CN115699234A - 改性的金属箔电容器及制造其的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种金属箔电容器，优选为铝电容器，该金属箔电容器包括改性的金属箔，该改性的金属箔包括基底金属，优选为铝箔。改性的金属箔电容器可以满足以下条件中的至少两个条件：(a)改性的金属箔具有比未改性的金属箔至少大10倍的表面积；(b)改性的金属箔的介电常数(k)至少为5；(c)改性的金属箔的厚度至少为1微米；和/或(d)除基底金属外，改性的金属箔还包括至少一种金属，其中，基于改性的金属箔的总重量，所述至少一种金属的含量至少为0.01wt.％。还公开了制备金属箔电容器的方法。

Description

改性的金属箔电容器及制造其的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年12月15日提交的美国临时申请No.63/199,229的权益和优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及电子装置，并且更具体地，涉及具有高电容的基于金属的(例如，基于铝的)电容器及其在嵌入式电路和集成电路中的使用。
背景技术
电容器装置在电子、电气和微电子领域有许多应用。电容器装置可用于能量存储。具体地，铝电容器由于其高电容密度、相对高的电压兼容性和相对低的成本而通常用于紧凑型装置。电容器通常包括高表面积以实现高电容值，并且通常布置为一对由电介质(dielectric)隔开并卷成紧密柱形结构的薄电极，以优化每单位体积的表面积。每单位体积的高表面积(其导致高电容)是合乎需要的，因为它允许增加的能量存储。
通常，电容器是通过形成多孔高纯度箔然后对其进行阳极氧化来制造的。然后用液体或聚合物电解质浸渍端口。这种电容器具有高表面积，并且当使用氧化铝作为电介质时，其介电常数约为10。然而，通过隧道蚀刻(tunnel etching)形成的电容器具有电容上限。
发明内容
术语实施方式和类似术语旨在广泛地指代本公开和以下权利要求的所有主题。包含这些术语的陈述不应被理解为限制本文描述的主题或限制以下权利要求的含义或范围。本文所涵盖的本公开的实施方式由以下权利要求限定，而不是由该发明内容限定。本发明内容是对本公开的各种方面的高度概括，并介绍了一些概念，这些概念将在下面的具体实施方式部分中进一步描述。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键或基本特征，也不旨在孤立地用于确定所要求保护的主题的范围。应当通过参考本公开的整个说明书的适当部分、任何或所有附图以及每个权利要求来理解该主题。
在一些方面，本公开涉及一种金属箔电容器，该金属箔电容器包括改性的金属箔，该改性的金属箔包括基底金属，优选为铝箔。金属箔电容器可以满足以下条件中的至少两个条件：(a)改性的金属箔具有比未改性的金属箔至少大10倍的表面积；(b)改性的金属箔的介电常数(k)至少为5；(c)改性的金属箔的厚度至少为1微米；和/或(d)除基底金属外，改性的金属箔还包括至少一种金属，其中，基于改性的金属箔的总重量，所述至少一种金属的含量至少为0.01wt.％。在一些方面，满足条件(a)和(b)。在一些方面，满足条件(a)和(c)。在一些方面，满足条件(a)和(d)。在一些方面，满足条件(b)和(c)。在一些方面，满足条件(b)和(d)。在一些方面，满足条件(c)和(d)。在一些方面，满足条件(a)、(b)和(c)。在一些方面，满足条件(a)、(b)和(d)。在一些方面，满足条件(b)、(c)和(d)。在一些方面，满足条件(a)、(b)、(c)和(d)。介电常数(k)可以至少为10。除了基底金属(例如，铝、铜、金、银、镍、锌)之外的至少一种金属可以是钛、锆或其组合。基于改性的金属箔的总重量，除了基底金属之外的至少一种金属的含量可以为0.01wt.％至30wt.％。基于改性的金属箔的总重量，改性的金属箔可以包括总计0.01wt.％至30wt.％的钛和锆。
