用于制造多層可變電阻元件的方法和多層可變電阻元件的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于制造多層可變電阻元件的方法。此外本發明涉及多層可變電阻元件。
【發明內容】
[0002]要解決的任務為，提出改善的，尤其是低成本的多層可變電阻元件，或者用于其制造的方法。
[0003]該任務通過具有專利權利要求1所述的特征的方法以及通過具有專利權利要求9所述的的多層可變電阻元件解決。有利的擴展方案和改進方案是從屬權利要求的主題。
[0004]提出的方法包括提供用于多層可變電阻元件的基體，其中基體包括多個內電極。內電極優選地重疊地布置在基體內部。此外內電極以適宜的方式彼此電分離。
[0005]此外優選地內電極如此彼此重疊布置和構造，使得其至少部分重疊，其中相鄰的內電極從基體的位置相對的前側能到達。前側描述優選地基體的側面。此外基體包括在內電極之間布置的可變電阻層。可變電阻層以適宜的方式電隔離或半導通。可變電阻層包括優選地氧化鋅，尤其是多晶的氧化鋅。優選地可變電阻層至少到90%由氧化鋅組成。可變電阻層的材料可以用鉍(Wismuth)和/或銻或另外的添加物或攙雜物攙雜。
[0006]該方法此外包括如此使基體設置有用于銅電極層的原材料，使得原材料直接與至少一個內電極相連。優選地基體僅僅在前側的區域中設置有原材料。優選地原材料在基體的兩個位置相對的前側上如此與內電極相連，使得其與所有由基體的前側能到達的內電極直接機械接觸。
[0007]該方法此外包括在保護環境下熱處理原材料，以便形成銅電極層。為了這個目的原材料包含銅。此外原材料可以包含例如碳或碳化合物。換句話說原材料對保護環境暴露。保護環境尤其是設置用于，避免用于銅電極層的銅的氧化或保護銅電極層免于氧化。這樣的氧化可以負面影響或損壞多層可變電阻元件的在運行中希望的電特性，其中氧氣(對其基體的材料和/或原材料在沒有保護環境的情況下暴露)，與基體的材料和/或原材料反應。
[0008]特別地可變電阻層中的氧氣可導致單獨成分(如鋅和氧氣)的不成比例，由此多層可變電阻元件的電尤其是半導體的特性變壞。
[0009]此外例如銅電極層到內電極的電接觸可通過氧化影響。
[0010]此外方法包括多層可變電阻元件的完成。
[0011]通過設想的方法可以有利地制造特別低成本的多層可變電阻元件。銅電極層是優選地多層可變電阻元件的外電極的部分。通過使用銅外電極可與其他電極材料(例如銀，鈀，鉑或金)相比較，特別低成本地制造。
[0012]在方法的優選的擴展方案中-除了原材料-在熱處理期間同樣基體對保護氣體暴露。
[0013]在優選的擴展方案中基體具有表面鈍化，其在原材料的熱處理期間用作用于在基體中保護氣體的擴散的擴散勢皇。表面鈍化優選地由玻璃制成或包括玻璃。表面鈍化優選地是鈍化層。通過設置表面鈍化還可以在在基體中保護氣體的擴散之外避免或者減小通過其他，例如腐蝕性的物質的基體的擴散或腐蝕，對于該物質基體在制造多層可變電阻元件時可暴露。
[0014]在該方法的優選的擴展方案中用于銅電極層的原材料是含銅的膏。含銅的膏包含優選地碳添加物。含銅的膏通過熱處理脫碳或者煅燒在基體中。“脫碳”應表示，通過熱處理將碳從原材料排除。
[0015]通過含銅的膏的熱處理或者將其煅燒到基體中，優選地形成銅電極層。
[0016]在優選的擴展方案中基體借助于絲網印刷方法設置有用于銅電極層的原材料。
[0017]通過脫碳和/或通過將原材料煅燒到基體中或上優選地制造內電極和銅電極層之間的電接觸。
[0018]原材料可以在400° C和600° C之間的溫度中熱處理。
[0019]在方法的優選的擴展方案中原材料在低于570° C的溫度中熱處理。通過該擴展方案尤其是可以避免，保護氣體在熱處理期間可通過熱擴散過程穿過表面鈍化擴散或到達，并且因此損壞或影響多層可變電阻元件的電特性。
[0020]在方法的優選的擴展方案中原材料在高于400° C的溫度中熱處理。通過該擴展方案可以確保，提供用于原材料的脫碳或煅燒的足夠溫度。
[0021]在方法的優選的擴展方案中保護氣體具有氮氣或惰性氣體。優選地保護氣體的至少一個優勢部分由氮氣或惰性氣體組成。通過該擴展方案可以以適宜的方式提供用于保護氣體的惰性氣體，由此可以避免用于銅電極層的原材料的反應，例如氧化。
[0022]在方法的優選的擴展方案中保護環境具有小于300ppm的氧氣成分(“ppm”用于英語的“parts per mill1n”;德語的“Teile pro Mill1n”)。通過該擴展方案有利地可避免在熱處理期間的用于銅電極層的原材料的明顯氧化。
