电压非线性电阻体以及使用了其的层叠变阻器制造技术

本发明专利技术提供一种电压非线性电阻体以及使用了其的层叠变阻器。电压非线性电阻体包含N型的多个ZnO结晶粒子、晶界层和作为P型半导体的氧化物粒子。晶界层形成在多个ZnO结晶粒子之间，至少包含碱土金属的一种氧化物。氧化物粒子隔着晶界层而配置在多个ZnO结晶粒子之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电压非线性电阻体以及使用了其的层叠变阻器
本专利技术涉及适于使电子设备从静电之中得到保护的层叠变阻器。尤其涉及被用在该层叠变阻器中的电压非线性电阻体。
技术介绍
用在电子设备中的IC等半导体器件有时会被静电(ESD)破坏，或者其特性会下降。尤其是，在最近的半导体器件中被要求高速动作，伴随于此最近的半导体器件相对于ESD而变得脆弱。如果因ESD而使得半导体器件破坏，则会导致电子设备发生误动作或者故障等严重损害。为此，近年来，各种电子设备中的ESD应对策略的重要性增强，作为ESD应对策略部件而广泛利用的是使用了表现电压非线性的电压非线性电阻体的变阻器。用在ESD应对策略中的变阻器需要在吸收ESD的特性方面优异、且在ESD耐性方面优异以免变阻器自身被ESD破坏。此外，在没有ESD侵入的状态下，变阻器仅仅作为静电电容而存在。为此，变阻器需要具有适当的静电电容值以达到不会给电路动作带来不良影响的程度。这种ESD应对策略用途的电压非线性电阻体，一般根据显现变阻器特性的添加物而大致分为Pr系(例如专利文献1)和Bi系(例如专利文献2)这两种。其中，Pr系的层叠变阻器适于降低变阻器电压，Bi系的层叠变阻器适于减小静电电容。变阻器电压和静电电容可以通过酌情分开使用两种材料系，进而酌情设定电极间的变阻器层的厚度以及电极的重叠面积来进行调整。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2004-146675号公报专利文献2：日本特开2007-5500号公报
技术实现思路
本专利技术是使得静电电容的电压依赖性得到降低的电压非线性电阻体、和使用了该电压非线性电阻体的层叠变阻器。本专利技术的电压非线性电阻体包含：N型的多个ZnO结晶粒子、晶界层和作为P型半导体的氧化物粒子。晶界层形成在多个ZnO结晶粒子之间，至少包含碱土金属的一种氧化物。氧化物粒子隔着晶界层而配置在多个ZnO结晶粒子之间。在该电压非线性电阻体中，通过上述构成，静电电容的电压依赖性降低。此外，本专利技术的层叠变阻器具有一对内部电极、形成在该内部电极之间的变阻器层、和与这些内部电极分别电连接的一对外部电极，变阻器层由上述电压非线性电阻体来构成。附图说明图1A是本专利技术的实施方式中的电压非线性电阻体的微细组织的剖面示意图。图1B是表示图1A所示的电压非线性电阻体的剖面透过型电子显微镜(TEM)观察像的图。图1C是图1B的示意图。图2A是表示本专利技术的实施方式中的电压非线性电阻体的晶界部的偏置电压施加前的能量垒构造的示意图。图2B是表示本专利技术的实施方式中的电压非线性电阻体的晶界部的偏置电压施加后的能量垒构造的示意图。图2C是表示与本专利技术的实施方式不同的电压非线性电阻体的晶界部的偏置电压施加前的能量垒构造的示意图。图2D是表示与本专利技术的实施方式不同的电压非线性电阻体的晶界部的偏置电压施加后的能量垒构造的示意图。图3是表示齐纳二极管的构成和静电电容的电压依赖性的关系、以及使用本专利技术的实施方式中的电压非线性电阻体而制作出的层叠变阻器的静电电容的电压依赖性的曲线图。图4是本专利技术的实施方式中的层叠变阻器的剖面示意图。图5是表示本专利技术的实施方式中的层叠变阻器、和现有的层叠变阻器的各自的一例中的静电电容的电压依赖性的曲线图。图6是表示对本专利技术的实施方式中的电压非线性电阻的晶界层的Sr元素以及Co元素的浓度分布进行了线分析的结果的曲线图。具体实施方式在说明本专利技术的实施方式之前，先说明现有的电压非线性电阻体中的课题。现有的Pr系、Bi系的电压非线性电阻体的静电电容具有电压依赖性。即，施加电压值越高，则静电电容越减少。因而，如果搭载在实际的电路中且被施加了电路电压，则静电电容值依赖于该施加电压值而发生变动，存在会引起动作不良等问题的情况。在最近的可移动电子设备所代表的信号线用途的电子部件中，强烈要求信号质量的稳定性。为此，在被搭载于信号线上的变阻器中，期望施加电压值所引起的静电电容的变动小。现有的电压非线性电阻体的静电电容起因于变阻器特性的显现部位即ZnO结晶粒子间的晶界构造。而且，由于形成在ZnO结晶粒子的界面部的双重肖特基势垒中的耗尽层的宽度依赖于电压，因此认为静电电容具有电压依赖性。以下，参照附图来说明本专利技术的实施方式。图1A是本专利技术的实施方式中的电压非线性电阻体4的微细组织的剖面示意图。图1B是表示电压非线性电阻体4的剖面透过型电子显微镜(TEM)观察像的图。