[發明專利]一種介質層為陽極氧化膜的薄膜電容器的制造方法

有效

• 申請號: 201410531700.3
• 申請日: 2014-10-10
• 公開（公告）號: CN104332330B
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 宋振國;王斌;路波;曹乾濤;胡瑩璐
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十一研究所
• 主分類號: H01G13/00
• 分類號: H01G13/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本發明涉及一種介質層為陽極氧化膜的薄膜電容器的制造方法。

背景技術

微波電子產品和電子整機的發展趨勢是“輕、薄、短、小”、多功能、高組裝密度和高可靠。將金屬傳輸線、電阻、電容、電感等元件集成在基片上，有利于縮小電路體積，提高集成度，減小寄生參數，提高電路帶寬和高頻特性。其中，將薄膜電容器集成在基片上是一項關鍵技術，而現有技術包括以下幾種：

采用氮化硅作為薄膜電容的介質層材料，由于濺射的氮化硅薄膜有殘余應力導致膜層附著力不佳，通常采用等離子增強化學氣相沉積(PECVD)方法制備氮化硅薄膜，采用干法刻蝕使介質層圖形化，采用空氣橋技術將上電極引出，防止介質層覆蓋下電極的臺階處由于漏電而導致短路。這也是單片微波集成電路(MMIC)中常用的制作工藝。這種制作工藝的缺點在于：除了物理氣相沉積鍍膜設備外，還需要等離子化學氣相沉積和干法刻蝕等大型貴重設備，并且需要空氣橋的復雜制作工藝。總之，這種制作方法工藝復雜，成本價高。

采用高介電常數的Ta₂O₅作為介質層，單位面積可獲得更高容量的薄膜電容。例如在已公開的專利CN 1295341A中提到：采用低壓化學氣相沉積(LPCVD)獲得非晶態Ta₂O₅薄膜，然而此非晶態Ta₂O₅薄膜的致密性不佳，需要在一定氣體氣氛的退火爐內經過低溫退火和高溫退火，使非晶Ta₂O₅薄膜結晶化和致密化，以提高薄膜電容器的泄露電流特性和介電特性。從專利描述中不難看出，該方法需要復雜的設備和工藝，制作過程繁瑣、成本高。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提出了一種介質層為陽極氧化膜的薄膜電容器的制造方法，本方法所需制造設備和工藝簡單，制造成本低，電容值和耐壓值的大小易于調整，具有良好的電學特性。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種介質層為陽極氧化膜的薄膜電容器的制造方法，包括以下步驟：

(1)準備基片，在所述基片上沉積一層金屬或金屬化物薄膜；

(2)使用光刻腐蝕工藝將上述薄膜圖形化，形成下電極和第一下電極引出線；

(3)在下電極和第一下電極引出線上涂抹光刻膠，通過光刻工藝形成陽極氧化掩模；

(4)陽極氧化下電極，形成介質層；

(5)在基片上沉積電極層，通過光刻腐蝕工藝將電極層圖形化，形成第二下電極引出線、上電極和上電極引出線。

所述步驟(1)中，所述基片為硅、砷化鎵、藍寶石、石英、氧化鋁陶瓷或氮化鋁陶瓷。

所述步驟(1)中，所述金屬薄膜為Ta薄膜，或金屬化物薄膜為TaN薄膜。

所述步驟(1)中，所述金屬或金屬化物薄膜的厚度為50-500nm。

所述步驟(3)中，所述陽極氧化掩模完全覆蓋第一下電極引出線，陽極氧化掩模的開口區裸露出下電極并且開口區的外形大于下電極，使得下電極的表面和邊緣側面同時被氧化形成絕緣層。

所述步驟(3)中，陽極氧化掩模的厚度為1-30微米，隨著陽極氧化電壓的升高，陽極氧化掩模的厚度也隨之增加，以保證陽極氧化過程中不被擊穿。

所述步驟(4)中，陽極氧化采用先恒流后恒壓的方式進行，電流密度設定值為0.1-10mA/mm²，氧化電壓設定為10-300V，電流密度越大，陽極氧化的速度越快，氧化電壓越高，形成的介質層的厚度越大。

所述步驟(5)中，電極層為單層或多層金屬薄膜。

所述單層金屬薄膜為Al、Cu；所述多層金屬薄膜為TiW-Au、TaN-TiW-Au、NiCr-Au、Ni-Au或Cr-Au多層膜結構。

所述步驟(5)中，上電極邊緣不超出介質層邊緣。

本發明的關鍵制造方法為：先刻蝕出下電極和第一下電極引出線，采用光刻工藝制作光刻膠掩模保護第一下電極引出線，在酸性電解液中對下電極進行陽極氧化，在下電極的表面及側面同時生長一層致密的絕緣層，下電極邊緣側面陽極氧化生長的絕緣層天然的形成了介質橋，這樣在上電極引出線經過下電極的邊緣時，無需再做特殊處理，大大簡化了制造工藝。

本發明的有益效果為：

(1)所需制造設備和工藝簡單，制造成本低，電容值和耐壓值的大小易于調整，具有良好的電學特性；