｊ（ｆｏｒｍｉｎｇ）処理に付す。この処理 では、無定形珪素化合物層の少なくとも一部が、電極間への高電圧の印加により 局所的に再構成される。化成処理により、結晶性元素珪素のディスク状領域が無 定形珪素内に形成されると考えられる。化成処理により高められた温度によって 、ディスク状領域では珪素化合物が分解（例えば、脱水素）されて元素状珪素が 生成し、同時にディスク状領域に重なつた電極部分が失われる。器具の厚さ方向 に、小さいフィラメントが形成される。

このようにして一旦器具が化成処理されると、電圧制御負電圧（Ｖ　ＣＮ　Ｒ： ｖｏｌｔａｇｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｎｅｇａｔｉｖｅ　ｒｅｓｉｓｔａｎ ｃｅ）効果が発揮され、先に述べた高い電流または電圧に付されるまで、低い抵 抗を示す。先行技術に記載された器具とは対照的に、本発明の器具は、少なくと も５０、より好ましくは少なくとも１００の、オフ状態抵抗対オン状態抵抗比を 持つことができる。５００および１０００の程度のオフ状態抵抗対オン状態抵抗 比の器具を作ることができる。

オフ状態抵抗対オン状態抵抗比、限界電圧などのような器具の性質は、大きい数 （５０００）の過渡現象にわたって比較的コンスタントであることが観察されて いる。

多くの理論が、ＶＣＮＲ効果のメカニズムについて提唱され、アモルファス・オ キサイド・フイルムズ（Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ　０ｘｉｄｅ　Ｆｉｌｍｓ）、ディ アナリー、ストーンハム、モーガン（Ｇ、　Ｄｅａｒｎａｌｅｙ、　Ａ、　Ｍ。

５ｔｏｎｅｈａｉ、　Ｄ、　Ｖ、　Ｍｏｒｇａｎ）、レポーツ・オン・プログレ ス轡イン・フィジックス（Ｒｅｐ、　Ｐｒｏｇ、　Ｐｈｙｓ、　Ｘｉ　９７０） 、　３３．　１１２９−１１９２に記載されている。そのような理論の１つでは 、化成フィラメントは、それに流れる電流により、可逆的に中断される。

上記文献には記載されていないが、他の理論では、器具の化成により導電性結晶 領域またはフィラメントが層の中に形成され、スイッチング層を横切る電場が増 すにつれて無定形領域中のトラップされた電子の放出がプールーフレンケル（Ｐ ｏｏｌ−Ｆｒｅｎｋｅｌ）効果により著しく増し、その結果、電子が、導電性結 晶領域から著しく大きい層の無定形領域（大部分の空電子トラップを持つ）へ引 き抜かれる。

導電性結晶領域中の電子数の減少は、フィラメントの電気抵抗の増加をもたらし 、該電気抵抗は、印加される電場の増大により更に増加される。本発明の器具で は、ＶＣＮＲ効果は、これらおよび他のメカニズムのいずれかにより生じるので あろうが、通常、無定形珪素水素化合物の局所的脱水素、および局所的化成温度 に依存する結晶化に関連しているのであろう。

低い印加電圧での器具の低い抵抗は、電気抵抗の非常に大きい負の温度係数（Ｎ ＴＣ）を持つ珪素結晶領域のオーム加熱に起因していると考えられる。より高い 印加電圧では、器具中を流れる電流の急激な減少が、結晶領域からより小さい電 子移動度を持つ領域への電子の熱電子的および／または電界効果放出と関連して いる。従って、本発明の他の要旨によれば、電気絶縁性物質の本体および電気絶 縁性物質の少なくとも一部が間にあるように電気絶縁性物質上に配置された１対 の電極から成り、器具は、電極間の絶縁性物質中に配置された（絶縁性物質に比 べて）比較的導電性の物質の少なくとも１つの領域を含み、比較的導電性の物質 は、電気抵抗の負の温度係数（ＮＴＣ）を持ち、器具に電圧が印加された場合オ ーム加熱により加熱され、少なくとも限界値より高い電場強度では周囲の領域に 電子を放出する器具が提供される。好ましくは、少なくとも１つの電極（よ、比 較的導電性の物質の領域にホールを持ち、特に該領域に沿って延びる。このよう な器具は、印加電圧下では比較的導電性の物質力（より急速に加熱されるという 利点を持つ。比較的導電性の物質は、−１％／に未満、好ましくは一２％／に未 満、特に−４％／に未満の電気抵抗係数（すなわち、これらより大きい負の値） を持つ。

