[发明专利]一种高储能密度固态薄膜集成电路电容器及其制备方法

权利要求书

1.一种高储能密度固态薄膜集成电路电容器，包括衬底基片、下部电极和上部电极，所述的下部电极涂覆在衬底基片上，其特征在于，该电容器还包括活性钛酸锶薄膜，所述的活性钛酸锶薄膜位于上部电极和下部电极之间，所述的上部电极和下部电极均为Ti薄膜，活性钛酸锶薄膜与上部电极之间以及活性钛酸锶薄膜与下部电极之间均设有一层具有自修复作用的阳极氧化膜，所述的下部电极的厚度为150～250nm，所述的上部电极的厚度为150～250nm，所述的活性钛酸锶薄膜的厚度为200～350nm，所述的阳极氧化膜的厚度为10～50nm。

2.根据权利要求1所述的一种高储能密度固态薄膜集成电路电容器，其特征在于，所述的衬底基片为硅片。

3.如权利要求1所述的一种高储能密度固态薄膜集成电路电容器的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)制备活性钛酸锶溶胶前驱体：

(1-1)制备锶源：将醋酸锶溶解在冰醋酸中，于70～90℃搅拌0.5～2h，温度缓慢降至40～60℃后加入PVP的冰醋酸溶液，在40～60℃下继续搅拌20～60min，得到锶源，其中，醋酸锶与PVP的用量比为1mol:(3～8)g；锶源中的醋酸锶与冰醋酸的总量的比值为1mol:(1.5～2.5)L；

(1-2)制备钛源：将四异丙醇钛溶解在乙二醇甲醚中，40～60℃下搅拌20～60min，加入乙酰丙酮，保持温度在40～60℃下继续搅拌0.5～2h，得到钛源，其中，四异丙醇钛、乙二醇甲醚和乙酰丙酮的用量比为1mol:(2～3)L:(0.08～0.12)L；

(1-3)将钛源缓慢滴加至锶源，并在40～60℃下搅拌5～30min，加入乙二醇，保持温度在40～60℃下搅拌2～4h，冷却至室温，将澄清液过滤后，得到活性钛酸锶溶胶前驱体，其中乙二醇的用量与锶源中Sr²⁺的量的比为(0.1～0.3)L:1mol；

(2)采用磁控溅射或蒸发镀膜法在衬 底基片上制备一层导电薄膜，作为下部电极；

(3)将活性钛酸锶溶胶前驱体涂覆在下部电极的表面，进行此过程5～9次，每次涂覆后进行热处理，达到所需厚度后在450～520℃的温度下通氧气退火处理2～4h，制得活性钛酸锶薄膜；

(4)采用蒸发镀膜法或磁控溅射法在活性钛酸锶薄膜上制备一层Ti薄膜，作为上部电极，然后置于湿度大于90％的潮湿空气中10～30min，使活性钛酸锶薄膜进行水合反应；

(5)采用电化学处理方法，在活性钛酸锶薄膜与上部电极的界面上进行阳极氧化反应，生成阳极TiO₂膜，制得固态薄膜电容器单元；

(6)将制备好的电容器单元或将电容器单元组合，通过绝缘介质进行封装固化，再进行两端引线，制得高储能密度固态薄膜集成电路电容器。

4.根据权利要求3所述的一种高储能密度固态薄膜集成电路电容器的制备方法，其特征在于，步骤(3)中的热处理的条件为180～220℃处理3～7min，升温至330～370℃处理3～7min，继续升温至480～520℃处理3～7min，然后降温至330～370℃处理3～7min，继续降温至180～220℃处理3～7min。

5.根据权利要求3所述的一种高储能密度固态薄膜集成电路电容器的制备方法，其特征在于，步骤(5)的电化学处理方法采用将上部电极作为阳极，下部电极作为阴极，接入电路通电，施加按照0.1～0.5V/s的速率增加的电压，直至施加电压高于电容器单元额定工作电压5～10％，利用活性钛酸锶薄膜在电场下的离子输运作用，在活性钛酸锶薄膜和上部电极的界面上发生阳极氧化反应，在阳极生成一层阳极氧化膜。