[发明专利]一种提高单层电容器键合强度的制造工艺

说明书

本发明属于电子元器件生产技术领域，公开了一种提高单层电容器键合强度的制造工艺。通过调整陶瓷基片粗糙度、基片清洗方式，调整溅射工艺，并在溅射金属电极后增加一次退火，即采用两次退火工艺。将单层电容器的键合强度提高至12.98gf，解决了键合点脱落问题。

技术领域

本发明属于电子元器件生产技术领域，本发明涉及一种提高单层电容器键合强度的制造工艺。

背景技术

单层电容器具有体积小、容量大、应用频率高等特点，广泛应用在电子、雷达、导航和卫星通讯等方面。金丝键合是将单层电容器组装到集成电路中的主要方式，但如果单层电容器的键合强度较低，会出现键合点脱落现象，影响单层电容器的组装及可靠性，键合点脱落有以下几种情况：

1.电极层与陶瓷介质层的结合力不强，导致电极层与陶瓷介质层脱离；

2.电极层之间应力较大，导致电极层之间分离；

3.电极层表面质量差、有杂质、污染，导致键合金丝从单层电容器的电极层表面脱落。

发明内容

为了克服现有技术的不足，为解决单层电容器键合强度低，电极层脱落的问题。本发明提供一种提高单层电容器键合强度的制造工艺，通过对陶瓷基片进行处理，调整溅射工艺，并在溅射金属电极后增加一次退火，即两次退火法来提高单层电容器的键合强度。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种提高单层电容器键合强度的制造工艺，具体步骤如下：

S1、陶瓷基片处理

首先对陶瓷基片进行抛光处理，使其粗糙度Ra≤0.5；然后500-900℃高温预处理，保温1-3小时，去除陶瓷基片表面的杂质及污染物；再用无水乙醇、丙酮等有机溶剂超声处理，超声温度50-80℃，时间20-60min；超声后用2％-30％酸性或碱性清洗剂清洗，清洗时需要超声并将清洗剂加热至60-80℃；再用去离子水冲洗5-10遍，冲洗后真空烘干60-80min，真空度＜0.8MPa；烘干后的陶瓷基片再用等离子体清洗，以去除分子水平的污染物，提高陶瓷基片表面活性；

等离子体清洗的工艺参数如下：

气体：99.99％的O₂或99.99％的Ar或两种气体按任意比例的混合气体

真空度：＜100Pa

功率：100-1000W

时间：1-8min。陶瓷基片经过此步处理后，可有效去除表面污染物，改善陶瓷基片表面活性，提高溅射电极的粘附性。

S2、溅射

经过步骤S1处理后的陶瓷基片，上下表面采用溅射方法形成金属电极；

①溅射氮化钽层：首先将步骤S1处理后的陶瓷基片放入溅射机的反应室中，选择纯度高于99.99％的钽靶材，纯度高于99.999％的氮气作为反应气体，纯度高于99.999％的氩气作为溅射工作气体；将溅射机反应室抽至低于10^-7Torr的压力，加热功率设定为500-1000w，时间1-10分钟，对陶瓷基片进行加热；加热过程中，溅射机抽真空阀门始终处于100％打开状态，可以将加热过程中产生的水汽等气体迅速抽离反应室，保证陶瓷基片的干燥；然后通入氩气，使反应室获得1-15mTorr的工作压力，通过氩离子放电产生等离子体对陶瓷基片进行清洗刻蚀1-10min；再将溅射机反应室抽至低于10^-7Torr的状态；随后通入氮气和氩气，其中氮气占气体总和的1％-20％，使反应室获得1-15mTorr的工作压力，对钽靶材进行离子轰击，钽离子和氮反应形成氮化钽沉积到陶瓷基片上，溅射功率设定为1000-4000w，时间为10-1000s，陶瓷基片运行速度为10-200cm/min，温度为100-400℃。