在一些方面，本公开涉及一种改性的铝箔和通过对改性的铝箔进行阳极氧化而在改性的铝箔上形成氧化铝层的方法。
在一些方面，本公开涉及形成改性的金属箔(例如，改性的铝箔)的方法。该方法可以包括掠射角沉积(GLAD)。在一些方面，该方法进一步包括原子层沉积(ALD)和/或无电金属沉积(electroless metal deposition)。ALD可以用于形成包括Al、Si、Al氧化物、Ti氧化物、Al氮化物、Ti氮化物或其组合中的至少一种的沉积层。根据沉积层的导电性，该层可以作为介电层或阴极。无电金属沉积可以包括无电镍沉积(ELNi)、无电铝沉积、无电铜沉积、无电银沉积或其组合。
根据以下非限制性示例的详细描述，其它目的和优点将显而易见。
附图说明
本说明书参考了以下附图，其中，在不同附图中使用的相同的附图标记旨在例示相同或类似的部件。
图1提供了在用于电容器的金属箔(诸如铝箔)上进行GLAD/ALD/无电金属沉积(例如，ElNi)的处理顺序的示意例示图。
图2A提供了SEM显微照片，该SEM显微照片示出了沉积在铝箔上的标称厚度为487nm的铝GLAD膜的特定示例的50KX平面图。
图2B提供了SEM显微照片，该SEM显微照片示出了沉积标称厚度为10nm的Al2O3 ALD膜之后的图2A所示的铝GLAD膜的50KX平面图。
图3A提供了SEM显微照片，该SEM显微照片示出了沉积在铝箔上的标称厚度为1000nm的钛GLAD膜的特定示例的50KX平面图。
图3B提供了SEM显微照片，该SEM显微照片示出了沉积标称厚度为10nm的Al2O3 ALD膜之后的图3A所示的钛GLAD膜的50KX平面图。
具体实施方式
定义
如本文所使用的，术语“发明”、“所述发明”、“该发明”和“本发明”旨在广义地指代本专利申请和以下权利要求的所有主题。包含这些术语的陈述不应被理解为限制本文描述的主题或限制以下专利权利要求的含义或范围。
本文公开的所有范围应理解为涵盖其中包含的任何和所有子范围。例如，“1至10”的规定范围应被认为包括最小值1与最大值10之间(并且包括最小值1和最大值10)的任何和所有子范围；也就是说，所有以最小值为1或以上(例如，1至6.1)开头并以10或以下的最大值(例如，5.5至10)结束的子范围。除非另有说明，否则当提及元素的组成量时，表述“多达”表示该元素是可选的并且包括该特定元素的零百分比组成。除非另有说明，否则所有组成百分比以重量百分比(wt.％)表示。
如本文所使用的，“一”、“一个”和“该”的含义包括单数和复数引用，除非上下文另有明确规定。
如本文所使用的，“室温”的含义可以包括从约15℃至约30℃的温度，例如，约15℃、约16℃、约17℃、约18℃、约19℃、约20℃、约21℃、约22℃、约23℃、约24℃、约25℃、约26℃、约27℃、约28℃、约29℃或约30℃。
引言
本文描述的是金属箔(例如，铝箔、铜箔、银箔、金箔、镍箔或锌箔)，该金属箔可以被阳极氧化并用作电容器。由于增加了金属箔的表面积和/或介电常数，所以金属箔通过导致高电容的方法形成。所公开的电容器采用改性的金属箔和氧化物层(例如，氧化铝或氧化钛)作为电介质。部分由于其高电容，所以本文描述的电容器可用作例如集成电路和嵌入式电路的部件。由于增加的表面积、增加的介电常数和/或减少的介电层厚度，本文描述的金属箔具有高电容。
电容定义为C＝EA/d，其中C是电容，E是介电常数，A是表面积，d是介电层的厚度。如本文所使用的，介电常数也称为(k)。虽然在常规方法中，可以适度改变表面积和厚度以增加电容(即，通过增加表面积和减小厚度)，但不能容易地改变介电常数的值。通过使用本文描述的方法，由于表面积、介电常数和厚度的变化，所以电容可以增加比以前已知的更多的量。在一些方面，介电常数大于10。在一些方面，电容器箔的表面积比未改性的金属箔至少大10倍。在一些方面，电容器箔的介电常数(k)至少为15。在一些方面，箔的厚度从1微米至500微米。在一些方面，电容器箔包括除基底金属之外的至少一种金属(例如，掺杂剂)。
电容器
如本文所描述的，电容器包括改性的金属箔，诸如铝箔、铜箔、金箔、银箔、镍箔、锌箔等。金属箔可以由任何具有良好导电性的纯金属或合金制成。箔可以被阳极氧化以形成薄氧化物层。本文公开了形成电容器箔的方法，其使得电容器具有优异的性能，尤其是与具有通过隧道蚀刻制备的箔的电容器相比。
在一些方面，电容器的电容比包含未改性的金属箔的电容器大至少10倍，例如，大至少15倍、大至少20倍、大至少25倍、大至少30倍、大至少35倍、大至少40倍、大至少45倍、大至少50倍、大至少55倍、大至少60倍、大至少65倍、大至少70倍、大至少75倍、大至少80倍、大至少85倍、大至少90倍、大至少95倍、大至少100倍、大至少105倍、大至少110倍、大至少115倍、大至少120倍、大至少125倍、大至少130倍、大至少135倍、大至少140倍、大至少145倍、大至少150倍、大至少155倍、大至少160倍、大至少165倍、大至少170倍、大至少175倍、大至少180倍、大至少185倍、大至少190倍、大至少195倍或大至少200倍。
在一些方面，电容器的电容比包含通过隧道蚀刻制备的箔的电容器大至少25％，例如，至少30％、至少35％、至少40％、至少45％、至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少95％、至少100％、至少105％、至少110％、至少115％、至少120％、至少125％、至少130％、至少135％、至少140％、至少145％、至少150％、至少155％、至少160％、至少165％、至少170％、至少175％、至少180％、至少185％、至少190％、至少195％、至少200％、至少205％、至少210％、至少215％、至少220％、至少225％、至少230％、至少235％、至少240％、至少245％和/或至少250％。
在一些方面，电容器箔的表面积比未改性的金属箔大至少10倍，例如，诸如大至少15倍、大至少20倍、大至少25倍、大至少30倍、大至少35倍、大至少40倍、大至少45倍、大至少50倍、大至少55倍、大至少60倍、大至少65倍、大至少70倍、大至少75倍、大至少80倍、大至少85倍、大至少90倍、大至少95倍、大至少100倍、大至少105倍、大至少110倍、大至少115倍、大至少120倍、大至少125倍、大至少130倍、大至少135倍、大至少140倍、大至少145倍、大至少150倍、大至少155倍、大至少160倍、大至少165倍、大至少170倍、大至少175倍、大至少180倍、大至少185倍、大至少190倍、大至少195倍或大至少200倍。
在一些方面，电容器箔的介电常数(k)至少为5、至少为6、至少为7、至少为8、至少为9、至少为10、至少为11、至少为12、至少为13、至少为14、至少为15、至少为16、至少为17、至少为18、至少为19、至少为20、至少为21、至少为22、至少为23、至少为24、至少为25、至少为26、至少为27、至少为28、至少为29、至少为30、至少为31、至少为32、至少为33、至少为34、至少为35、至少为36、至少为37、至少为38、至少为39、至少为40、至少为41、至少为42、至少为43、至少为44、至少为45、至少为46、至少为47、至少为48、至少为49、至少为50、至少为51、至少为52、至少为53、至少为54、至少为55、至少为56、至少为57、至少为58、至少为59、至少为60、至少为61、至少为62、至少为63、至少为64、至少为65、至少为66、至少为67、至少为68、至少为69、至少为70、至少为71、至少为72、至少为73、至少为74、至少为75、至少为76、至少为77、至少为78、至少为79、至少为80、至少为81、至少为82、至少为83、至少为84、至少为85、至少为86、至少为87、至少为88、至少为89、至少为90、至少为91、至少为92、至少为93、至少为94、至少为95、至少为96、至少为97、至少为98、至少为99或至少为100。就范围而言，电容器箔的介电常数可以是从5至100、从10至75、从15至50或从20至45。
