JPH0618937A - 非線形抵抗素子 - Google Patents
非線形抵抗素子Info
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- JPH0618937A JPH0618937A JP17783392A JP17783392A JPH0618937A JP H0618937 A JPH0618937 A JP H0618937A JP 17783392 A JP17783392 A JP 17783392A JP 17783392 A JP17783392 A JP 17783392A JP H0618937 A JPH0618937 A JP H0618937A
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Landscapes
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- Thermistors And Varistors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＭＩＭダイオードにおける電流電圧特性に関
し、高電界領域での電流値の変化を少なくするために、
素子の抵抗を線形あるいは低非線形にすること。 【構成】 二種類の伝導現象を用いて低電界領域と高電
界領域の電流を制御する。ガラス基板上に第一の電極
２、絶縁膜３（ＳｉＮ0 . 5 ）、アモルファスシリコン
膜４、第二の電極１２を順次形成する。この素子に電圧
を印加すると、低電界側では絶縁膜３によって電流は遮
蔽される。電界が大きくなると絶縁膜３にはトンネル電
流、プール・フレンケル電流、ショットキ電流等が流れ
るようになり、素子中を流れる電流は急激に上昇する。
さらに電界を加えると素子の抵抗はバルク抵抗によるオ
ートミック電流が支配的になる。
し、高電界領域での電流値の変化を少なくするために、
素子の抵抗を線形あるいは低非線形にすること。 【構成】 二種類の伝導現象を用いて低電界領域と高電
界領域の電流を制御する。ガラス基板上に第一の電極
２、絶縁膜３（ＳｉＮ0 . 5 ）、アモルファスシリコン
膜４、第二の電極１２を順次形成する。この素子に電圧
を印加すると、低電界側では絶縁膜３によって電流は遮
蔽される。電界が大きくなると絶縁膜３にはトンネル電
流、プール・フレンケル電流、ショットキ電流等が流れ
るようになり、素子中を流れる電流は急激に上昇する。
さらに電界を加えると素子の抵抗はバルク抵抗によるオ
ートミック電流が支配的になる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、壁掛けテレビ、コンピ
ュータ端末用にディスプレイ等に応用される大面積、大
容量のアクティブ型液晶表示装置のスイッチングに用い
るのに適した非線形抵抗素子に関するものである。
ュータ端末用にディスプレイ等に応用される大面積、大
容量のアクティブ型液晶表示装置のスイッチングに用い
るのに適した非線形抵抗素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】壁掛けテレビに代表される薄型液晶ディ
スプレイとして、アクティブ素子を一方のガラス基板上
に各画素のスイッチ素子としてアレイ化したアクティブ
マトリクス型液晶表示装置がある。このアクティブマト
リクス方式により液晶表示装置の表示品質の向上と大容
量化が可能となる。
スプレイとして、アクティブ素子を一方のガラス基板上
に各画素のスイッチ素子としてアレイ化したアクティブ
マトリクス型液晶表示装置がある。このアクティブマト
リクス方式により液晶表示装置の表示品質の向上と大容
量化が可能となる。
【０００３】アクティブ素子としての非線形抵抗素子は
薄膜トランジスタより構造が簡単であることから製造コ
ストの低下が期待されている。特に、シリコンリッチの
窒化シリコン膜は、非線形係数が９以上であり、しかも
シリコンと窒素の組成比を変化させるとによりＩ−Ｖ特
性を任意に制御することができることから、非線形抵抗
素子の材料に適したものである。
薄膜トランジスタより構造が簡単であることから製造コ
ストの低下が期待されている。特に、シリコンリッチの
窒化シリコン膜は、非線形係数が９以上であり、しかも
シリコンと窒素の組成比を変化させるとによりＩ−Ｖ特
性を任意に制御することができることから、非線形抵抗
素子の材料に適したものである。
【０００４】本来非線形抵抗素子における非線形な電流
は、一方の電極に電圧が印加されたときに印加電圧の増
加に対し非線形な抵抗を有する非線形抵抗膜を介して他
方の電極へ電子の流れが発生するとによる。窒化シリコ
ン膜における非線形抵抗特性は、プールーフレンケル
（Ｐｏｏｌｅ−Ｆｒｅｎｋｅｌ）型もしくは、ショット
キ（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ）型の電気伝導によるものであ
る。即ちクーロン力でトラップされた電子が熱励起され
伝導帯に飛び出していく。このときに発生する伝導帯中
の電子の流れが印加される電界の増加に対し非線形的に
