JPH06231907A - 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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- JPH06231907A JPH06231907A JP5037559A JP3755993A JPH06231907A JP H06231907 A JPH06231907 A JP H06231907A JP 5037559 A JP5037559 A JP 5037559A JP 3755993 A JP3755993 A JP 3755993A JP H06231907 A JPH06231907 A JP H06231907A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 低温でかつ、簡便に、１Ｖ以下の低いバリス
タ電圧を有する薄膜バリスタを得る。 【構成】 表面にＴｉ金属膜が形成された絶縁基板１
（または、Ｔｉを含有する絶縁基板）を、Ｓｒ2+イオン
を０．１mol／l 以上含む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、Ｔｉ金属膜（または、絶縁基板中のＴｉ）とＳｒ2+
イオンとを反応させ、絶縁基板１上にチタン酸ストロン
チウム（ＳｒＴｉＯ3）薄膜２を形成するとともに、Ｓ
ｒＴｉＯ3薄膜２上に櫛形電極３を形成する。
タ電圧を有する薄膜バリスタを得る。 【構成】 表面にＴｉ金属膜が形成された絶縁基板１
（または、Ｔｉを含有する絶縁基板）を、Ｓｒ2+イオン
を０．１mol／l 以上含む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、Ｔｉ金属膜（または、絶縁基板中のＴｉ）とＳｒ2+
イオンとを反応させ、絶縁基板１上にチタン酸ストロン
チウム（ＳｒＴｉＯ3）薄膜２を形成するとともに、Ｓ
ｒＴｉＯ3薄膜２上に櫛形電極３を形成する。
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を必要とすること
なく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を必要とすること
なく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、薄膜バリスタ（素子）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、薄膜バリスタ（素子）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、１Ｖ以下の低電圧回路に
も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も対応
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、１Ｖ以下の低電圧回路に
も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も対応
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、本願第１の発明にかかる薄膜バリスタの製造方法
は、表面にチタン（Ｔｉ）金属膜が形成された絶縁基板
を、ストロンチウムイオン（Ｓｒ2+イオン）を０．１mo
l／l 以上含むｐＨ１３以上の処理水溶液に浸漬し、１
００℃以上の温度で水熱処理することにより、Ｔｉ金属
膜とＳｒ2+イオンとを反応させ、前記絶縁基板上にチタ
ン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）薄膜を形成する工
程と、前記ＳｒＴｉＯ3薄膜上に櫛形電極を形成する工
程とを具備することを特徴としている。
に、本願第１の発明にかかる薄膜バリスタの製造方法
は、表面にチタン（Ｔｉ）金属膜が形成された絶縁基板
を、ストロンチウムイオン（Ｓｒ2+イオン）を０．１mo
l／l 以上含むｐＨ１３以上の処理水溶液に浸漬し、１
００℃以上の温度で水熱処理することにより、Ｔｉ金属
膜とＳｒ2+イオンとを反応させ、前記絶縁基板上にチタ
ン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）薄膜を形成する工
程と、前記ＳｒＴｉＯ3薄膜上に櫛形電極を形成する工
程とを具備することを特徴としている。
【００１１】また、上記薄膜バリスタの製造方法におい
ては、絶縁基板を水熱処理する工程において、処理水溶
液中に配設された任意の電極とＴｉ金属膜間に通電する
ことにより行う電解処理を水熱処理と同時に施すことに
より、ＳｒＴｉＯ3薄膜を効率よく形成することができ
る。
ては、絶縁基板を水熱処理する工程において、処理水溶
液中に配設された任意の電極とＴｉ金属膜間に通電する
ことにより行う電解処理を水熱処理と同時に施すことに
より、ＳｒＴｉＯ3薄膜を効率よく形成することができ
る。
【００１２】本願第２の発明にかかる薄膜バリスタの製
造方法は、Ｔｉを含有する絶縁基板を、Ｓｒ2+イオンを
０．１mol／l 以上含む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、
前記絶縁基板中に含有されるＴｉとＳｒ2+イオンとを反
応させ、絶縁基板上にＳｒＴｉＯ3薄膜を形成する工程
と、前記ＳｒＴｉＯ3薄膜上に櫛形電極を形成する工程
とを具備することを特徴としている。
造方法は、Ｔｉを含有する絶縁基板を、Ｓｒ2+イオンを