在一些方面，电容器箔的厚度可以是从1μm至200μm、从5μm至200μm、从10μm至200μm、从15μm至195μm、从25μm至175μm、从50μm至150μm、至少1μm、至少5μm、至少10μm、至少15μm、至少20μm、至少25μm、至少30μm、至少35μm、至少40μm、至少45μm、至少50μm、至少55μm、至少60μm、至少65μm、至少70μm、至少75μm、至少80μm、至少85μm、至少90μm、至少95μm、至少100μm、至少105μm、至少110μm、至少115μm、至少120μm、至少125μm、至少130μm、至少135μm、至少140μm、至少145μm、至少150μm、至少155μm、至少160μm、至少165μm、至少170μm、至少175μm、至少180μm、至少185μm、至少190μm、至少195μm、至少200μm、至少205μm、至少210μm、至少215μm、至少220μm、至少225μm、至少230μm、至少235μm、至少240μm、至少245μm、至少250μm、至少255μm、至少260μm、至少265μm、至少270μm、至少275μm、至少280μm、至少285μm、至少290μm、至少295μm、至少300μm、至少305μm、至少310μm、至少315μm、至少320μm、至少325μm、至少330μm、至少335μm、至少340μm、至少345μm、至少350μm、至少355μm、至少360μm、至少365μm、至少370μm、至少375μm、至少380μm、至少385μm、至少390μm、至少395μm、至少400μm、至少405μm、至少410μm、至少415μm、至少420μm、至少425μm、至少430μm、至少435μm、至少440μm、至少445μm、至少450μm、至少455μm、至少460μm、至少465μm、至少470μm、至少475μm、至少480μm、至少485μm、至少490μm、至少495μm、或至少500μm。
在一些方面，介电层(氧化铝层、氧化钛层、Si的氧化物、Zn的氧化物、Zr的氧化物、Ta的氧化物、Hf的氧化物、Nb的氧化物、Ba的氧化物、Sr的氧化物、Pb的氧化物、La的氧化物、Y的氧化物、St的氧化物或通过阳极氧化或共沉积在改性的金属箔上形成的两种或更多种氧化物的组合)的厚度可以是从约5nm至约100nm，诸如从10nm至90nm、从20nm至80nm、从40nm至60nm、5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、50nm、55nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、85nm、90nm、95nm或100nm。
在一些方面，除了基底金属(例如，铝)之外，电容器箔还包括至少一种金属。在一些方面，所述至少一种金属是掺杂剂的形式或表面涂层的形式，并且它包括Ti、Si、Zn、Zr、Ta、Hf、La、Y、Sr或其组合，其中，基于电容器箔的总重量，所述至少一种金属的含量为至少0.01wt.％、至少1.25wt.％、至少1.5wt.％、至少1.75wt.％、至少2wt.％、至少2.25wt.％、至少2.5wt.％、至少2.75wt.％、至少3wt.％、至少3.25wt.％、至少3.5wt.％、至少3.75wt.％、至少4wt.％、至少4.25wt.％、至少4.5wt.％、至少4.75wt.％、至少5wt.％、至少5.25wt.％、至少5.5wt.％、至少5.75wt.％、至少6wt.％、至少6.25wt.％、至少6.5wt.％、至少6.75wt.％、至少7wt.％、至少7.25wt.％、至少7.5wt.％、至少7.75wt.％、至少8wt.％、至少8.25wt.％、至少8.5wt.％、至少8.75wt.％、至少9wt.％、至少9.25wt.％、至少9.5wt.％、至少9.75wt.％、至少10wt.％、至少10.25wt.％、至少10.5wt.％、至少10.75wt.％、至少11wt.％、至少11.25wt.％、至少11.5wt.％、至少11.75wt.％、至少12wt.％、至少12.25wt.％、至少12.5wt.％、至少12.75wt.％、至少13wt.％、至少13.25wt.％、至少13.5wt.％、至少13.75wt.％、至少14wt.％、至少14.25wt.％、至少14.5wt.％、至少14.75wt.％、至少15wt.％、至少15.25wt.％、至少15.5wt.％、至少15.75wt.％、至少16wt.％、至少16.25wt.％、至少16.5wt.％、至少16.75wt.％、至少17wt.％、至少17.25wt.％、至少17.5wt.％、至少17.75wt.％、至少18wt.％、至少18.25wt.％、至少18.5wt.％、至少18.75wt.％、至少19wt.％、至少19.25wt.％、至少19.5wt.％、至少19.75wt.％、至少20wt.％、至少20.25wt.％、至少20.5wt.％、至少20.75wt.％、至少21wt.％、至少21.25wt.％、至少21.5wt.％、至少21.75wt.％、至少22wt.％、至少22.25wt.％、至少22.5wt.％、至少22.75wt.％、至少23wt.％、至少23.25wt.％、至少23.5wt.％、至少23.75wt.％、至少24wt.％、至少24.25wt.％、至少24.5wt.％、至少24.75wt.％、至少25wt.％、至少25.25wt.％、至少25.5wt.％、至少25.75wt.％、至少26wt.％、至少26.25wt.％、至少26.5wt.％、至少26.75wt.％、至少27wt.％、至少27.25wt.％、至少27.5wt.％、至少27.75wt.％、至少28wt.％、至少28.25wt.％、至少28.5wt.％、至少28.75wt.％、至少29wt.％、至少29.25wt.％、至少29.5wt.％、至少29.75wt.％、或至少30wt.％。就示例性范围而言，至少一种金属的含量可以为从1wt.％至30wt.％、1.25wt.％至29wt.％、1.5wt.％至28wt.％、2wt.％至25wt.％或3wt.％至20wt.％或以上包含的值中的任何一个。
在一些方面，电容器具有上述特性中的至少两个，例如，至少三个或全部四个，包括介电常数、表面积、厚度和/或掺杂剂水平。
在一些方面，电容器箔的表面积可以比未改性的金属箔大至少10倍。在一些方面，电容器箔的表面积可以比未改性的金属箔大至少10倍，并且该箔的介电常数(k)可以至少为5。在一些方面，电容器箔的表面积可以比未改性的金属箔大至少10倍，并且该箔的厚度可以至少为1微米。在一些方面，电容器箔的表面积可以比未改性的金属箔大至少10倍，并且除基底金属(例如，铝)之外还具有至少一种金属，其中，基于电容器箔的总重量，至少一种金属的含量至少为0.01wt.％。
在一些方面，电容器箔的表面积可以比未改性的金属箔大至少10倍，箔的介电常数(k)可以至少为5，箔的厚度可以至少为1微米。在一些方面，电容器箔的表面积可以比未改性的金属箔大至少10倍，箔的介电常数(k)可以至少为5，并且除基底金属(例如，铝)之外，箔还可以包括至少一种金属，其中，基于电容器箔的总重量，至少一种金属的含量至少为0.01wt.％。
在一些方面，电容器箔的表面积可以比未改性的金属箔大至少10倍，箔的介电常数(k)可以至少为5，箔的厚度可以至少为1微米，并且除基底金属(例如，铝)之外，箔还可以包括至少一种金属，其中，基于电容器箔的总重量，至少一种金属的含量至少为0.01wt.％。
在一些方面，电容器箔的介电常数(k)可以至少为5并且厚度可以至少为1微米。在一些方面，箔的介电常数(k)可以至少为5，并且除基底金属(例如，铝)之外，箔还可以具有至少一种金属，其中，基于电容器箔的总重量，至少一种金属的含量至少为0.01wt.％。
在一些方面，电容器箔的介电常数(k)可以至少为5、厚度可以至少为1微米，并且除基底金属(例如，铝)之外还具有至少一种金属，其中，基于电容器箔的总重量，至少一种金属的含量至少为0.01wt.％。
在一些方面，箔的厚度可以至少为1微米，并且除基底金属(例如，铝)之外，箔还可以包括至少一种金属，其中，基于电容器箔的总重量，至少一种金属的含量至少为0.01wt.％。
掠射角沉积
在一些实施方式中，本文所述的电容器箔可以通过使用掠射角沉积(GLAD)以沉积纯Al；纯Ti；具有Ti、Cu、Ag、Au、Zr、Zn、Si、Hf、La、Y、Ta、Sr的Al合金；具有Al、Cu、Ag、Au、Zr、Zn、Si、Hf、La、Y、Ta、Sr的Ti合金；纯Cu、Ag、Au、Zr、Zn、Si、Hf、La、Y、Ta、Sr；或这些纯金属或合金的任何组合来形成。形成具有高介电常数的自然氧化物层的金属可能有益于使用，因为它们的自然氧化物膜可能有助于通过ALD膜沉积的介电层的性能。
GLAD是一种用于制造多孔薄膜的纳米制造技术。在常见的物理气相沉积过程中，入射粒子通量和基板法线之间的角度θ固定为接近0°。然而，修改角度θ代表了用于影响膜形态的附加自由度。将基板倾斜到倾斜入射角θ>70°会导致形成由分离的倾斜纳米柱组成的薄膜。在本公开中，具有倾斜的纳米柱的金属箔可以称为改性的金属箔，并且倾斜的纳米柱可以称为表面改性。这称为倾斜角沉积(OAD)，而倾斜入射角θ和同时的基板旋转的组合称为GLAD。美国专利No.6,206,065和美国公开No.2015/0140213中描述了GLAD，其全部内容和公开内容通过引用并入。
可以以其它方式产生多孔薄膜。例如，可以通过物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)或蚀刻来产生多孔薄膜。
在一些方面，该方法还可以包括原子层沉积(ALD)和/或无电镍沉积(ELNi)。原子层沉积可以用于沉积Al、Si、Al氧化物、Ti氧化物、Al氮化物、Ti氮化物，或Al、Si、Al合金氧化物、Al合金氮化物、Ti合金氧化物、钌、钌氧化物、MnO2、钌酸锶或钛合金氮化物的任何组合。根据电导率，沉积膜可以用作介电层或阴极。另外地或另选地，介电层可以通过金属箔的阳极氧化来形成。例如，通过ALD或ALD形成的介电层可以是以下项之一：Al2O3、ZrO2、HfO2、HfSIO2、Ta2O5、La2O3、LaAlO3、Nb2O5、TiO2、BaTiO3、SiTrO3、Pb(Zr,Ti)O3或(Pb,La)(Zr,Ti)O3、CaCu3Ti4O12、ZrO2或Al2O3和TiO2。无电沉积还可以用于沉积具有高导电性的其它金属，包括Ni、Cu、Ag、Al或其它金属。这可以消除在电容器的传统制造中应用导电聚合物(以及与之相关联的附加步骤)的需要，这可以提高生产率、降低成本并潜在地提高性能。另外地或另选地，噻吩、聚苯胺或P3HT可以使用电聚合来沉积。在某些方面，多步骤方法包括GLAD-ALD-ELNi加工线。示意图如图1所示。加工线可以安装在卷盘式金属箔(例如，铝箔)中。然后可以使箔片经受GLAD以施加结构化金属层。接下来，结构化金属层可以经由ALD封装在超薄氧化物膜中。超薄氧化膜的介电常数可以至少为5。
在一些方面，该方法可以进一步包括沉积由金属、合金、金属复合材料或其组合制成的任何导体。
在一些方面，该方法可以进一步包括由金属、合金、金属复合材料或其组合制成的任何导体的物理气相沉积(PVD)和/或化学气相沉积(CVD)。
接下来，可以通过使用ELNi用金属涂覆工艺来涂覆封装膜。通过在膜上涂覆诸如镍的金属，通过GLAD和ALD形成的结构化表面得到保护，它也是导电的对电极。
根据该方法制造的箔的表面积可以比未改性的箔大至少10倍。箔的厚度可以至少为1微米。
