JP2003523639A - 電子装置 - Google Patents

電子装置

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JP2003523639A
JP2003523639A JP2001560528A JP2001560528A JP2003523639A JP 2003523639 A JP2003523639 A JP 2003523639A JP 2001560528 A JP2001560528 A JP 2001560528A JP 2001560528 A JP2001560528 A JP 2001560528A JP 2003523639 A JP2003523639 A JP 2003523639A
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Abstract

(57)【要約】 本発明による電子装置10は第1のインダクタ12および第1のキャパシタ11を有する。キャパシタ11は第1の導電層3内の第1のキャパシタ電極21、誘電体26および第2の導電層7内の第2のキャパシタ電極25を備える。導電層7は第1のインダクタ12およびビア13を有する。RF装置において高周波で使用され、低域の共振周波数を得るために、導電層3の上へ投影された輪郭がキャパシタ電極21の内側にあるようなキャパシタ電極25を有す。エッチングによるキャパシタ11の容量における低減は、同じエッチングによるインダクタ12のインダクタンスの上昇に対してレベルアウト(leveled out)され得る。好ましくは誘電体26は中間領域24およびエッジ領域22、23を有する。誘電体は、中間領域24内において誘電材料層5を含む。誘電体は、エッジ領域22、23において誘電材料層5および電気的絶縁材料層4を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、第1および第2のキャパシタ電極を有する第1のコイル、および誘
電性を有する第1のキャパシタを備えた電子装置に関する。その電子装置は、第
1および第2の面を有する基板を備え、その第2の面には次のもの、即ち、第1
のキャパシタ電極が定められるパターニングされた第1の導電層と、少なくとも
部分的に誘電性を有する誘電材料層と、実質的に第1のコイルである第1のパタ
ーンおよび少なくとも第2のキャパシタ電極の一部分である第2のパターンを備
えるパターニングされた第2の導電層と、が存在する。
【0002】 このような装置は、M.de Samber と L.Tegelaersによる、Philips Journal of
Research,51(1998)の389−410により公知である。その公知の装置はLCフィル
タである。その基板は、第2の面においてSiOの電気的絶縁面を有するシリ
コンを備える。第2の導電層はアルミニウムおよび金から構成され得る。この層
がアルミニウムを含むとした場合、この層はスパッタリング、および続いてエッ
チングをすることによって形成される。金を含むパターニングされた第2の導電
層は、レジスト層が金の薄膜上に形成されることによって製造される。そのレジ
スト層はフォトリソグラフィによって形成され、金は電気化学的に成長せられる
【0003】 公知の装置の欠点は、LCフィルタがその装置の製造における制御できない工
程(step)に依存したエラー範囲(margin of error)を有する共振周波数を有
することである。このエラー範囲は、装置を高周波に適用するには大き過ぎる。
【0004】 本発明の第1の目的は、上記した段落において記載したように、高周波におい
て装置に適用できるように充分に小さいエラー範囲の共振周波数を有する電子装
置を提供することである。
【0005】 本発明の目的は、誘電体が中間領域およびエッジ領域を基板の第2の面に対し
て平行に有し、その誘電体が中間領域においてよりもエッジ領域において、より
厚い誘電体の厚さ(greater dielectric thickness)を有し、第1の導電層上へ
垂直方向から投影された第2のキャパシタ電極の射影が少なくとも部分的に第1
のキャパシタ電極の内側にあることによって達成される。
【0006】 第1番目のオーダー(the first order)の共振周波数は、コイルの存在によ