０．１mol／l 以上含む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、
前記絶縁基板中に含有されるＴｉとＳｒ2+イオンとを反
応させ、絶縁基板上にＳｒＴｉＯ3薄膜を形成する工程
と、前記ＳｒＴｉＯ3薄膜上に櫛形電極を形成する工程
とを具備することを特徴としている。
【００１３】また、本願発明にかかる薄膜バリスタは、
上記本願発明の製造方法により製造される薄膜バリスタ
であり、絶縁基板と、絶縁基板上に形成されたＳｒＴｉ
Ｏ3薄膜と、ＳｒＴｉＯ3薄膜上に形成された櫛形電極と
を具備することを特徴としている。
上記本願発明の製造方法により製造される薄膜バリスタ
であり、絶縁基板と、絶縁基板上に形成されたＳｒＴｉ
Ｏ3薄膜と、ＳｒＴｉＯ3薄膜上に形成された櫛形電極と
を具備することを特徴としている。
【００１４】
【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、基板に形成されたＴｉ金属膜上あるい
は、Ｔｉを含有する基板上に形成した後、ＳｒＴｉＯ3
薄膜上に複数個の金属膜を配設して櫛形電極を形成する
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、低電圧回路にも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、基板に形成されたＴｉ金属膜上あるい
は、Ｔｉを含有する基板上に形成した後、ＳｒＴｉＯ3
薄膜上に複数個の金属膜を配設して櫛形電極を形成する
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、低電圧回路にも対応した薄膜バリスタを製
造することが可能になる。
【００１５】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
（粒径約０．２μm）の粒界に生じるポテンシャル障壁
に起因するバリスタ特性を利用するものであり、ＳｒＴ
ｉＯ3薄膜内を該薄膜面に平行に電流が通過するような
経路を構成するように櫛形電極を形成するとともに、Ｓ
ｒＴｉＯ3薄膜を構成するＳｒＴｉＯ3粒子の粒子径を均
一化し、サージ電流が通過する粒子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１Ｖ以下で制御す
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
（粒径約０．２μm）の粒界に生じるポテンシャル障壁
に起因するバリスタ特性を利用するものであり、ＳｒＴ
ｉＯ3薄膜内を該薄膜面に平行に電流が通過するような
経路を構成するように櫛形電極を形成するとともに、Ｓ
ｒＴｉＯ3薄膜を構成するＳｒＴｉＯ3粒子の粒子径を均
一化し、サージ電流が通過する粒子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１Ｖ以下で制御す
ることが可能になる。
【００１６】
【実施例】以下に、本願発明の実施例を示してその特徴
をさらに詳しく説明する。
をさらに詳しく説明する。
【００１７】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Ｔｉ金属膜（厚さ約０．１μm）
を、所定のマスクを用いて形成した。次に、０．５mol
／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。そして、この処
理水溶液をオートクレーブ内に入れ、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。この
とき、ガラス基板上に形成されたＴｉ金属膜を構成する
Ｔｉは、ＳｒＴｉＯ3の生成にすべて消費され、ガラス
基板上にＴｉ金属膜は残留しなかった。
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Ｔｉ金属膜（厚さ約０．１μm）
を、所定のマスクを用いて形成した。次に、０．５mol
／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。そして、この処
理水溶液をオートクレーブ内に入れ、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。この
とき、ガラス基板上に形成されたＴｉ金属膜を構成する
Ｔｉは、ＳｒＴｉＯ3の生成にすべて消費され、ガラス
基板上にＴｉ金属膜は残留しなかった。
【００１８】それから、水熱処理後のガラス基板を蒸留
水中で十分に超音波洗浄した後、１２０℃で６０分間乾
燥した。
水中で十分に超音波洗浄した後、１２０℃で６０分間乾
燥した。
【００１９】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。
【００２０】図１及び図２より、約０．２μmの均一な
径の粒子が整然と配列された結晶性の高いＳｒＴｉＯ3
薄膜が形成されていることがわかる。また、このＳｒＴ
ｉＯ3薄膜の電気抵抗率は、約１０7Ω・cmであった。
径の粒子が整然と配列された結晶性の高いＳｒＴｉＯ3
薄膜が形成されていることがわかる。また、このＳｒＴ
ｉＯ3薄膜の電気抵抗率は、約１０7Ω・cmであった。
【００２１】なお、この実施例では、ガラス基板上のＴ
ｉ金属膜を構成するＴｉは、水熱合成反応において、Ｓ
ｒＴｉＯ3の生成にすべて消費されているが、このよう
に、ガラス基板上にＴｉ金属膜が残存しないようにする
ためには、水熱処理の条件（処理水溶液の温度，ＰＨ、