増大する。これは、印加された電界によって伝導帯が低
下し、電子の飛び出し確率を指数的に増大させるためで
ある。
は、一方の電極に電圧が印加されたときに印加電圧の増
加に対し非線形な抵抗を有する非線形抵抗膜を介して他
方の電極へ電子の流れが発生するとによる。窒化シリコ
ン膜における非線形抵抗特性は、プールーフレンケル
（Ｐｏｏｌｅ−Ｆｒｅｎｋｅｌ）型もしくは、ショット
キ（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ）型の電気伝導によるものであ
る。即ちクーロン力でトラップされた電子が熱励起され
伝導帯に飛び出していく。このときに発生する伝導帯中
の電子の流れが印加される電界の増加に対し非線形的に
増大する。これは、印加された電界によって伝導帯が低
下し、電子の飛び出し確率を指数的に増大させるためで
ある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記非
線形抵抗素子は、Ｐｏｏｌｅ−Ｆｒｅｎｋｅｌ型もしく
は、Ｓｃｈｏｔｔｋｙ型の出来電気伝導を用いているこ
とにより高電界下での電流値は〜Ｖ9 に比例する。ディ
スプレイ画面内に於いて電流電圧特性が僅かでも不均一
である場合、高電界領域での抵抗値が充分低いことか
ら、素子のＯＮ抵抗値に大きなばらつきを発生させる。
その結果液晶にかかる電圧にばらつきが発生し、ディス
プレイ表示上輝度ムラとして観察される。これは、前記
伝導型の薄膜のみを非線型抵抗素子として用いたことに
問題があった。
線形抵抗素子は、Ｐｏｏｌｅ−Ｆｒｅｎｋｅｌ型もしく
は、Ｓｃｈｏｔｔｋｙ型の出来電気伝導を用いているこ
とにより高電界下での電流値は〜Ｖ9 に比例する。ディ
スプレイ画面内に於いて電流電圧特性が僅かでも不均一
である場合、高電界領域での抵抗値が充分低いことか
ら、素子のＯＮ抵抗値に大きなばらつきを発生させる。
その結果液晶にかかる電圧にばらつきが発生し、ディス
プレイ表示上輝度ムラとして観察される。これは、前記
伝導型の薄膜のみを非線型抵抗素子として用いたことに
問題があった。
【０００６】本発明は、高電界領域に於いて、オーミッ
ク抵抗に近い低非線形または線形抵抗特性を示すことに
より、僅かの特性変化に対しても輝度ムラの発生し難い
非線形抵抗素子を提供することにある。
ク抵抗に近い低非線形または線形抵抗特性を示すことに
より、僅かの特性変化に対しても輝度ムラの発生し難い
非線形抵抗素子を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、以下（１）〜（７）に示す非線形抵抗素子であ
る。 （１）絶縁性基板上に形成された第一の電極、前記第一
の電極を覆うように形成された非線形抵抗膜及び第二の
電極を順次積層させた非線形抵抗素子に於いて、前記非
線形抵抗膜の構造が、絶縁性薄膜及び低抵抗膜が順次堆
積された積層膜であることを特徴とする非線形抵抗素子 （２）絶縁性基板上に形成された第一の電極、前記第一
の電極を覆うように形成された非線形抵抗膜及び第二の
電極を順次積層させた非線形抵抗素子に於いて、前記非
線形抵抗膜の構造が、絶縁性薄膜、低抵抗膜及び前記絶
縁性薄膜が順次堆積された積層膜であることを特徴とす
る非線形抵抗素子 （３）絶縁性基板上に形成された第一の電極、前記第一
の電極を覆うように形成された非線形抵抗膜及び第二の
電極を順次積層させた非線形抵抗素子に於いて、前記非
線形抵抗膜の構造が、低抵抗膜、絶縁性薄膜及び低抵抗
膜が順次堆積された積層膜であるとを特徴とする非線形
抵抗素子 （４）絶縁性基板上に形成された島状の第一の電極と前
記島状の第一の電極を覆うように形成された非線形抵抗
膜上に島状電極との重なり面積がそれぞれ同一の分割さ
れた第二の電極が形成された構造を持つ非線形抵抗素子
に於いて、前記非線形抵抗膜が第一の電極上に絶縁膜及
び低抵抗膜が順次形成された構造であり、前記両電極と
重ならない非線形抵抗膜の部分が除去された構造を持つ
ことを特徴とする非線形抵抗素子 （５）絶縁性基板上に形成された島状の第一の電極と前
記島状の第一の電極を覆うように形成された非線形抵抗
膜上に島状電極との重なり面積がそれぞれ同一の分割さ
れた第二の電極が形成された構造を持つ非線形抵抗素子
に於いて前記非線形抵抗膜が第一の電極上に絶縁膜、抵
抗膜及び絶縁膜が順次形成された構造を持つことを特徴
とする非線形抵抗素子 （６）絶縁性基板上に形成された島状の第一の電極と前
記島状の第一の電極を覆うように形成された非線形抵抗
膜上に島状電極との重なり面積がそれぞれ同一の分割さ
れた第二の電極が形成された構造を持つ非線形抵抗素子
に於いて、前記非線形抵抗膜が第一の電極に接して低抵
抗膜、絶縁膜及び低抵抗膜が順次形成された構造であ
り、前記両電極と重ならない非線形抵抗膜の部分が除去
された構造を持つことを特徴とする非線形抵抗素子。 （７）前記（１）〜（６）に於いて、同様な非線形抵抗
膜を順次積層し、非線形抵抗膜を２個または２個以上直
列に形成したことを特徴とする非線形抵抗素子
ろは、以下（１）〜（７）に示す非線形抵抗素子であ
る。 （１）絶縁性基板上に形成された第一の電極、前記第一