るインダクタンスおよびキャパシタの存在による容量に同等に強く依存する。よ
り厚い誘電体の厚さ(誘電率(dielectric constant)に対する層の厚さの比率
として定義される)により、装置の製造における制御性の悪い工程によるインダ
クタンスの上昇が、製造におけるその同一工程において容量の低下によって補わ
れる。制御性の悪い工程は、通常、第2の導電層のパターニングである。この第
2の導電層は比較的厚いことが好ましいからである。このパターニングは、例え
ば、ウェットまたはドライエッチングによって行われ、若しくは、パターンが電
気化学的に成長せられるプロセスにおいて行われる。同様の補償は、インダクタ
ンスが低下すれば起こり、それによりキャパシタンスが上昇する。
【0007】 容量が変化する場合には、第1の導電層上へ垂直方向から投影された第2のキ
ャパシタ電極の射影が少なくとも部分的に第1のキャパシタ電極の内側にあるこ
とが必要である。その垂直方向からの射影は、全体が第1のキャパシタ電極の内
側にあることは必ずしも必要ではなく、第1のコイルのような第2の電極から装
置の他の部分への導電性の接続が第2の導電層に存在してもよい。その補償も、
垂直方向からの射影が部分的にだけ第1のキャパシタ電極の内側にあることを要
する。好ましくは、中間領域における誘電体の厚さに対するエッジ領域における
誘電体の厚さの比率は3から20の間である。
【0008】 その結果、装置の共振周波数は、その装置の製造におけるエラー範囲によって
影響されない。LCフィルタだけでなく、例えば、コイルとキャパシタとを備え
た集積回路などの装置は、100MHz以上の周波数で動作する携帯電話のようなR
F無線通信装置における用途にも適用することができる。本発明による電子装置
を高周波用の製品に使用することによって、その装置がより正確な帯域(bandwi
dth)の周波数に適用され得るようになる。このように、高周波用の製品は、よ
り良い性能を有する。それは、また、2000MHzを超える周波数のような非常に
高い周波数を用いることを可能にする。
【0009】 好適な実施の形態としては、中間領域の誘電体が誘電材料の層から形成され、
エッジ領域の誘電体が誘電材料の層および電気的絶縁材料の層から形成される。
【0010】 エッジ領域と中間領域との間の誘電体の厚さの相違は、エッジ領域における誘
電体材料層と電気的絶縁材料層との組合せにより、誘電材料の層のみが存在して
いた場合よりも大きくなる。
【0011】 本発明による装置の他の実施の形態によれば、パターニングされた中間導電層
が誘電材料層と電気的絶縁材料層との間に存在し、その中間導電層において、第
2の導電層の第2のパターンに電気的にコンタクトし、このパターンに関連して
第2のキャパシタ電極を形成する平面状導電線(planar conductor track)が定
められており、並びに、その中間層上へ垂直方向から投影された前述の第2のパ
ターンの射影が少なくとも部分的にその導電線の外側にある。
【0012】 本実施の形態によれば、誘電体材料層は電気的絶縁材料層と第1の導電層との
間に存在する。これは、誘電体層および中間層が連続して堆積されること、およ
びこれらの層の間の境界表面がエッチング方法によって影響しないこと、という
利点を有する。中間層は電気的絶縁材料層をエッチングする際のエッチングスト
ップ層として作用し、電気的絶縁材料層は、一部がその中間層上に存在し、一部
が誘電材料層の上に存在する。
【0013】 本実施の形態の特別な変形例としては、誘電材料層および電気的絶縁材料層が
部分的に第1のキャパシタの外側に存在せず、第1および第2の導電層の間に電
気的接続が存在する。このような接続はビアとして知られている。本変形例は、
製造方法において付加的な工程がなくとも製造することができるという利点があ
る。中間層が存在せず、第1のキャパシタの外側にある電気的絶縁層のエッチン
グは、誘電材料層も同時に除去する。次に、続く第2の導電層の堆積がビアを完
成する。
【0014】 さらに、第2の導電層は5μmより厚いことが好ましい。第1のコイルのロスが
そのような厚さの場合において小さい。好ましくは、第2の導電層はアルミニウ
ムを含む。この材料はスパッタリングによって容易に形成され、ウェットエッチ
