[发明专利]硅基Al2O3薄膜芯片电容器及制作方法

说明书

技术领域

本发明属于薄膜陶瓷电容器领域，特别涉及微型芯片电容器及制作方法。

背景技术

微型芯片电容器是微波集成电路、多芯片组件封装中一个非常重要的电子器件，起旁路和滤波作用，使微波频段工作的IC电源电压稳定。要求其体积小、Q值高、电容值范围宽、成本低。

通常芯片电容用电介质生片和导体片烧结而成，存在易变形，生瓷易碎，粘接强度需要特殊工艺处理等问题。

制作芯片电容另一方式是采用半导体工艺，通过在硅基板上依次形成下极板，电介质薄膜，上极板而形成。该方法适用于集成电路内部电容，制作芯片电容面积较大，需要露出下电极，再引线焊接到基板上，可焊性不好。

专利文献(专利号：02244597.8)提出了在硅片上附着二氧化硅，上、下表面蒸发和溅射钼(或镍)和金的方法，虽可焊性较好。但是存在以下问题：1.硅片厚度固定，无法根据实际封装需要灵活改变芯片电容的高度；2.二氧化硅相对介电常数只有3.9，介电常数k较小，而Al₂O₃陶瓷的相对介电常数为9～10.5，是SiO₂的2.5倍，因而同样介质厚度和容量的电容，SiO₂薄膜电容比Al₂O₃薄膜电容面积大一倍，且SiO₂击穿场强比比Al₂O₃陶瓷低，耐压特性较差；3.采用普通硅片，金属背电极接触会引入接触电阻，且硅片本身有一定的电阻率，也会引入串联寄生电阻，引起Q值下降；4.上电极、SiO₂薄膜、Si衬底组成MOS结构，若Si衬底掺杂浓度不够高，则无论是N型还是P型，将出现明显的电容C值随电压V的变化特性，测试C-V曲线反映明显的电子(或空穴)积累和反型的变化，电容C值在正偏压和负偏压条件下发生改变，不能很好的满足实际电路中的需要和应用。

发明内容

本发明的目的是克服已有技术存在的上述不足，提供一种硅基Al₂O₃薄膜芯片电容器及制作方法。所述的电容器包括低阻硅衬底(电阻率≤1×10^-3Ω·cm)，非晶Al₂O₃介质薄膜，上电极和下电极四层结构。低阻硅衬底可视为准金属导体，构建成金属——绝缘体——金属(MIM)结构。可根据实际电路和封装的需要，灵活控制电容量以及芯片电容器面积，而且通过减薄硅衬底改变其厚度，可控制芯片电容的高度。此外，本发明还涉及硅基Al₂O₃薄膜芯片电容器的制作方法。

本发明的技术方案如下：

一种硅基Al₂O₃薄膜芯片电容器，包括低阻硅片(电阻率≤1×10^-3Ω·cm)，介质薄膜，上电极和下电极四层结构。其特征在于，非晶Al₂O₃薄膜作为所述的芯片电容器的介质薄膜，低阻硅片作衬底，以达到提高电容容量，减小面积，耐压，减小串联寄生电阻的目的。

所述的低阻硅片为低阻单晶Si(100)抛光硅片，电阻率小于或等于1×10^-3Ω·cm，N型(或P型)均可。采用低阻硅，利用其高掺杂特性可降低金属背电极的欧姆接触电阻，同时低阻硅片体电阻率很低，引入串联寄生电阻比较小，可以提高芯片电容的Q值。另一方面，采用高掺杂低阻硅，可以避免由于偏置电压引起普通硅衬底MOS结构电子(或空穴)积累和反型变化而导致电容C值随电压V显著变化的特性，提高芯片电容C值的工作稳定性。