一种可剥离衬底的薄膜电容器制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于薄膜元器件制备技术领域，涉及一种可剥离衬底的薄膜电容器制备方法，特别是涉及一种可剥离衬底的单层或多层薄膜电容器的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着电子技术的发展，半导体制造工艺从微米发展到纳米阶段后，芯片集成度大幅提升，对其搭配所需的元器件也相应地提出了更高的要求。如移动通讯领域的发展，要求英特尔中央处理器核心芯片进一步缩小，使元器件，特别是片式多层陶瓷电容器(MLCC)，面临如下的问题:基板背面可利用的有效电容区被大幅降低，但元器件需求量却大幅增加；同时表面贴装的空间非常有限。对于这些问题，英特尔公司提出了使用小尺寸表面贴装或嵌入式无源器件的解决方案，要求所用的多层陶瓷电容器(MLCC)在不降低容值和可靠性的情况下，尽可能缩小尺寸。
[0003]为了达到上述目标，采用薄膜方法制造电子元器件是技术发展的趋势之一，同时，为了进一步减少器件的体积，需要将薄膜器件从基片上剥离出来而直接进行贴装。现有技术主要是采用制造金属牺牲层的方式，即先在基片上通过薄膜方法沉积一层金属牺牲层，待薄膜或器件做好后再用酸或者碱进行选择性腐蚀牺牲层而获得可剥离衬底的薄膜，但该方法对于以钛酸钡基材料为介质和以金属或非金属氧化物为电极的薄膜电容器，需要先对薄膜材料进行保护后才能用选择性腐蚀液去掉牺牲层，且在腐蚀牺牲层的同时，介质层和电极层也很有可以会被部分腐蚀，增加了薄膜从衬底剥离的难度。
[0004]为了改进上述不足，本发明采用聚胺脂有机材料作为衬底与薄膜之间的牺牲层，并通过在薄膜器件退火的同时将有机层烧掉，实现薄膜或器件从衬底上的剥离。相比上述金属牺牲层的方式，可以避免使用酸或碱等溶液，同时也可以避免酸或碱对介质层和电极层的损伤，具有便捷和低成本的特点。
【发明内容】
[0005]本发明的目的旨在提供一种可剥离衬底的薄膜电容器的制备方法，通过该方法可以实现薄膜电容器从衬底上的快速和低成本剥离，该方法可以有效地降低薄膜电容器的体积，方便薄膜电容器贴装或嵌入其它地方，有利于提高芯片或集成电路的集成度。
[0006]本发明解决上述技术问题的技术方案是:
一种可剥离衬底的薄膜电容器制备方法，包括胶层制备、介质层制备、电极图层制备、复合层制备、剥离工序，其工艺步骤为:
①胶层制备:在衬底上旋涂一定厚度的聚胺脂胶层，并用紫外光固化；
②介质层制备:采用溶胶凝胶或溅射法制备介质层；
③电极图层制备:采用溅射法制备电极层，并利用激光刻蚀获得图案化电极图层；
④复合层制备:再按介质层/电极图层/介质层/电极图层的方式依次制备，并在电容器长边的两端制备端电极，形成叉指结构的单层或多层薄膜电容器； ⑤剥离:将上述薄膜电容器放入电阻炉，在一定温度进行退火处理，使介质层晶化并烧掉有机层，实现薄膜电容器从衬底上的剥离。
[0007]以上所述的衬底包括氧化铝、石英、硅片、氧化锆、钛酸锶单晶片。
[0008]以上所述的电极图层为金属或非金属无机氧化物薄膜材料，包括N1、Ag、Cu、T1、Au或Pt的纯金属或其复合金属和ITO、AZO、SnO2氧化物；
以上所述的介质层包括以BaT13以及以BaT13为基的各类介电薄膜材料，包括PZT、X7R瓷粉、Y5V瓷粉、X8R瓷粉的无机非金属氧化物薄膜。
[0009]以上所述的介质层可以是一层，也可以是多层。
[0010]以上所述的聚胺脂层的厚度为0.2?5 μπι，所述电极层的单层的厚度为0.1?2 μ m，所述的介质层的单层厚度为0.2?3 μ m。
[0011]以上所述薄膜电容器退火温度为500?800°C，时间为15?120分钟。
本发明的优点和积极效果:
1、采用本方法采用聚胺脂有机材料作为衬底与薄膜之间的牺牲层，并且可以在薄膜退火过程将有机层去除，从而实现薄膜与衬底的剥离。
[0012]2、本方法在整个剥离过程无需要使用酸或碱的溶液，可以避免酸或碱溶液对介质层和电极层的损伤。
[0013]3、本方法剥离衬底的薄膜电容器制备较现有薄膜剥离技术相比，具有成本低、工艺简单、易于工业化的优势，特别适合于薄膜元器件，特别是单层或多层薄膜元器件从衬底上的剥离。
[0014]
【附图说明】
[0015]图1:从衬底剥离后的薄膜电容器的断面SEM图。
【具体实施方式】
[0016]为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容。
[0017]实施例1
一种可剥离衬底的薄膜电容器制备方法，具体实施步骤如下:
(1)在氧化铝衬底上通过旋涂方式涂上一层厚度为2.5 μπι的聚胺脂层，并通过紫外光固化；
(2)采用磁控溅射法沉积厚度为3μπι的8&1103介质薄膜；
(3)采用磁控溅射法，在上述介质层上沉积厚度为2μ m的ITO电极薄膜层，并通过激光刻蚀方法将ITO电极薄膜图案化为0201尺寸的MLCC的电容电极尺寸；
(4)采用磁控溅射法依次沉积厚度为3μ m的BaT13介质薄膜和2 μ m的ITO电极薄膜，并激光刻蚀对ITO电极层按照0201规格电容器电极错层结构进行图案化，并重复介质层和电极层3次，最后在电容器长边两端溅射Ag的端电极，形成具有叉指结构的多层薄膜电容器;
(5)将上述多层薄膜电容器放入电阻炉，在600°C的条件下退火30分钟，实现薄膜电容器从衬底的剥离，剥离后的薄膜断面SEM图如图1所示。
[0018]实施例2
一种可剥离衬底的薄膜电容器制备方法，具体实施步骤如下:
(1)在氧化铝衬底上通过旋涂方式涂上一层厚度为1.5 μπι的聚胺脂层，并通过紫外光固化；
(2)以钛酸丁脂、醋酸钡、冰醋酸、乙酰丙酮等配制金属离子浓度为0.5mol/L的溶胶，通过匀胶方式在上述聚胺脂层上制备2 μπι的8&1103介质薄膜；
(3)采用磁控溅射法，在上述介质层上沉积厚度为0.2 μπι的Ag电极薄膜层，并通过激光刻蚀方法将Ag电极薄膜图案化为0201尺寸的MLCC的电容电极尺寸；
(4)采用上述溶胶凝胶法依次制备厚度为0.5 μπι的BaT13介质薄膜和0.2 μπι的Ag电极薄膜，并激光刻蚀对Ag电极层按照0201规格电容器电极错层结构进行图案化，并重复介质层和电极层30次，最后在电容器长边两端溅射Ag的端电极，形成具有叉指结构的多层薄膜电容器；
(5)将上述多层薄膜电容器放入电阻炉，在550°C的条件下退火60分钟，实现薄膜电容器从衬底的剥离。
[0019]实施例3
一种可剥离衬底的薄膜电容器制备方法，具体实施步骤如下:
(1)在石英衬底上通过旋涂方式涂上一层厚度为0.5 μπι的聚胺脂层，并通过紫外光固化；
(2)以钛酸丁脂、醋酸锆、醋酸铅、冰醋酸、乙酰丙酮等配制金属离子浓度为0.8mol/L的溶胶，通过匀胶方式在上述聚胺脂层上制备3 μπι的PZT介质薄膜；
(3)采用磁控溅射法，在上述介质层上沉积厚度为2μπι的Cu电极薄膜层，并通过激光刻蚀方法将Cu电极薄膜图案化为0402尺寸的MLCC的电容电极尺寸；
(4)采用上述溶胶凝胶法依次制备厚度为3μπι的PZT介质薄膜和2 μπι的Cu电极薄膜，并激光刻蚀对Cu电极层按照0402规格电容器电极错层结构进行图案化，并重复介质层和电极层50次，最后在电容器长边两端溅射Ag的端电极，形成具有叉指结构的多层薄膜电容器；
(5)将上述多层薄膜电容器放入电阻炉，在500°C的条件下退火40分钟，实现薄膜电容器从衬底的剥离。
[0020]实施例4
一种可剥离衬底的薄膜电容器制备方法，具体实施步骤如下:
(1)在硅片衬底上通过旋涂方式涂上一层厚度为3μπι的聚胺脂层，并