本発明で用いる化成操作に付随する１つの問題は、化成の為に十分な電流を器具 に流す為には、比較的高い電圧（５〜３０■）を印加する必要があることである 。その結果、珪素層の抵抗が急に減少した場合、相当量のエネルギーが器具に加 えられる。この化成方法では、１μＡ程度の最大電流容量しか持たない比較的性 能の悪い器具が製造されてしまう。ｎ−またはｐ−ドープ物質の層または領域は 、珪素化合物層と電極の一方または両方との間に配置される。従って、本発明の 好ましい態様によれば、無定形珪素化合物から成るスイッチング物質の本体、お よびスイッチング物質上に配置されスイッチング物質により分離されている一対 の電極から成り、ｎ−またはｐ−ドープ珪素化合物の領域がスイッチング物質と 電極の少なくとも一方との間に配置されている器具が提供される。

ｉ−またはｐ−ドープ領域を供給することにより、化成電流をより低い電圧、た とえば約ＩＶで流すことができ、これにより、化成中に器具に加えられるエネル ギーの量を減らすことができるという利点が生じる。また、ｎ−またはｐ−ドー プ領域は、比較的小さい寸法、たとえば１０−”Ｉｌ″″ｔまで、特に５　Ｘ　 １０−＠ｍ”以下の寸法を持つことができる。これにより、電流密度を局在化領 域に集中し、化成をより小さい電流、たとえば４００ｍＡ以下、より好ましくは ２００ｍＡ以下、特に１００ｍＡ以下で行うことができる。従って、合計の化成 エネルギーを著しく少なくすることができ、その結果、器具の損傷を低減するこ とができ、より適切な特性、たとえば大きい電流容量を持つ器具を製造すること ができる。

好ましくは、スイッチング層は、先に記載した通りである。ｎ−またはｐ−ドー プ層の基礎物質（すなわち未ドープ物質）をスイッチング層の物質と別のものに することも可能であるが、両者を同じ物質とするのが好ましく、この場合、ｎ− またはｐ−ドープ層は、ドーパントまたはその前駆物質の少量を、堆積工程のほ んの一部分で堆積雰囲気に加えるだけで簡単に形成できる。すなわち、たとえば 、ホスフィンまたはアルシン（もしくは、ｐ−型ドープでは、ジボランまたは三 フッ化ホウ素）の０．１〜５容量％を、スイッチング物質堆積工程の最初または 最後にシランに添加すればよい。ドープ層は、器具の全領域上に広がってもよい が、好ましくは、先に述べたように器具の一部分上に広がり、残りの領域は、堆 積工程中マスクされる。

本発明の器具は、どのような形状または構成にも作ることができ、低速または高 速ヒユーズとして、もしくは電気的過渡現象抑制、たとえば、電光、静電放電、 核電磁パルスなどの過渡現象の抑制に用いることができる。器具は、個々の器具 として、または器具の対もしくは各アレーに３個以上の器具を含むアレーとして 、製造することができる。たとえば、１つの共通の電極をスイッチング層の一方 の側に配置し、スイッチング層の他方の側に多数のより小さい独立した電極を配 置することもできる。

本発明の器具は、単独で電気回路の保護に使用でき、あるいは１つまたはそれ以 上の別の回路保護装置、特に過渡現象に遭遇した場合にインピーダンスが減少す る回路保護装置と共に用いることもできる。このような別の装置は、たとえば所 定の電圧でクランプしてよく、またはいわゆるホールドバック（ｆｏｌｄｂａｃ ｋ）器具であってよい。