あるいは処理時間など）にも関係するが、絶縁基板上に
形成されるＴｉ金属膜の厚みを、０．１〜０．５μmの
範囲に調整することが好ましい。
ｉ金属膜を構成するＴｉは、水熱合成反応において、Ｓ
ｒＴｉＯ3の生成にすべて消費されているが、このよう
に、ガラス基板上にＴｉ金属膜が残存しないようにする
ためには、水熱処理の条件（処理水溶液の温度，ＰＨ、
あるいは処理時間など）にも関係するが、絶縁基板上に
形成されるＴｉ金属膜の厚みを、０．１〜０．５μmの
範囲に調整することが好ましい。
【００２２】また、この実施例では、Ｔｉを蒸着するこ
とによりその表面にＴｉ金属膜を形成したガラス基板を
ＳｒＴｉＯ3を形成する基板として用いた場合について
説明しているが、ＳｒＴｉＯ3を形成するための基板と
してはこのようなＴｉ蒸着ガラス基板に限らず、例え
ば、酸化チタン（ＴｉＯ2）基板などのＴｉを含有する
絶縁基板を用いることが可能である。この場合、絶縁基
板（ＴｉＯ2基板）中のＴｉが処理水溶液中のＳｒ2+イ
オンと反応することにより絶縁基板の表面にＳｒＴｉＯ
3薄膜が形成される。
とによりその表面にＴｉ金属膜を形成したガラス基板を
ＳｒＴｉＯ3を形成する基板として用いた場合について
説明しているが、ＳｒＴｉＯ3を形成するための基板と
してはこのようなＴｉ蒸着ガラス基板に限らず、例え
ば、酸化チタン（ＴｉＯ2）基板などのＴｉを含有する
絶縁基板を用いることが可能である。この場合、絶縁基
板（ＴｉＯ2基板）中のＴｉが処理水溶液中のＳｒ2+イ
オンと反応することにより絶縁基板の表面にＳｒＴｉＯ
3薄膜が形成される。
【００２３】また、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、Ｓｒ2+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）を用いることが可能で
ある。
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、Ｓｒ2+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）を用いることが可能で
ある。
【００２４】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、
それらの間に通電（以下、電解処理という）しながらＳ
ｒＴｉＯ3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ＳｒＴｉＯ3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、
それらの間に通電（以下、電解処理という）しながらＳ
ｒＴｉＯ3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ＳｒＴｉＯ3薄膜を得ることができる。
【００２５】それから、上記のようにして形成されたＳ
ｒＴｉＯ3薄膜上に、所定の形状の櫛形電極（金属膜）
を形成した。この櫛形電極（金属膜）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適用することができる。なお、以下
に示す各実施例１，２，３の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櫛形電極（金属
膜）を形成するとともに、薄膜バリスタの直流電圧−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、所定の形状の櫛形電極（金属膜）
を形成した。この櫛形電極（金属膜）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適用することができる。なお、以下
に示す各実施例１，２，３の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櫛形電極（金属
膜）を形成するとともに、薄膜バリスタの直流電圧−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。
【００２６】以下、具体的な実施例を図に基づいて説明
する。
する。
【００２７】［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（絶縁基板）
１の一方の面全体に、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Ｓｒ
ＴｉＯ3薄膜２を形成し、このＳｒＴｉＯ3薄膜２上にＡ
ｇを蒸着して一対の正規型の櫛形電極３を形成すること
により作製されたものである。なお、図４に、この薄膜
バリスタの櫛形電極３の平面形状を示す。
例の薄膜バリスタ（素子）は、ガラス基板（絶縁基板）
１の一方の面全体に、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Ｓｒ
ＴｉＯ3薄膜２を形成し、このＳｒＴｉＯ3薄膜２上にＡ
ｇを蒸着して一対の正規型の櫛形電極３を形成すること
により作製されたものである。なお、図４に、この薄膜
バリスタの櫛形電極３の平面形状を示す。
【００２８】なお、図４の、各フィンガー４の幅ｆ，各
フィンガー４間の距離ｇなどの寸法は次の通りである。 ａ＝２．００mm ｂ＝０．３０mm ｃ＝３．００mm ｄ＝２．３４mm ｅ＝７．６０mm ｆ＝６０μm ｇ＝６０μm
フィンガー４間の距離ｇなどの寸法は次の通りである。 ａ＝２．００mm ｂ＝０．３０mm ｃ＝３．００mm ｄ＝２．３４mm ｅ＝７．６０mm ｆ＝６０μm ｇ＝６０μm
