薄电容器特性研究.pdfVIP

维普资讯 第 26卷第 1期 浙 江 大 学 学 报 (自然科学版) № 】，vo1．26 l992年 1月 JournalofZheangUniversity (Na~ralScience) J且n．．】 2 薄膜电容器特性研究 徐静江 (光电秉) 摄 要 奉文讨论和比较了以真空蒸发技术制备的z蝠 sIoz和 LB技术钢备的花生酸 (Azaci-6tl~eAeiO) 高分子层为舟电层 的薄膜电窖的电容量 损耗角和击穿特性，并对这些电学昝性作出了合理的定 性解释。结果表 明，以LB技术制备的高分子薄膜电容在各种电学特性上具有优越的性髓，为提高 蔫膜电容器的性髓开拓了一条新的避径 。 关键词 ：薄膜，薄膜 电容器 0 弓『 言 近 l0年来，薄膜在微电子技术中的应用 日益增多，它为集成电路的超小型化开辟了新的 可能途径 。迄今为止，薄膜在这方面的应用仅限无蔫c元件 (尤其是薄膜 电容器)上得到令人满意 的结果 ．但仍有必要克服包括元件特性再现性和稳定性在内的一系列困难。多年来 ，很多科学 工作者就提高薄膜 电容器 内介 电薄膜的质量做了大量的工作．尽管能制成大容量 电容的高电 容率的介 电材料很多，目前介电层的主体材料仍为SlOt。经过多年的努力，氮化的 SiOt膜的电 学性能已有了可喜的进展[1]。 制作薄膜电容器时，电容器的三个基本层 只舷用真空淀积法获得。然而要制备出无针孔 和无其它导致失效缺陷的介 电层十分困难，且不同时制备的介 电层极难保证有相同的膜层厚 度，因而电容特性的再现性和稳定性较差．击穿电压的分布范围也较宽，换句话说就是成品率 较低 。 ， 本文介绍了一种新型的薄膜电容器 ，它以有机高分子膜替代了二氧化硅作为电容器的介 电层。这种有机膜是用Langmuir--Blodgctt(LB)技术制备的_5]。实验结果表明，高分子薄膜电容 与采用siOt或丑Is作为介电层的薄膜电容器相比，有如下特点： (1)工艺简单．价格比普通薄膜电容便宜， (2)电容特性中的再现性和稳定性好 ，成品率高 · (3)电容器损耗角小，且频率范围宽 I (4)击穿电压高，且分布范围小 ，一致性好 。 1 实 验 车文于 1990年 5月21日收卿 维普资讯 70 浙 江 大 学 学 报 (自然科学版) 】992年 1．1 电容制备 在 22×36ram的玻璃基板上 ，按 图 l所示结构制备 出不 同 介质厚度的薄膜电容器。 玻璃基板经过 良好的抛光加工处理’l表面粗糙度极小 ，基板 清洗后立即放入真空室 ，用钼舟蒸发的方法在其表面镀上一层 金膜作为下电极，金膜的厚度 约为 100am，蒸发速率约 lnm／s 膜纯度为99．999 ，蒸发时的残余气压为4×10一STorr，电极材 料选用金是出于以下两点考虑 ： (1)薄膜电容的高频损耗主要是由上、下电极的电阻率引 起的，下面将谈到 (2)金化学特性稳定，几乎不会在其表面形成附加电绝缘层 的任何化学反应物 。 然后 ，在下 电极 的上 面再制备介 电层 (LB膜 或 SiO 、Z,nS 膜)，现分述如下 ： 对制备 L,B膜而言，将 已制好下电极的基片取出真空室 ，立 目 即在表面按图 l结构制备LB膜 ]，各厚度区的厚度分别是 2， 4，6，…，12层单分子层，单分子层的材料是花生酸。制备条件为：花生酸的苯溶液浓度约 l·5ms／ml!去离子水的pH值为5．5l表面切向压力为 30dgn／cm}环境温度为20～25C|湿度 处于60 左右}拉膜速度是0．$mm／S。然后，将样品放入干燥箱36小