【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及半導體模擬器件制備，具體涉及一種mim電容器中絕緣體薄膜及其制備方法。
技術介紹
1、電容器在射頻、混合/模擬集成電路中有著廣泛的應用，根據集成電路電容集成結構大致可分為四類，主要有mos（metal-oxide-semiconductor）電容，p-n結電容，pip（poly-insulator-poly）電容和mim(metal-insulator-metal)電容，當ic工藝走向更小尺寸后，過去電容器通常采用的pip（poly-insulator-poly，多晶硅-絕緣體-多晶硅）結構，由于寄生電容偏大，以及非金屬電極有較大的接觸電阻，因此，這種結構的電容越來越無法滿足射頻電路的要求。mim（metal-insulator-metal，金屬-絕緣體-金屬）電容器以其寄生電容小，電極接觸電阻低，已取代了pip和mis電容器成為射頻集成電路和模擬/混合集成電路中的基本無源器件。
2、mim電容器通過采用金屬電極，有效地降低了電容器與互連線的接觸電阻和寄生電容，因此在0.25μm以下的尺寸工藝中普遍采用的是mim電容結構。rf電路中常用到的高電容密度電容通常采用大電容值的mim電容，依據電容公式，要得到較大mim電容值，可以通過提高mim結構單位面積的電容密度來提高電容值，通常可以通過兩種方法來實現，第一，減小原有mim電容介質膜的厚度來實現；第二，通過改變介質膜的材料，可以使用高介電常數r（high?k）的材料；然而，過薄的介質膜（多為sio2或si3n4）厚度會使mim電容產生比較大的漏電流以及一些
技術實現思路
1、針對上述問題，本專利技術提供一種mim電容器中絕緣體薄膜及其制備方法。
2、本專利技術的目的采用以下技術方案來實現：
3、一種mim電容器中絕緣體薄膜的制備方法，包括以下步驟：
4、（1）提供沉積有底層金屬電極的襯底；
5、（2）在步驟（1）所述襯底上濺射絕緣體薄膜，所述絕緣體薄膜包括復合陶瓷薄膜，所述復合陶瓷薄膜的制備方法是，以復合陶瓷為靶材，在不高于10-3pa的背底真空和氧氣-氬氣混合氣氛條件下，采用射頻磁控濺射的方法在襯底上濺射得到；
6、其中，所述復合陶瓷的制備方法包括以下步驟：
7、以bi2o3、na2co3、tio2為原料，按化學式bi0.5na0.5tio3的摩爾比例準確稱取各原料，充分混合研磨至均勻，干燥后置于高溫爐中進行煅燒，煅燒溫度500-560℃，煅燒保溫時間1-3h，得到第一產物；以bao、sb2o3、sb2o5、tio2為原料，按化學式batixsb1-xo3的摩爾比例準確稱取各原料，充分混合研磨至均勻，干燥后置于高溫爐中進行煅燒，煅燒溫度550-600℃，煅燒保溫時間1-2h，得到第二產物；將所述第一產物與所述第二產物混合并研磨至均勻，干燥后壓制成型，置于高溫爐中進行煅燒，煅燒溫度400-500℃，煅燒保溫時間1-2h，制得所述復合陶瓷；其中，x的取值滿足：0.8≤x≤1.0；
8、所述混合氣氛中氧氣與氬氣的體積比為1：（0.5-2），濺射功率為200-400w、工作壓力為0?.5-1pa。
9、在一些優選的實施方式中，所述底層金屬電極的厚度600-1000nm。
10、在一些優選的實施方式中，所述復合陶瓷薄膜的厚度在45-100nm。
11、在一些優選的實施方式中，所述第一產物與所述第二產物的混合質量比為1：（0.8-1.1）。
12、在一些優選的實施方式中，所述絕緣體薄膜還包括設置在所述復合陶瓷薄膜上的聚合物薄膜，所述聚合物薄膜的制備方法是，將濺射完成的襯底放置于化學氣相沉積反應器的樣品臺上，將引發劑二叔丁基過氧化物、單體n-乙烯基鄰苯二甲酰亞胺和交聯劑乙二醇二丙烯酸酯分別加熱到使其氣化后流入化學氣相沉積反應器；將鎳鉻電熱絲置于樣品臺上方，加熱至設定溫度；氣化后的引發劑進入反應器，經鎳鉻電熱絲加熱分解產生自由基，進而引發單體和交聯劑的自由基鏈式聚合反應，合成的聚合產物沉積在襯底上形成薄膜，待薄膜厚度達到設定厚度后，停止通入n-乙烯基鄰苯二甲酰亞胺；反應結束后，將襯底上制備得到的樣品水洗除去殘留的單體，晾干后制得。
13、在一些優選的實施方式中，所述二叔丁基過氧化物與所述n-乙烯基鄰苯二甲酰亞胺、所述乙二醇二丙烯酸酯的質量比例為（0.008-0.01）：10:（0.98-1.02）。
