干式積層陶瓷電容器的漏電流特性改善方法
【專利摘要】干式積層陶瓷電容器的漏電流特性改善方法，包括晶片準備階段;指定晶片上的電極層和電介層的積層層數階段;在晶片上形成初始絕緣層的階段；在初始絕緣層上形成電極層的階段；在電極層上形成電介層的階段；電極層和電介層反復實施積層的階段；積層后，電極層和電介層熱處理的階段；熱處理后形成保護層的階段；形成保護層后，晶片背面研磨階段；晶片背面研磨后以芯片形態切割階段；切割后的芯片形成外部電極的階段。本發明在形成內部電極的階段中形成擴散防止膜，外部環境有變化時防止內部電極物質向電介層內擴散，另外，電介層的非晶體化，內部電極層和電介層的積層完成后做適當的熱處理，提供了漏電流特性更高的高品質電容器的制造方法。
【專利說明】干式積層陶瓷電容器的漏電流特性改善方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種干式積層陶瓷電容器的改進方法，尤其是干式積層陶瓷電容器漏電流特性的改善方法。
【背景技術】
[0002]MLCC一即片式多層陶瓷電容器(Mult1-layer ceramic capacitors)作為多層電鍍金屬膜來制造的電容器，是臨時蓄電的配件。主要用在TV，VCR，PC，汽車電子，移動通信，數碼AV機，電腦等電器中，起到直流(DC-blocking)、分流(By-passing)以及交流等作用。
[0003]制造MLCC的方式是內部電極層和電介層重疊積層使多個電容器并列連接構成。其中形成電極層與電介層的方法分為兩種。第一，原材料使用液狀原料，利用印有電極圖形陶瓷材質的電介體薄片的濕式方法。第二，利用高真空的濺射方法，化學氣象蒸鍍方法和使用光掩膜(Photo mask)的照片蝕刻方法等利用半導體工藝方式的干式方法。其中干式方法使用精密的高真空濺射和化學氣象蒸鍍技術，與使用液狀原料的濕式方法相比在技術局限上可實現電極層和電介層的薄膜化和精密化，圖形的細微化。但在廣泛的材料研發中還有些不足。
[0004]更為棘手的問題是，為了改善電容器漏電流的特性，本領域的技術人員采取了很多辦法，比如在濕式方法中使用液狀原料形成電介膜是除了粉末材料外混合多種少量的稀土類金屬添加劑，但都很難達到優秀的解決漏電流效果。
【發明內容】
[0005]本發明是為了解決現有技術中存在的干式積層陶瓷電容器的漏電流特性難以改進的問題。提出了一種干式積層陶瓷電容器漏電流特性的改善方法。
[0006]本發明的技術方案如下:
[0007]干式積層陶瓷電容器的漏電流特性改善方法，包括以下步驟:
[0008]S1:晶片準備階段；
[0009]S2:指定晶片上的電極層和電介層的積層層數階段；
[0010]S3:在晶片上形成初始絕緣層的階段；
[0011]S4:在初始絕緣層上形成電極層的階段；
[0012]S5:在電極層上形成電介層的階段；
[0013]S6:電極層和電介層反復實施積層的階段；
[0014]S7:積層后，電極層和電介層熱處理的階段；
[0015]S8:熱處理后形成保護層的階段；
[0016]S9:形成保護層后，晶片背面研磨階段；
[0017]SlO:晶片背面研磨后以芯片形態切割階段；
[0018]Sll:切割后的芯片形成外部電極的階段。
[0019]進一步的，所述的電極層是采用高真空濺鍍著膜的方法而得，其層狀結構從下至上由下部擴散防止膜、電極膜以及上部擴散防止膜層疊組成。
[0020]進一步的，所述的下部擴散防止膜和上部擴散防止膜的材料為氮化鈦或氮化鉭。[0021 ] 進一步的，所述的電極膜材料是銅，銀或鋁。
[0022]進一步的，所述的下部擴散防止膜和上部擴散防止膜的厚度均為電極膜厚度的20%以下。
[0023]進一步的，電極膜的邊緣用擴散防止膜完全封住。
[0024]進一步的，所述的電介層為非結晶電介層，其材料為氧化鋁、氧化鈦或氧化鋯。
[0025]進一步的，所述的電介層的為多種氧化膜構成的非結晶復合電介層。
[0026]本發明有益效果如下:
[0027]第一，形成電極層時使用電極膜的擴散防止膜，阻止漏電流造成的電極膜離子滲透到電介層。第二，形成電介層時抑制電介膜內存留的金屬離子的擴散。第三，電極層或電介層形成時通過后續的熱處理清除電極膜或電介膜內殘留的有機化合物或水化物等妨礙漏電流特性的不必要成分，最終可提供高品質電容器的(MLCC)制造方法。
[0028]綜上所述，本發明利用高真空濺射技術和化學氣象蒸鍍技術形成電極層和電介層，從而達到薄膜化和精密化，在通過改善蒸鍍條件提高漏電流特性。最終提供了一種在外部環境變化下具有較強穩定性的高品質的MLCC制造方法。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]本發明共有附圖4幅。
[0030]圖1是本發明工藝流程示意圖；
[0031]圖2是本發明電極層的層狀結構示意圖；
[0032]圖3是本發明電介層的漏電流示意圖；
[0033]圖4是現有技術(改善前)和本發明(改善后)漏電流情況對比圖。
[0034]在圖中，1-晶片；2-PR;3-下部擴散防止膜；4_電極膜；5_上部擴散防止膜；6_下部電極層；7-電介層；8_上部電極層。
[0035]在圖2中，A是結晶化后的電介層漏電流示意圖出是本發明提供的非結晶性物質復合膜電介層漏電流示意圖。
【具體實施方式】
[0036]如圖1-3所示，干式積層陶瓷電容器漏電流特性的改善方法，包括以下步驟:
[0037]S1:晶片準備階段；
[0038]S2:指定晶片上的電極層和電介層的積層層數階段；
[0039]S3:在晶片上形成初始絕緣層的階段；
[0040]S4:在初始絕緣層上形成電極層的階段；
[0041]S5:在電極層上形成電介層的階段；
[0042]S6:電極層和電介層反復實施積層的階段；
[0043]S7:積層后，電極層和電介層熱處理的階段；
[0044]S8:熱處理后形成保護層的階段；
[0045]S9:形成保護層后，晶片背面研磨階段；[0046]SlO:晶片背面研磨后以芯片形態切割階段；
[0047]Sll:切割后的芯片形成外部電極的階段。
[0048]所述的電極層是采用高真空濺鍍著膜的方法而得，其層狀結構從下至上由下部擴散防止膜、電極膜以及上部擴散防止膜層疊組成。所述的下部擴散防止膜和上部擴散防止膜的材料為氮化鈦或氮化鉭。所述的電極膜材料是銅，銀或鋁。所述的下部擴散防止膜和上部擴散防止膜的厚度均為電極膜厚度的20%以下。電極膜的邊緣用擴散防止膜完全封住。所述的電介層為非結晶電介層，其材料為氧化鋁、氧化鈦或氧化鋯。所述的電介層的為多種氧化膜構成的非結晶復合電介層。
[0049]根據產品的規格電極和電介層進行反復蒸鍍時需要提前指定積層的層數(S2)。
[0050]為了確保基板和電容器之間絕緣特性，在初始絕緣層的形成階段(S3)所形成的絕緣膜為氧化膜或者氮化膜，為確保絕緣的特性，采用在高溫爐高溫蒸鍍方式制膜時，膜厚度為500A以上，選擇化學氣象蒸鍍制膜時，膜厚度為2000A以上。
[0051]電極層形成階段(S4)以如下方式進行:按照PR涂布，曝光，顯影的順序進行光刻圖像階段，再在PR上部進行電極膜蒸鍍，之后利用濕試溶液去除PR。
[0052]所述的電極膜蒸鍍是利用高真空濺鍍的方法以下部擴散防止膜，電極膜，上部擴散防止膜的順序進行的。由于電極層內部的擴散反射膜的電極膜不僅是上端，下端，就連側面也會很難與電介層斷開。所以必須在擴散防止膜和電極膜之間留出階梯覆蓋(STEP-C0VERAGE)的距離(如圖2所示)，之后將電極膜的邊緣用擴散防止膜完全封住。為此電極膜蒸鍍腔室按結構先把基板和濺鍍材料間的距離加長，蒸度條件是在產生等離子時所需的最少量的氬氣量和電功率電極膜階梯覆蓋率不良。并且擴散防止膜腔室結構根據基板和濺鍍材料之間距離緊密，通過基板旋轉的方式加強覆蓋性，由此可以對擴散防止膜中間的電極膜起到完全保護作用。所述的電極膜材料優選銅，銀或鋁。所述的下部擴散防止膜和上部擴散防止膜的材料優選氮化鈦或氮化鉭。由于電阻高所以擴散防止膜的厚度會限制在電極膜的20%以內。