以下示例将用于进一步例示本发明，然而同时不构成对本发明的任何限制。相反，应当清楚地理解，在阅读了本文的描述之后，在不背离本发明的精神的情况下，可寻求本领域技术人员可提出的各种实施方式、修改例和等同例。在以下示例中描述的研究期间，除非另有说明，否则遵循常规过程。出于例示的目的，下面描述了一些过程。
示例
示例1
通过GLAD在铝箔上沉积标称厚度为487nm的铝膜。图2A示出了SEM显微照片。
示例2
将标称厚度为10nm的Al2O3膜沉积到示例1的膜上。图2B示出了SEM显微照片。然后测量GLAD/ALD沉积膜的平均电容。下面的表1报告了结果。
示例3
通过GLAD在铝箔上沉积标称厚度为1000nm的钛膜。图3A示出了SEM显微照片。
示例4
将标称厚度为10nm的Al2O3膜沉积到示例3的膜上。图3B示出了SEM显微照片。然后测量GLAD/ALD沉积膜的平均电容。下面的表1报告了结果。
Figure BDA0003871020550000101
示例5
通常，使用本文所述的方法形成的电容器在100kHz下的电容密度约是1.8μF/mm2-2.2μF/mm2、等效串联电阻约是30mΩ*mm2-160 mΩ*mm2并且绝缘电阻约是10MΩ*mm2-15 MΩ*mm2。
例示性方面
如下文使用的，对一系列方面(例如，“方面1-4”)或未列举的方面组(例如，“任何先前或后续方面”)的任何引用都应理解为对这些方面中的各个方面的分别引用(例如，“方面1-4”应理解为“方面1、方面2、方面3或方面4”)。
方面1是一种形成金属箔电容器的方法，所述方法包括以下步骤：(a)提供金属基板；(b)对所述金属基板进行改性，以在所述金属基板上产生多孔薄膜；(c)在所述金属基板的所述多孔薄膜上形成介电层；(d)使用原子层沉积或使用无电沉积来沉积与所述介电层共形的阴极层；以及(e)使用无电沉积在所述阴极层上沉积金属层，以形成所述金属箔电容器。
方面2是根据任一先前或后续方面所述的方法，其中，所述金属基板包括铝。
方面3是根据任一先前或后续方面所述的方法，其中，步骤(b)包括物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、掠射角沉积(GLAD)或蚀刻。
方面4是根据任一先前或后续方面所述的方法，其中，步骤(c)包括使用原子层沉积在所述金属基板的所述多孔薄膜上沉积所述介电层。
方面5是根据任一先前或后续方面所述的方法，其中，步骤(c)包括对所述金属基板的所述多孔薄膜进行阳极氧化。
方面6是根据任一先前或后续方面所述的方法，其中，所述介电层包括氧化铝。
方面7是根据任一先前或后续方面所述的方法，其中，所述介电层进一步包括钛(Ti)、硅(Si)、锌(Zn)、锆(Zr)、钽(Ta)、铪(Hf)、镧(La)、钇(Y)、锶(St)的氧化物或其组合。
方面8是根据任一先前或后续方面所述的方法，其中，所述金属层包括镍(Ni)、铜(Cu)、银(Ag)或铝(Al)中的一者或更多者。
方面9是根据任一先前或后续方面所述的方法，其中，所述金属箔电容器的介电常数(k)至少为5，诸如从5至100，或更大。
方面10是根据任一先前或后续方面所述的方法，其中，所述介电常数(k)至少为10。
方面11是根据任一先前或后续方面所述的方法，其中，所述金属基板或所述多孔薄膜包括至少0.01％重量比的附加金属，诸如从0.01％重量比至1％重量比，或更多的附加金属。
方面12是根据任一先前或后续方面所述的方法，其中，所述附加金属是钛(Ti)、硅(Si)、锌(Zn)、锆(Zr)、钽(Ta)、铪(Hf)、镧(La)、钇(Yt)或锶(St)。
方面13是根据任一先前或后续方面所述的方法，其中，基于所述金属基板的总重量，所述附加金属的含量为0.01wt.％至30wt.％。
方面14是根据任一先前或后续方面所述的方法，其中，所述介电层的厚度至多为100纳米，诸如从5纳米至100纳米。
方面15是根据任一先前或后续方面所述的方法，其中，所述金属箔电容器的平均电容至少为1μF/mm2，诸如从1μF/mm2至5μF/mm2，或更大。