このホールドバック器具は、典型的には１Ｍオームの高い抵抗状態から典型的に は１−１０オームの低い抵抗状態へと変化し、本発明のヒユーズ器具を間にして 負荷と平行に接続することでき、別の器具が負荷を通る過渡現象を遮断し、必要 なら本発明の器具を過剰電圧から保護する。このような別の器具は、常套の回路 保護装置、たとえばヨーロッパ特許出願１９６，８９１，２６１，９３７．２６ １゜９３８および２６１，９３９に記載されたような気体放電管、バリスター、 ジーナー・ダイオード、カルコゲン・ガラス器具であってよく、あるいは本願と 同日付けのヨーロッパ特許出願（発明の名称：電気回路保護アレンジメント）に 記載のＭＩＭ器具またはヨーロッパ特許出願（発明の名称：回路保護アレンジメ ント）に記載のｒｎｉｎＪ器具（これらヨーロッパ特許出願は英国特許出願８８ １６６３０．１および８８１６６３１．９からの優先権を主張）から成っていで よい。いずれの２つまたはそれ以上の別の器具も、回路の特性および予想される 脅威に応じて、本発明の器具と組み合わせて用いることができる。

出願継続中の本出願人の特許出願に従ってＭＩＭ器具を、本発明に従ってヒユー ズ器具を、同じ電気絶縁性物質、たとえば無定形珪素−不動態化剤化合物から形 成することができるが、本発明の器具は、絶縁性物質を大量の電流が流れる「化 成」操作に付されたものである。従って、両方の器具は、単一のモノリシック器 具、たとえばハイブリッド回路の部分として、絶縁性物質の層上に導電性トラッ クの適切なデザインを堆積することにより形成することができ、復帰可能ヒユー ズ器具は、たとえばプローブを用いて絶縁性物質の一部分のみに電位差を加える ことにより「化成」処理することができる。

幾つかの形状の器具を、添付図面を参照して例示的に説明する。

図面中、 第１図は、本発明の１形状の器具の模式的断面図、第２図は、他の形状の器具の 模式的断面図、第３図は、さらに他の形状の器具の模式的断面図、第４図は、別 の形状の器具の模式的断面図、第５図は、器具の化成および試験回路の回路図、 第６図は、本発明の器具から得られる電流／電圧曲線、および第７図は、さらに 別の形状の器具の模式的断面図である。

第１図は、最も簡単な本発明の器具を示す。この器具は、導電性基板２上にある 銀電極ｆ、その上の３００ｎ−厚の本質的に無定形の珪素層３を含み、この珪素 層は、珪素の電気抵抗を約１０１０オーム・ｃｍに高める為に水素と反応されて いる。第２の銀電極４が、珪素／水素化合物層３の上に配置され、導体、たとえ ば金線５が第２電極に結合されている。

第２図は、他の形状の器具を示し、１００ｎ＠厚の銀電極１１が蒸着によりセラ ミック基板上に形成され、次いで３００ｒｖ厚の本質的に無定形の珪素／水素化 合物層１３、更に２つのより小さい１００ｎａ＋厚の銀電極１４．１５が形成さ れている。金線接続１６を、既知の方法により上の銀電極に形成することができ る。

珪素／水素化合物層は、シラン雰囲気から、たとえば以下に記載する条件で、珪 素をプラズマ蒸着により堆積することにより形成される。

珪素／水素層を堆積した後、１対の銀電極１４．１５を蒸着により堆積する。第 ２図の器具の珪素／水素化合物層は、典型的には１〜ＩｏＩＩ１ｍ’の面積を持 ち、器具は、全体で３００〜５００μ簡の厚さを持つ。

組み立て後、ＶＣＮＲ効果が観察できる前に、器具を化成操作に付す。器具は電 気的に化成され、テクトロニクス３７０　プログラマブル・カーブ・トレイサ− （Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ　３７０　ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＣｕｒｖｅ　Ｔｒａ ｃｅｒ）を用いて試験した。システムの形態を第５図に示す。

