專利名稱：一種基于鎳鋅氧化物薄膜的低壓壓敏電阻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子元件，尤其涉及一種用于低壓電子線路與電器保護(hù)的 基于金屬氧化物薄膜的低壓壓敏電阻。
背景技術(shù)：
氧化鋅壓敏電阻器是一種以氧化鋅為主體的多晶半導(dǎo)體陶瓷元件，具有通 流容量大、響應(yīng)速度快、無續(xù)流、無極性等優(yōu)點。但是目前商用的壓敏電阻的
閾值電壓一般都在5V以上，而且閾值電壓不能連續(xù)調(diào)節(jié)，例如AVX公司的0402 型片式壓敏電阻器只有5.6V、 9V、 14V和18V等規(guī)格。隨著半導(dǎo)體集成電路工 藝的不斷發(fā)展，目前集成電路的芯片的尺寸越來越小，工作電壓也越來越低， 因此極需閾值電壓低而且連續(xù)可調(diào)的低壓壓敏電阻器。
眾所周知，壓敏變阻器的壓敏性質(zhì)與壓敏層中的晶粒晶界勢壘、禁帶寬度等參 數(shù)有關(guān)。 一般來說，壓敏層厚度方向的晶粒數(shù)目越多，則厚度方向的晶界也越 多，因此閾值電壓就越高。原則上通過工藝控制，使得壓敏層在厚度方向內(nèi)只 有一個晶粒，那么就可以獲得與一個晶粒對應(yīng)的最低閾值電壓Vmin。通過多個 這樣的壓敏電阻器疊加，可以制成閾值電壓與Vmin成倍數(shù)的壓敏電阻器。申請 人已經(jīng)制得了這種低壓壓敏屯阻器，并已經(jīng)申請專利，但是用這種方法只能制
作閾值電壓為最低閾值電壓Vmin整數(shù)倍的壓敏電阻器。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于鎳鋅氧化物薄膜的 低壓壓敏電阻器。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的 一種基于鎳鋅氧化物薄膜的 低壓壓敏電阻器，它主要由絕緣襯底、金屬薄膜下電極、鎳鋅氧化物薄膜和金
屬薄膜上電極組成。其中，鎳鋅氧化物薄膜薄膜的分子式為NixZni.xO， x的取值范圍為0.01-0. 33。所述鎳鋅氧化物薄膜的厚度范圍為10-lOOOnm;所述絕緣 襯底可以為玻璃或陶瓷；所述金屬薄膜下電極和金屬薄膜上電極可以為鋁、銅、 金、銀、鉑等導(dǎo)電性能好的金屬材料。
本發(fā)明的有益效果是利用本發(fā)明可以制作閾值電壓處于3.3-4.45伏之間的 低壓壓敏電阻器。當(dāng)鎳鋅氧化物NixZni.xO中的x的范圍為0.01-0.33之間時，相 應(yīng)的壓敏電阻器的閾值電壓與鎳含量有簡單的線性關(guān)系，因此在制作低壓壓敏 電阻器時可以通過控制鎳含量x即可控制壓敏電阻器的閾值電壓，由此解決了 制作低壓壓敏電阻器時閾值電壓不能任意設(shè)定的不足。
圖1是本發(fā)明基于鎳鋅氧化物薄膜的低壓壓敏電阻器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明基于鎳鋅氧化物薄膜的低壓壓敏電阻器的閾值電壓隨鎂含量 的變化情況示意圖3是本發(fā)明基于鎳鋅氧化物薄膜的低壓壓敏電阻器的實際I-V特性圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的原理是通過在氧化鋅中摻入鎳形成鎳鋅氧化物NixZni.xO來獲得 閾值電壓可調(diào)的低壓壓敏電阻器。由于氧化鋅中摻入鎳可以增大禁帶寬度，因 此有可能通過增大禁帶寬度獲得較高的閾值電壓。
如圖1所示，本發(fā)明的基于鎳鋅氧化物薄膜的低壓壓敏電阻器主要由絕緣 襯底4、金屬薄膜下電極3、鎳鋅氧化物薄膜2和金屬薄膜上電極1組成。其中， 鎳鋅氧化物薄膜薄膜的分子式可以寫為NixZni_xO，其中x的取值范圍為 0.01-0.33，厚度范圍為10-1000nm。絕緣襯底1可以為玻璃或陶瓷。金屬薄膜 下電極3和金屬薄膜上電極1可以為鋁、銅、金、銀、鉑等導(dǎo)電性能好的金屬 材料。
圖2為實際測得的閾值電壓與鎳含量x的關(guān)系圖。對實測數(shù)據(jù)擬合，得鎳 含量x與閾值電壓f^之間存在線性關(guān)系
