电容器结构制造技术

公开了一种适用于形成电容器的结构，包括设置在电极表面上的电容器介电材料。还公开了形成该结构的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及电容器领域。具体地说，本专利技术涉及例如在印刷电路板的制造中能够嵌埋在叠层介电材料中的电容器。
技术介绍
叠层印刷电路板以及多芯片组件做电子元件例如集成电路、电容器、电阻器、电感器和其它元件的支撑衬底(substrate)用。通常，分立无源元件例如电阻器、电容器和电感器表面安装到印刷电路板上。这种表面安装的分立的无源元件会占用印刷电路板的大量资源(real estate)，因此限制了用于安装有源元件例如集成电路的空间。由于缩短了引线，因此从印刷电路板表面去除无源元件能够增加有源元件的密度、进一步使印刷电路板微型化、增加计算能力、降低系统噪声和降低噪声灵敏度。在叠层印刷电路板结构内嵌埋无源元件使得能够从印刷电路板表面去除这些元件。电容器的容量密度(capacitance density)取决于介电材料的厚度、介电材料介电材料的介电常数和电极的面积。介电材料厚度的减小而增加了电容器的容量密度。对于电容器来说，电容器的容量密度越大，所需的面积越小。缩小电容器所用的面积也缩小了使用该电容器所需的印刷电路板的空间量。因此，需要具有较薄电介质层和对应的较小面积的电容器。然而，当介电材料层变薄时，底层的导电衬底(电极)的外形值得考虑。通常通过在导电衬底例如铜箔上沉积介电材料制备常规的可嵌埋的薄膜电容器结构，另一导电层沉积在与导电衬底相对的介电材料上。用来制备这些可嵌埋电容器的铜箔是在印刷电路板工业中通常使用的那些箔。通常通过从溶液将铜电沉积到旋转圆筒上制备铜箔。与圆筒相邻的铜箔表面是光滑(光亮)表面，而另一表面具有非常高的粗糙度(不光滑面)。箔的不光滑表面一般提供对衬底例如聚合物层的更好粘接，所述聚合物层例如是光刻胶或者聚合物介电材料例如玻璃增强的环氧树脂。通常通过考虑表面的粗糙度即峰到谷的距离评估金属箔的外形结构。如在聚合物涂层的情况下那样，将电容器介电材料涂覆到箔的不光滑表面提高了电容器介电材料和箔之间的粘接。这样，表面越粗糙，电容器介电材料与箔的粘接越好。然而，当使用薄电容器介电材料时，非常粗糙的表面引起其它问题。较粗糙的箔表面需要比较光滑的箔表面沉积更多的电容器介电材料，以得到具有给定容量密度的结构。与较光滑的箔所需的工序相比，添加更多的电容器介电材料需要额外的沉积工序。这些额外的工序会极大地增加工艺成本。太粗糙的箔表面会引起电容器介电材料层的均匀性问题，导致短路。太光滑的箔表面会不利地影响电容器介电材料与箔的粘接。对于薄膜电容器制造来说，所希望的是具有足够光滑度的金属箔，一边提供具有希望的电容均匀性同时仍然提供与电容器介电材料的足够粘接强度的较薄电容器电介质材料层。美国专利申请No.2003/0068517(Andresakis等人)公开了用于嵌埋无源元件的涂覆了镍的铜箔。在该专利申请中，使用常规的铜箔。该专利申请没有意识到制备包含可嵌埋薄膜电介质且不具有很大的短路数量的电容器所需的粗糙度和光滑度的平衡。
技术实现思路
本专利技术通过提供一种结构满足上述需要，该结构包含具有第一和第二表面的电极和设置在电极第一表面上的电容器介电材料，其中第一电极的第一表面具有≤200nm的Ra值，≤2000nm的Rz(din)值，≤250nm的W值。本专利技术还提供一种包含具有第一和第二表面的电极、设置在电极第一表面上的阻挡层和设置在阻挡层上的电容器介电材料的结构，其中阻挡层是电沉积的镍层，并且包含＜3原子％的铜。此外，本专利技术提供一种形成电极结构的方法，包括下列步骤提供具有第一表面的金属箔；使金属箔与电镀镍的溶液接触，并且施加足够的阳极电势，以便在金属箔的第一表面上沉积镍层，其中镀镍的第一表面具有≤200nm的Ra值，≤2000nm的Rz(din)值，≤250nm的W值。附图说明图1A-1C示出了本专利技术的一个实施例的截面图。图2A-2C示出了本专利技术的又一实施例的截面图。图3A-3C示出了形成本专利技术电容器的一种方法。图4A-4H示出了布图本专利技术电容器的一种方法。图5A-5D示出了根据本专利技术形成嵌埋电容器的一种方法。图6示出了本专利技术的涂覆镍的铜箔。图7示出了可比较的涂覆镍的铜箔。图中，相同的附图标记表示相同的元件。