专利名称：基于c轴取向柱状氧化锌薄膜的低压薄膜压敏电阻器的制作方法
技术领域：
本发明涉及低压电子线路的保护元件，特别地，涉及一种基于C轴取向柱 状氧化锌薄膜的低压薄膜压敏电阻器。
背景技术：
氧化锌压敏电阻器是一种以氧化锌为主体的多晶半导体陶瓷元件，具有通 流容量大、响应速度快、无续流、无极性等优点。但是目前商用的压敏电阻的阈值电压一般都在5V以上，例如AVX公司的0402型片式压敏电阻器有5. 6V、 9V、 14V和18V等规格。随着半导体集成电路工艺的不断发展，目前集成电路的 芯片的尺寸越来越小，工作电压也越来越低，因此极需能够在5V以下的低压起 保护作用的压敏电阻器。发明内容本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于c轴取向柱状氧化锌 薄膜的低压薄膜压敏电阻器。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的 一种基于c轴取向柱状氧化 锌薄膜的低压薄膜压敏电阻器，它由金属电极、氧化锌薄膜和金属电极依次连 接组成，其中，所述氧化锌薄膜为高度c轴取向的柱状晶体薄膜；所述金属电 极为金属铝膜。本发明的有益效果是1. 本发明采用薄膜制作工艺制作柱状氧化锌膜，薄膜的取向性控制十分方便，只要简单地控制氧化锌膜的生长工艺，使得氧化锌薄膜为高度c轴取向的柱状膜就可以了。2. 本发明的柱状氧化锌薄膜可以保证膜厚方向内只有一个氧化锌晶粒，而且与 薄膜的厚度关系不大，由此构成的氧化锌压敏电阻器的阈值电压仅由一个晶粒决定，因此可以获得阈值电压超低的氧化锌压敏电阻器。 3.利用本发明制作的氧化锌压敏电阻器的阈值电压为3. 3±0. 1伏，是目前现有 氧化锌压敏电阻器中最低的。
图1为柱状生长氧化锌薄膜示意图；图2为柱状氧化锌薄膜压敏电阻器示意图；图3为实例1中氧化锌薄膜XRD谱；图4为实例2中氧化锌薄膜XRD谱。
具体实施方式
本发明的基于c轴取向柱状氧化锌薄膜的低压薄膜压敏电阻器由金属电极 一氧化锌薄膜一金属电极组成，其中，氧化锌薄膜为高度c轴取向的柱状晶体薄膜。众所周知，氧化锌压敏变阻器的压敏性质与薄膜中的晶粒晶界有关。 一般 来说，氧化锌膜厚度方向的晶粒数目越多，则厚度方向的晶界也越多，因此阈 值电压就越高。 一般来说，氧化锌压敏电阻器的阈值电压与厚度方向的晶粒数 成正比，普通工艺制作的氧化锌压敏电阻器中氧化锌膜的厚度较大，膜厚方向 上一般有多个氧化锌晶粒，因此阈值电压很难做得很低。如果能够通过工艺控 制，使得氧化锌膜在厚度方向内只可能存在一个晶粒，那么就可以获得与一个 氧化锌晶粒对应的最低阈值电压。但是由于普通多晶膜中晶粒大小有一个分布 范围，因此要在膜厚方向做到只有一个晶粒在实际操作中是非常困难的。本发 明提出利用高度c轴取向的柱状氧化锌薄膜作为压敏膜，可以非常容易地做到在薄膜的厚度方向只有一个晶粒。柱状生长的氧化锌薄膜的示意图如图1所示。这种柱状氧化锌晶粒沿氧化锌c轴(艮卩〈0002>)方向生长，外观看似柱状。虽然柱状薄膜在垂直〈0002〉的 方向上的截面尺寸可能不一定相同，但是其在〈0002〉方向即厚度方向上只有一 个晶粒。对氧化锌压敏电阻器而言，决定阈值电压的是厚度方向的晶粒数，与 薄膜表面垂直方向的界面尺寸关系不大。因此利用这种取向生长的柱状氧化锌 薄膜就可以构成厚度方向只有单一晶粒对应的超低阈值电压的氧化锌压敏电阻器。实施例1氧化锌薄膜通过直流磁控溅射法制备，沉积时衬底温度为2cxrc,氩气流量为80sccm，氧气流量为20sccm。实际测得薄膜厚度为50nm， X射线衍射谱测量 证明氧化锌薄膜为高度c轴取向膜，见图3。上、下电极均为直流磁控溅射沉积 的金属铝膜，沉积温度为300°C，厚度各为50nm。实际测得该压敏电阻的阈值 电压为3.27伏。实施例2氧化锌薄膜通过直流磁控溅射法制备，沉积时衬底温度为40(TC，氩气流量 为80sccm，氧气流量为20sccm。实际测得薄膜厚度为85nm， X射线衍射谱测量 证明氧化锌薄膜为高度c轴取向膜。见图4，上、下电极均为直流磁控溅射沉积 的金属铝膜，沉积温度为300°C，厚度各为50nm。实际测得该压敏电阻的阈值 电压为3.31伏。
权利要求
1.一种基于c轴取向柱状氧化锌薄膜的低压薄膜压敏电阻器，其特征在于，它由金属电极(1)、氧化锌薄膜(2)和金属电极(3)依次连接组成，其中，所述氧化锌薄膜(2)为高度c轴取向的柱状晶体薄膜。
2. 根据权利要求l所述的基于氧化锌的低压薄膜压敏电阻器，其特征在于，所 述金属电极(1、 3)为金属铝膜。
全文摘要
本发明公开了一种基于c轴取向柱状氧化锌薄膜的低压薄膜压敏电阻器，它是绝缘基底上面沉积的金属电极-氧化锌薄膜-金属电极单元；氧化锌薄膜为高度c轴取向的柱状晶体膜。本发明的低压氧化锌压敏电阻器具有制作工艺简单，阈值电压低，重复性好，工艺可控性强的特点。
文档编号H01C7/10GK101335126SQ20081006144
公开日2008年12月31日 申请日期2008年4月30日 优先权日2008年4月30日
发明者季振国, 席俊华, 东 黄 申请人:杭州电子科技大学