直列抵抗Ｒｓ（これは電流測定抵抗としても機能する。）は、最大１２Ｍオーム から最小０．３６オームの間で、不連続インターバルに変化できる。化成の間、 高いＲｓ値を選択し、器具の抵抗に鋭い変化（高から低）が観察されるまで系統 的に減少する。この化成工程の後、器具の特性決定の為に低いＲｓ（典型的には ０，３６オーム）を選択する。波形は、両方の軸上で１００点／区間の分割で、 デジタル的に得られる。非相関ノイズを減少し、Ｓ／Ｎ比を改良する必要がある のなら、平均化機能（４または３２回）を用い得る。典型的な未平均特性を第５ 図に示す。これは、３５ｇ＋Ａの７（イボ−ラミ流限界値についてＲｏｎ、　Ｒ ｏｆｆ７にオームの器具を示す。器具は常にオン状態にリセットされ、電流が限 界値を超えるまでこの状態に留どまる。

第３図は、さらに他の形状の器具を示す。この器具は、ｎ−ドープ無定形水素化 珪素の５０ｎｍ厚層１６および１７が層１３と電極１４および１５それぞれとの 間に配置されていることを除き、第２図の器具と同様の構成を持つ。

ｎ−ドープ層は、主スイツチング層！３の形成に使用されるシラン雰囲気に１％ のホスフィンを導入し、層１６および１７の範囲を限定する為に層１３をマスク することにより形成される。次いで、トップ電極を第２図に付いて説明したよう に堆積する。

第４図は、本発明の別の形状の器具を示す。この器具では、スイッチング層２０ がガラスまたはセラミック基板２１上にプラズマ蒸着によりシラン雰囲気から先 に記載したように堆積されている。層２０を形成した後、１対の電極２２および ２３を、層２１の上面２４に蒸着により堆積する。次いで、先に記載したように 器具を化成処理に付して電極間の表面２４に沿った層の原子構造を局所的に変化 させる。

第７図は、更に別の形状の器具を示す。この器具では、たとえば銅またはクロム から形成された下部電極７Ｉがガラス本体７０上に堆積され、次いで、下部電極 の一部が露出されて残りかつ半導体層７２の領域がガラス本体７０上に直接堆積 されるように、本質的に半導体性の無定形珪素の層７２が堆積される。ｎ−また はｐ−ドープ珪素の小さい領域７３が、下部電極の上方で本質的半導体層７２中 に形成され、次いで電極７４が形成される。上部電極７４（よ、無定形珪素層７ ２およびｎ−またはｐ−ドープ領域７３の上に電力（す、上部電極の一部は、下 部電極７１に重なるが、他の部分は重ならな０゜下部電極７１の露出部分および 上部電極の下部電極４こ重ならな０部分は、電気接続、たとえば図示したような ワイヤボンド７５および７６の形成または試験プローブ用の〕（ラドとして、器 具の電気的性能を損なうことなく使用することができる。

以下の実施例により、本発明を具体的に説明する。

実施例１ 単独のトップ電極１４を持つ以外は第３図に示す一般的な構造を持つ器具を、ガ ラス基板１２上に１１００ｎ＋厚の銀電極１１を蒸着し、次いで３００ｎｍ厚の 無定形珪素−水素層１３を形成すること（こより、製造した。層１３は、基板温 度２７０℃、圧力０　、ｌ　Ｔｏｒｒ、および電力０．２Ｗ／ｃがで、堆積速度 ０．１ｎＩＩｌ／秒となるよう１こ、プラズマ蒸着により堆積した。用いた蒸着 雰囲気唄シラン３０％、ヘリウム７０％であった。

層１３を形成した後、厚さ５０ｎ＊、直径０．７５ｕ＋のｎ−ドープ珪素層１７ を、蒸着原料ガス中のシラン容積に対して１％のホスフィンを添加する以外は層 １３の場合と同様の方法で堆積した。次いで、直径１ａｍ、厚さ１００ｎｓの銀 層を、蒸着した。

