JPS63152101A - 薄膜バリスタ - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、電圧（Ｖ）−電流（１）特性に方向性のな
い、いわゆる非対称型の特性を有する薄膜バリスタの改
良に関する。

［従来の技術〕 特開昭５８−８６７０４号には、第２図に示す薄膜バリ
スタが開示されている。基板１上に、電極２、バリスタ
層３および電極４が順に積層されている。バリスタ層３
はＺｎＯを主成分とし、これにＢｉ２０１等の添加物を
混合してなる膜を熱処理することにより形成されている
。ここでは、ＺｎＯの粒界の障壁に基づく非オーム性を
利用することによりバリスタ特性が得られており、した
がってＶ−１特性に方向性のない非対称型薄膜バリスタ
が得られるとされている。

他方、特開昭５８−８６７０２号には、第３図に示す薄
膜バリスタが開示されている。基板１１上には、電極１
２、バリスタ層１３および電極１４が順に積層形成され
ている。バリスタ層１３は、ＺｎＯよりも比抵抗の大き
な金属酸化物層１５を、ＺｎＯを主成分とする膜１６．
１７で挾持してなる構造を有する。ここでは、金属酸化
物層１５とＺｎＯを主成分とする膜１６．１７とのへテ
ロ接合に起因する非オーム性を利用してバリスタ特性が
得られている。第３図の構造では、該へテロ接合が、金
属酸化物層１５の両面に存在するため、第２図に示した
薄膜バリスタと同様に非対称型のバリスタ特性を得られ
ると考えられている。

［発明が解決しようとする間層点］ 上述したように、薄膜バリスタの非オーム性が、（第２
図の例では）ＺｎＯを主成分とするバリスタ層３にのみ
、あるいは（第３図の例では）上記へテロ接合にのみ基
づく場合には、確かにＶ−１特性は非対称となる。

しかしながら、現実には、電極を構成する金属材料とｎ
型半導体であるＺｎＯとの接触面に基づく整流特性を無
視することができない。すなわち、電極の仕事関数φ、
がｎ型半導体であるＺｎＯ薄膜の仕事関数φ、よりも大
きいことが多く、第２図の金属−半導体接触面Ａ、　　
Ｂあるいは第３図の金属−半導体接触面Ｃ，Ｄに基づく
第４図に示すような整流特性を無視することができない
。なお、第４図においてＶが正の側では金属−ｎ型半導
体の方向に電流が流れ、■が負の側ではｎ型半導体−金
属の方向に電流が流れている状態となっている。その結
果、電極２，４および電極１２．１４を異なる金属で構
成した場合、金属−半導体接触面Ａ、　ＢおよびＣ，Ｄ
に起因する整流特性の違いにより、非対称なＶ−Ｉ特性
を示す。

さらに、電極２，４および電極１２．１４を同一金属で
構成した場合においても、金属−半導体接触面Ａ、Ｂお
よびＣ，Ｄの形成条件はそれぞれ異なるので、各界面に
おけるエネルギ障壁は異なる値をとることになる。した
がって、金属−半導体接触面の形成条件が異なるので例
えば第５図に示すように対称なＶ−１特性を得ることは
できなかった。現実に、本願発明者の実験によれば、半
導体薄膜上に金属薄膜を形成した場合と、金属薄膜上に
半導体薄膜を形成した場合とでは整流特性に差が出るこ
とが確かめられた。

よって、この発明の目的は、対称なＶ−■特性の薄膜バ
リスタを提供することにある。

［間屈点を解決するための手段］ この発明の薄膜バリスタは、基板と、基板上に形成され
た薄膜バリスタ体とを備える。この薄膜バリスタ体は、
バリスタ層と、該バリスタ層の一方面に形成された第１
の電極と、他方面に形成されておりかつバリスタ層を介
して第１の電極と対向するように形成された１対の第２
の電極とを備える。

［作用］ この発明では、バリスタ層の一方面に第１の電極が、他
方面に第１の電極と対向するように１対の第２の電極が
形成されている。したがって、１対の第２の電極を引出
電極とすることにより、電流は一方の第２の電極−バリ
スタ層−第１の電極−バリスタ層−他方の第２の電極の
順に流れ、しかも１対の第２の電極はバリスタ層に対し
て同一条件で形成されているので、逆方向に電流を流し
た場合にも同一の整流特性を得ることができる。

よって、対称なＶ−１特性の薄膜バリスタを得ることが
できる。

［実施例の説明］ 第１図および第６図は、この発明の一実施例を示す。絶
縁性基板２１上に薄膜バリスタ体２１Ａが構成されてい
る。先ず基板２１上には蒸着またはスパッタ等の公知の
薄膜形成法によりＡα等の金属材料よりなる第１の電極
２２が形成されている。この第１の電極２２上に、後述
するような種々のバリスタ材料よりなるバリスタ層２３
か形成されており、さらにバリスタ層２３の上面に１対
の第２の電極２４．２５が形成されている。第２の電極
２４．２５はたとえばＡＱ、等の金属材料より構成する
ことができる。但し、第２の電極２４゜２５は同一材料
で構成され、また同一の薄膜形成工程により同時に形成
される。したがって、一方の第２の電極２４とバリスタ
層２３との間の接触面と、他方の第２の電極２５とバリ
スタ層２３との間の接触面の整流特性は同一とされてお
り、また双方の第２の電極２４．２５とバリスタ層２３
との接触面の形成条件も同一となるため再接触面におけ
るエネルギ障壁も等しくされている。

