Тонкопленочный конденсатор Советский патент 1982 года по МПК H01G4/00 

1

Изобретение относится к микроэлектронике в частности к технологии изготовления элементов микросхем.

Известен тонкопленочный конденсатор, содержащий плоское основание, первый электрод, диэлектрический слой и второй электрод. Диэлектрический слой наносится электроннолучевым методом в виде пленки на окисленную поверхность первого электропроводного слоя, который может быть отожжен. Кроме того, на втором электропроводном слое может быть образован защитный слой, который имеет такое же сочетание веществ, как и диэлектри4еский слой {1.

Недостатки этого конденсатора обусловлены выполнением диэлектрика в виде пленки. Так этот конденсатор имеет малую удельную емкость и, кроме того, технологически труден при изготовлении.

Наиболее близок к предлагаемому тонкопленочный конденсатор, содержащий на подложке пеовый проводящий слой и образующий первый электрод конденсатора, второй слой из уплотненной двуокиси кремния, образующий диэлектрик конденсатора и третий слой из проводящего металла, который образует второй электрод. Слой двуокиси кремния наносится методом термического разложения и уплотняется в атмосфере влажного инертно го газа при низкой температуре 2.

Недостатками этого конденсатора являются малое пробивное напряжение и малая удельная емкость.

Эти недостатки во всех известных тонко10пленочных конденсаторах обусловлены трудностью ползчения плотной, монолитной диэлектрической пленки, ограниченным выбором материала диэлектрика, который в большей степени зависит от его технологичности, чем

15 от диэлектрических свойств, а также изменением свойств исходного диэлектрического материала при попученкк пленки методом термического испарения.

Цель изобретения - увеличение удельной

20 емкости и повыщение надежности без увели чекия площади обкладок.

Поставленная цель достигается тем, что он снабжен дополнительным диэлектрическим 3 слоем, размещенным между контактной площадкой и верхней обкладкой, а в диэлектрической подложке выполнены канавки, в которых расположены нижняя обкладка и диэлект рический слой. На фиг. 1 изображен конденсатор, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1. ; Тонкопленочный конденсатор имеет подложку 1, например из ситалла СТ-50-1, в которой в виде сетки выполнены канавки 2. Канавки 2 могут быть шириной 5-8 мкм и глубиной 2 мкм с расстоянием между ними 4-6 мкм. Э.тот размер канавок минимальный и обусловлен техническими возможностями фотолитографии, а расстояние между ними - методом заполнения их мелкодисперсны порошком. В канавках 2 расположена нижняя обкладка 3 конденсатора, например, из оплавленного порошка алюминия. На нижней обкладке Зин канавках 2 размещен порошкообразный диэлектрический слой 4, например, из высокочастотных керамических материалов Ц-150, Т-80, Т-150 и (или) их смеси. В под ложке 1 вьшолнена выемка 5, например 50x50 мкм, с глубиной по высоте канавок до нижней обкладки 3. По краю выемки 5 размещен дополнительный слой диэлектрика 6 например из фоторезиста. Дополнительный сло диэлектрика 6 отделяет контактную площадку 7, которая образована меньшей частью вер него проводящего слоя от большей части проводящего слоя, которая служит верхней обкладкой 8 конденсатора, перекрывающей всю гшощадь канавок в подложке. Помимо этого дополнительный слой диэлектрика 6 служит для защиты порошкообразного диэлектрического слоя 4 от внешней среды. Расстояние между контактной площадкой 7 и верхней обкладкой 8 должно быть не менее чем на 2 мкм ширины дополнительного слоя диэлект рика 6. При изготовлении тонкопленочного конден сатора в подложке 1 вытравливают в виде сетки канавки 2. Далее заполняют вытравленные в подложке 1 канавки 2 суспензией порошка алюминия и сушат в течение 10 мин при 120° С. После чего беличьей кистью снимают порошок с поверхности подложки. Проводят термическую обработку при 680° С в атмосфере инертного газа (азота, аргона). В результате этого в канавках 2 образуется пленка оплавленного порошка алюминия, служащая нижней обкладкой 3 конденсатора. Дл получения выемки 5 в подложке 1 на площадке размером, например, 50x50 мкм вытра ливают разделительные стенки канавок 2 до нижней обкладки 3 конденсатора. После чего на подложку 1 наносят мелкодисперсный порошок высокочастотного керамического материала П-150 (или Т-80, Т-150 и (или) их смеси), проводят суижу в инфракрасных лучах и удаляют беличьей кистью излишки порошка с поверхности подложки 1 и из выемки 5. Дламетр волоса беличьей кисти 25 мкм, поэтому мелкодисперсный порошок не удаляется из канавок. Таким образом, получают диэлектрический слой 4 конденсатора. После этого на полученную конструкцию наносят дополнительный диэлектрический слой 6 из фоторезистивного материала и посредством фотолитографии оставляют его по краю выемки 5. Затем напыляют второй проводящий слой, проводят процесс фотолитографии и травления. В результате чего полученный проводящий слой разделяют на две части над фоторезистивным материалом. Таким образом конструкция данного тонкоплечного конденсатора позволяет применить порошкообразный диэлектрический материал. В качестве порошкообразного диэлектрического материала возможно применение различных диэлектрических материалов с высокой диэлектрической проницаемостью, что невозможно было осуществить в известных устройствах, так как при их изготовлении изменяются физические свойства материала, из которого получается диэлектрическая пленка. Выполнение тонкопленочного конденсатора данной конструкции позволяет получить конденсатор на площади 5x5 мм емкостью 5000 пФ с пробивным напряжением 95 В, а известный тонкопленочный конденсатор на той же площади получают емкостью 250 пФ с пробивным напряжением 5 В. Формула изобретения Тонкопленочный конденсатор, содержащий диэлектрическую подложку с последовательно расположенными на ней нижней обкладкой, диэлектрическим слоем и верхней обкладкой, отличающийся тем, что, с целью увеличения удельной емкости и повыщения надежности, он снабжен дополнительным диэлектрическим слоем, размещенным -между контактной площадкой и верхней обкладкой, а в диэлектрической подложке выполнены канавки, в которых расположены нижняя обкладка и диэлектрический слой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3819990, кл. 29-25.41, 1974. 2.Патент Франции № 2124292, кл. Н 01 G 4/12, 1972 (прототип).