[发明专利]一种三维硅基片式薄膜电容器及其制造方法

权利要求书

1.一种三维硅基片式薄膜电容器，其特征在于：包括硅基体、微型孔洞、氧化硅层、氮化硅层、顶部打底层、顶部金层、背部打底层和背部金层，所述硅基体一侧为抛光面，该抛光面上设有若干个微形孔洞；所述硅基体的微形孔洞内壁和底部设有氧化硅层，在氧化硅层上设有氮化硅层；所述顶部打底层设置在氮化硅层上，在顶部打底层上设置顶部金层，所述背部打底层设置在硅基体的另一侧，在背部打底层上设有背部金层。

2.根据权利要求1所述的一种三维硅基片式薄膜电容器，其特征在于：所述硅基体为硅材料，单面抛光，粗糙度要求0.05～0.1，晶向100，该硅材料为低阻率硅基体，电阻率要求小于0.01Ω·cm，硅基体厚度不小于400μm。

3.根据权利要求1所述的一种三维硅基片式薄膜电容器，其特征在于：所述微形孔洞的孔径2-10μm，孔深5-80μm。

4.根据权利要求1所述的一种三维硅基片式薄膜电容器，其特征在于：所述顶部打底层和背部打底层为钛钨合金，厚度150～200nm；顶部金层厚度为2～4μm，采用电镀方式加厚。

5.根据权利要求1所述的一种三维硅基片式薄膜电容器，其特征在于：所述背部金层采用溅射镀膜方式实现，厚度0.8～1.5μm。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种三维硅基片式薄膜电容器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，清洗：选取低电阻率硅基体，即电阻率小于0.01Ω·cm，厚度不小于400μm，单面抛光，100晶向硅基体；用标准的1号硅片清洗液、2号硅片清洗液、丙酮、酒精和去离子水清洗甩干，以待备用；

步骤2，热氧化：将硅基体送入氧化炉中进行干氧氧化，温度780℃，氮气10L/min，氧气6L/min，时间20～60min；

步骤3，光刻：旋转涂胶；在95～110℃的热板上烘烤90±10秒；选取合适掩膜版，15±5秒时间的曝光；显影；用8％的HF溶液腐蚀二氧化硅层形成刻蚀窗口；最后在120±10℃的热板上烘干5～10分钟；

步骤4，孔洞刻蚀：利用博世刻蚀技术，在ICP刻蚀机中进行孔洞刻蚀；孔径2-10μm，孔深5-80μm，刻蚀参数：线圈功率500W，极板功率20W，腔体气压3.5Pa，SF₆流量135mL/min，C₄F₈流量8mL/min，氧气流量8mL/min，刻蚀时间7秒；钝化参数：线圈功率500W，极板功率0，腔体气压2.5Pa，SF₆流量0，C₄F₈流量80mL/min，氧气流量0，钝化时间3秒；

步骤5，清洗，用8％的HF溶液漂洗经孔洞刻蚀的硅基体，然后用丙酮、酒精和去离子水清洗甩干，以备热氧化；

步骤6，热氧化：将硅基体送入氧化炉中进行干氧氧化形成二氧化硅层，温度780℃，氮气10L/min，氧气6L/min，时间20～60min；

步骤7，钝化层层积：将硅基体送入PECVD炉中进行氮化硅薄膜3沉积，沉积参数：极板温度350℃，工作气压25Pa，功率400W，氨气流量25sccm，硅烷50sccm，氮气150sccm，时间5～15min；

步骤8，退火处理：将硅基体送入退火炉中进行氮气气氛退火，退火温度780℃，退火时间30分钟；

步骤9，顶电极溅射：用磁控溅射的方法依次在硅基体的功能层上溅射顶部钛钨打底层和顶部金层；

步骤10，电镀：对顶部金层进行镀金加厚，金层厚度2～4μm；

步骤11，光刻：进行涂胶；在95～110℃的热板上烘烤90±10秒；曝光时间10±3秒；显影；刻蚀顶部金层和顶部钛钨打底层；去胶；最后在120±10℃的热板上烘干5～10分钟；

步骤12，背部减薄：利用硅基体减薄机，采用机械减薄的方法对硅基体1进行减薄，厚度要求100～120μm；

步骤13，清洗：依次用丙酮、酒精和去离子水清洗硅基体并甩干，待用；

步骤14，底电极溅射：用磁控溅射的方法依次在硅基体的背面溅射背部钛钨打底层和背部金层；

步骤15，划片切割：采用机械切割的方法，对硅基体进行划片切割，制得尺寸符合要求的电容器。