即，图1B是通过高分辨率TEM对利用Ar铣削使电压非线性电阻体4薄片化而制作的试料的图1A所示的氧化物粒子3附近进行了观察的剖面放大照片。图1C是图1B的示意图。电压非线性电阻体4包含多个ZnO结晶粒子1、晶界层2和氧化物粒子3。晶界层2至少包含碱土金属的一种，配置在多个ZnO结晶粒子1之间。氧化物粒子3隔着晶界层2而配置在多个ZnO结晶粒子1之间。即，晶界层2介于ZnO结晶粒子1的晶界，氧化物粒子3存在于晶界层2的内部。多个ZnO结晶粒子1经由晶界层2和氧化物粒子3而被接合。进而，换言之，如图1B、图1C所示，氧化物粒子3隔着晶界层2而介于多个ZnO结晶粒子1之间。关于电压非线性电阻体4的微细组织，例如能够通过高分辨率TEM来观察ZnO结晶粒子1、晶界层2以及氧化物粒子3。此外，可以使用能量分散型X射线分析(EDS)来进行ZnO结晶粒子1、晶界层2、氧化物粒子3的元素分析。晶界层2以及氧化物粒子3通过在使ZnO结晶粒子1和碱土金属的氧化物共存的情况下进行烧结来形成。通过该方法，由碱土金属的氧化物所形成的晶界层2遍布多个ZnO结晶粒子1的晶界。此外，氧化物粒子3作为剩余成分而最终构成了微细组织。这样，通过基于固相反应法的工业上的制造工艺，能够稳定地制造使得静电电容的电压依赖性得到降低的电压非线性电阻体4。即，如果氧化物粒子3由与晶界层2相同的材料来形成，则生产率得以提升，因而优选。但晶界层2和氧化物粒子3也可以由不同的材料来形成。下面，说明现有的电压非线性电阻体和电压非线性电阻体4中的构成的差异、和起因于该差异的对于静电电容的电压依赖性带来的影响。现有的电压非线性电阻体由多个ZnO结晶粒子和晶界层构成。在该构成中，在ZnO结晶粒子的表面和晶界层的连接界面形成了受主能级，根据多晶体组织中的优异的势垒特性而显现了变阻器特性。另一方面，在电压非线性电阻体4的ZnO结晶粒子1的晶界中的势垒之中，氧化物粒子3存在于晶界层2的内部。在这一点上，构造与现有的电压非线性电阻体不同。电压非线性电阻体4中的晶界层2成为多晶体组织中的势垒特性(变阻器特性)显现的起源。即，在电压非线性电阻体4中，也认为晶界层2起到与现有的电压非线性电阻体相同的作用。例如，在碱土金属为Sr、且组合了Sr和Co的情况下，晶界层2由SrCoO3构成。图2A、图2B是表示电压非线性电阻体4的能量垒构造的示意图，图2C、图2D是表示现有的电压非线性电阻体的能量垒构造的示意图。图2A、图2C表示未被施加偏置电压的情况，图2B、图2D表示已被施加偏置电压的情况。如图2C所示，现有的电压非线性电阻体的能量垒构造成为ZnO结晶粒子21/ZnO结晶粒子21。即，能够认为ZnO结晶粒子21和ZnO结晶粒子21夹着晶界层22而形成了N型/N型的导电构造。在该构造中，形成在ZnO结晶粒子21的界面部的无偏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压非线性电阻体，具备：N型的多个ZnO结晶粒子；晶界层，形成在所述N型的多个ZnO结晶粒子之间，包含含有碱土金属的氧化物；和氧化物粒子，是隔着所述晶界层而配置在所述N型的多个ZnO结晶粒子之间的P型半导体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.25 JP 2012-1196661.一种电压非线性电阻体，具备：N型的多个ZnO结晶粒子；晶界层，形成在所述N型的多个ZnO结晶粒子之间，包含含有碱土金属的氧化物；和氧化物粒子，是隔着所述晶界层而配置在所述N型的多个ZnO结晶粒子之间的P型半导体，所述电压非线性电阻体具有下述构造：在被所述ZnO结晶粒子夹持的所述氧化物粒子与所述ZnO结晶粒子之间的两接合面上存在所述晶界层。2.根据权利要求1所述的电压非线性电阻体，其中，构成所述晶界层的所述氧化物中包含的所述碱土金属从由Sr、Ca、Ba组成的群之中选出。3.根据权利要求1所述的电压非线性电阻体，其中，所述氧化物粒子由与所述晶界层相同的材料形成。4.根据权利要求1所述的电压非线性电阻体，其中，所述晶界层是钙钛矿构造的固溶体，所述氧化物粒子是钙钛矿构造的固溶体。5.根据权利要求1所述的电压非线性电阻体，其中，所述晶界层的厚度为1nm以上且10nm以下。6.根据权利要求1所述的电压非线性电阻体，其中，所述多个ZnO结晶粒子的平均结晶粒径为0.5μm以上且2μm以下。7.根据权利要求1所述的电压非线性电阻体，其中，相对于所述电压非线性电阻体中包含的ZnO的1mol而言，在换算为Al2O3的情况下含有0.0001mol以上且0.003mol以下的Al。8.一种层叠...

【专利技术属性】
技术研发人员：古贺英一，凤桐将之，东佳子，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP