一种MIM结构薄膜电容制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种MIM结构薄膜电容制备工艺，利用氧气等离子处理，降低薄膜漏电流和非线性电压系数，实现低温工艺优化。本发明专利技术所提出的一种MIM结构薄膜电容制备工艺，通过射频磁控溅射，沉积 Zn2Te3O8介质薄膜；利用氧气等离子处理Zn2Te3O8介质薄膜，通过改变氧气流量和等离子功率，优化薄膜电学性能；采用优化的Zn2Te3O8介质薄膜，制备MIM结构薄膜电容。本发明专利技术的MIM结构薄膜电容制备工艺，实现了低温优化，制备过程简单，可重复性高；获得的薄膜电容漏电流低，且介电性能稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种MIM结构薄膜电容制备工艺
本专利技术涉及一种MIM结构薄膜电容制备工艺，利用射频溅射，通过氧气等离子处理，即可获得低漏电流和非线性电压系数的薄膜电容，从而实现低温工艺优化。
技术介绍
近些年来，由于高k介质薄膜的研究取得了很大的进展，金属-绝缘体-金属（MIM）电容器的性能得到了极大的改善。目前，已被用来制作薄膜电容的介质材料主要包括SiN，BaTiO，BiNbO4等。对于高介电常数薄膜的制备工艺，主要通过沉积过程中调节参数，以优化薄膜性能。沉积后通常需要热处理，进行高温退火，使薄膜晶化。然而，这不仅导致了较高的漏电流、而且还降低了击穿电压。因此，急需开发沉积后处理的新工艺，避免高温退火问题。鉴于此，具有低温特征的处理工艺，例如等离子处理、紫外优化处理等，越来越被得到广泛的研究应用。薄膜电容的性能受很多因素的影响，其中，氧空位是主要影响因素。而通过改变氧气流量和等离子功率，能够影响并改变介质薄膜中氧空位的分布。Zn2Te3O8不仅介电常数高，化学稳定性好，而且具有良好的工艺兼容性，用作薄膜电容的介质材料表现出了巨大的潜力。目前，制备Zn2Te3O8薄膜的方法主要有化学气相沉积、射频溅射以及反应溅射。其中，射频溅射法具有制备工艺简单、薄膜均匀度高等优点，被广泛研究应用。但是，射频溅射制作的Zn2Te3O8薄膜结构中，氧空位分布状态差，导致薄膜的漏电流较大，很大程度上限制了该薄膜材料的电容性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种MIM结构薄膜电容制备工艺，利用氧气等离子处理，降低薄膜漏电流和非线性电压系数。本专利技术所提出的一种MIM结构薄膜电容制备工艺，通过射频磁控溅射，沉积Zn2Te3O8介质薄膜；利用氧气等离子处理Zn2Te3O8介质薄膜，通过改变氧气流量和等离子功率，优化薄膜电学性能；采用优化的Zn2Te3O8介质薄膜，制备MIM结构薄膜电容。本专利技术的MIM结构薄膜电容制备工艺，可实现低温优化，制备过程简单，可重复性高；获得的薄膜电容漏电流低，且介电性能稳定。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：将ZnO2与TeO2混合粉末在400℃的温度下加热，经反应后合成Zn2Te3O8粉末；通过控温冷却Zn2Te3O8粉末，经压制成型，并置于真空干燥箱烘干，制备Zn2Te3O8靶材；采用真空蒸发，在SiO2基底上，制备Cu下电极；利用氩气流和氧气流的射频溅射，在沉积了Cu的SiO2基底上，沉积Zn2Te3O8靶材，射频溅射真空度优于10-3，溅射功率为300W，氩气流与氧气流分别为4mL/min和3mL/min；将氩气流关闭，对Zn2Te3O8薄膜进行氧气等离子处理，氧气等离子功率为100-200W，氧气流量为1-4mL/min；通过真空蒸发，在Zn2Te3O8薄膜层上沉积Cu薄膜层，作为上电极，得到Cu为上、下电极，Zn2Te3O8为电介质层的MIM结构的薄膜电容。进一步地，所述ZnO2与TeO2混合粉末，按1:1的质量比，经过12h机械搅拌混合均匀。进一步地，所述控温冷却过程为自然冷却至350℃后保温2h，再自然冷却至室温。进一步地，所述Zn2Te3O8靶材，通过将Zn2Te3O8粉末在15MPa压力下压制而成。相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所提出的一种MIM结构薄膜电容制备工艺，通过射频磁控溅射，沉积Zn2Te3O8介质薄膜；利用氧气等离子处理Zn2Te3O8介质薄膜，通过改变氧气流量和等离子功率，降低薄膜漏电流和非线性电压系数，实现沉积后低温优化处理，避免高温退火；采用优化的Zn2Te3O8介质薄膜，制备MIM结构薄膜电容，改善薄膜电容性能。本专利技术的MIM结构薄膜电容制备工艺，实现了低温优化，制备过程简单，可重复性高；获得的薄膜电容漏电流低，且介电性能稳定。附图说明图1为本专利技术中MIM薄膜电容结构示意图。图2为本专利技术中MIM结构薄膜电容的制备流程。具体实施方式一种MIM结构薄膜电容，如图1所示，由Cu上、下电极和Zn2Te3O8电介质层构成，图2为MIM结构薄膜电容的制备工艺流程。下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行具体、完整地描述。实施例1薄膜电容的制备工艺流程为：首先，在60℃下通过定向超声对SiO2基底进行清洗；然后，将ZnO2与TeO2混合粉末在400℃的温度下加热，经反应后合成Zn2Te3O8粉末；通过控温冷却Zn2Te3O8粉末，经压制成型，并置于真空干燥箱烘干，制备Zn2Te3O8靶材；采用真空蒸发，在SiO2基底上，制备Cu下电极；利用氩气流和氧气流的射频溅射，在沉积了Cu的SiO2基底上，沉积Zn2Te3O8靶材，射频溅射真空度优于10-3，溅射功率为300W，氩气流与氧气流分别为4mL/min和3mL/min；将氩气流关闭，对Zn2Te3O8薄膜进行氧气等离子处理，氧气等离子功率为100W，氧气流量为3mL/min；最后，通过真空蒸发，在Zn2Te3O8薄膜层上沉积Cu薄膜层，作为上电极，得到Cu为上、下电极，Zn2Te3O8为电介质层的MIM结构的薄膜电容。实施例2薄膜电容的制备工艺流程为：首先，在60℃下通过定向超声对SiO2基底进行清洗；然后，将ZnO2与TeO2混合粉末在400℃的温度下加热，经反应后合成Zn2Te3O8粉末；通过控温冷却Zn2Te3O8粉末，经压制成型，并置于真空干燥箱烘干，制备Zn2Te3O8靶材；采用真空蒸发，在SiO2基底上，制备Cu下电极；利用氩气流和氧气流的射频溅射，在沉积了Cu的SiO2基底上，沉积Zn2Te3O8靶材，射频溅射真空度优于10-3，溅射功率为300W，氩气流与氧气流分别为4mL/min和3mL/min；将氩气流关闭，对Zn2Te3O8薄膜进行氧气等离子处理，氧气等离子功率为150W，氧气流量为3mL/min；最后，通过真空蒸发，在Zn2Te3O8薄膜层上沉积Cu薄膜层，作为上电极，得到Cu为上、下电极，Zn2Te3O8为电介质层的MIM结构的薄膜电容。实施例3薄膜电容的制备工艺流程为：首先，在60℃下通过定向超声对SiO2基底进行清洗；然后，将ZnO2与TeO2混合粉末在400℃的温度下加热，经反应后合成Zn2Te3O8粉末；通过控温冷却Zn2Te3O8粉末，经压制成型，并置于真空干燥箱烘干，制备Zn2Te3O8靶材；采用真空蒸发，在SiO2基底上，制备Cu下电极；利用氩气流和氧气流的射频溅射，在沉积了Cu的SiO2基底上，沉积Zn2Te3O8靶材，射频溅射真空度优于10-3，溅射功率为300W，氩气流与氧气流分别为4mL/min和3mL/min；将氩气流关闭，对Zn2Te3O8薄膜进行氧气等离子处理，氧气等离子功率为200W，氧气流量为3mL/min；最后，通过真空蒸发，在Zn2Te3O8薄膜层上沉积Cu薄膜层，作为上电极，得到Cu为上、下电极，Zn2Te3O8为电介质层的MIM结构的薄膜电容。实施例4薄膜电容的制备工艺流程为：首先，在60℃下通过定向超声对SiO2基底进行清洗；然后，将ZnO2与TeO2混合粉末在400℃的温度下加热，经反应后合成Zn2Te3O8粉末；通过控温冷却Zn2Te3O8粉末，经压制成型，并置于真空干燥箱烘干，制备Zn2Te3O8靶材；采用真空蒸发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MIM结构薄膜电容制备工艺，其特征在于，利用氧气等离子处理，进行低温优化，制备工艺步骤如下：a. 在400℃的温度下，将ZnO2与TeO2混合粉末加热，经反应后合成 Zn2Te3O8粉末；b. Zn2Te3O8粉末控温冷却后，经压制成型，并置于真空干燥箱烘干，制备Zn2Te3O8靶材；c. 通过真空蒸发，在SiO2基底上，制备Cu下电极；d. 利用氩气流和氧气流的射频溅射方法，在沉积了Cu的SiO2基底上，沉积Zn2Te3O8靶材，制备电介质薄膜层；e. 将氩气流关闭，对Zn2Te3O8薄膜进行氧气等离子处理；f. 通过真空蒸发，在Zn2Te3O8薄膜层上沉积Cu层，作为上电极，得到 MIM 结构的薄膜电容。

【技术特征摘要】
1.一种MIM结构薄膜电容制备工艺，其特征在于，利用氧气等离子处理，进行低温优化，制备工艺步骤如下：a.在400℃的温度下，将ZnO2与TeO2混合粉末加热，经反应后合成Zn2Te3O8粉末；b.Zn2Te3O8粉末控温冷却后，经压制成型，并置于真空干燥箱烘干，制备Zn2Te3O8靶材；c.通过真空蒸发，在SiO2基底上，制备Cu下电极；d.利用氩气流和氧气流的射频溅射方法，在沉积了Cu的SiO2基底上，沉积Zn2Te3O8靶材，制备电介质薄膜层；e.将氩气流关闭，对Zn2Te3O8薄膜进行氧气等离子处理；f.通过真空蒸发，在Zn2Te3O8薄膜层上沉积Cu层，作为上电极，得到MIM结构的薄膜电...

【专利技术属性】
技术研发人员：易蒋孙，
申请(专利权)人：汕头市信音电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44