一种BMN介质薄膜微波压控电容器的制备方法

摘要

本发明公开了一种BMN介质薄膜微波压控电容器的制备方法，首先制备底电极，再通过旋涂-热处理的方法制备铌酸铋镁介质薄膜层，再对介质薄膜层图形化，并于其上制备顶电极；器件尺寸为(550～1200)×(250～600)μm²，电容有效面积为(20～200)×(20～200)μm²。本发明的制备工艺简单、易于实现；制品在微波频段下品质因子(Q值)较高，调谐率适中，器件稳定性好，为现代微波通信系统的开发和应用提供了优良的元器件基础。

主权项

一种BMN介质薄膜微波压控电容器的制备方法，具有如下步骤：(一)制备底电极(1)清洗基片；采用去离子水超声清洗10min、丙酮超声清洗10min、酒精超声清洗10min、再用去离子水超声清洗10min的工艺对基片进行清洗，清洗后迅速将基片吹干；(2)旋涂光刻胶先将基片真空吸附在匀胶机吸附台上，将光刻胶滴在基片中央；转速选择为1500转/分钟，保持时间为10秒，将光刻胶均匀的涂覆在衬底表面，形成良好接触；所述光刻胶的涂覆厚度为2μm；(3)前烘将步骤(2)涂覆有光刻胶的基片置于干燥箱中，于130℃进行前烘处理，前烘时间为5min，令光刻胶中的溶剂挥发出来，烘干胶体；(4)曝光、显影、后烘利用光刻机采用接触式曝光方式，将步骤(3)完成前烘的基片在刻有底电极图形的掩模板下进行曝光处理，曝光时间12s；光刻胶经紫外线曝光后，见光部分可溶解于显影液中，从而将掩模板图形转移到光刻胶上，显影时间为30s；再对显影后的制品进行后烘坚膜，去除光刻胶中剩余的溶剂，提高光刻胶在后期过程中的保护能力，后烘时间为3min；(5)溅射镀膜、剥离使用磁控溅射工艺，将电极层溅射沉积到步骤(4)的制品表面，电极材料为Au，电极厚度为200nm；再对基片使用丙酮超声清洗，将光刻胶剥离掉，基片表面留有电极图形；(二)制备BMN即铌酸铋镁介质薄膜层(1)制备铌酸铋镁前驱体溶胶①配制铌的柠檬酸水溶液(a)称取五氧化二铌粉体，将五氧化二铌粉体加入氢氟酸中，水浴加热至其全部溶解，其中Nb₂O₅与HF的摩尔比为1:10；(b)向步骤(a)溶液中加入氨水，中和生成铌酸沉淀；(c)抽滤并洗涤步骤(b)所得的铌酸沉淀，去除F^‑与NH₄⁺；(d)将步骤(c)去除F^‑与NH₄⁺后的铌酸沉淀加入柠檬酸水溶液中，磁力搅拌使柠檬酸完全溶解，得到铌‑柠檬酸水溶液，其中五氧化二铌与柠檬酸的摩尔比为1:3～1:6；(e)将步骤(d)所得铌‑柠檬酸水溶液经60℃磁力搅拌，加热至水分挥发完全，得到稳定的铌‑柠檬酸水溶液；②按Bi_3/2MgNb_3/2O₇化学计量比称取五水硝酸铋，碳酸镁，加入步骤①铌‑柠檬酸水溶液中，加热搅拌得到铌酸铋镁前驱体溶胶；③向步骤②制得的铌酸铋镁前驱体溶胶中加入甲醇做稀释剂，加热搅拌得到所需要的铌酸铋镁前驱体溶胶；(2)将步骤(1)③配置的铌酸铋镁前驱体溶胶滴在基片上，用台式匀胶机匀胶，使前驱体溶胶均匀地涂覆在制备有底电极图形的基片上，然后于500℃热处理，去除有机物；(3)重复旋涂‑热处理过程，直至薄膜达到厚度为500nm；(4)将步骤(3)热处理后的薄膜在750℃进行后退火；得到BMN介质薄膜层；(三)BMN介质薄膜层的图形化将步骤(二)(4)制备有BMN介质薄膜层的基片经清洗、旋涂光刻胶、前烘、曝光、显影、后烘处理后放入刻蚀液中，采用湿烘法刻蚀工艺对BMN介质薄膜层进行图形化处理，刻蚀时间为10s；(四)制备顶电极，对步骤(三)图形化后的BMN介质薄膜层制备顶电极，步骤如下去：(1)旋涂光刻胶先将附有介质膜的基片真空吸附在匀胶机吸附台上，将光刻胶滴在基片中央；转盘转速选择为1500转/分钟，保持时间为10秒，将光刻胶均匀的涂覆在衬底表面，形成良好接触；所述光刻胶的涂覆厚度为2μm；(2)前烘将步骤(2)涂覆有光刻胶的基片置于干燥箱中，于130℃进行前烘处理，前烘时间为5min，令光刻胶中的溶剂挥发出来，烘干胶体；(3)曝光、显影、后烘利用光刻机采用接触式曝光方式将步骤(2)烘好的的基片在刻有顶电极图形的掩模板下进行曝光处理，曝光时间12s；光刻胶经紫外线曝光后，见光部分可溶解于显影液中，从而将掩模板图形转移到光刻胶上，显影时间为30s；再对显影后的制品就行后烘坚膜，去除光刻胶中剩余的溶剂，提高光刻胶在后期过程中的保护能力，后烘时间为3min；(4)溅射镀膜、剥离使用磁控溅射工艺，将电极层溅射沉积到步骤(4)制品表面，电极材料为Au，电极厚度为200nm；为了增强Au与基片的附着力使用Ti作为过渡层；再对基片使用丙酮超声清洗，将光刻胶剥离掉，基片表面留有具下电极图形；制得BMN介质薄膜微波压控电容器，器件尺寸为(550～1200)×(250～600)μm²，电容有效面积为(20～200)×(20～200)μm²。