の電極を覆うように形成された非線形抵抗膜及び第二の
電極を順次積層させた非線形抵抗素子に於いて、前記非
線形抵抗膜の構造が、絶縁性薄膜及び低抵抗膜が順次堆
積された積層膜であることを特徴とする非線形抵抗素子 （２）絶縁性基板上に形成された第一の電極、前記第一
の電極を覆うように形成された非線形抵抗膜及び第二の
電極を順次積層させた非線形抵抗素子に於いて、前記非
線形抵抗膜の構造が、絶縁性薄膜、低抵抗膜及び前記絶
縁性薄膜が順次堆積された積層膜であることを特徴とす
る非線形抵抗素子 （３）絶縁性基板上に形成された第一の電極、前記第一
の電極を覆うように形成された非線形抵抗膜及び第二の
電極を順次積層させた非線形抵抗素子に於いて、前記非
線形抵抗膜の構造が、低抵抗膜、絶縁性薄膜及び低抵抗
膜が順次堆積された積層膜であるとを特徴とする非線形
抵抗素子 （４）絶縁性基板上に形成された島状の第一の電極と前
記島状の第一の電極を覆うように形成された非線形抵抗
膜上に島状電極との重なり面積がそれぞれ同一の分割さ
れた第二の電極が形成された構造を持つ非線形抵抗素子
に於いて、前記非線形抵抗膜が第一の電極上に絶縁膜及
び低抵抗膜が順次形成された構造であり、前記両電極と
重ならない非線形抵抗膜の部分が除去された構造を持つ
ことを特徴とする非線形抵抗素子 （５）絶縁性基板上に形成された島状の第一の電極と前
記島状の第一の電極を覆うように形成された非線形抵抗
膜上に島状電極との重なり面積がそれぞれ同一の分割さ
れた第二の電極が形成された構造を持つ非線形抵抗素子
に於いて前記非線形抵抗膜が第一の電極上に絶縁膜、抵
抗膜及び絶縁膜が順次形成された構造を持つことを特徴
とする非線形抵抗素子 （６）絶縁性基板上に形成された島状の第一の電極と前
記島状の第一の電極を覆うように形成された非線形抵抗
膜上に島状電極との重なり面積がそれぞれ同一の分割さ
れた第二の電極が形成された構造を持つ非線形抵抗素子
に於いて、前記非線形抵抗膜が第一の電極に接して低抵
抗膜、絶縁膜及び低抵抗膜が順次形成された構造であ
り、前記両電極と重ならない非線形抵抗膜の部分が除去
された構造を持つことを特徴とする非線形抵抗素子。 （７）前記（１）〜（６）に於いて、同様な非線形抵抗
膜を順次積層し、非線形抵抗膜を２個または２個以上直
列に形成したことを特徴とする非線形抵抗素子
【作用】低電界域で高非線形抵抗性を示し且つ高電界域
で低非線形抵抗性を示すような素子は、二種類の異なっ
た伝導現象を利用することによって解決される。絶縁性
薄膜は、通常電流は殆ど流れないが、膜厚が薄い場合、
また高電界を印加した場合には、オーミック電流のほか
にＰｏｏｌｅ−Ｆｒｅｎｋｅｌ電流、Ｓｃｈｏｔｔｋｙ
電流またはトンネル電流等が流れるようになり、これら
は印加電圧に対し非線形な抵抗を示す。一方高電界領域
においてオーミック抵抗に近い特性を示すことは、２種
の薄膜を直列に接続した場合、一方の非線形伝導電流に
対して他方の伝導電流がオーミック電流であれば、オー
ミック抵抗が非線形抵抗を上回る時点において素子を流
れる電流はオーミック電流となる。
で低非線形抵抗性を示すような素子は、二種類の異なっ
た伝導現象を利用することによって解決される。絶縁性
薄膜は、通常電流は殆ど流れないが、膜厚が薄い場合、
また高電界を印加した場合には、オーミック電流のほか
にＰｏｏｌｅ−Ｆｒｅｎｋｅｌ電流、Ｓｃｈｏｔｔｋｙ
電流またはトンネル電流等が流れるようになり、これら
は印加電圧に対し非線形な抵抗を示す。一方高電界領域
においてオーミック抵抗に近い特性を示すことは、２種
の薄膜を直列に接続した場合、一方の非線形伝導電流に
対して他方の伝導電流がオーミック電流であれば、オー
ミック抵抗が非線形抵抗を上回る時点において素子を流
れる電流はオーミック電流となる。
【０００８】第一の発明における素子構造図及び高電界
印加時のバンド概略図の一例を図１，２に各々示す。本
素子に電圧を印加した場合、低電界側では絶縁膜によっ
て電流遮蔽される。電界を上昇させると前記絶縁膜はあ
る電圧値でトンネル電流、Ｐｏｏｌｅ−Ｆｒｅｎｋｅｌ
電流またはＳｃｈｏｔｔｋｙ電流等が流れるようにな
り、素子中を流れる電流は急激に上昇する。さらに印加
電圧を上昇させた場合、素子の抵抗はバルク抵抗による
オーミック電流が支配的となり、総じて図３の曲線３３
に示す電流電圧特性を与える。曲線３１はオーミック抵
抗膜のみ、曲線３２は非線形抵性窒化シリコン膜のみ、
曲線３３は両抵抗膜を直列に接続したときの電流電圧特
性である。
印加時のバンド概略図の一例を図１，２に各々示す。本
素子に電圧を印加した場合、低電界側では絶縁膜によっ
て電流遮蔽される。電界を上昇させると前記絶縁膜はあ
る電圧値でトンネル電流、Ｐｏｏｌｅ−Ｆｒｅｎｋｅｌ
電流またはＳｃｈｏｔｔｋｙ電流等が流れるようにな
り、素子中を流れる電流は急激に上昇する。さらに印加
電圧を上昇させた場合、素子の抵抗はバルク抵抗による
オーミック電流が支配的となり、総じて図３の曲線３３
に示す電流電圧特性を与える。曲線３１はオーミック抵
抗膜のみ、曲線３２は非線形抵性窒化シリコン膜のみ、
曲線３３は両抵抗膜を直列に接続したときの電流電圧特
性である。