4 = 3.30 +4.1 1jc。
下面根據(jù)具體實施例詳細(xì)說明本發(fā)明，本發(fā)明的目的和效果將變得更加明顯。實施例1
先在玻璃襯底上利用熱蒸發(fā)法沉積一層鉑薄膜作為下電極，再用反應(yīng)磁控 濺射法沉積一層鎳/鋅比為0.01的鎳鋅氧化物薄膜，再用熱蒸發(fā)法沉積一層鉑
薄膜作為上電極。通過I-V曲線測得其閾值電壓為3. 30伏，見圖3曲線(a)。 實施例2
先在玻璃襯底上利用磁控濺射法沉積一層金薄膜作為下電極，再用溶膠凝 膠法沉積一層鎳/鋅比為0. 05的鎳鋅氧化物薄膜，再用磁控濺射法沉積一層金 薄膜作為上電極。通過I-V曲線測得其閾值電壓為3. 40伏，見圖3曲線(b)。
實施例3
先在玻璃襯底上利用磁控濺射法沉積一層銅薄膜作為下電極，再用脈沖激 光沉積法沉積一層鎳/鋅比為0. 10的鎳鋅氧化物薄膜，再用磁控濺射法沉積一 層銅薄膜作為上電極。通過I-V曲線測得其閾值電壓為3. 61伏，見圖3曲線(c)。
實施例4
先在玻璃襯底上利用磁控濺射法沉積一層鋁薄膜作為下電極，再用溶膠凝 膠法沉積一層鎳/鋅比為0.23的鎳鋅氧化物薄膜，再用磁控濺射法沉積一層鋁 薄膜作為上電極。通過1-V曲線測得其閾值電壓為4.07伏，見圖3曲線(d)。
實施例5
先在玻璃襯底上利用磁控濺射法沉積一層銀薄膜作為下電極，再用溶膠凝 膠法沉積一層鎳/鋅比為0.49的鎳鋅氧化物薄膜，再用磁控濺射法沉積一層銀 薄膜作為上電極。通過1-V曲線測得其閾值電壓為4.60伏，見圖3曲線(e)。
上述實施例用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的 精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā) 明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1. 一種基于鎳鋅氧化物薄膜的低壓壓敏電阻器，其特征在于，它主要由絕緣襯底、金屬薄膜下電極、鎳鋅氧化物薄膜和金屬薄膜上電極組成。其中，鎳鋅氧化物薄膜薄膜的分子式為NixZn1-xO，x的取值范圍為0.01-0.33。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于鎳鋅氧化物薄膜的低壓壓敏電阻器，其特征在于， 所述鎳鋅氧化物薄膜的厚度范圍為10-1000nm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于鎳鋅氧化物薄膜的低壓壓敏電阻器，其特征在于， 所述絕緣襯底可以為玻璃或陶瓷。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于鎳鋅氧化物薄膜的低壓壓敏電阻器，其特征在于， 所述金屬薄膜下電極和金屬薄膜上電極可以為鋁、銅、金、銀、鉑等導(dǎo)電性 能好的金屬材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于鎳鋅氧化物薄膜的低壓壓敏電阻器，它主要由絕緣襯底、金屬薄膜下電極、鎳鋅氧化物薄膜和金屬薄膜上電極組成。其中，鎳鋅氧化物薄膜的分子式為Ni<sub>x</sub>Zn<sub>1-x</sub>O，x的取值范圍為0.01-0.33。利用本發(fā)明可以制作閾值電壓處于3.3-4.45伏之間的低壓壓敏電阻器。當(dāng)鎳鋅氧化物Ni<sub>x</sub>Zn<sub>1-x</sub>O中的x的范圍為0.01-0.33之間時，相應(yīng)的壓敏電阻器的閾值電壓與鎳含量有簡單的線性關(guān)系，因此在制作低壓壓敏電阻器時可以通過控制鎳含量x即可控制壓敏電阻器的閾值電壓，由此解決了制作低壓壓敏電阻器時閾值電壓不能任意設(shè)定的不足。
文檔編號H01C7/108GK101436455SQ20081016344
公開日2009年5月20日 申請日期2008年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者馮丹丹, 季振國, 毛啟楠 申請人:杭州電子科技大學(xué)