ングによって容易にパターニングされることができる。この場合には、アンダエ
ッチングが起こり、そのアンダエッチングによって、第1のキャパシタの容量が
低下し、一方で第1のコイルのインダクタンスを上昇させる。さらに、アルミニ
ウムは良好な導電性を有する。このことは、コイルにとってだけでなく、第2の
導電層内で好ましくは定められる導電線(conductor track)や相互接続にとっ
ても重要である。
【0015】 第1の導電層は、例えば、アルミニウム、ドーピングされたポリ(3,4-エチレ
ンダイオキシ)チオフェン(doped poly(3,4-ethylenedioxy)thiophene)、ポリ
アニリン(polyaniline)、ニッケル、銅、金、プラチナまたはドーピングされ
たシリコンを含む。
【0016】 基板の材料は、多くの材料から選択され得る。その例として、ガラス、アルミ
ナ、ポリイミドおよびシリコンがある。好ましくは、第2の面がシリコン酸化物
に酸化されている高オーミックのシリコンが、高周波用の製品のために選択され
る。
【0017】 好ましくは、誘電材料は、高い誘電率を有する材料である。その例としては、
シリコン窒化物、それに代えて、チタン酸バリウム(barium titanate)および
ニオブ酸バリウム(barium niobate)、酸化チタン、並びにポリビニルフェノー
ル(polyvinylphenol)がある。好ましくは、電気的絶縁材料は、シリコン酸化物
、ポリイミド、ベンゾシクロブテン(benzocyclobutene)などの低誘電率を有す
る材料である。電気的絶縁材料は、フォトリソグラフィによってパターニングさ
れることができる。
【0018】 本発明のこれらのおよび他の特徴は添付図面を参照してより詳細に説明される
【0019】 (第1の実施の形態) 図1のLCフィルタ10は、第1の面41と、第1のキャパシタ電極21を定
めNiを含む第1の導電層3が在る第2の面42とを有するAlを含む基
板1を備える。第1の導電層3には、ビア13を(それによって、特に、第1の
コイル12を)U字型電気的コンタクト14へ接続させる導電線27が存在する
。誘電体26は、第1のキャパシタ11の第1のキャパシタ電極上に存在する。
キャパシタ11のエッジ領域22および23において、誘電体26は0.01から0.
2μmの厚さの誘電材料層5と0.1から0.8μmの厚さの電気的絶縁材料層4とを
有する。誘電体26は、キャパシタ11の中間領域24に誘電体材料層5を有す
る。その誘電材料はBaNdTiOである。電気的絶縁材料はSiOx(1≦
x≦2)である。Alを含む第2の導電層7は誘電材料層5の上に存在する。第
1のキャパシタ11の第2のキャパシタ電極25、第1のコイル12および垂直
相互接続領域(ビア)13は、4から7μmの厚さを有する第2の導電層7内にお
いて定められる。第1のコイル12は第1のパターンであり、第2のキャパシタ
電極は第2のパターンである。第1の導電層3上へ垂直方向から投影された第2
のキャパシタ電極25の射影は、第1の電極21の範囲内にある。エッチングに
よって第2の導電層7に孔31、32および33を形成する際のアンダエッチン
グによって、第2のキャパシタ電極25の表面領域が減少し、従って、その第1
のキャパシタ11の容量値も低下する。同時に、第1のコイル12のインダクタ
ンス値は上昇する。第2の導電層7は保護層8によって被覆されている。
【0020】 (第2の実施の形態) 図2において、電子装置10は、第1の面41と第2の面42とを有するシリ
コンを含む基板1を備える。第2の面42において、基板1が、シリコン酸化物
を含む電気的絶縁層2によって被覆されている。Alを含む第1の電気的導電層
3は、その内で第1のキャパシタ11の第1のキャパシタ電極21を定め、層2
の上に存在する。ビア13の領域が除去される誘電体材料層5が第1の導電層3
上に存在する。その誘電体材料層5は、SiNx(0.5≦x≦2)を含み、キャパ
シタ11の中間領域24における誘電体26を構成している。エッジ領域22お
よび23において、誘電体26は、誘電材料層25だけでなく、電気的絶縁材料
層4、例えば、SiOx(1≦x≦2)も有する。Alを含む中間層6は、誘電材
料層5の上に存在し、電気的絶縁材料層4によって部分的に被覆されている。導