14、在一些優選的實施方式中，所述鎳鉻電熱絲置于所述樣品臺的上方2.5-3cm處，其加熱設定溫度在200-400℃。
15、在一些優選的實施方式中，所述聚合物薄膜的厚度為10-50nm。
16、本專利技術的另一目的在于提供一種mim電容器中絕緣體薄膜，所述絕緣體薄膜由前述的制備方法制備得到。
17、本專利技術的有益效果為：
18、針對現有技術中mim電容器的漏電流大的問題，本專利技術以鈣鈦礦鈦酸鹽氧化物替代常規的二氧化硅、氮化硅等絕緣體薄膜，基于鉍、鋇的鈣鈦礦鈦酸鹽高的介電常數（50-60），所述絕緣體薄膜顯著提高了mim電容器的電容密度，同時，所述鉍、鋇的鈣鈦礦鈦酸鹽還具有良好的鐵電性能、負熱膨脹性能，有效提高了器件穩定性和可靠性；進一步的，本專利技術還通過鈉、銻摻雜替代所述鈣鈦礦鈦酸鹽中的部分鉍和鈦，進一步提高了所述絕緣體薄膜的介電常數，進而提高電容密度，更進一步的，本專利技術在所述鉍、鋇的鈣鈦礦鈦酸鹽的基礎上還通過化學氣相沉積方法在所述鉍、鋇的鈣鈦礦鈦酸鹽薄膜上沉積一層n-乙烯基鄰苯二甲酰亞胺薄膜，同時對薄膜厚度進行優化，獲得一種電容密度高同時漏電流小的mim電容器絕緣體薄膜。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種MIM電容器中絕緣體薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種MIM電容器中絕緣體薄膜的制備方法，其特征在于，所述底層金屬電極的厚度600-1000nm。
3.根據權利要求1所述的一種MIM電容器中絕緣體薄膜的制備方法，其特征在于，所述復合陶瓷薄膜的厚度在45-100nm。
4.根據權利要求1所述的一種MIM電容器中絕緣體薄膜的制備方法，其特征在于，所述第一產物與所述第二產物的混合質量比為1：（0.8-1.1）。
5.根據權利要求1所述的一種MIM電容器中絕緣體薄膜的制備方法，其特征在于，所述絕緣體薄膜還包括設置在所述復合陶瓷薄膜上的聚合物薄膜，所述聚合物薄膜的制備方法是，將濺射完成的襯底放置于化學氣相沉積反應器的樣品臺上，將二叔丁基過氧化物、N-乙烯基鄰苯二甲酰亞胺和乙二醇二丙烯酸酯分別加熱到使其氣化后流入化學氣相沉積反應器；將鎳鉻電熱絲置于樣品臺上方，加熱至設定溫度；氣化后的N-乙烯基鄰苯二甲酰亞胺和乙二醇二丙烯酸酯在鎳鉻電熱絲和二叔丁基過氧化物的引發下聚合沉積在襯底上，待薄膜厚度達到設定厚
6.根據權利要求5所述的一種MIM電容器中絕緣體薄膜的制備方法，其特征在于，所述二叔丁基過氧化物與所述N-乙烯基鄰苯二甲酰亞胺、所述乙二醇二丙烯酸酯的質量比例為（0.008-0.01）：10:（0.98-1.02）。
7.根據權利要求5所述的一種MIM電容器中絕緣體薄膜的制備方法，其特征在于，所述鎳鉻電熱絲置于所述樣品臺的上方2.5-3cm處，其加熱設定溫度在200-400℃。
8.根據權利要求5所述的一種MIM電容器中絕緣體薄膜的制備方法，其特征在于，所述聚合物薄膜的厚度為10-50nm。
9.一種MIM電容器中絕緣體薄膜，其特征在于，由權利要求1-8任一項所述的制備方法制備得到。
...【技術特征摘要】
1.一種mim電容器中絕緣體薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種mim電容器中絕緣體薄膜的制備方法，其特征在于，所述底層金屬電極的厚度600-1000nm。
3.根據權利要求1所述的一種mim電容器中絕緣體薄膜的制備方法，其特征在于，所述復合陶瓷薄膜的厚度在45-100nm。
4.根據權利要求1所述的一種mim電容器中絕緣體薄膜的制備方法，其特征在于，所述第一產物與所述第二產物的混合質量比為1：（0.8-1.1）。
5.根據權利要求1所述的一種mim電容器中絕緣體薄膜的制備方法，其特征在于，所述絕緣體薄膜還包括設置在所述復合陶瓷薄膜上的聚合物薄膜，所述聚合物薄膜的制備方法是，將濺射完成的襯底放置于化學氣相沉積反應器的樣品臺上，將二叔丁基過氧化物、n-乙烯基鄰苯二甲酰亞胺和乙二醇二丙烯酸酯分別加熱到使其氣化后流入化學氣相沉積反應器；將鎳鉻電熱絲置于樣品臺上方，加熱至設定溫度；氣...
【專利技術屬性】
技術研發人員：余毅，李彥慶，郭同健，何鋒赟，
申請(專利權)人：中國科學院長春光學精密機械與物理研究所，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。