【００２９】また、図５に、この薄膜バリスタのＶ−Ｉ
特性を示す。
特性を示す。
【００３０】この薄膜バリスタにおいては、図５に示す
ように、いわゆる、対称型のＶ−Ｉ特性が得られてい
る。また、Ｖ−Ｉ特性の立上がり電圧は約０．５０Ｖで
あり、そのときのａ値は約２２であった。なお、この実
施例では櫛形電極のフィンガー（櫛電極）４の間隔ｇ
（図４）を６０μmとしているが、薄膜バリスタを流れ
る電流の立上がり電圧は、フィンガー（櫛電極）４の間
隔ｇを変えることにより調整することが可能である。
ように、いわゆる、対称型のＶ−Ｉ特性が得られてい
る。また、Ｖ−Ｉ特性の立上がり電圧は約０．５０Ｖで
あり、そのときのａ値は約２２であった。なお、この実
施例では櫛形電極のフィンガー（櫛電極）４の間隔ｇ
（図４）を６０μmとしているが、薄膜バリスタを流れ
る電流の立上がり電圧は、フィンガー（櫛電極）４の間
隔ｇを変えることにより調整することが可能である。
【００３１】［実施例２］正規型電極のフィンガー（櫛
電極）の間隔を３０μm（実施例１では６０μm）とした
以外は、上記実施例１と同様の薄膜バリスタ（素子）を
作製した。この薄膜バリスタにおいても、図６に示すよ
うな、いわゆる対称型のＶ−Ｉ特性が得られる。なお、
Ｖ−Ｉ特性の立上がり電圧は、約０．２５Ｖであり、そ
のときのａ値は約１９であった。実施例１と実施例２の
Ｖ−Ｉ特性の差は、正規型電極のフィンガー（櫛電極）
の間隔の差に起因するものである。これにより、正規型
電極のフィンガー（櫛電極）の間隔を調整することによ
ってＶ−Ｉ特性を制御できることがわかる。
電極）の間隔を３０μm（実施例１では６０μm）とした
以外は、上記実施例１と同様の薄膜バリスタ（素子）を
作製した。この薄膜バリスタにおいても、図６に示すよ
うな、いわゆる対称型のＶ−Ｉ特性が得られる。なお、
Ｖ−Ｉ特性の立上がり電圧は、約０．２５Ｖであり、そ
のときのａ値は約１９であった。実施例１と実施例２の
Ｖ−Ｉ特性の差は、正規型電極のフィンガー（櫛電極）
の間隔の差に起因するものである。これにより、正規型
電極のフィンガー（櫛電極）の間隔を調整することによ
ってＶ−Ｉ特性を制御できることがわかる。
【００３２】［実施例３］櫛形電極のフィンガー（櫛電
極）の間隔を、実施例１と同じ６０μmにして、図７に
示すような２段接続型の櫛形電極３ａ、図８に示すよう
な２分割型の櫛形電極３ｂ、図９に示すような３分割型
の櫛形電極３ｃをＳｒＴｉＯ3薄膜上に形成することに
より３種類の薄膜バリスタ（素子）を作製した。
極）の間隔を、実施例１と同じ６０μmにして、図７に
示すような２段接続型の櫛形電極３ａ、図８に示すよう
な２分割型の櫛形電極３ｂ、図９に示すような３分割型
の櫛形電極３ｃをＳｒＴｉＯ3薄膜上に形成することに
より３種類の薄膜バリスタ（素子）を作製した。
【００３３】上記の櫛形電極３ａ，３ｂ，３ｃにより形
成される容量の大きさは、上記実施例１の正規型の櫛形
電極３の場合を１．００とすると、 図７の２段接続型の櫛形電極３ａの場合には、０．５
０、 図８の２分割型の櫛形電極３ｂの場合には、０．２
５、 図９に３分割型の櫛形電極３ｃの場合には、０．１１ と変化するが、それらのＶ−Ｉ特性の立上がり電圧及び
ａ値は、上記実施例１の値と一致した。したがって、本
願発明を実施するにあたっては、その櫛形電極の形状に
ついて特別の制約を受けることはない。
成される容量の大きさは、上記実施例１の正規型の櫛形
電極３の場合を１．００とすると、 図７の２段接続型の櫛形電極３ａの場合には、０．５
０、 図８の２分割型の櫛形電極３ｂの場合には、０．２
５、 図９に３分割型の櫛形電極３ｃの場合には、０．１１ と変化するが、それらのＶ−Ｉ特性の立上がり電圧及び
ａ値は、上記実施例１の値と一致した。したがって、本
願発明を実施するにあたっては、その櫛形電極の形状に
ついて特別の制約を受けることはない。
【００３４】なお、上記実施例１，２，３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。
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。
【００３５】また、上記実施例１，２，３では、櫛形電
極を構成する材料としてＡｇを用いた場合について説明
したが、櫛形電極の材料は、Ａｇに限られるものではな
く、その他の種々の電極材料を用いることが可能であ
る。
極を構成する材料としてＡｇを用いた場合について説明
したが、櫛形電極の材料は、Ａｇに限られるものではな
く、その他の種々の電極材料を用いることが可能であ
る。
【００３６】
【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、表面にＴｉ金属膜が形成された絶縁基
板、または、Ｔｉを含有する絶縁基板を、Ｓｒ2+イオン
を０．１mol／l 以上含む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、絶縁基板上にＳｒＴｉＯ3薄膜を形成するととも
に、ＳｒＴｉＯ3薄膜上に櫛形電極を形成するようにし
ているので、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、表面にＴｉ金属膜が形成された絶縁基
板、または、Ｔｉを含有する絶縁基板を、Ｓｒ2+イオン
を０．１mol／l 以上含む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、絶縁基板上にＳｒＴｉＯ3薄膜を形成するととも
