CN103165286B - 一种薄膜电容器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种薄膜电容器，其具有三层结构，自下往上分别为镍基板、电介质层和电极层。

Description

一种薄膜电容器
技术领域
本发明涉及一种电容器，特别是涉及一种大容量的薄膜电容器。
背景技术
现有薄膜电容器中，由于电介质层的厚度变薄，故为提高电介质层的静电容量密度，而将介电常数高的材料用于电介质层。作为介电常数高的材料，现有一般采用钙铁矿型氧化物。例如，锆钛酸铅(PZT)、锫钛酸镧铅(PLZT)、铌镁酸铅(PMN)、钛酸锶钡(BST)等。该钙铁矿型氧化物通过将前驱体退火使其结晶化而得到，可通过在高温下退火来提高其介电常数，但是，为了提高介电常数，有时升高退火温度，有时延长退火时间等这样变更制造条件时，存在薄膜电容器的容量不能提高且泄漏电流增大的问题。
发明内容：
本发明提出的薄膜电容器包括三层结构，自下往上分别为镍基板、电介质层和电极层。
其中，该镍基板中，镍的含量大于或等于99.98重量%。其余0.02重量%为多种杂质。所述多种杂质包括：0.001-0.002重量%的铜、0.0005-0.0008重量%的锰，0.005-0.008重量%的铝、0.0005-0.001重量%的铬，0.004-0.006重量%的铁、0.0005-0.0012重量%的硅以及0.001-0.002重量%的锑以及0.001-0.002重量%的钽。并且，该镍基板的厚度为100-300微米，优选为200微米。
电介质层为钙钛矿结构的四方相锆钛酸铅PZT薄膜，其中该PZT薄膜的分子式为PbZr1-xTixO3，其中x取值是：0<x<1，优选x为0.05≤x≤0.85，该电介质层的厚度为1-5微米，优选2微米。
电极层为金属电极层，可用的金属材料例如金、铜、铝等。该电极层的厚度为100-200微米，优选120微米。
附图说明
图1为本发明的薄膜电容器的剖面结构示意图。
具体实施方式：
下面通过具体实施方式对本发明进行详细说明。
图1为本发明的薄膜电容器的剖面结构示意图。该薄膜电容器包括三层结构，分别为镍基板1、电介质层2和电极层3。
其中，该镍基板1中，镍的含量大于或等于99.98重量%。其余0.02重量%为多种杂质。所述多种杂质包括：0.001-0.002重量%的铜、0.0005-0.0008重量%的锰，0.005-0.008重量%的铝、0.0005-0.001重量%的铬，0.004-0.006重量%的铁、0.0005-0.0012重量%的硅以及0.001-0.002重量%的锑以及0.001-0.002重量%的钽。并且，该镍基板1的厚度为100-300微米，优选为200微米。
电介质层2为钙钛矿结构的四方相锆钛酸铅PZT薄膜，其中该PZT薄膜的分子式为PbZr1-xTixO3，其中x取值是：0<x<1，优选x为0.05≤x≤0.85，该电介质层2的厚度为1-5微米，优选2微米。
电极层3为金属电极层，可用的金属材料例如金、铜、铝等。该电极层3的厚度为100-200微米，优选120微米。
下面介绍该薄膜电容器的制造方法，所述方法依次包括如下步骤：
（1）准备如下配比的原料：大于或等于99.98重量%的镍锭、0.001-0.002重量%的铜、0.0005-0.0008重量%的锰，0.005-0.008重量%的铝、0.0005-0.001重量%的铬，0.004-0.006重量%的铁、0.0005-0.0012重量%的硅以及0.001-0.002重量%的锑以及0.001-0.002重量%的钽；
（2）将上述原料熔融后，将其轧制成箔片，然后对该箔片进行退火，从而制成镍基板1；该镍基板1的厚度为100-300微米，优选为200微米。
（3）按照四方相锆钛酸铅PbZr1-xTixO3的摩尔比例进行配置将氧化铅PbO、二氧化锆ZrO2和二氧化钛TiO2粉末进行煅烧，从而烧结成PZT靶材；其中x取值是：0<x<1，优选x为0.05≤x≤0.85；其中煅烧温度为950℃-1200℃，煅烧时间为2.5-3小时；
（4）在磁控溅射反应室中，利用射频磁控溅射方法，在惰性气体环境中将PZT靶材溅射沉积在所述镍基板1上，从而形成PbZr1-xTixO3电介质层2；该电介质层2的厚度为1-5微米，优选2微米。
（5）在磁控溅射反应室中，利用射频磁控溅射方法，在惰性气体环境中将金属材料溅射沉积在所述电介质层2上，从而形成电极层3，该电极层3的厚度为100-200微米，优选120微米。
其中，步骤（4）和（5）中，射频磁控溅射反应室的真空度都为10-5帕斯卡；而步骤（4）中，射频磁控溅射的射频功率为150-200W，溅射时间为60分钟；步骤（5）中，射频磁控溅射的射频功率100-150W，溅射时间为120分钟。
以上实施方式已经对本发明进行了详细的介绍，但上述实施方式并非为了限定本发明的范围，本发明的保护范围由所附的权利要求限定。

Claims (2)

1.一种薄膜电容器，其具有三层结构，自下往上分别为镍基板、电介质层和电极层；
其中，该镍基板中，镍的含量大于或等于99.98重量％，其余0.02重量％为多种杂质；所述多种杂质包括：0.001-0.002重量％的铜、0.0005-0.0008重量％的锰，0.005-0.008重量％的铝、0.0005-0.001重量％的铬，0.004-0.006重量％的铁、0.0005-0.0012重量％的硅、0.001-0.002重量％的锑以及0.001-0.002重量％的钽；
其中，电介质层为钙钛矿结构的四方相锆钛酸铅PZT薄膜，其中该PZT薄膜的分子式为PbZr1-xTixO3，其中x取值是：0.05≤x≤0.85，该电介质层的厚度为1-5微米；
其中，电极层为金属电极层，该电极层的厚度为100-200微米。
2.如权利要求1所述的薄膜电容器，其特征在于：
所述镍基板的厚度为100-300微米。
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