第５図に示す電流を用い、下記条件で器具を試験した、化成後、下記の性能を伴 った第６図に示す一般的な電流−電圧図形を示した。

化成条件／器具の性能 化成電流１　１〜１０ｍＡ 限界電圧Ｖｓａｘ　ＩＶ 限界電流１ｍａｘ　５０ｍＡ Ｒｏｎ　ｌ　Ｏオーム Ｒｏｆｆ　ｌＯｋオーム Ｒｏｆｆ／Ｒａｎ　ｌ　０００ 保持電圧Ｖｏｎ　２〜５Ｖ 実施例２ 電極１１および１４を蒸着ニッケル（Ｓｏｏｎ−厚）力λら形成した以外は実施 例１を繰り返した。化成条件および得られた器具の性能（よ以下の通りである： 化成電流Ｉ　１００ｓ＋Ａ 限界電圧Ｖｓａｘ　ＩＶ 限界電流１　ｗａｘ　２　ｍＡ Ｒｏｎ　２５０オーム Ｒｏｆ４　２６にオーム ＲｏｆＴ／Ｒｏｎ　ｌ　００ 保持電圧ｖＯｎ　２ｖ 実施例３ 第７図に示す一般的形状の器具を、２００ｎｓ厚のクロム層７１を蒸着により杉 成し、２００ｎ−厚の無定形珪素ｗＡ７２、および５０ｎ＠銀と１５０ｎｍ金と から成るトップ電極７４を形成して作成した。無定形珪素層を堆積する前に、直 径５０〜１００ｒｕｓおよび厚さ２５ｎ■のｎ４ドープ珪素の領域７３を、無定 形珪素の堆積およびホトリソグラフィによるその寸法の限定により形成した。５ ００■Ａの化成電流および１６〜２５Ｖの化成電圧を用いて器具を化成した。器 具は、次の性能を持ち第８図に示す電流／電圧曲線を有していた：Ｖｖｈａｘ　 ２〜４Ｖ １＠ａｘ　３０〜５０ｍＡ Ｒｏｎ　５（１−７０オーム Ｒｏｆｆ　５〜ＩＯｋオーム Ｒｏｆｆ／Ｒｏｎ　ｌ　００〜ｌ　４０（縦軸） 補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成３年１月　１４日

Claims (29)

