166797. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vékonyrétegű kondenzátor előállítására
166797 réteget azután a 62 elektródának megfelelően, szokásos módon, például maratással alakítjuk. Az előnyös alakítási eljárást a 3,391.373 ljsz., fotomaratási eljárásra vonatkozó amerikai szabadalmi leírás mutatja be. A 62 elektróda alakítása után a 64 szigetelőréteg a 62 elektróda megválasztott felületének anódos kezelése útján könnyen alakítható ki. A nitrogénnel doppolt ^-tantálnak oxidációs termékévé, például oxidjává történő átalakítására alkalmazható anódos kezelési eljárást ír le a 3,148.129 ljsz. amerikai szabadalmi leírás. A 62 elektród maszkírozása útján érhető el, hogy a 62 elektród anódos oxidációja annak csak bizonyos, előre meghatározott felületére korlátozódik. A 66 ellenelektróda egy vezető anyagnak, például nikróm ötvözetnek (80% Ni, 20% Cr), majd ezt követően aranynak a 64 szigetelőrétegre megfelelő védőmaszkon át történő vákuumgőzölésével választható le. Úgy is eljárhatunk, hogy a 66 elektródát alternatív módon gőzöléssel, majd ezt követő alakra maratással alakítjuk ki. A 64 szigetelőréteg a 66 ellenelektródát elválasztja és távoltartja a 62 báziselektródától és így képezi azokkal a 61 kondenzátort. A nitrogénnel doppolt /3-tantál kondenzátorrétegek ellenállása általában 10—50%-kal nagyobb, mint a hasonlóan leválasztott tiszta /3-tantál rétegeké, ez azonban természetesen függ a beépült nitrogén mennyiségétől. A nitrogénnel doppolt /3-tantál rétegek ellenállásának hőfoktényezője is általában negatívabb, mint a tiszta /3-tantál rétegeké. Bár tiszta jS-tantál rétegekkel is kitűnő kondenzátorok készíthetők, a kondenzátor üzembiztonsági, kapacitássűrűségi, környezetérzékenységi, kapacitáshőfoktényezői és veszteségitényező-mérések azt mutatják, hogy a nitrogénnel doppolt /3-tantál réteggel készült kondenzátorok e tulajdonságok tekintetében legalább olyan jók, mint a tiszta /3-tantál réteggel készült kondenzátorok és azok továbbfejlesztett, javított formáinak tekinthetők. Megemlítjük és hangsúlyozzuk itt, hogy jó kondenzátorokat eredményező nitrogénnel doppolt /3-tantál rétegek széles porlasztási paramétertartományban gyárthatók. Más szóval, az eljárási paraméterek a kitűnő minőségű kondenzátorrétegek gyártása során nem kritikusak, abban az esetben, ha a porlasztórendszerbe ellenőrzött mennyiségben nitrogénatomokat juttatunk^ Azt találtuk, hogy ha a nitrogénnel doppolt /3-tantál rétegeket folytonos üzemű porlasztóberendezésben, például a 3,521.765 ljsz. amerikai szabadalom szerinti berendezésben választjuk le, akkor a rétegek nitrogéntartalmának relatív mennyisége megfelelő módon ellenőrizhető termoelektromos energiamérésekkel. Noha a 61 vékonyréteges kondenzátor nitrogénnel doppolt /3-tantál báziselektródát tartalmaz, e célra egyéb elektromos vezetőanyagok is használhatók, így használható például normál tantál, /3-tantál, tantálnitrid, niobium stb. is. Ha a 62 báziselektródaként más vezetőanyagot használunk, akkor a 62 elektródára egy vékony, nitrogénnel doppolt /3-tantál réteget választunk le, majd azt nitrogénnel doppolt /3-tantáloxid szigetelőréteg kialakítása céljából oxidáljuk. A nitrogénnel doppolt jS-tantál vékonyréteges kondenzátorok gyártására bármely normál tantál vékonyréteges kondenzátor" gyártásra alkalmas eljárás is használható. A híradástechnikai iparban az áramkörökbe épített kondenzátorokkal szemben támasztott köve-5 telmények használt kritériuma a meghatározott vizsgálati körülmények között mért egyenáramú kóboráramok (szivárgási áramok). Ta2 0 5 szigetelőrétegű vékonyréteges tantálkondenzátoroknak — melyeket nitrogénnel doppolt vagy nem doppolt 10 /3-tantál vékonyréteg szobahőmérsékletű elektrolitban, 230 V feszültségű egyenárammal 1 órán át végzett anódos kezelése útján állítottunk elő — a kapacitás-sűrűsége kb. 56 nanofarad ( + 3%)/cm2 ellenelektróda-felület. Az olyan kondenzátorok, me-15 lyek 15 másodpercig rájuk kapcsolt 55 V egyenáramú feszültség alatt 1 farad kapacitásra 2 ampernél kisebb erősségű kóbor egyenáramot mutatnak, elektronikus berendezésben megbízhatóan üzemelő kondenzátoroknak minősülnek. 20 Egy tipikus kóboráram-vizsgálatot úgy hajtunk végre, hogy a 62 báziselektróda, például nitrogénnel doppolt /3-tantál elektróda és 66 ellenelektróda, például nikróm-arany elektróda közé 55 V egyenáramot kapcsolunk, mimellett a 62 báziselektródát 25 a 66 ellenelektródához képest pozitív előfeszültség alá helyezzük. A kóboráramot (szivárgási áramot) alkalmas műszerrel 15 másodperccel a feszültségrákapcsolás után mérjük. Nitrogénnel doppolt /3-tantál réteges kondenzátorokon végzett vizsgá-30 latok kis egyenáramú szivárgási áramszinteket és maradóan nagy hatásfokot mutattak a fenti kóboráram (szivárgási áram) vizsgálata során, amely 55 V ellenáramú feszültség 15 másodperces rákapcsolása esetén 2 amper/farad kapacitáserősségű kóboráram-35 intenzitást enged meg. 1. példa 40 a) Egy sor 11,4 x 9,5 x 0,13 cm méretű, kerskedelemben kapható üveglemezt egy kb. 1000 Á vastagságú, termikusan oxidált Ta2 0 5 -réteggel bontunk be. A Ta2 O s -réteget úgy alakítottuk ki, hogy egy 500 Á vastagságú tiszta /3-tantál réteget 5 órán át 45 550 c C-on levegőn oxidáltunk. A Ta 2 0 5 -al bevont üveglemezt vagy szubsztrátumot azután egy, a 3,521.765 ljsz. amerikai szabadalom szerinti vákuumberendezésben kezeltük 20 lemez/óra sebességgel. Egyenáramú porlasztással kb. 4000 Á vas-50 tagságú jö-tantál réteget vittünk fel azután három, egymást követő porlasztási művelettel 30 X 10~3 torr nyomáson és 300 °C szubsztrátumhőfokon. A három porlasztási művelet paraméterei az alábbiak voltak: 55 o PorlaszPorlasztási NitroArgon Eétegtási körülmények gén betáplevá-60 művelet sorszáma feszültség (Volt) Uli betáplálási sebesség (cm lálási sebesség i3 /perc) lasztási sebesség (Á/perc) 1. 4200 500 0,8 45 190 2. 4200 500 0 45 190 65 3. 4200 500 0,8 45 190 3