[0053]電介層形成階段(S5)是利用金屬有機原料通過化學氣象蒸鍍或單原子蒸鍍的方式進行，優選使用氧化鋁，氧化鈦，氧化鋯。并且電介膜根據產品的規格不同也可以是單層或是多種氧化膜構成的復合層。在使用復合層時，為了防止各種金屬電離子或膜內的不純物移動使薄膜形成結晶，設定蒸鍍條件是十分重要的。為了避免薄膜結晶化，采用分次交替的方式進行蒸鍍。這時，次數根據后續的熱處理溫度不同而變化。例如使用氧化鋁和氧化鈦做復合層時，后續工程(指熱處理)在500度的時候，材料的結晶化溫度在350度，兩者差150度，按50度來調一個周期時，需要循環4次，即按照氧化鈦-氧化鋁-氧化鈦-氧化鋁-氧化鈦-氧化鋁-氧化鈦的順序分次蒸鍍形成電介層。
[0054]此后，按照電極層和電介層預先選定次數進行交替蒸鍍及熱處理。(S7 )
[0055]由于熱處理蒸鍍過的電極層和電介層內部的不純物，即殘留的有機化合物或水化合物等需要去除，因此在蒸鍍完成后進行清洗。熱處理進行時溫度最小400度以上，是按照電極膜或電介膜的純化結晶化特性來決定。例如，電極膜使用銅，電介膜使用氧化鈦的情況下，銅的內部氧化條件是在氮氣狀態、，雖然溫度在500度，但是氧化鈦的內部結晶化的條件是350度，所以在500度溫度下進行熱處理時氧化鈦不能以單層來使用，而使用復合層。
[0056]此后，因多種外部環境為了對產品起保護作用其外部做一層保護膜。(S8)此保護膜的后續的晶片背面進行研磨，按照芯片的形態切割，使外部電極可塑性溫度等條件下不易破碎及變形。保護膜完成后為了產品厚度在晶片背面進行研磨(S9).之后以芯片形態切害I] (SlO )形成外部電極(SI I)的方法和干式積層陶瓷電容器制造方法相同。
[0057]電極圖形是通過光刻膠蝕刻清洗方式[PR(Photo Resist)Lift-off]而得。
[0058]電介層為了防止電介膜內金屬離子等漏電流因素的擴散，通過調整蒸鍍條件的方法保持非晶體狀態。
[0059]完成積層后進行熱處理清除電極層與電介層內的不存物。
【權利要求】
1.干式積層陶瓷電容器的漏電流特性改善方法，包括以下步驟: S1:晶片準備階段； S2:指定晶片上的電極層和電介層的積層層數階段； 53:在晶片上形成初始絕緣層的階段； 54:在初始絕緣層上形成電極層的階段； 55:在電極層上形成電介層的階段； 56:電極層和電介層反復實施積層的階段； 57:積層后，電極層和電介層熱處理的階段； 58:熱處理后形成保護層的階段； 59:形成保護層后，晶片背面研磨階段； 510:晶片背面研磨后以芯片形態切割階段； 511:切割后的芯片形成外部電極的階段。
2.根據權利要求1所述的干式積層陶瓷電容器的漏電流特性改善方法，其特征在于:所述的電極層是從下至上由下部擴散防止膜(3)、電極膜(4)以及上部擴散防止膜(5)層疊組成。
3.根據權利要求2所述的干式積層陶瓷電容器的漏電流特性改善方法，其特征在于:所述電極層形成時，利用擴散防止膜和電極膜的層覆蓋性差距，改善漏電流特性。
4.根據權利要求2或3所述的干式積層陶瓷電容器的漏電流特性改善方法，其特征在于:電極膜(4)的邊緣被擴散防止膜完全封住。
5.根據權利要求2或3所述的干式積層陶瓷電容器的漏電流特性改善方法，其特征在于:電極膜蒸鍍腔室按結構先把基板和濺鍍材料間的距離加長，蒸鍍度條件是在產生等離子時所需的最少量的氬氣量和電功率，目的是為了使電極膜階梯覆蓋率不良，并且擴散防止膜腔室結構根據基板和濺鍍材料之間距離緊密，通過基板旋轉的方式加強覆蓋性，由此可以對擴散防止膜中間的電極膜起到完全封閉的作用。
6.根據權利要求1所述的干式積層陶瓷電容器的漏電流特性改善方法，其特征在于:所述的電介層的為多種氧化膜構成的非結晶復合電介層。
7.根據權利要求1所述的干式積層陶瓷電容器的漏電流特性改善方法，其特征在于:所述的采用使電介層中的薄膜不形成結晶為手段，改善漏電流特性。
8.根據權利要求6或7所述的干式積層陶瓷電容器的漏電流特性改善方法，其特征在于:電介層的復合膜形成時，電介膜蒸鍍按超過溫度的差距分開蒸鍍。
9.根據權利要求8所述的干式積層陶瓷電容器的漏電流特性改善方法，其特征在于:所述的超過溫度差距時指熱處理溫度和結晶化溫度之差。
【文檔編號】H01G4/005GK103745828SQ201310614219
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年11月25日 優先權日:2013年11月25日
【發明者】高在洪 申請人:大連天壹電子有限公司