方面16是根据任一先前或后续方面所述的方法，其中，所述金属箔电容器在100kHz下的电容至少为约1.8μF/mm2，诸如在100kHz下的电容是从约1.8μF/mm2至约5μF/mm2，或更大。
方面17是根据任一先前或后续方面所述的方法，其中，所述阴极层包括氮化钛。
本文引用的所有专利、公开和摘要通过引用整体并入本文。实施方式(包括例示的实施方式)的前述描述仅出于例示和描述的目的而呈现，并不旨在穷举或限制所公开的精确形式。对本领域技术人员来说，许多修改例、适配例及使用将是显而易见的。

Claims (17)

1.一种形成金属箔电容器的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)提供金属基板；
(b)对所述金属基板进行改性，以在所述金属基板上产生多孔薄膜；
(c)在所述金属基板的所述多孔薄膜上形成介电层；
(d)使用原子层沉积或使用无电沉积来沉积与所述介电层共形的阴极层；以及
(e)使用无电沉积在所述阴极层上沉积金属层，以形成所述金属箔电容器。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属基板包括铝。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(b)包括物理气相沉积PVD、化学气相沉积CVD、掠射角沉积(GLAD)或蚀刻。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(c)包括使用原子层沉积在所述金属基板的所述多孔薄膜上沉积所述介电层。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(c)包括对所述金属基板的所述多孔薄膜进行阳极氧化。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述介电层包括氧化铝。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述介电层进一步包括钛Ti、硅Si、锌Zn、锆Zr、钽Ta、铪Hf、镧La、钇Y、锶St的氧化物或其组合。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属层包括镍Ni、铜Cu、银Ag或铝Al中的一者或更多者。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属箔电容器的介电常数k至少为5。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述介电常数k至少为10。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属基板或所述多孔薄膜包括至少0.01％重量比的附加金属。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述附加金属是钛Ti、硅Si、锌Zn、锆Zr、钽Ta、铪Hf、镧La、钇Yt或锶St。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述金属基板的总重量，所述附加金属的含量为0.01wt.％至30wt.％。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述介电层的厚度至多为100纳米。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属箔电容器的平均电容至少为1μF/mm2。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属箔电容器在100kHz下的电容至少为约1.8μF/mm2。
17.根据权利要求1所述的方法，其中，所述阴极层包括氮化钛。
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