Керамический материал

и 881071 Союз СоветскмкСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кд. с присоединением заявки РЙ(23.) П риоритет С 04 В 35/00 1 всударстееииый комитет СССР ав делам изебретеиий и еткрытий(54) КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ Изобретение относится,к микроэлектронике, в частности к специальным материалам микроэлектроники, и можетбыть использовано для изоляции электродов в тонкопленочных конден- саторах являющихся необходимыми элементами в интегральных, схемах, получающих все более широкое распространение в приборах различного функционального назначения современной техники. 10Диэлектрические материалы для конденсаторных структур с целью повышейия температурной стабильности и диэлектрической проницаемости приготавливают, как правило, в виде механических смесей ряда химических соединений. Для получения высоких значений диэлектрической проницаемости после нанесения иэоли.рующих слоев полученные структуры отжигают в течение нескольких часов .при 400 - 800 С.Одним иэ важнейших параметров тонкопленочных конденсаторов, является также его ток утечки, определяемый непосредственно удельным электрическим сопротивлением материала изолирующего слоя,Известен высокочастотный конденсаторный керамический материал, полученный спеканием смеси порошков, %: углекислый стронций 54,3, оксид цнркония 27,8, оксид титана 14,9, с добавками перекиси. марганца 1 - 3 и оксида магния - 1,3, Данный материал имеет значение диэлектрической проницаемости Я = 95 - 100 и удельное электрическое сопротивление У. =10 Ом см, Его температурный коэффициент диэлектрической проницаемости ТКЕ= (1 - 3)х Юх 10 град 13Однако для целого ряда применений требуются более. высокие значения Р, определяющие токи утечки в тонкопленочных конденсаторах,Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является керамический мате. риал, включающий оксид бария, оксид тантала и оксид висмут при следунпцем соотношении. ингредиентов, вес,%: ВаО 42,5; Та 05 26,8;80 з 30,7.Его ТКЕ в интервале 20 - 350 фС составляет 15 10 6 град, диэлектрическая проницаемость Я = 65. Характерное значение удельного элект. рического сопротивления пленок, полученных,8 - 1,0,7 42,5 26,высокочастотным ионно - плазменным распылением мишеней из этого материала составляетД =310 Я Омсм 2),Такие пленки не выдерживают рабочих напряжений, подаваемых на обкладки конденса.тора происходит электрический пробой.диэлектрического слоя,Целью изобретения является повышениеудельного электрического сопротивления ма.териала. 10Поставленная цель достигается тем, чтокерамический. материал, включающий оксидбария, оксид тантала и оксид .висмута, дополнительно содержит оксид церия и оксид иттрия при следующем соотношении компонентов, вес.%:Оксид бария 34,0 - 42,0Оксид тантала 23,0 - 26,7Оксид висмута 24,6 - 30,3Оксид церия 0,5 - 20 гоОксид иттрия 0,2-5,0Введение оксида церия и оксида иттрия позволяет при сохранении высоких значенийдиэлектрической постояннбй Е , невысокого тан.генса угла диэлектрических потерь тц Б и высокой температурной стабильности Е увеличитьулельное электрическое сопротивление Р посравнению с известным материалом в 10-20 разПри содержании оксида церия и оксида иттриявыше или ниже указанных в данном составепределов У, увеличивается незначительно, ипри этом ухудшаются другие злектрофизическиепараметры: - уменьшается, т 9 8 увеличивается, температурная стабильность с ухудшается.Керамический материал получают следующимобразом.35Смесь ингредиентов, включающая оксидыбария, тантала, висмута церия и иттрия, взятые в указанных соотношениях, помещают в фарфо. ровый барабан валковой мельницы, Весовое соотношение смеси оксидов и измельчающих шаров 2:1. Производят смешение и измельчение порошков оксидов в течение 3 ч. Перемешанную измельченную смесь оксидов выгружают из фарфорового барабана и отделяют от измельчающих шаров, 200 г полученной смеси помещают в фарфоровую чашу, добавляют 20 - 30 мл 5%- ного раствора поливинилового спирта. Содержимое тщательно перемешивают, помещают в пресс-форму и производят прессование мишени при удельном давлении 800, кг/ем. Полученную заготовку помещают на алундовую плиту, загружают в печь с силитовыми нагревателями и производят спекание мишени при 1100 - 1200 С 1 ч.Полученный керамический диск (мишень) помащают на высоковольтный катод ионноплазменной установки и производят напыление диэлектрических пленок в следующем технологическом режиме: давление аргона. (5 - 9) х ЙО Па; анодный ток 3 = 0,4 - 0,8 А; тем Дпература подложек 50 - 100 С. В качестве подложек используют ситалловые подложки марки СТ - 32, с предварительно нанесенными на их поверхность нижними электродами из алюминия. Затем проводят отжиг полученных структур при 250+10 С 1 ч, После этого наносят верхние обкладки конденсаторов напылением алюминия, Для контроля электрофизических параметров полученных конденсаторов ис. пользуют вольтметр ламповый ВК 7 - 3, мост универсальный Е 7 - 4, эллипсометр 3 - 3. Составы мишеней и сравнительные значения электрофизических параметров лреллагаемых и известных пленок сведены в таблицу. Электрофизические свойсч Рядиэлектрических пленок881071 34,0-42,0 23 - 26,7 24,6 - 30,3 0,5 - 20,0 0,2-5,0 Составитель С, ШахиджановаТехред ОЛегеза Корректор В. Синицкая Редактор В. Бобков Тираж 663 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д.4/5Подписное Заказ 9863/40 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 Как видно нз таблицы, диэлектрические слои, данных составов, приготовленные распы.пением мишеней, имеют лучшие. электрофизические параметры, по сравнению,с известными Отклонение состава мишеней от предлагаемых приводит к ухудшению электрофиэнческих параметров н отсутствию положительного эффекта.Таким образом, использование предлагаемого материала позволяет беэ ухудшения. электро О физических параметров увеличить в 10 - 20 раз его удельное электрическое сопротивление по сравнению с известными составами.Формула изобретения 15 Керамический материал, включающий оксид бария, оксид тантала и оксид висмута, о т л и 6ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повыщения удельного электрического сопротивления, . он дополиительно содержит оксвд,церия и ок. сид иттрия при следующем соотношении компо: нентов, вес.%: .Оксид барияОксиц танталаОксид висмутаОксид церияОксид иттрия Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР Иф 259282,кл, Н 01 4/12, 1963.2, Авторское свидетельство СССР У 222228,кл. С 04 В 35/40, 1965 (прототип).