CS200390B1 - Způsob anodické oxidace základní elektrody tenkovrstvého tantalového kondenzátoru - Google Patents
Způsob anodické oxidace základní elektrody tenkovrstvého tantalového kondenzátoru Download PDFInfo
- Publication number
- CS200390B1 CS200390B1 CS352178A CS352178A CS200390B1 CS 200390 B1 CS200390 B1 CS 200390B1 CS 352178 A CS352178 A CS 352178A CS 352178 A CS352178 A CS 352178A CS 200390 B1 CS200390 B1 CS 200390B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- tantalum
- anodic oxidation
- thin
- condensere
- layerd
- Prior art date
Links
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 31
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims description 15
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 6
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 30
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 17
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 13
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 10
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 10
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 claims description 9
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000010972 statistical evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- HTUMBQDCCIXGCV-UHFFFAOYSA-N lead oxide Chemical compound [O-2].[Pb+2] HTUMBQDCCIXGCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000007666 vacuum forming Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
Description
Vynález se týká způsobu anodické oxidace základní elektrody tenkovrstvého tantalového kondenzátoru, která obsahuje proměnné poměrné zr^toupení X a /3 modifikace tantalu.Způsob, vede ke snížení rozptylu plošné kapacity tohoto kondenzátoru.
V současné době se dielektrikum tehkovrstvých tantalových kondenzátorů vytváří převážně procesem anodické oxidace základní tantalcvé tenkovrstvé elektrody, která byla nanese na na podložku některým z vakuových způsobů vytváření. V tenkých vrstvách existuje oproti objemovému materiály s kubickou, tělesně centrovanou krystalovou mřížkou (X modifikace ) navíc také /J modifikace tantaíu, krystalující v tetragonální soustavě. Je preferována jako materiál základní elektrody tenkovrstvého tantalového kondenzátoru, protože mu pro půjčuje vyšší spolehlivost v provozním využití, dostatečně vysokou výtěžnost ve výrobě a nižší hodnotu svodového proudu. Na rozdíl od toho se čistá σΌ modifikace nepovažuje pro daný účel za vhodnou, poněvadž má horší mechanickcn rtnbilitu vrstev a nedostatečnou přilnavost vrst.ev k podložce. Při anodické oxidaci tenkých tantalových vrstev se jako elektrolytů používá převážně vodných, vysoce zředěných roztoků kyselin nebo solí. Typickým příkladem je 0,01% vodný roztok kyseliny citrónové nebo maximálně 0,01% vodný roztok kyseliny orthofosforečné v případě, že glazura podložky obsahuje kysličník olovnatý. Nevýhodou současného technologického postupu vytváření tenkovrstvého tantalového kondenzáioru je obtížnost reprodukce přesného fázového složení tantalové vrstvy nanesené vakuovým způsobem .
200 390
Ačkoliv je snahou připravit pokud možno čistou modifikaci tantalu, dochází v praxi,zvlái tě v případě vakuových aparatur pracujících vsázkovým způsobem, ke značnému rozptylu fázo · vého složení vrstvy a to nejen mezi jednotlivými výrobními šaržemi, ale i uvnitř každé z nich. Tenkovrstvé kondenzátory na bázi vrstev směsíýCa modifikace tantalu jsou sice známy, ale zatím nebyly výrobně využity pro jejich velký rozptyl plošné kapacity. Jiné vlastnosti kondensátorů z těchto směsných vrstev mohou být srovnatelné s prvky připravenými z čistého fa tantalu. Proti nim vsak mají výhodu nižšího sériového odporu spodní tantalové elektrody, která se projeví použitelností v širším kmitočtovém rozsahu. Je však prokázáno , že jejich elektrické vlastnosti, především kapacita vztažená na jednotku plochy kondenzátoru, jsou znevýhodňovány velkým rozptylem, souvisejícím s měnícím se poměrným zastoilpením obou modifikací /?’ tantalu v materiálu spodní elektrody. Výrobní výtěžnost je tak předem snížena o výmět prvků, jejichž kapacita leží mimo předvolené toleranční meze. Šířka tole rančního pásma pro kondenzátory fa tantalové se udává běžně v jednotkách % .
Uvedené nevýhody současného stavu techniky zčásti odstraňuje vynález, jehož podstatou je, že anodická oxidace probíhá v elektrolytu tvořeném vodným roztokem kyseliny orthofosforečné o koncentraci 0,1 až 3,0 mol . I“1 , v teplotním rozsahu 10 až 30 0 C a za konstantn: anodové proudově hustoty v rozmezí 0,5 až 5,0 mA · cm^ .
Výhodou vynálezu je, že dodržením uvedených podmínek pri vytváření dielektrika se snižuje na minimum : ozptyl kapacity tenkovrstvého tantalového kondenzátoru, který souvisí s proměnným poměrným zastoupením oC a ,3 modifikace tantalu v materiálu anodicky oxidované elektrody kondenzátoru. Snížení rozptylu kapacity se projeví snížením výmětu kondenzátoru ve výrobě o prvky, jejichž tolerance byla mimo požadované meze.