【０００９】低抵抗膜を絶縁膜で挟んだ構造の非線形抵
抗素子は、低電界における微小漏れ電流を抑制する効果
がある。これは、界面に存在する欠陥準位、不純物等を
原因としてホッピング伝導等により発生する低電界域で
の電流を絶縁膜遮蔽することによる。このためＯＦＦ領
域の電流値を充分低く抑えることができ、ＯＦＦ抵抗値
の相違を原因とするディスプレイ表示上の閾値ムラが解
消できる。
抗素子は、低電界における微小漏れ電流を抑制する効果
がある。これは、界面に存在する欠陥準位、不純物等を
原因としてホッピング伝導等により発生する低電界域で
の電流を絶縁膜遮蔽することによる。このためＯＦＦ領
域の電流値を充分低く抑えることができ、ＯＦＦ抵抗値
の相違を原因とするディスプレイ表示上の閾値ムラが解
消できる。
【００１０】絶縁膜を低抵抗膜で挟んだ構造の非線形抵
抗素子は、絶縁膜と金属との界面に発生する準位、結合
状態等の相違を原因とする電流電圧特性の非対象制を抑
制する。本相違は、薄膜形成順序及び直前のプロセス条
件等によって発生する。低抵抗膜は、金属の伝導帯及び
絶縁膜の障壁高さの中間の障壁高さを持つことにより、
２段階の励起によって発生する電流には正または負に対
する電流値の差が少なくなり、対称性の良好な電流電圧
特性が得られる。
抗素子は、絶縁膜と金属との界面に発生する準位、結合
状態等の相違を原因とする電流電圧特性の非対象制を抑
制する。本相違は、薄膜形成順序及び直前のプロセス条
件等によって発生する。低抵抗膜は、金属の伝導帯及び
絶縁膜の障壁高さの中間の障壁高さを持つことにより、
２段階の励起によって発生する電流には正または負に対
する電流値の差が少なくなり、対称性の良好な電流電圧
特性が得られる。
【００１１】また、本発明における積層膜は、図４に示
すｂａｃｋ−ｔｏ−ｂａｃｋに接続した非線形抵抗素子
を形成するとによってより対称な電流電圧特性を与える
ことができる。これは、正または負に対する電流の流れ
が界面の状態を考慮にいれても対称になるからである。
ここで、各々の電極の重ならない部分を除去してあるの
は、上部の電極間で横方向に流れる漏れ電流を抑制する
ためである。第一の電極上に絶縁膜、低抵抗膜を形成す
る非線形抵抗素子は、請求項４の素子と同数のプロセス
で対称性は非常に良好なものが得られる。また、第一の
電極上に絶縁膜、低抵抗膜、絶縁膜を順次積層させる構
造の非線形抵抗素子は第一の電極界面上に残留する不純
物の影響を受けにくい為に耐電圧性に優れており、しか
も電極の重なっていない部分を除去する必要もないため
に請求項２に記載の発明と同様なプロセス数で対称性に
優れた非線形抵抗素子を作成することができる。また、
第一の電極上に低抵抗膜、絶縁膜、低抵抗膜を順次形成
する非線形抵抗素子に於いては、低抵抗膜、絶縁膜の形
成に於いて、一度放電を停止し、異種の膜を形成するこ
とから直前の膜形成時に発生していたゴミ、異常成長等
の影響を受けずに次の膜を形成することができる。この
ためピンホール欠陥数を他の素子に較べて１／１０〜１
／１００に低減することができる。さらに、本積層膜を
繰り返し形成することによって直列に非線形抵抗素子を
形成するとができる。本構造にすることによって薄膜の
電界集中箇所を分散し、電圧破壊を防ぐことができ欠陥
発生率を低く抑えることができる。
すｂａｃｋ−ｔｏ−ｂａｃｋに接続した非線形抵抗素子
を形成するとによってより対称な電流電圧特性を与える
ことができる。これは、正または負に対する電流の流れ
が界面の状態を考慮にいれても対称になるからである。
ここで、各々の電極の重ならない部分を除去してあるの
は、上部の電極間で横方向に流れる漏れ電流を抑制する
ためである。第一の電極上に絶縁膜、低抵抗膜を形成す
る非線形抵抗素子は、請求項４の素子と同数のプロセス
で対称性は非常に良好なものが得られる。また、第一の
電極上に絶縁膜、低抵抗膜、絶縁膜を順次積層させる構
造の非線形抵抗素子は第一の電極界面上に残留する不純
物の影響を受けにくい為に耐電圧性に優れており、しか
も電極の重なっていない部分を除去する必要もないため
に請求項２に記載の発明と同様なプロセス数で対称性に
優れた非線形抵抗素子を作成することができる。また、
第一の電極上に低抵抗膜、絶縁膜、低抵抗膜を順次形成
する非線形抵抗素子に於いては、低抵抗膜、絶縁膜の形
成に於いて、一度放電を停止し、異種の膜を形成するこ
とから直前の膜形成時に発生していたゴミ、異常成長等
の影響を受けずに次の膜を形成することができる。この
ためピンホール欠陥数を他の素子に較べて１／１０〜１
／１００に低減することができる。さらに、本積層膜を
繰り返し形成することによって直列に非線形抵抗素子を
形成するとができる。本構造にすることによって薄膜の
電界集中箇所を分散し、電圧破壊を防ぐことができ欠陥
発生率を低く抑えることができる。
【００１２】
（実施例１）１図は、第１の発明の一実施例の非線形抵
抗素子の断面図である。ガラス基板１上に第一の電極
２、絶縁膜３、アモルファスシリコン膜４及び第二の電
極１２が順次形成されており、第一と第二の電極間に電
圧が印加されたときに電流は、絶縁膜−アモルファスシ
リコン膜で構成される非線形抵抗膜中を流れるように構
成されている。本実施例で用いる電極１２は、スパッタ
法により厚さ３００Ａ°形成されている。また、絶縁膜
３及びアモルファスシリコン膜４はプラズマＣＶＤを用
いて以下の方法にて形成されている。絶縁膜３は、非線
形抵抗性窒化シリコン膜であり、シランと窒素の流量比
（Ｎ2 ／ＳｉＨ4 ）が５／１、基板加熱温度、ガス圧力
をそれぞれ３２０℃、１００Ｐａに設定し、５００Ａ°
形成した。一方アモルファスシリコン膜は、シランガス
（ＳｉＨ4 ）１００ＳＣＣＭ、成膜時ガス圧力５０Ｐ
ａ、基板加熱温度３５０℃、またパワー密度は０．０２
Ｗ／ｃｍ2 として８００Ａ°形成した。このときの電流
電圧特性を図３に示す。なお、ダイオード接合面積は、
５ｘ５μｍとした。本実施例では、絶縁膜３に組成比
［Ｎ／Ｓｉ］が０．５の窒化シリコン膜を用いた例であ
り、本非線形抵抗素子は、単層の非線形抵抗素子に比し
て非線形抵抗性が増大し、さらに高電界側で線形抵抗に
近い特性を示している。
抗素子の断面図である。ガラス基板１上に第一の電極
２、絶縁膜３、アモルファスシリコン膜４及び第二の電
極１２が順次形成されており、第一と第二の電極間に電
圧が印加されたときに電流は、絶縁膜−アモルファスシ
リコン膜で構成される非線形抵抗膜中を流れるように構
成されている。本実施例で用いる電極１２は、スパッタ
法により厚さ３００Ａ°形成されている。また、絶縁膜
３及びアモルファスシリコン膜４はプラズマＣＶＤを用
いて以下の方法にて形成されている。絶縁膜３は、非線
形抵抗性窒化シリコン膜であり、シランと窒素の流量比
（Ｎ2 ／ＳｉＨ4 ）が５／１、基板加熱温度、ガス圧力
をそれぞれ３２０℃、１００Ｐａに設定し、５００Ａ°
形成した。一方アモルファスシリコン膜は、シランガス
（ＳｉＨ4 ）１００ＳＣＣＭ、成膜時ガス圧力５０Ｐ
ａ、基板加熱温度３５０℃、またパワー密度は０．０２
Ｗ／ｃｍ2 として８００Ａ°形成した。このときの電流
電圧特性を図３に示す。なお、ダイオード接合面積は、
５ｘ５μｍとした。本実施例では、絶縁膜３に組成比
［Ｎ／Ｓｉ］が０．５の窒化シリコン膜を用いた例であ
り、本非線形抵抗素子は、単層の非線形抵抗素子に比し
て非線形抵抗性が増大し、さらに高電界側で線形抵抗に
近い特性を示している。
【００１３】また絶縁膜は、シリコンナイトライド（Ｓ
ｉ3 Ｎ4 ）を用いることができる。成膜条件は、プラズ
マＣＶＤ法により、シランガス（ＳｉＨ4 ）１０ＳＣＣ
Ｍ、窒素ガス（Ｎ2 ）３００ＳＣＣＭを原料ガスとし
て、成膜時ガス圧力１００Ｐａ、基板加熱温度２８０
℃、またパワー密度は０．０５Ｗ／ｃｍ2 として５０Ａ
°形成した。また同様にシリコンダイオキサイド（Ｓｉ
Ｏ2 ）膜も用いることができる。成膜条件は、プラズマ
ＣＶＤ法を用いてシランガス（ＳｉＨ4 ）と笑気ガス
（Ｎ2 Ｏ）を原料ガスとし、流量比（ＳｉＨ4 ／Ｎ
2 Ｏ）を１／２、希釈ガスとして水素ガスを２００ＳＣ
ＣＭを用いた。
ｉ3 Ｎ4 ）を用いることができる。成膜条件は、プラズ
マＣＶＤ法により、シランガス（ＳｉＨ4 ）１０ＳＣＣ
Ｍ、窒素ガス（Ｎ2 ）３００ＳＣＣＭを原料ガスとし
て、成膜時ガス圧力１００Ｐａ、基板加熱温度２８０
℃、またパワー密度は０．０５Ｗ／ｃｍ2 として５０Ａ
°形成した。また同様にシリコンダイオキサイド（Ｓｉ
Ｏ2 ）膜も用いることができる。成膜条件は、プラズマ
ＣＶＤ法を用いてシランガス（ＳｉＨ4 ）と笑気ガス
（Ｎ2 Ｏ）を原料ガスとし、流量比（ＳｉＨ4 ／Ｎ
2 Ｏ）を１／２、希釈ガスとして水素ガスを２００ＳＣ
ＣＭを用いた。
【００１４】（実施例２）図５は、図１におけるアモル
ファスシリコン膜に代わってｎ+ アモルファスシリコン
膜を３０００Ａ°形成した場合の電流電圧特性である。
前記ｎ+ アモルファスシリコン膜はプラズマＣＶＤ法を
用いて以下の条件にて５０Ａ°形成した。シランガス
（ＳｉＨ4 ）フォスフィンガス（ＰＨ3 ）の比（ＳｉＨ
4 ／ＰＨ3 ）が、１００／１、水素ガス（Ｈ2 ）２００
ＳＣＣＭを原料ガスとして，成膜時ガス圧力５０Ｐａ基
板加熱温度２８０℃、またパワー密度は０．０２Ｗ／ｃ
ｍ2 とした。なお、電極及び絶縁膜形成法及び条件は実
施例１と同様である。
ファスシリコン膜に代わってｎ+ アモルファスシリコン
膜を３０００Ａ°形成した場合の電流電圧特性である。
前記ｎ+ アモルファスシリコン膜はプラズマＣＶＤ法を
用いて以下の条件にて５０Ａ°形成した。シランガス
（ＳｉＨ4 ）フォスフィンガス（ＰＨ3 ）の比（ＳｉＨ
4 ／ＰＨ3 ）が、１００／１、水素ガス（Ｈ2 ）２００
ＳＣＣＭを原料ガスとして，成膜時ガス圧力５０Ｐａ基
板加熱温度２８０℃、またパワー密度は０．０２Ｗ／ｃ
ｍ2 とした。なお、電極及び絶縁膜形成法及び条件は実
施例１と同様である。
【００１５】（実施例３）図６、図７は、それぞれ絶縁
性ガラス基板１上にクロム電極２を３００Ａ°、絶縁膜
５を５０Ａ°、ｎ+ アモルファスシリコン膜６を４００
０Ａ°、前記絶縁膜５を５０Ａ°形成したときの非線形
抵抗層素子断面図及び電流電圧特性図である。低印加電
圧領域（＜４Ｖ）における電流値が充分（＜１
０- 1 3 ）低く抑えられている。ここで用いた各種薄膜
は、実施例１及び２で用いた薄膜と同じ製法である。
性ガラス基板１上にクロム電極２を３００Ａ°、絶縁膜
５を５０Ａ°、ｎ+ アモルファスシリコン膜６を４００
０Ａ°、前記絶縁膜５を５０Ａ°形成したときの非線形
抵抗層素子断面図及び電流電圧特性図である。低印加電
圧領域（＜４Ｖ）における電流値が充分（＜１
０- 1 3 ）低く抑えられている。ここで用いた各種薄膜
は、実施例１及び２で用いた薄膜と同じ製法である。
【００１６】（実施例４）図８，９は、それぞれ第一の
電極２上にｎ+ 膜６を２５００Ａ°、アモルファスシリ
コン窒化膜３（ａ−ＳｉＮ1 . 3 ）を５０Ａ°、及び前
記ｎ+ 膜６を２５００Ａ°順次形成したときの非線形抵
抗素子断面図及び電流電圧特性である。正及び負の印加
電圧に対してＯＦＦ及びＯＮ電流が等しくなっている。
なお、ｎ+膜、アモルファスシリコン膜は、実施例１の
条件にて形成した。
電極２上にｎ+ 膜６を２５００Ａ°、アモルファスシリ
コン窒化膜３（ａ−ＳｉＮ1 . 3 ）を５０Ａ°、及び前
記ｎ+ 膜６を２５００Ａ°順次形成したときの非線形抵
抗素子断面図及び電流電圧特性である。正及び負の印加
電圧に対してＯＦＦ及びＯＮ電流が等しくなっている。
なお、ｎ+膜、アモルファスシリコン膜は、実施例１の
条件にて形成した。
【００１７】（実施例５）図４及び１０は、それぞれ絶
縁性基板１上にスパッタ法により形成したクロム電極
２、アモルファスシリコン膜４、絶縁膜５さらに第２の
電極１２を形成した非線形抵抗素子の断面図及び電流電
圧特性図である。実施例４における素子と同数の工程に
より高度の対称性が得られる。ここで絶縁膜５及びアモ
ルファスシリコン膜４は、実施例１と同様な製法である
が、膜厚はそれぞれ５０Ａ°、４００Ａ°とした。最後
に上部の電極間をドライエッチング法にて非線形抵抗部
分を除去した。ドライエッチングは、酸素四弗化炭素の
比（Ｏ2 ／ＣＦ4 ）が１／９に、パワー密度が０．００
１６ｗ／ｃｍ2 、真空度が６０ｍＴｏｏｒになるように
設定して行った。
縁性基板１上にスパッタ法により形成したクロム電極
２、アモルファスシリコン膜４、絶縁膜５さらに第２の
電極１２を形成した非線形抵抗素子の断面図及び電流電
圧特性図である。実施例４における素子と同数の工程に
より高度の対称性が得られる。ここで絶縁膜５及びアモ
ルファスシリコン膜４は、実施例１と同様な製法である
が、膜厚はそれぞれ５０Ａ°、４００Ａ°とした。最後
に上部の電極間をドライエッチング法にて非線形抵抗部
分を除去した。ドライエッチングは、酸素四弗化炭素の
比（Ｏ2 ／ＣＦ4 ）が１／９に、パワー密度が０．００
１６ｗ／ｃｍ2 、真空度が６０ｍＴｏｏｒになるように
設定して行った。
【００１８】また本構造の素子は、低抵抗膜と絶縁性薄
膜の積層順序を入れ換えても同様な効果が得られる。
膜の積層順序を入れ換えても同様な効果が得られる。
【００１９】（実施例６）図１１及び１２は、それぞ
れ、実施例３における積層膜をｂａｃｋ−ｔｏ−ｂａｃ
ｋに接続した非線形抵抗素子の断面図と電流電圧特性図
である。低抵抗膜にはｐ+ アモルファスシリコン膜を各
々３０００Ａ°形成し、絶縁膜層には実施例１に用いた
ＳｉＯ2 を５０Ａ°形成した。なおｐ+ アモルファスシ
リコン膜は、以下の条件にて形成した。シランガス（Ｓ
ｉＨ4 ）、ジボランガス（Ｂ2 Ｈ6 ）比（ＳｉＨ4 ／Ｂ
2 Ｈ6 ）が１００／１、水素ガス（Ｈ2 ）２００ＳＣＣ
Ｍを原料ガスとして，成膜時ガス圧力５０Ｐａ基板加熱
温度２８０℃、またパワー密度は０．０２Ｗ／ｃｍ2 と
した。図１２より、正負バイアスに対する電流電圧特性
の対称性は非常に良好であり、さらに低電界域での漏れ
電流は充分低く抑えられている。
れ、実施例３における積層膜をｂａｃｋ−ｔｏ−ｂａｃ
ｋに接続した非線形抵抗素子の断面図と電流電圧特性図
である。低抵抗膜にはｐ+ アモルファスシリコン膜を各
々３０００Ａ°形成し、絶縁膜層には実施例１に用いた
ＳｉＯ2 を５０Ａ°形成した。なおｐ+ アモルファスシ
リコン膜は、以下の条件にて形成した。シランガス（Ｓ
ｉＨ4 ）、ジボランガス（Ｂ2 Ｈ6 ）比（ＳｉＨ4 ／Ｂ
2 Ｈ6 ）が１００／１、水素ガス（Ｈ2 ）２００ＳＣＣ
Ｍを原料ガスとして，成膜時ガス圧力５０Ｐａ基板加熱
温度２８０℃、またパワー密度は０．０２Ｗ／ｃｍ2 と
した。図１２より、正負バイアスに対する電流電圧特性
の対称性は非常に良好であり、さらに低電界域での漏れ
電流は充分低く抑えられている。
【００２０】（実施例７）図１３及び図１４は、それぞ
れ第６の発明における非線形素子の１例である。クロム
電極２上にアモルファスシリコン膜４を４００Ａ°、シ
リコンダイオキサイド（ＳｉＯ2 ）膜５を４０Ａ°、前
記アモルファスシリコン膜４を４００Ａ°形成し、電極
非接合部分をドライエッチングしたものであり、本素子
の電流電圧特性である。本素子では、ピンホール欠陥数
を他の素子に較べて１／１０〜１／１００に低減するこ
とができた。成膜、エッチング条件は、実施例１及び６
に示す通りである。
れ第６の発明における非線形素子の１例である。クロム