に、ＳｒＴｉＯ3薄膜上に櫛形電極を形成するようにし
ているので、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。
【００３７】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、特に１Ｖ以下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、特に１Ｖ以下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。
【００３８】さらに、任意の形状の薄膜バリスタの回路
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。
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の薄膜バリスタの櫛形電極の形状を示
す平面図である。
す平面図である。
【図５】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の薄膜バリスタの２段接続型の櫛形電
極を示す平面図である。
極を示す平面図である。
【図８】実施例３の薄膜バリスタの２分割型の櫛形電極
を示す平面図である。
を示す平面図である。
【図９】実施例３の薄膜バリスタの３分割型の櫛形電極
を示す平面図である。
を示す平面図である。
１ ガラス基板（絶縁基板） ２ ＳｒＴｉＯ3薄膜 ３ 櫛形電極 ４ フィンガー（櫛電極） ３ａ ２段接続型の櫛形電極 ３ｂ ２分割型の櫛形電極 ３ｃ ３分割型の櫛形電極
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (4)
- 【請求項１】 表面にチタン（Ｔｉ）金属膜が形成され
た絶縁基板を、ストロンチウムイオン（Ｓｒ2+イオン）
を０．１mol／l 以上含む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、Ｔｉ金属膜とＳｒ2+イオンとを反応させ、前記絶縁
基板上にチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）薄膜
を形成する工程と、前記ＳｒＴｉＯ3薄膜上に櫛形電極
を形成する工程とを具備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】 前記絶縁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Ｔｉ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】 Ｔｉを含有する絶縁基板を、Ｓｒ2+イオ
ンを０．１mol／l以上含む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、前記絶縁基板中に含有されるＴｉとＳｒ2+イオンと
を反応させ、絶縁基板上にＳｒＴｉＯ3薄膜を形成する
工程と、前記ＳｒＴｉＯ3薄膜上に櫛形電極を形成する
工程とを具備することを特徴とする薄膜バリスタの製造
方法。 - 【請求項４】 請求項１，２または３記載の方法により
製造される、絶縁基板と、絶縁基板上に形成されたＳｒ
ＴｉＯ3薄膜と、ＳｒＴｉＯ3薄膜上に形成された櫛形電
極とを具備することを特徴とする薄膜バリスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5037559A JPH06231907A (ja) | 1993-02-01 | 1993-02-01 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP5037559A JPH06231907A (ja) | 1993-02-01 | 1993-02-01 | 薄膜バリスタの製造方法及び薄膜バリスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06231907A true JPH06231907A (ja) | 1994-08-19 |
Family
ID=12500879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5037559A Pending JPH06231907A (ja) | 1993-02-01 | 1993-02-01 | 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) | JPH06231907A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008251611A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Mitsubishi Materials Corp | 薄型複合素子及びその製造方法 |
-
1993
- 1993-02-01 JP JP5037559A patent/JPH06231907A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008251611A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Mitsubishi Materials Corp | 薄型複合素子及びその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020625 |