[发明专利]一种多层薄膜电容器的无掩膜制备方法

说明书

本发明公开了一种多层薄膜电容器的无掩膜制备方法。该方法先配制纳米金属粉体浆料或采用溶胶凝胶法制备非金属导电氧化物胶体，并均匀涂覆在基片上，然后通过可控温度的红外光斑对基片定向扫描加热，从而使浆料或胶体在干燥、挥发过程中发生定向收缩并形成初始电极图案，最后采用激光光斑加热，使金属电极材料发生表面粘结或使非金属导电氧化物结晶并形成清晰的电极图案最后采用溶胶凝胶法或溅射法制备介质薄膜，再按上述方法在介质薄膜上制备电极薄膜，并利用定向扫描加热使第二层电极与底电极形成错层，重复上述步骤制成具有叉指结构的多层薄膜电容器。本发明无需使用掩膜或光刻技术即可实现多层薄膜电容器的制备，具有成本低，工艺控制简单的特点。

技术领域

本发明属于薄膜元器件制备技术领域，涉及一种多层薄膜电容器的无掩膜制备方法，特别是涉及一种采用红外光斑定向加热胶体并使胶体定向收缩而达到电极薄膜图案化的方法。

背景技术

随着电子元器件，特别是多层陶瓷电容器（MLCC）微型化、高容量发展的需要，如先进的MLCC产品尺寸已发展到01005尺寸，传统的厚膜法制造MLCC已受到材料、浆料、丝网印刷技术等的诸多限制，难以满足MLCC元器件进一步微小型化发展的需要。半导体薄膜技术已成为制造微小型电子元器件的主要发展方向之一。然而由于MLCC的叉指结构，在其制作过程中，电极的图案是一个关键的技术，现行的电极薄膜图案化的方法主要有：①光刻技术；②物理掩膜技术；③无掩膜技术，如采用电子束写入技术在基片上制作出需要的图案，或通过激光刻蚀技术刻蚀出所需图案。

对于薄膜化的元器件，特别是多层薄膜电容器，在电极薄膜图案的过程中，如果采用传统的光刻技术，每层电极均需要进行图案化处理，而面对成百上千层的制作工艺要求，高成本、低效率的问题还难以突破；物理掩膜技术则对掩膜板及对位精度要求很高，对于微小尺寸的MLCC产品工艺控制要求高，难以满足实际应用要求。无掩膜技术由于不需要光刻和掩膜板，因此图案化速度快，具有十分突出的成本优势。因此，制作过程中的图形化问题是制约多层薄膜电容器规模化制备的关键因素之一，迫切需要一种快速且低成本的图案化技术。

为了实现上述目的，本发明以纳米金属粉体浆料或非金属导电氧化物胶体，通过匀胶方式在基片上均匀涂覆，再先后采用可控温度的红外光斑和激光光斑对基片进行定向加热，利用胶体在受热过程中的定向收缩实现电极薄膜的图案化，随后沉积介质薄膜，并在介质薄膜上参照上述方法在制备图案化的电极薄膜，以此反复从而实现多层薄膜电容器的制作。采用本方法制备薄膜电容器，通过定向加热方式即可以实现电极薄膜胶体的定向收缩，从而实现电极薄膜的图案化，具有快速、低成本特点，适合于多层薄膜电容器的批量制备。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种多层薄膜电容器的无掩膜制备方法，通过该方法可以实现多层薄膜电容器电极薄膜的快捷图案化，具有工艺简单、成本低、适合批量制备等优势。

本发明解决上述技术问题的方案是：

一种多层薄膜电容器的无掩膜制备方法，其特征在于：包括底电极、介质薄膜、电极薄膜和多层薄膜电容器的制备，主要工艺操作为：

①底电极制备：配制纳米金属粉体浆料或采用溶胶凝胶法制备非金属导电氧化物胶体，并均匀涂覆在基片上，然后通过可控温度的红外光斑对基片定向扫描加热，从而使浆料或胶体在干燥、挥发过程中发生定向收缩并形成初始电极图案，最后采用激光光斑加热，使金属电极材料发生表面粘结为金属薄膜或使非金属导电氧化物结晶为非金属导电氧化物薄膜，并形成清晰的电极图案；

②介质薄膜制备：介质薄膜制备的方法是采用溶胶凝胶法或溅射法，即在上述底电极上，通过溶胶凝胶匀胶方式制备介质薄膜，或以陶瓷靶材、粉末靶材采用磁控溅射方式制备介质薄膜；

③电极薄膜制备：在步骤②得到的介质薄膜的基础上，按上述步骤①底电极薄膜制备方式配制纳米金属粉体浆料或采用溶胶凝胶法制备非金属导电氧化物胶体，并均匀涂覆在介质薄膜上制备第二层电极薄膜，并利用定向扫描加热使第二层电极与底电极形成错层；