專利名稱：一種基于鎂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(wú)續(xù)流、無(wú)極性等優(yōu)點(diǎn)。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(lái)越小，工作電壓也越來(lái)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(shì)壘、禁帶寬度 等參數(shù)有關(guān)。 一般來(lái)說(shuō)，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(guò)工藝控制，使得壓敏層在厚度方向 內(nèi)只有一個(gè)晶粒，那么就可以獲得與一個(gè)晶粒對(duì)應(yīng)的最低閾值電壓Vmin。通過(guò) 多個(gè)這樣的壓敏電阻器疊加，可以制成閾值電壓與Vmi。成倍數(shù)的壓敏電阻器。 申請(qǐng)人:已經(jīng)制得了這種低壓壓敏電阻器，并已經(jīng)申請(qǐng)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(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于鎂鋅氧化物薄膜的 低壓壓敏電阻器。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的 一種基于鎂鋅氧化物薄膜的 低壓壓敏電阻器，它主要由絕緣襯底、金屬薄膜下電極、鎂鋅氧化物薄膜和金 屬薄膜上電極組成。其中，所述鎂鋅氧化物薄膜為高度C軸取向的晶體薄膜，它的分子式為MgxZni.xO， x的取值范圍為0.01 0.50;所述鎂鋅氧化物薄膜厚 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3.3-5.3伏之間 的低壓壓敏電阻器。當(dāng)鎂鋅氧化物MgxZn"0中的x的范圍為0. 01-0. 50之間時(shí)， 相應(yīng)的壓敏電阻器的閾值電壓與鎂含量有簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，因此在制作低壓壓 敏電阻器時(shí)可以通過(guò)控制鎂含量x來(lái)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(shí)閾值電壓不能任意設(shè)定的不足。
圖1是本發(fā)明基于鎂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)明基于鎂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)明基于鎂鋅氧化物薄膜的低壓壓敏電阻器的實(shí)際I-V特性圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的原理是:通過(guò)在氧化鋅中摻入鎂形成鎂鋅氧化物MgxZni_xO來(lái)獲得 閾值電壓可調(diào)的低壓壓敏電阻器。由于氧化鋅中摻入鎂可以增大禁帶寬度，因 此有可能通過(guò)增大禁帶寬度獲得較高的閾值電壓。
如圖1所示，本發(fā)明的基于鎂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、鎂鋅氧化物薄膜2和金屬薄膜上電極1組成。
其中，鎂鋅氧化物薄膜2為高度c軸取向的晶體薄膜，它的分子式為 MgxZni.xO，其中x的取值范圍為0.01-0.50，厚度范圍為10-1000nm。絕緣襯 底4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(shí)際測(cè)得的閾值電壓與鎂含量x的關(guān)系圖。對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)擬合，得鎂 含量x與閾值電壓P^之間存在線性關(guān)系
=3.26 + 3.94jc。
下面根據(jù)具體實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，本發(fā)明的目的和效果將變得更加明顯。
實(shí)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 濺射法沉積一層鎂/鋅比為0.01的鎂鋅氧化物薄膜，再用熱蒸發(fā)法沉積一層鉬
薄膜作為上電極。通過(guò)I-V曲線測(cè)得其閾值電壓為3.31伏，見圖3曲線(a)。 實(shí)施例2
先在陶瓷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 膠法沉積一層鎂/鋅比為0.05的鎂鋅氧化物薄膜，再用磁控濺射法沉積一層鋁 薄膜作為上電極。通過(guò)I-V曲線測(cè)得其閾值電壓為3.42伏，見圖3曲線(b)。
實(shí)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 光沉積法沉積一層鎂/鋅比為0. 10的鎂鋅氧化物薄膜，再用磁控濺射法沉積一 層銅薄膜作為上電極。通過(guò)I-V曲線測(cè)得其閾值電壓為3. 80伏，見圖3曲線(c)。
實(shí)施例4
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 膠法沉積一層鎂/鋅比為0.30的鎂鋅氧化物薄膜，再用磁控濺射法沉積一層金 薄膜作為上電極。通過(guò)I-V曲線測(cè)得其閾值電壓為4.30伏，見圖3曲線(d)。
實(shí)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 膠法沉積一層鎂/鋅比為1的鎂鋅氧化物薄膜，再用磁控濺射法沉積一層銀薄膜 作為上電極。通過(guò)I-V曲線測(cè)得其閾值電壓為5.31伏，見圖3曲線(e)。
上述實(shí)施例用來(lái)解釋說(shuō)明本發(fā)明，而不是對(duì)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(duì)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. 一種基于鎂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、鎂鋅氧化物薄膜和金屬薄膜上電極組成。其中，所述鎂鋅氧化物薄膜為高度c軸取向的晶體薄膜，它的分子式為MgxZn1-xO，x的取值范圍為0.01～0.50。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于鎂鋅氧化物薄膜的低壓壓敏電阻器，其特征在于， 所述鎂鋅氧化物薄膜厚度范圍為10-1000nm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于鎂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所述基于鎂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)明公開了一種基于鎂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、鎂鋅氧化物薄膜和金屬薄膜上電極組成。其中，所述鎂鋅氧化物薄膜為高度c軸取向的晶體薄膜，它的分子式為Mg<sub>x</sub>Zn<sub>1-x</sub>O，x的取值范圍為0.01～0.50；利用本發(fā)明可以制作閾值電壓處于3.3-5.3伏之間的低壓壓敏電阻器；當(dāng)鎂鋅氧化物Mg<sub>x</sub>Zn<sub>1-x</sub>O中的x的范圍為0.01-0.50之間時(shí)，相應(yīng)的壓敏電阻器的閾值電壓與鎂含量有簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，因此在制作低壓壓敏電阻器時(shí)可以通過(guò)控制鎂含量x來(lái)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(shí)閾值電壓不能任意設(shè)定的不足。
文檔編號(hào)H01C7/105GK101436454SQ20081016344
公開日2009年5月20日 申請(qǐng)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(guó), 毛啟楠 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)