基于无源集成技术的微波介质薄膜集成电容器,相比于低温共烧陶瓷（LowTemperature Co-Fired Ceramic,LTCC）型和印制电路板（Printed Circuit Board,PCB）预埋型集成电容器,具有更高的容量密度和更优良的微波性能,而且电容器的制备工艺与硅半导体工艺兼容,更能适应电子设备的微小型化。通常,低温烧结微波介质材料的成膜温度比高温烧结微波介质材料的成膜温度低,因此,低温烧结微波介质材料在薄膜集成电容器制备方面比高温烧结微波介质材料具有优势。本文以获得较低的烧成或热处理温度、谐振频率温度系数τ_f接近于零值的介质陶瓷和薄膜为目标,围绕Bi₂O₃-MoO₃二元系低温烧结微波陶瓷及其薄膜材料的结构、相组成及其形成机理和热氧化薄膜形成方法开展研究,主要研究内容如下:以Bi₂O₃和MoO₃为原材料,采用氧化物固相反应法分别合成Bi₂MoO₆、Bi₂Mo₂O₉和Bi₂Mo₃O₁2化合物。x射线衍射（XRD）物相分析表明,Bi₂MoO₆合成有中间物相Bi₂Mo₃O₁2生成,温度高于540°C后消失;Bi₂Mo₂O₉合成也出现中间物相Bi₂Mo₃O₁2,610°C后消失;仅Bi₂Mo₃O₁2合成无中间物相生成。Bi₂MoO₆、Bi₂Mo₂O₉和Bi₂Mo₃O₁2三种化合物可分别在800⁸60°C、640⁶55°C和635⁶50°C烧结成瓷,微波介电性能分别为Bi₂MoO₆:er=26.5²7.8,Qf=13500¹3600 GHz,τ_f=-95^-98×10^-6/°C;Bi₂Mo₂O₉:ε_r=34.8³6.8,Qf=11200¹1500 GHz,τ_f=50⁴5×10^-6/°C;Bi₂Mo₃O₁2:er=19.2²0.3,Qf=26400²6800 GHz,τ_f=-155^-135×10^-6/°C。明显地,作为微波电容器使用,τ_f尚不能满足要求。欲使τ_f=0,引入τ_f符号相反的单质氧化物进行改性是一种常见方法。Bi₂MoO₆中引入20 mol%Sm2O3,860°C和880°C下烧结τ_f分别可达2.3×10^-6/°C和-1.6×10^-6/°C;Bi₂Mo₂O₉中引入8 mol%MgO,640°C和660°C下烧结τ_f分别可达2.2×10^-6/°C和1.7×10^-6/°C;Bi₂Mo₃O₁2中引入TiO₂,当x Bi₂Mo₃O₁2+（1-x）TiO2中x=0.22时,690°C和710°C下烧结τ_f分别可达1.9×10^-6/°C和1.4×10^-6/°C。然而,虽然τ_f可以接近于零,但均存在烧结温度升高,瓷体致密度下降等问题。设想以τ_f为负值的Bi₂MoO₆、Bi₂Mo₃O₁2和τ_f为正值的Bi₂Mo₂O₉混合进行烧结。研究发现,Bi₂MoO₆、Bi₂Mo₃O₁2与Bi₂Mo₂O₉间均不会发生化学反应,混合烧结后瓷体的微波介电性能遵循Lichtenecher法则。xBi₂MoO₆+（1-x）Bi₂Mo₂O₉混合体系中,当Bi₂MoO₆的质量百分含量为30%时,640°C下ε_r=30.2、Qf=10725 GHz、τ_f=1.6×10^-6/°C,瓷体致密。xBi₂Mo₃O₁2+（1-x）Bi₂Mo₂O₉混合体系中,当Bi₂Mo₃O₁2摩尔含量为15%时,640°C下ε_r=31.6、Qf=12077 GHz、τ_f=2.1×10^-6/°C,瓷体致密。显然,这一设想要优于引入单质氧化物方案,更加有利于薄膜集成电容的制备。尝试开展了薄膜电容器的制备研究。提出的方法是以双靶多周期磁控溅射Bi/Mo薄膜,再经热氧化形成钼酸铋介质薄膜。Bi/Mo摩尔比2:3时,420⁴80°C随着热氧化温度升高,薄膜物相由Bi₂O₃、MoO₃逐渐转变为Bi₂MoO₆和Bi₂Mo₃O₁2,至450°C和480°C稳定为Bi₂Mo₃O₁2和Bi₂MoO₆混合相。氧化温度升高,电容量增大,6 V测试电压下漏电流密度（Id）降低,电容温度系数（τ_c）约为+300×10^-6/°C。Bi/Mo摩尔比2:1时,400⁶00°C可热氧化成介质薄膜。400°C时,薄膜相组成为Bi3.64Mo0.36O6.55、Bi₂Mo₂O₉和Bi₂O₃,无Bi₂MoO₆相;400⁵00°C时,Bi₂MoO₆体积百分含量随烧结温度升高急剧上升;500⁶00°C时,Bi₂MoO₆体积百分含量基本稳定,约为90%。ε_r随热处理温度升高而升高,500°C热处理的薄膜在1 kHz测试频率下ε_r达到最大值,ε_r=37.5、tand=1.06%;施加电压±12 V时（电场强度约18.2 kV/mm）,I_d=1.46′10^-7 A/mm2;在-12⁺12 V范围内,容量不随外电压变化而变化。利用Bi₂MoO₆、Bi₂Mo₂O₉和Bi₂Mo₃O₁2烧结温度低的特点,在氧气中对Bi/Mo金属薄膜进行热处理,在较低温度下成功制备出钼酸铋介质薄膜,将热氧化法从制备单一金属元素氧化物（二元化合物如TiO₂）薄膜拓展到二元金属元素化合物介质薄膜的制备,为热氧化法制备二元或多元金属元素化合物介质薄膜提供启示。热氧化法制备介质薄膜工艺简单,成膜效率高,是一种有应用前景的介质薄膜制备方法。以热氧化法在低温条件下制备的钼酸铋介质薄膜,有望应用于薄膜集成电容器的制备。