【特許請求の範囲】
1. １．スイッチング物質の本体およびスイッチング物質の少なくとも一部が間にあ るようにスイッチング物質上に配置された１対の電極から成る電気器具であって 、スイッチング物質は、無定形珪素またはその化合物を不動態化剤と反応させて 発生する非対電子を除くかあるいはそ数数を減少させることにより製造されたも のである電気器具。
2. ２．スイッチング物質は、無定形珪素、炭化珪素、窒化珪素または酸化珪素を不 動態化剤を反応させることにより製造されたものである請求の範囲１記載の電気 器具。
3. ３．スイッチング物質は、無定形珪素を不動態化剤と反応させることにより製造 されたものである請求の範囲１または２記載の電気器具。
4. ４．不動態化剤が、水素またはハロゲンからなる請求の範囲１〜５のいずれかに 記載の電気器具。
5. ５．不動態化剤が水素である請求の範囲４記載の電気器具。
6. ６．スイッチング物質が、１〜３０モル％の不動態化剤を含む請求の範囲１〜５ のいずれかに記載の電気器具。
7. ７．スイッチング分離が、１０１５〜１０１７ＥＶ−１／ｃｍ３の範囲の非対電 子密度を持つ請求の範囲１〜６のいずれかに記載の電気器具。
8. ８．スイッチング物質中に局所的な原子の再構成を生じる化成処理に付された請 求の範囲１〜７のいずれかに記載の電気器具。
9. ９．電気絶縁性物質の本体および電気絶縁性物質の少なくとも一部が間にあるよ うに電気絶縁性物質上に配置された１対の電極から成る電気器具であって、電気 器具は、電極間の絶縁性物質中に配置された（絶縁性物質に比べて）比較的導電 性の物質の少なくとも１つの領域を含み、比較的導電性の物質は、電気抵抗の負 の温度係数（ＮＴＣ）を持ち、器具に電圧が印加された場合オーム加熱により加 熱され、少なくとも限界値より高い電場強度では周囲の領域に電子を放出する電 気器具。
10. １０．少なくとも１つの電極が、比較的導電性物質の領域にホールを持つ請求の 範囲９記載の電気器具。
11. １１．電極が、銀、金、ニッケル、モリブデンまたはクロムもしくは結晶性珪素 から形成されたものである請求の範囲１〜１０のいずれかに記載の電気器具。
12. １２．スイッチング物質と電極の１つとの間にｎ−またはｐ−ドープ無定形珪素 化合物層を含む請求の範囲１〜１１のいずれかに記載の電気器具。
13. １３．無定形珪素化合物から成るスイッチング物質の本体、スイッチング物質上 に配置されそれにより分離されている１対の電極、およびスイッチング分離と電 極の少なくとも一方との間に配置されたｎ−またはｐ−ドープ珪素化合物の領域 を含んでなる電気器具。
14. １４．ｎ−またはｐ−ドープ珪素化合物が、ドーパントは除いて、スイッチング 物質と実質的に同じ物質からなる請求の範囲１２または１３記載の電気器具。
15. １５．ｎ−またはｐ−ドーパント化合物の層が、電極およびスイッチング物質の 連続領域の全体上には広がっていない請求の範囲１２〜１４のいずれかに記載の 電気器具。
16. １６．スイッチング物質の本体が層状であり、電極が層の反対面に配置されてい る請求の範囲１〜１５のいずれかに記載の電気器具。
17. １７．スイッチング物質の本体が層状であり、両方の電極が層の同じ面に配置さ れている請求の範囲１〜１５のいずれかに記載の電気器具。
18. １８．（ａ）珪素化合物中に生じる非対電子を除くかあるいはその数を減少する 為に、無定形珪素または無定形珪素化合物を不動態化剤と反応させ、 （ｂ）工程（ａ）の前または後に、無定形珪素化合物に第１電極を取り付け、 （ｃ）工程（ａ）の前または後に、無定形珪素化合物に第２電極を取り付ける ことを含んで成る電気器具の製法。
19. １９．工程（ａ）および（ｂ）を、不動態化剤の存在下に珪素または珪素化合物 の層を第１電極上に堆積させることにより同時に実施し、次いで工程（ｃ）を実 施して電極を層の反対面に配置する請求の範囲１８記載の製法。
20. ２０．工程（ｂ）および（ｃ）を同時に実施して、両方の電極を無定形珪素化合 物の同じ面に配置する請求の範囲１８記載の製法。
21. ２１．工程（ｂ）および（ｃ）を工程（ａ）の後に実施する請求の範囲２０記載 の製法。
22. ２２．無定形層を、プラズマ蒸着または反応性スパッタリングにより堆積する請 求の範囲１８〜２１のいずれかに記載の製法。
23. ２３．器具に電流を流して無定形珪素層の少なくとも一部分を再構成する化成工 程を含む請求の範囲１８〜２２のいずれかに記載の製法。
24. ２４．器具を流れる最大電流を２００ｍＡに限定する条件で化成工程を行う請求 の範囲２３記載の製法。
25. ２５．最大電流が、限流抵抗により限定される請求の範囲２４記載の製法。
26. ２６．電極の１つに隣接してｎ−またはｐ−ドープ無定形珪素化合物層を形成す ることを含む請求の範囲２４または２５記載の製法。
27. ２７．ｎ−ドープ無定形珪素化合物層が、堆積工程の一部分のみで反応物にｎ− またはｐ−ドーパントを導入することにより形成される請求の範囲２６記載の製 法。
28. ２８．不動態化剤が水素またはハロゲンを含む請求の範囲１８〜２６のいずれか に記載の製法。
29. ２９．ドーパントが、ホスフィン、アルシン、ジボランまたは三フッ化ボランで ある請求の範囲２８記載の製法。