第１図実施例においては、第２の電極２４，２５の端部
はバリスタ層２３の側面を経て基板２１上に延ばされて
いる。これは、第２の電極２４゜２５をリード線２６．
２７と接続し、引出電極として使用するためである。も
っとも、第２の電極２４．２５をバリスタ層２３の側面
に至らないようにバリスタ層２３の上面にのみ形成して
おき、該バリスタ層２３の上面に形成された第２の電極
２４．２５にリード線を直接接続してもよい。

使用に際しては、リード線２６．２７から電流を流すこ
とにより所望のバリスタ特性を得ることができる。この
場合、たとえばリード線２６側を十の電位とし、リード
線２７側を−の電位とした場合、電流経路は図示の矢印
で示すように第２の電極２４−バリスタ層２３−電極２
２−バリスタ層２３−第２の電極２５となる。電流を流
す方向を逆にした場合には、電流経路は逆となる。しか
しながら、上述したとおり、第２の電極２４，２５は同
一材料よりなるので、第２の金属２４−バリスタ層２３
接触面に基づく整流特性は、第２の電極２５−バリスタ
層２３接触面に基づく整流特性と等しくなる。さらに、
第２の電極２４．２５は同一条件で形成されるため、両
者のバリスタ層２３との間の界面におけるエネルギ障壁
も等しくされている。したがって、電流を流す方向を逆
転した場合であっても、対称なＶ−１特性を得ることが
できる。

第７図は、この発明の第２の実施例を示す。ここでは、
絶縁材料よりなる基板３１上に薄膜バリスタ体３１Ａが
形成されている。薄膜バリスタ体３１Ａでは、基板３１
側に第２の電極３４．３５が形成されている。この第２
の電極３４．３５は基板３１上に同一金属材料を用いて
公知の薄膜形成方法により同時に形成されている。第２
の電極３４．３５の上部には、バリスタ材料よりなるバ
リスタ層３３が形成されており、該バリスタ層３３の上
面に第１の電極３２が形成されている。すなわち、第７
図実施例は、第２の電極３４．３５および第１の電極３
２の形成位置が、第１図実施例と逆転されている。その
他の構成は、第１図実施例と同様である。よって、第１
図実施例の場合と同様に、第２の電極３４．３５を利用
してリード線３６．３７から電流を通じれば、電流を流
す方向を逆転したとしも、対称なＶ−１特性を得ること
ができる。

上述したように、この発明の薄膜バリスタ装置はバリス
タ層とバリスタ層の両面に形成される電極との関係を構
造的に改善し、それによって対称なＶ−１特性を実現す
るものである。したがって、バリスタ層を構成する材料
は特に問わず、ＺｎＯにＢｉ２Ｏ，などの金属酸化物を
添加し、ＺｎＯの粒界構造に基づく非オーム性を利用す
るものや、ＺｎＯを主成分とする層に金属酸化物層を接
触させ、該接触面により構成されるペテロ接合に基づく
非オーム性を利用するものを用いることができるだけで
なく、金属酸化物半導体と電極との間のショットキー障
壁を利用するものをも用いることができる。このショッ
トキー障壁を利用するものにあっては、たとえばｎ型Ｚ
ｎＯ半導体をバリスタ層として用いた場合、該ＺｎＯ層
と電極との接触面によりショットキー障壁が形成され、
該ショットキー障壁に基づく非オーム性が利用されるこ
とになる。したがって、「バリスタ層」だけでなく、接
触される電極金属とを協働してバリスタ作用を果たすも
のであるが、この発明の「バリスタ層」は、このような
電極金属と協働してバリスタ作用を奏するものも含むも
のであることを指摘しておく。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、バリスタ層の一方面
に第１の電極か形成されており、他方面にバリスタ層を
介して第１の電極と対向するように同一材料よりなる１
対の第２の電極が形成されている。したがって、１対の
第２の電極はバリスタ層に対して同一の条件で形成され
るため、対称なＶ−■特性を何する薄膜バリスタを得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す断面図、第２図は
従来の薄膜バリスタの一例を示す断面図、第３図は従来
の薄膜バリスタの他の例を示す断面図、第４図は、従来
の薄膜バリスタにおける電極金属とバリスタ層との間の
接触面に起因する整流特性を示す図、第５図は従来の薄
膜バリスタにおけるＶ−Ｉ特性を示す図、第６図は第１
の実施例の斜視図、第７図はこの発明の他の実施例を示
す断面図である。 図において、２１は基板、２１Ａは薄膜バリスタ、２２
は第１の電極、２３はバリスタ層、２４゜２５は第２の
電極を示す。 （ほか２名）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板と、 前記基板上に形成された薄膜バリスタ体とを備え、 前記薄膜バリスタ体は、バリスタ層と、該バリスタ層の
   一方面に形成された第１の電極と、該バリスタ層の他方
   面に形成されておりかつバリスタ層を介して前記第１の
   電極と対向するように形成。 された同一材料よりなる１対の第２の電極とを備えるこ
   とを特徴とする、薄膜バリスタ。
2. （２）前記第１の電極が基板上に形成されており、前記
   第２の電極はバリスタ層の基板と反対側の面に形成され
   ている、特許請求の範囲第１項記載の薄膜バリスタ。
3. （３）前記第２の電極が基板上に形成されており、前記
   第１の電極がバリスタ層の基板と反対側の面に形成され
   ている、特許請求の範囲第１項記載の薄膜バリスタ。