Тонкопленочный конденсатор

 

Союз Соеетскмк

Социапнстнческнк

Респубпкк

ОЛ ИСАНИНА

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 898524 (61 ) Допол н и тел ьное к а вт. с вид- ву— (22) Заявлено 23.11.79 (21) 2841943/18 21 с присоединением заявки М— (23) Приоритет— (51)М. Кл.

Н 01 G 4/00

3Ъоударотвкниый коиитет

СССР ио делам изаоретений и открытий

ОпУбликовано 15.01,82. Бюллетень (НЬ 2

Дата опубликования описания 15.01.82 (53) УДК 621.319..4 (088.8) I (72) Авторы изобретения

И. Ф. Мучак, В. А, Голосов, А. М. Галунов, М. 1. .

А. И. Климковнч и В. В. Храмцов (71) Заявитель (54) ТОНКОПЛЕНОЧНЫЙ КОНДЕНСАТОР

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 диэлектрический 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 пепвый проводящий слой и образующий первый электрод конденсатора, второй слой из уплотненной двуокиси кремния, образу ющий 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 (21.

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

Эти недостатки во всех известных тонко

10 пленочных конденсаторах обусловлены трудностью получения 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 получении пленки методом термаческого испарения.

Цель изобретения — увеличение удельной

20 емкости и повышение надежности без увели чения площади обкладок.

Поставленная цель достигается тем, что он снабжен дополнительным диэлектрическим

898524 4

so слоем, размещенным между контактной площадкой и верхней обкладкой, а в диэлектри,ческой подложке выполнены канавки, в которых расположены нижняя обкладка и диэлектрический 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 вЂ” 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 ниI ми 4-6 мкм, Этот размер канавок минимальный и обусловлен техническими возможностями фотолитографии, а расстояние между ними — методом заполнения их мелкодисперсным порошком. В канавках 2 расположена нижняя обкладка 3 конденсатора, например, из оплавленного порошка алюминия. На нижней обкладке 3 и в канавках 2 размещен порошкообразный диэлектрический слой 4, например, из высокочастотных керамических материалов

-150, Т вЂ” 80, Т вЂ” 150 и(или) их смеси. В подложке 1 выполнена выемка 5, например

50х50 мкм, с глубиной по высоте канавок до нижней обкладки 3, По краю выемки 5 размещен дополнительный слой диэлектрика 6, например из фоторезиста. Дополнительный слой диэлектрика 6 отделяет контактную площадку 7, которая образована меньшей частью верхнего проводящего слоя от большей части проводящего слоя, которая служит верхней обкладкой 8 конденсатора, перекрывающей всю площадь 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 диэлектрика 6.

При изготовлении тонкопленочного конденсатора 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, Для получения выемки 5 в подложке 1 на площадке размером, например, 50х50 мкм вытравливают разделительные стенки канавок 2 до нижней обкладки 3 конденсатора. После чего иа подложку 1 наносят мелкодисперсный поI

15 го

25 зо

35 рошок высокочастотного керамического материала Ц вЂ” 150 (или Т вЂ” 80, Т вЂ” 150 и(или) их смеси), проводят сушку в инфракрасных лучах и удаляют беличьей кистью излишки порошка с поверхности подложки 1 и из выемки 5. Диаметр 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 Sx5 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 повышения 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 CD!A Р 3819990, кл. 29 — 25.41, 1974.

2. Патент Франции Р 2124292, кл. Н 01 G 4/12, 1972 (прототип).

898524, 5 1 4 1

Риз./ г.3

Составитель А. Кондратрв

Техрел Л. Пекарь Корректор М. немчик

Редактор А. Долинич

Филиал ППП "Патент", г. Ужтород, ул. Проектная, 4

Заказ 11960/70 Тираж 757 Подписное

ВНИИПИ осударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5