[發明專利]PVDF有機聚合物薄膜電容器

有效

• 申請號: 201010101879.0
• 申請日: 2010-01-27
• 公開（公告）號: CN101752087A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: 李超;孫璟蘭;孟祥建;王建祿;田莉;喬輝;張燕;李向陽
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: H01G4/33
• 分類號: H01G4/33;H01G4/14;H01G4/005;H01L21/02
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

技術領域

本專利涉及電子元器件技術，具體指一種PVDF有機聚合物薄膜電容器。

背景技術

近年來，有機聚合物薄膜由于電學特性好、工藝簡單、成本低、與各種有 機及無機襯底兼容等優異特性受到廣泛關注，已經從材料研究走向各種有機器 件的制備階段，其光電響應已可與無機材料相媲美，同時，在顯示、射頻鑒別 系統、智能卡存儲等領域有巨大的潛在應用，促進了有機襯底上有源電路的產 生。

有機聚合物薄膜的制備方法完全不同于無機薄膜。目前，有機聚合物薄膜 的制備主要采用兩種工藝：一，溶膠凝膠法或LB膜等工藝，然后對有機薄膜 進行化學或熱處理，代表材料為目前新興的PVDF薄膜；二，真空分子束沉積 法，在真空腔中熱沉積有機薄膜，代表材料為目前性能優異的并五苯有機半導 體薄膜。無論是那種方法制備的有機薄膜，光刻都是目前有機器件制備中的難 題。由于常規光刻工藝使用的化學試劑均為有機溶劑，有機聚合物薄膜與其發 生化學反應，因此有機薄膜無法采用常規光刻工藝。

以傳統的PVDF有機聚合物電容器結構為例，器件制備中只有底電極可以 采用常規工藝進行光刻制備，采用溶膠凝膠法或LB膜法制備有機薄膜后，由 于無法光刻，上電極只能采用金屬掩膜板生長或噴涂印刷技術。這種電容器結 構的突出問題在于：一，由于無法光刻，功能區不能精確確定，功能區側面暴 露在外，影響了器件的穩定性和可靠性；二，有機聚合物薄膜自身作為介電層 隔離上下電極，在邊緣處存在尖端效應，易擊穿；三，非功能區無法通過刻蝕 等方法選擇性去除，影響了相鄰器件的測量，使器件容易級聯擊穿，同時嚴重 制約了下電極的引出及與其他元器件的互連；四，由于金屬掩膜板或者印刷噴 涂技術的精度限制，上電極的面積最小只能到200μm×200μm，這極大限制了工 藝的精度和尺度，無法進行精確的小面元器件及線列、面陣器件的制備，限制 了有機器件的應用范圍；五，由于PVDF有機薄膜與光刻溶劑發生反應，這使 得傳統電容器器件只能做為器件工藝的終結步驟，無法繼續進行傳統工藝，限 制了與其他器件的集成。

發明內容

本專利的目的在于克服現有PVDF電容器器件工藝中PVDF聚合物薄膜無 法光刻的難題，提出一種PVDF有機聚合物薄膜電容器的光刻制備技術，這種 PVDF有機聚合物電容器結構可以解決電容器的邊緣擊穿效應，并與后續光刻 工藝互融，方便與其他器件的集成。

本專利一種PVDF有機聚合物薄膜電容器器件，其特征在于，器件結構包 括：

一襯底；

一金屬底電極，該金屬底電極生長在襯底上；

一介電絕緣層，該介電絕緣層生長在金屬底電極上，邊緣落于襯底上，并 且有開孔；

一有機聚合物薄膜，該有機聚合物薄膜生長在介電絕緣層開孔上，并且該 有機聚合物薄膜的面積大于介電絕緣層的開孔面積，邊緣落在介電絕緣層上；

一金屬上電極，該金屬上電極生長在有機聚合物薄膜層上，其面積與有機 聚合物薄膜功能區面積相同；

一包裹電極，該包裹電極將有機聚合物薄膜側面與金屬上電極包裹起來， 邊緣落在介電絕緣層上。

其中襯底為藍寶石、硅、氮化鎵或ITO玻璃。

其中金屬底電極為熱蒸發低溫沉積的鋁電極，厚度不小于100nm，電極為 長方形結構。

其中介電絕緣層為二氧化硅或氮化硅絕緣層，介電絕緣層邊緣位于襯底 上，為孔型，介電絕緣層將部分金屬底電極包裹起來，開孔略小于器件的功能 區面積，厚度不小于300nm。

其中有機聚合物薄膜為溶膠凝膠法或LB膜法制備的PVDF薄膜，厚度為 30nm-300nm。

其中金屬上電極為熱蒸發低溫沉積的鋁電極，厚度不小于100nm，該金屬 上電極面積與PVDF有機聚合物薄膜功能區面積相同。

其中包裹電極為熱蒸發沉積的厚度不小于150nm的金電極，電極為長方 形結構，與下電極交叉成十字，邊緣落在介電絕緣層上，其面積大于PVDF有 機聚合物薄膜功能區面積，將PVDF有機聚合物薄膜功能區側面及金屬上電極 包裹起來。

本專利一種PVDF有機聚合物薄膜電容器器件的光刻制備方法，其特征在 于，工藝步驟如下：

1在襯底上利用熱蒸發設備低溫沉積金屬底電極；

2在底電極上濺射生長二氧化硅或氮化硅介電絕緣層；