電極２上にアモルファスシリコン膜４を４００Ａ°、シ
リコンダイオキサイド（ＳｉＯ2 ）膜５を４０Ａ°、前
記アモルファスシリコン膜４を４００Ａ°形成し、電極
非接合部分をドライエッチングしたものであり、本素子
の電流電圧特性である。本素子では、ピンホール欠陥数
を他の素子に較べて１／１０〜１／１００に低減するこ
とができた。成膜、エッチング条件は、実施例１及び６
に示す通りである。
【００２１】（実施例８）図１５及び図１６は、それぞ
れ第１の発明における非線形抵抗膜を２個直列にした場
合のバンド図及び電流電圧特性図である。このとき、絶
縁膜の膜厚は、実施例１に同じであるが、アモルファス
シリコン膜の膜厚は、それぞれ４００Ａ°とした。さら
に、非線形抵抗膜の構造を２個直列にすることによって
素子の欠陥発生率は、図１７に示すように１個の構造に
較べ１／１００以下に抑えることが可能となり、さら
に、信頼性も１／４００デューティ１００００時間に相
当する加速試験においても電流電圧特性に変化はみられ
ない。
れ第１の発明における非線形抵抗膜を２個直列にした場
合のバンド図及び電流電圧特性図である。このとき、絶
縁膜の膜厚は、実施例１に同じであるが、アモルファス
シリコン膜の膜厚は、それぞれ４００Ａ°とした。さら
に、非線形抵抗膜の構造を２個直列にすることによって
素子の欠陥発生率は、図１７に示すように１個の構造に
較べ１／１００以下に抑えることが可能となり、さら
に、信頼性も１／４００デューティ１００００時間に相
当する加速試験においても電流電圧特性に変化はみられ
ない。
【００２２】
【発明の効果】以上、本発明によって高非線形抵抗を示
し，さらに高電界領域に於いては、オーミック抵抗近い
低非線形または線形抵抗特性を示すことにより、僅かの
特性変化に対しても輝度ムラの発生しない非線形抵抗素
子を提供することが可能となる。
し，さらに高電界領域に於いては、オーミック抵抗近い
低非線形または線形抵抗特性を示すことにより、僅かの
特性変化に対しても輝度ムラの発生しない非線形抵抗素
子を提供することが可能となる。
【図１】請求項１の非線形抵抗素子断面構造図である。
【図２】請求項１の非線形抵抗素子に高電界を印加した
場合のバンド図である。
場合のバンド図である。
【図３】請求項１の電流電圧特性図である。
【図４】請求項１の非線形抵抗素子断面図である。
【図５】請求項１の非線形抵抗素子にｎ+ 膜を用いた場
合の電流電圧特性図である。
合の電流電圧特性図である。
【図６】請求項２の非線形抵抗素子断面図である。
【図７】請求項２の電流電圧特性図である。
【図８】請求項３の非線形抵抗素子断面図である。
【図９】請求項４の電流電圧特性図である。
【図１０】請求項５の電流電圧特性図である。
【図１１】請求項５の素子断面構造図である。
【図１２】請求項３の電流電圧特性図である。
【図１３】請求項３の素子断面構造図である。
【図１４】請求項４の電流電圧特性図である。
【図１５】請求項５のバンド図である。
【図１６】請求項６の電流電圧特性図である。
【図１７】請求項７の素子に関する欠陥発生率の時間依
存性図
存性図
１ ガラス基板 ２ 第一の電極 ３ 窒化シリコン膜 ＳｉＮ0 . 5 ４ アモルファスシリコン膜 ５ 絶縁膜 ６ ｎ+ 型アモルファスシリコン膜 ７ ｐ+ 型アモルファスシリコン膜 ８ 請求項１の素子の欠陥発生率曲線 ９ 請求項３の素子の欠陥発生率曲線 １２ 第二の電極 ３１ オートミック抵抗膜の電流電圧特性 ３２ 非線形抵抗性窒化シリコン膜の電流電圧特性 ３３ オーミック抵抗膜及び非線形抵抗性窒化シリコン
膜を直列に接続したときの電流電圧特性 ３４ １個の素子の信頼性曲線 ３５ ２個の直列に接続した場合の信頼性曲線
膜を直列に接続したときの電流電圧特性 ３４ １個の素子の信頼性曲線 ３５ ２個の直列に接続した場合の信頼性曲線
Claims (7)
- 【請求項１】 絶縁性基板上に形成された第一の電極、
前記第一の電極を覆うように形成された非線形抵抗膜及
び第２の電極を順次積層させた非線形抵抗素子に於い
て、前記非線形抵抗膜の構造が、絶縁性薄膜及び低抵抗
膜の積層膜であることを特徴とする非線形抵抗素子。 - 【請求項２】 絶縁性基板上に形成された第一の電極、
前記第一の電極を覆うように形成された非線形抵抗膜及
び第２の電極を順次積層させた非線形抵抗素子に於い
て、前記非線形抵抗膜の構造が、絶縁性薄膜、低抵抗膜
及び前記絶縁性薄膜が順次堆積された積層膜であること
を特徴とする非線形抵抗素子。 - 【請求項３】 絶縁性基板上に形成された第一の電極、
前記第一の電極を覆うように形成された非線形抵抗膜及
び第２の電極を順次積層させた非線形抵抗素子に於い
て、前記非線形抵抗膜の構造が、低抵抗膜、絶縁性薄膜
及び低抵抗膜が順次堆積された積層膜であることを特徴
とする非線形抵抗素子。 - 【請求項４】 絶縁性基板上に形成された島状の第一の
電極と前記島状の第一の電極を覆うように形成された非
線形抵抗膜上に島状電極との重なり面積がそれぞれ同一
の分割された第二の電極が形成された構造を持つ非線形
抵抗素子に於いて、前記非線抵抗膜が第一の電極上に絶
縁膜及び低抵抗膜が積層された構造であり、前記両電極