Vynález bude blíže vysvětlen a popsán na pěti příkladech možného provedeni s.použitím jednoho grafu, znázorňujícího závislost relativní směrodatné odchylky plošné kapacity Sr v % na koncentraci C vodného roztoku kyseliny orthofosforečné, použité pro anodickou oxidaci v mol . I-1 pro případ anodové proudové hustoty 1,0 mA . cm2 , teploty 25 0 C .
Vynález je založen na zjištěné lineární korelaci an^lizační konstanty ( definoval jakt tlouštka anodické vrstvy odpovídající potenciálu anody 1 V ) s měrným odporem tenké ?auta lové vrstvy, která je tvořena směsí ,.>c a 3 modifikace tantalu. Prostřednictvím měrného opóru je anodizační konstanta korelována také s poměrným fázovým složením tantalové vrstvy Zabudování aniontů elektrolytu do vnější části anodické vrstvy způsobuje změnu hodnoty anodizační konstanty. Obecně i ožno nalézt takové rozmezí podmínek anodické oxidace ( chemie ké složení a koncentrace roztoku elektrolytu , jeho teplota a anodová proudová hustota ) , v němž je závislost hodnot anodizační konstanty na fázovém 3ložení tantalové vrstvy eliminována. Pak se rozptyl tlouštěk vytvářené anodické vrstvy, který souvisí s proměnným fázovým složením tantalu, neuplatní v celkovém rozptylu hodnot kapacity tenkovrstvého kondenzá toru. Vedlejším příznivým důsledkem zabudování aniontů elektrolytu do rostoucí anodické vrstvy na tantalu je pokles její jontové vodivosti, vzrůst její elektrické pevnosti a pokl hocnot jejího svodového proudu.
V prvém příkladu konkrétního provedení byly vrstvy tantalu o tlouštce cca 300 nm naneseny na skleněné podložky katodovým vakuovým naprášením. Rentgenovou dif.rakční analýzou by la prokázána přítomnost obou modifikací tantalu, přiceiaž jejich vzájemný poměr se měnil vzorek od vzorku mezi oběma mezními případy, to je čistým a čistým ji> tantalem. Totéž bylo ověřeno také analýzou naměřených hodnot měrného odporu vrstev. Potolitigraficky byly na vrstvách vytvořeny obrazce odpovídající plošné topologii tenkovrstvé kondenzátorové struk tury typu kov-dielektrikum-kov .
ks takto vzniklých vzorků bylo podrobeno anodické oxidaci ve vodném roztoku kyseliny orthofosforečné o koncentraci 0,5 mol . I™1 ,při teplotě 25 0 C a proudové hustotě na anodě 1,0 mA . cm . Anodická oxidace při této konstantní hustotě probíhala tak dlouho, az napětí mezi oběma elektrodami elektrolytické buňky dosáhlo hodnoty 200 V . Ta byla,dále po dobu 30, minut udržována konstantní, přičemž proudová hustota samovolně klesala, lo této době byly vzorky vyjmuty, opláchnuty vodou a ve.kuovým napařením nanesena vrstva hliníku, sloužící j.oko vrchní elektroda kondenzétoru. Kapacita vzorů kondenzátoru byla měřena pomocí střídavého kapacitního mostu na kmitočtu 1 5531,55 Hz, při max.střídavém napětí na vzorku i 18 mV. Výsledky byly zhodnoceny statisticky a vypočtena relativní směrodatná odchylka souboru hodnot plošné kapacity, která činila 2,5 % ( viz. graf. bod A ) .
V příkladu 2 konkrétního provedení, bylo 20 vzorků tenkých vrstev tantalu jako v příkladu 1 anodicky oxidováno ve vodném roztoku kyseliny ortuofosforečné o koncentraci 0,1 mol.
1-1 , psi teplotě 10 0 G a proudové hustotě na anodě 0,5 mA . om^ . Anodická oxidace a dokončení vzorků byly provedeny stehně jako v prvém, příkladu, stejné bylo také měření hodnot kapacity a jejich statistické zpracování . Relativní směrodatná odchylka souboru hodnot plošné kapacity činila 4,0 % .
Ve třetím příkladu konkrétního provedení bylo 20 vzorků tenkých vrstev tantalu, stejně jako v příkladu 1 a 2 anodicky oxidováno ve vodném roztoku kyseliny orthofosforečné o kon centraci 3,0 mol . 1“^ a teplotě 30 0 C při proudové hustotě na anodě 5,0 mA . cm“^ až do napětí 130 V ; pak byla anodická oxidace ukončena stejně jako v příkladu 1 a 2, stejně provedeno dokončení vzorku, jejich měření a statistické zpracování hodnot. Relativní směrodatná odchylka souboru hodnot plošné kapacity činila 4,4 % .