具体实施例方式如本说明书中所使用的，下列缩略语应具有下列含义，除非上下文明确表示其它含义℃＝摄氏度；rpm＝每分钟的转数；mol＝摩尔；hr＝小时；min＝分钟；sec＝秒；nm＝纳米；μm＝微米；cm＝厘米；in.＝英寸；nF＝纳法；wt％＝重量百分比。在本说明书中，术语“印刷布线板”和“印刷电路板”可交换使用。“沉积”和“镀覆”可交换使用，并且既包含化学镀，又包含电镀。“多层”指的是两层或者多层。术语“电容器介电材料”指的是用来形成电容器的一层或多层介电材料。“叠层介电材料”指的是在多层材料的制造中使用并其能够在其内嵌埋产品、例如电容器的有机介电材料。“烷基”指的是线性、支链和环状烷基。不定冠词指的是单复数。所有百分比都是重量百分比，除非另外提示。所有数值范围都是包含端点的，并且可以以任何顺序组合，除非很明显地这些数值范围限于总计100％。通常，通过在电极上设置电容器介电材料层形成本专利技术的介电结构。这种结构适于电容器的制造。本专利技术提供了包含具有第一和第二表面的电极以及设置在电极第一表面上的电容器介电材料的结构，其中电极的第一表面具有≤200nm的Ra值，≤2000nm的Rz(din)值，≤250nm的W值。第一和第二电极表面指的是电极的第一和第二主表面。第一电极包含第一导电层。在本专利技术中可以适当地采用各种导电层。通常，导电层是金属层。这种导电层可以是自支撑的，如金属箔的情况那样，或者可以沉积在衬底上。适当的金属箔包含铜、银、镍、铂、铱、金、锡、铝及其合金，例如不锈钢，但不限于此。适当的合金包含那些包含锡的合金例如锡铜或者锡铋、铬和铋，但不限于此。优选的金属箔是铜、银、金、铂、铝、镍、钛和不锈钢。适用于本专利技术的导电金属箔可以具有宽范围的厚度。通常，这种导电金属箔具有从0.005mm至0.5mm(0.0002至0.02英寸)范围内的额定厚度。金属箔厚度经常用重量表示。例如，适当的铜箔具有每929cm2从3.5到397g的重量(每平方英尺0.125至14盎司)，特别是具有每929cm2从7到170g的重量(每平方英尺0.25至6盎司)，尤其具有每929cm2从14到140g的重量(每平方英尺0.5至5盎司)。可以利用常规的电沉积技术制备金属箔。例如，利用圆筒阴极制备导电箔，所述圆筒阴极具有足以给予箔的圆筒表面所需的表面粗糙度水平的表面。以这种方式，在不需要后续表面处理的情况下，可以生产具有≤200nm的Ra值、≤2000nm的Rz(din)值和≤250nm的W值的箔。这可以利用常规的抛光方法实现。可以选择的是，可以用光致抗蚀剂涂覆圆筒，光致抗蚀剂可以是干膜，也可以是液体光致抗蚀剂，然后通过掩模利用适当波长的光化学辐射(actinic radiation)成像，接着进行光致抗蚀剂显影。然后蚀刻圆筒，剥离剩余的光致抗蚀剂，以便提供具有希望的表面纹理的圆筒。这种形成了纹理的圆筒将提供具有希望的表面光滑度的箔。可以选择的是，可以通过常规金属箔的表面处理或者表面修正得到适当的金属箔。例如，可以在常规的金属箔表面上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结构，其包括具有第一和第二表面的电极以及设置在电极第一表面上的电容器介电材料，其中所述电极的第一表面具有≤２００ｎｍ的Ｒａ值、≤２０００ｎｍ的Ｒｚ（ｄｉｎ）值和≤２５０ｎｍ的Ｗ值。

【技术特征摘要】
US 2004-10-8 60/617,1111.一种结构，其包括具有第一和第二表面的电极以及设置在电极第一表面上的电容器介电材料，其中所述电极的第一表面具有≤200nm的Ra值、≤2000nm的Rz(din)值和≤250nm的W值。2.如权利要求1所述的结构，其特征在于，所述电极包括导电层和阻挡层。3.如权利要求1所述的结构，其特征在于，所述电容器介电材料具有≥10的介电常数。4.一种电容器，其包括如权利要求1所述的结构，还包括设置在所述电容器介电材料上的第二电极。5.一种结构，其包括具有第一和第二表面的电极、设置在所述电极第一表面上的阻挡层和设置在所述阻挡层上的电容器介电材料，其中所述阻挡层是包括＜3原子％铜的电镀镍层。6.如权利要求5所述的结构，其特征在于，所述电容器介电材料具有≥10的介电常数。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：JP卡哈兰，MA热兹尼科，JE谢姆纳，R哈里哈伦，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]