PL120279B2 - Method of manufacture of dielectric films on insulating substrateszoljacionnykh osnovanijakh - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania cienkich warstw dielektrycznych na podlozach izola¬ cyjnych, znajdujacy zastosowanie w produkcji cienkowarstwowych kondensatorów do mikroelektroni- cznych obwodów hybrydowych oraz linii typu RC o stalych rozlozonych.Znane sposoby wytwarzania cienkich warstw dielektrycznych polegaja na anodowym utlenianiu cien¬ kiej folii aluminiowej lub warstwy aluminium uprzednio naniesionej na podloze izolacyjne. Podczas elektro¬ chemicznego utleniania cienkich warstw aluminium powstaja duze naprezenia w tlenku, powodujace zrywanie sie warstw z podloza, wskutek czego maksymalna grubosc tlenku jest ograniczona do lOOnm.Próby poprawy przyczepnosci warstw przez zwiekszenie szybkosci nanoszenia i podniesienie temperatury podlozy, wywoluja natomiast niekorzystny efekt zwiekszania sie tekstury krystalicznej warstw aluminium.Prowadzi to do powstawania w anodowym tlenku wielu punktów nieodpornych na przebicie elektryczne. Z powyzszych wzgledów znane sposoby otrzymywania warstw dielektrycznych na bazie cienkich warstw aluminium nie znajduja zastosowania na skale przemyslowa.Znane sa takze sposoby wytwarzania cienkich warstw dielektycznych na podlozach izolacyjnych przez anodowe utlenianie uprzednio naniesionej na podloze warstwy tantalu. Dielektryk uzyskany tym sposobem charakteryzuje sie jednak gorszymi od warstwy tlenku aluminium parametrami elektrycznymi, zwlaszcza wieksza stratnoscia dielektryczna.Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania cienkich warstw dielektrycznych na podlozach izola¬ cyjnych, polegajacy na prózniowym naniesieniu warstw, wygrzewaniu w powietrzu orazpoddawaniu utlenia¬ niu anodowemu. Istota wynalazku polega na tym, ze najpierw nanosi sie cienka warstwe tytanu, kontrolujac jej rezystywnosc powierzchniowa az do osiagniecia 20-350 omów a nastepnie warstwe aluminium o grubosci 500-1000 nm, po czym tak uzyskana dwuwarstwe wygrzewa sie w temperaturze 573-773 K przezczaszalezny od temperatury, ale nie przekraczajacy 5 godzin i nastepnie poddaje sie utlenianiu anodowemu przy napieciu do300V.Podczas badan okazalo sie, ze jezeli najpierw podloze pokryje sie cienka warstwa tytanu, a nastepnie znacznie od niej grubsza warstwa aluminium i tak uzyskana dwuwarstwe podda sie wygrzewaniu w podwyz¬ szonej temperaturze, to nastepuje zwiazanie sie czesci tytanu z podlozem. Jednoczesnie wystepuje dyfuzja pozostalej czesci warstwy tytanu do warstwy aluminium i wytworzenie sie stopu tytan—aluminium na granicach ziaren i czesciowo w ziarnach aluminium. Tak domieszkowane aluminium charakteryzuje sie bardzo zblizonymi warunkami utleniania anodowego do warunkówdla warstw aluminium o duzej czystosci.2 12*279 Równoczesnie powstaje mozliwosc podwyzszenia górnej granicy wartosci napiecia anodyzacji. Pozwala to w rezultacie na wytwarzanie cienkich warstw dielektrycznych amorficznego tlenku aluminium o grubosci okolo 500 nm, co bylo niemozliwe do uzyskania znanymi wczesniej sposobami. Takotrzymana struktura dielektry¬ czna ma dobra przyczepnosc do podloza r wykazuje znacznie mniejsza ilosc defektów, dzieki czemu zwieksza sie do 90% uzysk elementów przydatnych do wykorzystania. Dzieki tym zaletom sposób ten nadaje sie sc/ególnie dobrze do zastosowania w przemyslowych procesach wytwarzania cienkowarstwowych struktur pojemnosciowych.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladowym wykonaniu, dotyczacym wytwarzania cien¬ kowarstwowych kondensatorów na podlozu ze szkla amorficznego lub grubokrystalicznego. Podloze to pokrywa sie warstwa tytanu odparowana metoda termiczna w prózni lepszej niz 105 Tr,z szybkoscia wieksza niz lOnm/s, przy utrzymywaniu temperatury podloza na stalym poziomie 323 K. Podczas procesu naparo¬ wywania tytanu kontroluje sie rezystywnosc powierzchniowa i gdy osiagnie ona wartosc w granicach 100-160 omów, przerywa sie proces nanoszenia. Naparowana warstwa tytanu ma grubosc od 5-20nm. Nastepnie w tych samych warunkach nanosi sie warstwe aluminium o czystosci 99,99% do grubosci 600nm. Uzyskana dwuwarstwe wygrzewa sie w powietrzu w temperaturze 593 K przez 3 godziny, a nastepnie poddaje sie utlenianiu anodowemu, az do wytworzenia warstwy tlenku o grubosci 300 nm. Utlenianie wykonuje sie w 17% roztworze piecioboranu amonu w glikolu etylenowym w temperaturze 300 K, pradem o gestosci 0,5 mA/cm2, przez 14 minut do napiecia 200 V, po czym stosuje sie stabilizacje napieciowa przez 40minut. Na warstwe kontaktowa do kondensatorów stosuje sie chromonikiel—nikiel, który nanosi sie metoda naparo¬ wywania w tych samych warunkach prózniowych, przy temperaturze podlozy 423 K. Wytworzone w ten sposób struktury pojemnosciowe charakteryzuja sie nastepujacymi parametrami elektrycznymi: — napiecie przebicia — UP**I00V — tangens kata strat — tg *»50- I0"4 — temperaturowy wspólczynnik pojemnosci — TWC~500- 10~VK — wzgledha stala dielektryczna — Er^9 Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania cienkich warstw dielektrycznych na podlozach izolacyjnych, polegajacy na pró¬ zniowym nanoszeniu warstw, wygrzewaniu w powietrzu oraz poddawaniu utlenianiu anodowemu, zna¬ mienny tym, ze najpierw nanosi sie cienka warstwe tytanu, kontrolujacjej rezystywnosc powierzchniowa az do osiagniecia 20-350omów, a nastepnie warstwe aluminium o grubosci 500-1000 nm, po czym tak uzyskana dwuwarstwe wygrzewa sie w tepmeraturze 573-773 K pzez czas zalezny od temperatury, ale nie przekracza¬ jacy 5 godzin i nastepnie poddaje sie utlenianiu anodowemu przy napieciu do 300 V.Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 120 egz.Cena 100 zl PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania cienkich warstw dielektrycznych na podlozach izolacyjnych, polegajacy na pró¬ zniowym nanoszeniu warstw, wygrzewaniu w powietrzu oraz poddawaniu utlenianiu anodowemu, zna¬ mienny tym, ze najpierw nanosi sie cienka warstwe tytanu, kontrolujacjej rezystywnosc powierzchniowa az do osiagniecia 20-350omów, a nastepnie warstwe aluminium o grubosci 500-1000 nm, po czym tak uzyskana dwuwarstwe wygrzewa sie w tepmeraturze 573-773 K pzez czas zalezny od temperatury, ale nie przekracza¬ jacy 5 godzin i nastepnie poddaje sie utlenianiu anodowemu przy napieciu do 300 V. Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 120 egz. Cena 100 zl PL