[0023]在方法的優選的擴展方案中在銅電極層上在熱處理之后沉淀至少一個另外的電極層，以便于與銅電極層一起形成多層可變電阻元件的外電極。
[0024]在優選的擴展方案中至少一個另外的電極層電化學地借助于電鍍過程沉淀。
[0025]在此優選地至少兩個其他電極層沉淀在銅電極層上，以便于與銅電極層一起形成外電極。
[0026]在優選的擴展方案中在銅電極層上鎳層或包含鎳的層沉淀作為另外的電極層。另外的電極層優選地如此創建，使得有利地避免在銅電極層中附加的例如外部在另外的電極層上沉淀的電極層的材料的擴散。換句話說另外的電極層可以用作在該沉淀的外電極層中材料的擴散勢皇，例如在多層可變電阻元件的運行中。
[0027]在優選的擴展方案中在另外的電極層上錫層沉淀作為外電極層。通過該擴展方案多層可變電阻元件可以實施成可以以有利的方式焊接和/或表面安裝。
[0028]此外給出多層可變電阻元件。多層可變電阻元件包括外電極，該外電極具有帶銅電極層的區域，其中銅電極層與多層可變電阻元件的多個內電極直接導電相連。銅電極層具有小于0.1原子百分比氧氣。通過設置銅電極層多層可變電阻元件的外電極和/或多層可變電阻元件尤其是低成本地設計。
[0029]多層可變電阻元件優選地借助于上述方法可制造或制造。尤其是全體對于多層可變電阻元件公開的特征還可以涉及方法并且反之亦然。
[0030]在優選的擴展方案中多層可變電阻元件具有表面鈍化，其在其中銅電極層與內電極直接導電連接的區域中中斷。通過這個擴展方案實現內電極與銅電極層的電連接。
[0031]在優選的擴展方案中多層可變電阻元件和比較元件的可變電阻電壓(其中銅電極層通過銀電極層代替)彼此偏差10%或更少。通過該擴展方案可以如此實施多層可變電阻元件以有利的方式，使得其，與比較元件(其制造可通過使用銀明顯成本密集地制造)類似好地，關于其電或者可變電阻特性適合用于特定應用。
[0032]在優選的擴展方案中多層可變電阻元件的可變電阻電流和比較元件的可變電阻電流在通常相同的條件下彼此偏差20%或更少。通過該擴展方案多層可變電阻元件可以以有利的方式如此實施，使得其與比較元件類似好地關于其電或者可變電阻特性適合用于特定應用。
[0033]所述的偏離的百分比值可以涉及例如可變電阻電壓或者可變電阻電流的個較高值。
[0034]在優選的擴展方案中外電極具有，例如包括鎳層的，區域。借助于所述區域可以有利地例如外電極的外區域的材料在區域中的擴散通過鎳層阻止。換句話說區域可以用作用于外區域的材料的擴散勢皇。
[0035]在優選的擴展方案中外電極具有，例如包括錫層的外區域。通過該擴展方案多層可變電阻元件可以尤其是借助于錫層可焊接地與電路板或多層可變電阻元件的應用中的另外的電組件連接。
[0036]在優選的擴展方案中多層可變電阻元件構造成可表面安裝的。通過該擴展方案多層可變電阻元件又節約空間地，可安裝在例如電路板上和/或在電路板上使用。
[0037]在優選的擴展方案中多層可變電阻元件如此構造，使得可變電阻電壓在對于多層可變電阻元件的應用適宜的可靠性測試的條件下，例如對于靜電的放電改變小于10%。可靠性測試可以是ESD測試(“ESD”英語為“electrostatic discharge” ;德語“靜電放電”)。可靠性測試可以包括優選地多層可變電阻元件施加以短電壓脈沖或者以短電壓脈沖的多層可變電阻元件的脈沖電負荷。
【附圖說明】
[0038]本發明的其他優點，有利的擴展方案和適宜性從實施例的下列描述連同附圖給出。
[0039]圖1示出多層可變電阻元件的至少一部分的透視示意性表示。
[0040]圖2示出多層可變電阻元件的至少一部分的示意性俯視圖或側視圖。
[0041]圖3示出多層可變電阻元件和比較元件的電參數的表。
[0042]圖4示出多層可變電阻元件和比較元件的電壓電流特征線。
[0043]圖5示出多層可變電阻元件和比較元件的ESD測試的結果。
[0044]圖6A和6B示出比較元件(圖6A)和多層可變電阻元件(圖6B)的泄露電流的持久性能。
[0045]相同，同類和起同樣作用的元件在圖中設置有相同附圖標記。圖和在圖中表示的元件彼此的大小比例不應看成按比例的。相反個體元件可以為了更好可表示性和/或用于更好理解夸大地表示。
【具體實施方式】
[0046]圖1示出多層可變電阻元件100的具有更好表示性的不完整表示。多層可變電阻元件優選地作為對于短時過電壓(典型地直到8kV)的例如半導體元件和/或集成電路的過電壓保護使用。這樣的過電壓可以例如通過磨擦電引起。
[0047]多層可變電阻元件100具有基體1。基體1包括優選地可變電阻層9。可變電阻層由優選地主要，尤其是多晶的氧化