Ve čtvrtém příkladu konkrétního provedení bylo 20 vzorků tenkých vrstev tantalu jako v příkladu 1 až 3 anodicky oxidováno ve vodném roztoku kyseliny orthofosforečné o koncentraci 0,5 mol . 1-1 při teplotě 25 0 C a proudové hustotě 5,0 mA . cm“^ .Anodická oxidace, dokončení vzorků kondenzátoru, měření jejich kapacit a statistické vyhodnocení se provedly stejně jako v příkladu 1 a 2 . Relativní směrodatná odchylka souboru hodnot plošné kapacity činila 3,5 % . ý
V pátém příkladu konkrétního provedení bylo 20 jrzorků tantalu jako v příkladě 3 anodicky oxidováno ve vodném roztoku kyseliny orthofosforečné o koncentraci 3,0 mol . I-1 při teplotě 25 0 C a proudové hustotě na anodě 0,5 mA . cm . Anodická oxidace, dokončení vzorků kondenzátorů, měření jejich kapacit·a statistické vyhodnocení byly provedeny stejně jako ve třetím příkladu» Relativní směrodatná Odchylka souboru hodnot plošné kapacity činila 4,2%.
Claims (1)
- PŘEDMĚT VYNÁLEZUZpůsob anodické oxidace základní elektrody tenkovrstvého tantalového kondenzátoru na bázi proměnného poměrného zastoupení X a /2? modifikace tantalu, vyznačený tím, že anodická oxidace probíhá v elektrolytu tvořeném vodným roztokem kyseliny orthofosforečné o koncentra ci 0,1 až 3,0 mol · l-1 , v teplotním rozsahu 10 až 30 ° C a za konstantní anodové proudo p vé hustoty v rozmezí 0,5 az 5,0 mA . cm >
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS352178A CS200390B1 (cs) | 1978-05-31 | 1978-05-31 | Způsob anodické oxidace základní elektrody tenkovrstvého tantalového kondenzátoru |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS352178A CS200390B1 (cs) | 1978-05-31 | 1978-05-31 | Způsob anodické oxidace základní elektrody tenkovrstvého tantalového kondenzátoru |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS200390B1 true CS200390B1 (cs) | 1980-09-15 |
Family
ID=5375547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS352178A CS200390B1 (cs) | 1978-05-31 | 1978-05-31 | Způsob anodické oxidace základní elektrody tenkovrstvého tantalového kondenzátoru |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS200390B1 (cs) |
-
1978
- 1978-05-31 CS CS352178A patent/CS200390B1/cs unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Randall Jr et al. | A radiotracer study of the composition and properties of anodic oxide films on tantalum and niobium | |
| FI64878B (fi) | Kombinationsfilm foer isynnerhet tunnfilmelektroluminensstrukturer | |
| Cavigliasso et al. | Influence of the forming electrolyte on the electrical properties of tantalum and niobium oxide films: an EIS comparative study | |
| KR19980087299A (ko) | 캐패시터를 구비한 물품 | |
| Di Quarto et al. | Photoelectrochemical characterization of amorphous anodic films on Ti–6at.% Si | |
| Doblhofer et al. | Polymer‐Film Covered Electrodes of Stable Electrochemical Performance | |
| Rose et al. | Characterization of rf‐sputtered BaTiO3 thin films using a liquid electrolyte for the top contact | |
| Kamnev et al. | The planar anodic Al2O3-ZrO2 nanocomposite capacitor dielectrics for advanced passive device integration | |
| Kajiyoshi et al. | Electrical properties of BaTiO3 thin film grown by the hydrothermal-electrochemical method | |
| JPH059790A (ja) | 表面に金属酸化物を有する基材の製造方法 | |
| Oliveira et al. | The effect of thickness on the composition of passive films on a Ti–50Zr at% alloy | |
| CS200390B1 (cs) | Způsob anodické oxidace základní elektrody tenkovrstvého tantalového kondenzátoru | |
| El-Mahdy | Formation and dissolution behaviour of niobium oxide in phosphoric acid solutions | |
| Tuccio et al. | Effect of the initial treatment on the structure of thin anodic films on aluminum | |
| Verma et al. | Anodic oxide films on niobium and tantalum in different aqueous electrolytes and their impedance characteristics | |
| Rao et al. | Improved thin film Al2O3 capacitors | |
| JPS5935169B2 (ja) | コンデンサ | |
| Heakal et al. | Characterization of electrodeposited undoped and doped thin ZnO passive films on zinc metal in alkaline HCO 3−/CO 3 2− buffer solution | |
| EP4535387A1 (en) | Capacitor, electric circuit, circuit board, device, and method for manufacturing capacitor | |
| JP2637207B2 (ja) | 固体電解コンデンサ | |
| Labunov et al. | AES analysis of anodic tantalum-aluminium oxide films | |
| RU1838455C (ru) | Способ нанесени пленок титаната бари | |
| SU546026A1 (ru) | Катод электролитического конденсатора | |
| US3852171A (en) | Process for manufacturing tantalum-oxide semiconductor capacitors | |
| Manea et al. | Electrochemical impedance spectroscopy investigations of tantalum and its passive films in some acidic solutions |