電線28は中間層6内で定められている。第2の導電層7のAlを含む第2のパ
ターン29は、この導電線28と電気的に接触する。導電線28および第2のパ
ターン29はともに、第1のキャパシタ11の第2のキャパシタ電極25を形成
する。第2の導電層7は、さらに、第1のパターンとして第1のコイル12、ビ
ア13および相互接続14を含み、保護層8によって被覆されている。中間層6
へ垂直方向から投射した第2のパターン29の射影は、部分的に導電線28の外
側にある。第1の導電層3へ垂直方向から投影された第2のパターン29の射影
は、第1のキャパシタ電極21の外側、即ち、相互接続14の領域に、部分的に
ある。この相互接続14は、第2のキャパシタ電極25を装置110の他の部分
へ接続するために必要である。従って、第1の導電層3へ垂直方向から投影され
た第2のキャパシタ電極25の射影は、少なくとも第1のキャパシタ電極21の
内側にある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に従った装置の第1の実施の形態の模式的側断面図。
【図2】 本発明に従った装置の第2の実施の形態の模式的側断面図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョゼフ、ティー.エム.バン、ビーク オランダ国5656、アーアー、アインドーフ ェン、プロフ.ホルストラーン、6 Fターム(参考) 5E082 BB01 BB05 DD08 EE24 FG22 PP09 5F038 AC05 AC15 AZ04 EZ20 5J024 AA01 DA04

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1のコイルと、第1および第2のキャパシタ電極並びに誘電体を有する第1
    のキャパシタと、第1および第2の面を有する基板とを備え、 該基板の前記第2の面には、 前記第1のキャパシタ電極が定められるパターニングされた第1の導電層と、 前記誘電体内に少なくとも構成されている誘電体材料層と、 実質的に前記第1のコイルである第1のパターンおよび前記第2のキャパシタ
    電極の少なくとも一部分である第2のパターンを含むパターニングされた第2の
    導電層と、が設けられ、 前記誘電体は、前記基板の前記第2の面に対して平行にエッジ領域および中間
    領域を有し、 前記誘電体は、前記中間領域内においてよりも前記エッジ領域において誘電体
    の厚みが厚く、 前記第1の導電層上へ投影された前記第2のキャパシタ電極の射影が少なくと
    も部分的に前記第1のキャパシタ電極内にあることを特徴とする電子装置。
  2. 【請求項2】 前記中間領域における前記誘電体は、誘電材料層から形成されており、 前記エッジ領域における前記誘電体は、前記誘電材料層および電気的絶縁材料
    層から形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電気装置。
  3. 【請求項3】 パターニングされた導電性の中間層が前記誘電体材料層と前記電気的絶縁材料
    層との間に存在し、その中間層において、前記第2の導電層の前記第2のパター
    ンと電気的にコンタクトし前記第2のパターンに関連して前記第2のキャパシタ
    電極を形成する平面状導電線が定められ、 前記中間層へ投影された前記第2のパターンの射影が少なくとも部分的に前記
    導電線の外側にあることを特徴とする請求項1に記載の電子装置。
  4. 【請求項4】 前記誘電体材料層および前記電気的絶縁材料層は、部分的に前記第1のキャパ
    シタの外側に存在せず、 電気的接続は、前記第1の導電層と前記第2の導電層との間に存在することを
    特徴とする請求項3に記載の電子装置。
  5. 【請求項5】 前記第2の導電層は、5μmよりも厚いことを特徴とする請求項1に記載の電子
    装置。
  6. 【請求項6】 前記第2の導電層はアルミニウムを含むことを特徴とする請求項1に記載の電
    子装置。
  7. 【請求項7】 高周波用の製品に使用されることを特徴とする請求項1に記載の電子装置。
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