[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

说明书

本发明涉及一种高储能密度固态薄膜集成电路电容器及其制备方法，该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，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，所述的上部电极为Ti薄膜，活性钛酸锶薄膜与上部电极之间设有一层具有自修复作用的阳极氧化膜。与现有技术相比，本发明具有储能密度高、能够实现自修复、不存在电解液等优点。

技术领域

本发明属于电容器制备技术领域，具体涉及一种高储能密度固态薄膜集成电路电容器及其制备方法。

背景技术

微电子技术是信息化时代最具代表性的高新技术之一，它的核心技术是半导体集成电路技术。微电子技术基于自身集成化程度高，反应敏捷、占用空间较小等优势特点在电子产业中得以广泛的应用。高集成度、低功耗、高性能、高可靠性、微型化是微电子技术发展的方向。为了达到社会经济的发展对微电子技术的需求，实现社会经济在技术支持下快捷稳定发展，必须要不断地对微电子技术进行优化和改进，积极地探索更深层次的微电子技术知识，使微电子技术更好地服务于社会经济发展。而电容器作为集成电路中必不可少的重要器件，也需要得到更好的优化和改进。在电容器的制备和使用过程中，介质中不可避免地会出现各种各样的缺陷，因此，实现介质中的缺陷在强场下的自修复十分必要。

中国专利CN103971933A公开了一种固态薄膜电容器及其制备方法，发明了一种具有自修复作用的氧化铝固态薄膜电容器，这种电容器利用活性氧化铝薄膜在强场下活跃的离子输运(特别是电介质缺陷处附近的离子更为活跃)，将离子输运至缺陷附近的电极界面实现阳极氧化，进而实现了缺陷处的自修复。与铝电解电容器不同，此种电容器中不存在液态电解质，而是采用具有电介质作用的活性氧化铝作为阳极氧化中氧的提供方避免了电解液存在带来的问题，但是氧化铝薄膜的介电常数较低，因此限制了储能密度的进一步提高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高储能密度固态薄膜集成电路电容器及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

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，所述的上部电极为Ti薄膜，活性钛酸锶薄膜与上部电极之间设有一层具有自修复作用的阳极氧化膜。

活性钛酸锶薄膜与上部电极之间的一层具有自修复作用的阳极氧化膜为阳极二氧化钛薄膜。

所述的下部电极包括Ti薄膜、Pt薄膜、Au薄膜、Cu薄膜或Ag薄膜。

当下部电极为Ti薄膜时，该电容器还包括一层位于活性钛酸锶薄膜与下部电极之间的具有自修复作用的阳极氧化膜。

此时，活性钛酸锶薄膜与下部电极之间的一层具有自修复作用的阳极氧化膜为阳极二氧化钛薄膜。

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。

所述的衬底基片为硅片。

一种高储能密度固态薄膜集成电路电容器的制备方法，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；