と重ならない非線形抵抗膜の部分が除去された構造を持
つことを特徴とする非線形抵抗素子。 - 【請求項５】 絶縁性基板上に形成された島状の第一の
電極と前記島状の第一の電極を覆うように形成された非
線形抵抗膜上に島状電極との重なり面積がそれぞれ同一
の分割された第二の電極が形成された構造を持つ非線形
抵抗素子に於いて、前記非線形抵抗膜が第一の電極上に
絶縁膜、抵抗膜及び絶縁膜が順次形成された構造を持つ
ことを特徴とする非線形抵抗素子。 - 【請求項６】 絶縁性基板上の形成された島状の第一の
電極と前記島状の第一の電極を覆うように形成された非
線形抵抗膜上に島状電極との重なり面積がそれぞれ同一
の分割された第二の電極が形成された構造を持つ非線形
抵抗素子に於いて、前記非線形抵抗膜が第一の電極に接
して低抵抗膜、絶縁膜及び低抵抗膜が順次形成された構
造であり、前記両電極と重ならない非線形抵抗膜の部分
が除去された構造を持つことを特徴とする非線形抵抗素
子。 - 【請求項７】 前記請求項１〜６に於いて、同様な非線
形抵抗を順次積層し、非線形抵抗膜を２個または２個以
上直列に形成したことを特徴とする非線形抵抗素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17783392A JPH0618937A (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 非線形抵抗素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17783392A JPH0618937A (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 非線形抵抗素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0618937A true JPH0618937A (ja) | 1994-01-28 |
Family
ID=16037915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17783392A Pending JPH0618937A (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 非線形抵抗素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0618937A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009011113A1 (ja) * | 2007-07-18 | 2009-01-22 | Panasonic Corporation | 電流制限素子とそれを用いたメモリ装置およびその製造方法 |
| WO2010032470A1 (ja) * | 2008-09-19 | 2010-03-25 | パナソニック株式会社 | 電流抑制素子、記憶素子、記憶装置および電流抑制素子の製造方法 |
-
1992
- 1992-07-06 JP JP17783392A patent/JPH0618937A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009011113A1 (ja) * | 2007-07-18 | 2009-01-22 | Panasonic Corporation | 電流制限素子とそれを用いたメモリ装置およびその製造方法 |
| US8295123B2 (en) | 2007-07-18 | 2012-10-23 | Panasonic Corporation | Current rectifying element, memory device incorporating current rectifying element, and fabrication method thereof |
| JP5072967B2 (ja) * | 2007-07-18 | 2012-11-14 | パナソニック株式会社 | 電流制限素子とそれを用いたメモリ装置およびその製造方法 |
| WO2010032470A1 (ja) * | 2008-09-19 | 2010-03-25 | パナソニック株式会社 | 電流抑制素子、記憶素子、記憶装置および電流抑制素子の製造方法 |
| JP4733233B2 (ja) * | 2008-09-19 | 2011-07-27 | パナソニック株式会社 | 電流抑制素子の製造方法 |
| US8355274B2 (en) | 2008-09-19 | 2013-01-15 | Panasonic Corporation | Current steering element, storage element, storage device, and method for manufacturing current steering element |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990126 |