專利名稱：金屬薄膜電容及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電容及其制備方法，尤其是一種金屬薄膜電容及其制備方法。
背景技術(shù)：
薄膜電容容量范圍廣，工作電壓范圍極寬，溫度特性好，穩(wěn)定性高，可實現(xiàn)金屬化， 具有自愈性，被廣泛用于電子、航天、通訊、軍事等多個行業(yè)。隨著我國數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡化建設進程不斷加快，以及超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，要求電子元件小型化、薄膜化和多功能化，這使得傳統(tǒng)的塑料薄膜和二氧化硅作為主要的電容介質(zhì)材料已經(jīng)達到了一定的極限?，F(xiàn)在的電容存在介質(zhì)的介電常數(shù)低，耐熱差，成膜性差，機械強度低等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種金屬薄膜電容及其制備方法，它的各項性能優(yōu)秀，成本低廉，易于產(chǎn)業(yè)化，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的金屬薄膜電容，包括絕緣基板在絕緣基板的頂部設有帶引出端〖的金屬薄膜電極i在引出端t接口外的金屬薄膜電極i表面上設有介質(zhì)薄膜，在介質(zhì)薄
膜的頂部設有帶引出端11的金屬薄膜電極11在引出端I及引出端Π以外的表面上都設有鈍化保護膜，其材料為二氧化硅或氮化硅。作為鈍化保護膜的材料要求具有較好的絕緣性能和溫度穩(wěn)定性。金屬薄膜電極I及金屬薄膜電極II的厚度分別為0. 1 0. 3 μ m，它們的材料均為
鉭、鈮、鋁、銅、銀中的一種或幾種的合金。這些金屬及它們的合金具有電阻率很低，可耐高溫高壓，具有高穩(wěn)定性，可適應多種復雜環(huán)境等特點。介質(zhì)薄膜的厚度為0. 04 0. 06 μ m,其材料為五氧化二鉭或氧化鋁。它們的介電常數(shù)高，耐熱性好，成膜性好，機械強度高，制備得到的介質(zhì)薄膜的絕緣性能耗，能防止電容短路，減小漏電流。金屬薄膜電容的制備方法，采用掩膜技術(shù)，在絕緣基板上沉積一個以上的金屬薄膜電極L得到半成品A ；在半成品A上采用掩膜技術(shù)沉積出介質(zhì)薄膜，得到半成品B ；在半成
品B上采用掩膜技術(shù)沉積出金屬薄膜電極i I并在金屬薄膜電極I及金屬薄膜電極i I上分別
留出引出端1和引出端II，得到半成品C;將半成品C進行切割后，獲得單個金屬薄膜電容，
并從引出端引出電容電極，再分裝處理后得到成品。
在引出端以外的半成品C表面上沉積出鈍化保護膜。金屬薄膜電極〖、介質(zhì)薄膜及金屬薄膜電極II的沉積方式為物理或化學氣相沉積法。通過氣相沉積法獲得的各薄膜均勻致密，電容性能高。將半成品A、半成品B、半成品C分別進行熱處理，熱處理的溫度為700 800°C，處理時間為25 35分鐘。根據(jù)需要對金屬薄膜電極〖、介質(zhì)薄膜及金屬薄膜電極II進行熱處理，消除薄膜缺陷，提高器件性能。五氧化二鉭及氧化鋁具有很高的介電常數(shù)(五氧化二鉭為27，氧化鋁為39. 9，塑料薄膜約為3)、熔點高(五氧化二鉭約為180(TC )、化學性能穩(wěn)定，耐腐蝕和熱穩(wěn)定性好。以五氧化二鉭或氧化鋁等為電介質(zhì)的薄膜電容器CV密度大(即同樣電壓條件下，單位體積的電容量大)，等效串聯(lián)電阻(ESR)小，漏電流小。沉積的金屬薄膜電極具有自身恢復性能，抵抗絕緣破壞的可靠性較高，可以在高溫或低溫等特種條件下使用，具有長期的穩(wěn)定性。這種薄膜電容可以應用在電子、航天、軍事等眾多的高科技領(lǐng)域。由于采用了上述的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用五氧化二鉭等既絕緣，又具有良好的化學穩(wěn)定性的材料制成的薄膜作為電介質(zhì)，解決一般薄膜電容器電介質(zhì)的介電常數(shù)低，耐熱差，成膜性差，機械強度低等問題。而且通過掩膜工藝，沉積兩層金屬膜作為上下電極，極大地減少了金屬用量，降低了生產(chǎn)成本，制作工藝簡單。選用鉭、鈮、銅、銀等金屬或它們合金作為金屬薄膜電極，它們的電阻率很低，并且可耐高溫高壓，具有較高的穩(wěn)定性，可適應多種復雜環(huán)境。另外，利用本發(fā)明的制備方法可進行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，具有重要的現(xiàn)實意義。本發(fā)明的方法簡單，容易實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，制作的成本較為低廉，而且所得到的產(chǎn)品具有較好的物理性能及化學穩(wěn)定性，使用壽命長，制作成本較低，具有廣泛的應用價值。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的俯視附圖標記說明
