[发明专利]具有稳定电极结构的薄膜电容器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于电子信息材料与元器件的，特别涉及一种具有稳定电极结构的薄膜电容器及其制备方法。 

背景技术

随着微波通信系统的快速发展，人们对微波器件提出了更高的要求。具有快响应速度，小尺寸，宽频带，高灵敏度及低工作电压的微波器件是目前和下一代通信系统必不可少的组成部分。减小器件尺寸，进一步提高电路系统集成度，是当今微波通信系统发展的主题。 

在薄膜电容器的制备过程中，电极的制备是器件微加工制作过程中存在的主要问题。以平行板电容器为例，电极向介质薄膜层的扩散，电极的附着性，以及电极的厚度，均是薄膜电容器亟待解决的问题。目前，薄膜电容器通常采用金、铂作为电极。但金属电极与衬底的附着性较差，往往需要一层过渡层金属(通常为钛)连接。而过渡层金属导电性较差，且在过渡层金属上无法制备较厚的电极，导致薄膜电容器耐压低。另一方面，介质薄膜在热处理过程中，电极中的金属粒子受热激发，极易扩散到介质膜，造成器件导通或失去其应有功能。因此，急需设计制备一种性能稳定电极结构，解决电极对器件影响的问题。 

相比于传统的过渡层电极结构，本专利采用“合金”结构，并在电极和介质膜之间淀积阻挡层，电极结构稳定，解决了电极扩散问题。电极结构如图所示。 

发明内容

本发明的目的，是针对现有技术的电极扩散问题，提供一种新的稳定的薄膜电容器电极结构。 

本发明通过如下技术方案予以实现。 

一种具有稳定电极结构的薄膜电容器，包括基片1和功能薄膜6，其特征在于，所述基片1的上面依次设置有钛过渡层2、Pt/Ti合金层3、铂电极层4、阻挡层5和功能薄膜6； 

该薄膜电容器的制备方法，具有如下步骤： 

(1)清洗基片 

将基片1放入有机溶剂中超声清洗，用去离子水冲洗后在氮气流中干燥； 

(2)制备电极“合金”结构 

(a)将清洗干净后的基片1放入磁控溅射仪真空室中，安装钛靶材和铂靶材，启动抽真空程序； 

(b)待磁控溅射仪真空室的真空度达到规定要求后，打开钛靶材对应的直流控制电源， 通入工作气体氩气，进行钛过渡层2的溅射沉积，钛过渡层2的厚度为30～50nm； 

(c)钛过渡层2溅射完成后，同时打开钛靶材和铂靶材对应的控制电源，通入工作气体氩气，进行钛和铂的同时溅射，制成Pt/Ti合金层3，Pt/Ti合金层3的厚度为15～30nm； 

(d)步骤(c)完成后，关闭钛靶材直流控制电源，通入氩气气体，进行铂电极溅射，制成铂电极层4，铂电极层4的厚度为50～100nm； 

(e)步骤(d)完成后，取出基片1，在退火炉中进行电极热处理，制得电极“合金”结构； 

(3)制备阻挡层 

电极热处理完成后，将基片1重新放入磁控溅射仪真空室中，抽真空至规定要求后，打开钛靶对应直流控制电源，同时通入氩气和氧气，并开启基片1加热程序，进行二氧化钛阻挡层5的溅射沉积； 

(4)制备功能薄膜 

步骤(3)的二氧化钛阻挡层5制备完成后，将制备功能薄膜的介质靶材铋基氧化物装在射频靶上，抽真空至规定要求后，打开介质靶材对应的射频控制电源，通入氩气和氧气，并开启基片1加热程序，进行功能薄膜6的溅射沉积，制得薄膜电容器。 

所述步骤(1)的基片1为硅基片、导电玻璃基片或者氧化铝基片。 

所述步骤(1)的有机溶剂为酒精或者丙酮。 

所述步骤(2)(a)溅射用钛靶材和铂靶材的纯度为99.99％。功能薄膜所用介质靶材采用传统的固相反应法合成，其相对密度大于95％； 

所述步骤(2)(b)及步骤(4)磁控溅射仪真空室的真空度为9×10^-4Torr。 

所述步骤(2)(b)、步骤(2)(c)、步骤(2)(d)和步骤(3)的溅射功率为150W，溅射工作气压为10mTorr；步骤4的溅射功率为200W，溅射工作气压为10mTorr。 

所述步骤(2)(e)的热处理温度为700℃，处理时间为30分钟。 

所述步骤(3)、步骤(4)的基片加热温度为600℃。 

所述步骤(2)(b)、(c)、(d)及步骤(3)、步骤(4)溅射用的氩气和氧气纯度大于99％。