1-金屬薄膜電極介質(zhì)薄膜、3-金屬薄膜電極II、4_絕緣基板、5-鈍化保護膜、6-引出端I、7-引出端II。
具體實施例方式
本發(fā)明的實施例1 金屬薄膜電容的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括氧化鋁(Al2O3)制成的絕緣基板4，在絕緣基板4的頂部設有帶引出端I 7的金屬薄膜電極丨1全屬薄膜電極1 1的厚
度為0. 2 μ m，材料為鉭，在引出端1 6接口外的金屬薄膜電極1 1表面上設有厚度為0. 05μπι的介質(zhì)薄膜2，其材料為五氧化二鉭；在介質(zhì)薄膜2的頂部設有帶引出端II 7的金屬薄膜電
概I 3，金屬薄膜電極II 3的厚度為0. 2 μ m，材料為鈮；在引出端I 6及引出端II 7以外的表面上都設有以氮化硅為材料的鈍化保護膜5。金屬薄膜電容的制備方法，在潔凈的氧化鋁(Al2O3)絕緣基板上鋪設一層掩膜，采
用磁控濺射法，以鉭為材料，沉積出一個以上的0. 20μπι厚的金屬薄膜電極〖，得到半成品
A ；將半成品A進行熱處理，熱處理的溫度為750°C，處理時間為30分鐘；在處理過半成品 A上鋪設掩膜，采用磁控濺射法，以五氧化二鉭為材料，沉積出厚度為0. 05 μ m的質(zhì)薄膜，得到半成品B ；將半成品B進行熱處理，熱處理的溫度為750°C，處理時間為30分鐘；在處理過的半成品B上鋪設掩膜，采用磁控濺射法，以鈮為材料，沉P出厚度為0. 20 μ m金屬薄膜電
極II，并在金屬薄膜電極KII上分別留出引出端〖和引出端II得到半成品C;將半成品C進
行熱處理，熱處理的溫度為750°C，處理時間為30分鐘；采用磁控濺射法，以氮化硅為材料， 在引出端以外的半成品C表面上沉積出鈍化保護膜，再將沉積了鈍化保護膜的半成品C進行切割后，獲得單個金屬薄膜電容，并將石墨涂覆在引出端上后噴銀漿引出電極，再分裝處理后得到成品。本發(fā)明的實施例2 金屬薄膜電容，包括氮化鋁制成的絕緣基板4，在絕緣基板4的頂部設有帶引出端I 6的金屬薄膜電極i 1金屬薄膜電極i 1的厚度為0. ιμπι，材料為鋁，在
引出端6接口外的金屬薄膜電極i 1表面上設有厚度為0. 04μ m的介質(zhì)薄膜2，其材料為五
氧化二鉭；在介質(zhì)薄膜2的頂部設有帶引出端II 7的金屬薄膜電極II 3，金屬薄膜電極Π 3
的厚度為0. 1 μ m，材料為銀；在引出端丨6及引出端〖I 7以外的表面上都設有以二氧化硅為材料的鈍化保護膜9。金屬薄膜電容的制備方法，在潔凈的氮化鋁絕緣基板上鋪設一層掩膜，采用磁控
濺射法，以鋁為材料，沉積出一個以上的0. 10 μ m厚的金屬薄膜電極I,得到半成品A ；將半
成品A進行熱處理，熱處理的溫度為700°C，處理時間為35分鐘；在處理過半成品A上鋪設掩膜，采用磁控濺射法，以五氧化二鉭為材料，沉積出厚度為0. 04μ m的質(zhì)薄膜，得到半成品B ；將半成品B進行熱處理，熱處理的溫度為700°C，處理時間為35分鐘；在處理過的半
成品B上鋪設掩膜，采用磁控濺射法，以銀為材料，沉積出厚度為0. 10 μ m金屬薄膜電極Π ，并在金屬薄膜電樹、II上分別留出引出端i和引出端II，得到半成品C;將半成品C進行熱處理，熱處理的溫度為700°C，處理時間為35分鐘；采用PECVD法，在引出端以外的半成品C表面上沉積出二氧化硅鈍化保護膜，再將沉積了鈍化保護膜的半成品C進行切割后，獲得單個金屬薄膜電容，并對引出端噴金，在噴金層上通過波峰焊引出電極，再分裝處理后得到成品。本發(fā)明的實施例3 金屬薄膜電容，包括陶瓷基片制成的絕緣基板4，在絕緣基板4的頂部設有帶引出端I ‘的金屬薄膜電極i 1，金屬薄膜電極1 1的厚度為0. 3 μ m，材料為銅鋁
合金，在引出端I 6接口外的金屬薄膜電極〖1表面上設有厚度為0. 06 μ m的介質(zhì)薄膜2，其
材料為氧化鋁；在介質(zhì)薄膜2的頂部設有帶引出端11 7的金屬薄膜電極II 3，金屬薄膜電極
II 3的厚度為0.3 μ m，材料為銅鈮合金；在引出端I 6及引出端II 7以外的表面上都設有以氮化硅為材料的鈍化保護膜5。金屬薄膜電容的制備方法，在潔凈的陶瓷基片絕緣基板上鋪設一層掩膜，采用磁
控濺射法，以銅鋁合金為材料，沉積出一個以上的0. 30μπι厚的金屬薄膜電極i得到半成品
A ；將半成品A進行熱處理，熱處理的溫度為800°C，處理時間為25分鐘；在處理過半成品A上鋪設掩膜，采用磁控濺射法，以氧化鋁為材料，沉積出厚度為0. 06 μ m的質(zhì)薄膜，得到半成品B ；將半成品B進行熱處理，熱處理的溫度為800°C，處理時間為25分鐘；在處理過的半成品B上鋪設掩膜，采用磁控濺射，以銅鈮合金為材料，沉積出厚度為0. 30 μ m金屬薄膜電
祖I，并在金屬薄膜電極I、II上分別留出引出端〖和引出端〖I，得到半成品C;將半成品C進
行熱處理，熱處理的溫度為800°C，處理時間為25分鐘；采用PECVD法，以氮化硅為材料，在引出端以外的半成品C表面上沉積出鈍化保護膜，再將沉積了鈍化保護膜的半成品C進行切割后，獲得單個金屬薄膜電容，并將石墨涂覆在引出端上后噴銀漿引出電極，再分裝處理后得到成品。
權(quán)利要求
1.一種金屬薄膜電容，包括絕緣基板(4)，其特征在于在絕緣基板(4)的頂部設有帶引出端 1(6)的金屬薄膜電極1(1)，在引出端I (6)接口外的金屬薄膜電極I(I)表面上設有介質(zhì)薄膜(2)，在介質(zhì)薄膜(2)的頂部設有帶引出端II (7)的金屬薄膜電極II (3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬薄膜電容，其特征在于在引出端I(6)及引出端II (7)以外的表面上都設有鈍化保護膜(5 )，其材料為二氧化硅或氮化硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬薄膜電容，其特征在于金屬薄膜電極I(I)及金屬薄膜電極II (3)的厚度分別為0. 1 0. 3 μ m，它們的材料均為鉭、鈮、鋁、銅、銀中的一種或幾種的合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬薄膜電容，其特征在于介質(zhì)薄膜(2)的厚度為0.04 0. 06 μ m,其材料為五氧化二鉭或氧化鋁。
5.一種金屬薄膜電容的制備方法，其特征在于采用掩膜技術(shù)，在絕緣基板上沉積一個以上的金屬薄膜電極I，得到半成品A ；在半成品A上采用掩膜技術(shù)沉積出介質(zhì)薄膜，得到半成品B ；在半成品B上采用掩膜技術(shù)沉積出金屬薄膜電極II，并在金屬薄膜電極I及金屬薄膜電極II上分別留出引出端I和引出端II，得到半成品C;將半成品C進行切割后，獲得單個金屬薄膜電容，并從引出端引出電容電極，再分裝處理后得到成品。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的金屬薄膜電容的制備方法，其特征在于在引出端以外的半成品C表面上沉積出鈍化保護膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的金屬薄膜電容的制備方法，其特征在于金屬薄膜電極1、介質(zhì)薄膜及金屬薄膜電極II的沉積方式為物理或化學氣相沉積法。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的金屬薄膜電容的制備方法，其特征在于將半成品A、半成品B、半成品C分別進行熱處理，熱處理的溫度為700 800°C，處理時間為25 35分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種金屬薄膜電容，包括絕緣基板，在絕緣基板的頂部設有帶引出端Ⅰ的金屬薄膜電極Ⅰ，在引出端Ⅰ接口外的金屬薄膜電極Ⅰ表面上設有介質(zhì)薄膜，在介質(zhì)薄膜的頂部設有帶引出端Ⅱ的金屬薄膜電極Ⅱ。本發(fā)明采用五氧化二鉭等既絕緣，又具有良好的化學穩(wěn)定性的材料制成的薄膜作為電介質(zhì)，解決一般薄膜電容器電介質(zhì)的介電常數(shù)低，耐熱差，成膜性差，機械強度低等問題。而且通過掩膜工藝，沉積兩層金屬膜作為上下電極，極大地減少了金屬用量，降低了生產(chǎn)成本，制作工藝簡單。選用鉭、鈮、銅、銀等金屬或它們合金作為金屬薄膜電極，它們的電阻率很低，并且可耐高溫高壓，具有較高的穩(wěn)定性，可適應多種復雜環(huán)境。
文檔編號H01G4/10GK102385985SQ201110224068
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月5日
發(fā)明者崔瑞瑞, 石健, 鄧朝勇, 馬亞林 申請人:貴州大學