JP2020068368A - 埋込式受動素子構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】埋込式受動素子構造を提供する。【解決手段】本発明は、第1導電金属層と、電気抵抗層と、誘電体層と、支持層と、接合層と、第2導電金属層とを含む。特に、本発明の埋込式受動素子構造に対して2回の現像・エッチング処理を施した後、その埋込式受動素子構造の上に、少なくとも1つの薄膜電気抵抗素子と、少なくとも1つの薄膜インダクタンス素子と、少なくとも1つの薄膜コンデンサ素子とを同時に含む電子回路が製作される。本発明の設計によれば、電気抵抗層は、スパッタリング技術によって作製される合金、金属または金属化合物からなる電気抵抗膜である。スパッタリングによって形成される電気抵抗層は、より高い被膜の緻密度と連続性を有するので、その表面抵抗の最小値は、5オーム/□より低いか、またはそれと等しい。それと同時に、スパッタリング技術を利用して製作される合金、金属または金属化合物からなる電気抵抗膜は、工業廃水の発生を効果的に減少させることもできる。【選択図】図3
Description
本発明は埋込式受動素子の技術分野に関し、特に埋込式薄膜電気抵抗と、埋込式薄膜インダクタンスと、埋込式薄膜コンデンサとを同時に含む埋込式受動素子構造に関する。
自らプリント電気回路基板(Printed circuit board,PCB)を購入すると共に、予め設計された回路レイアウト(circuit layout)に基づいて、前記プリント電気回路基板に対して現像、エッチングと剥膜(Developing/Etching/Stripping,DES)等のプロセスを行い、その後、前記プリント電気回路基板の表面の上に、電子回路と呼ばれるような図案化された銅箔回路を製作する経験は、電気電子工学、電気機械工学や情報工学を習得した経歴を持つエンジニアであれば、一度は必ずあるはずである。電子回路の製作が完了した後、電子回路の上に予め決定したチップと受動素子を配置する。これには例えば、アンプ、プロセッサ、レジスト、コンデンサやインダクタンス等が挙げられる。
一方、知能技術の高度発展に伴って、ポータブル式電子製品の基本的な規格として軽量及び薄肉の要求が高まっている。考えれば分かるように、ポータブル式電子製品の体積サイズの更なる軽量薄肉に向けた絶え間ない進化と相まって、その内部の電子チップと受動素子を受容可能な空間もそれにつれて圧縮されてしまうことになる。よって、ポータブル式電子製品の有限な内部空間内に十分な量の電子素子と受動素子を配置できるようにすることが、電子デバイス製造メーカーと組立工場が直面している最大の難題の一つである。
以上に鑑み、産業界の対応策としては、受動素子の寸法を持続的に縮小することが提唱されている。現在、寸法サイズが0805(80×50mil2)と0603(60×30mil2)の受動素子は、主にマザーボードとノート型パソコンの製作に使用されている一方、寸法サイズが0402(40×20mil2)と0201(20×10mil2)の受動素子では、スマートフォンとタブレット端末の中に広汎に応用されている。
受動素子の寸法サイズについて微細化が継続的に進むなかで、技術上またはプロセス上に限界を必然的に迎えざるをえず、このため、「埋込式受動素子」(Embedded passives)の技術は、近年再び注目を集めていることが推知される。特に、スリー・エム・イノベティブ・プロパティ・カンパニー(3M Innovative Properties Company)より提案された受動的電気構造(Passive electrical article)が米国特許出願公開第2006/0286696(A1)号(特許文献1)に開示されていた。
受動素子の寸法サイズについて微細化が継続的に進むなかで、技術上またはプロセス上に限界を必然的に迎えざるをえず、このため、「埋込式受動素子」(Embedded passives)の技術は、近年再び注目を集めていることが推知される。特に、スリー・エム・イノベティブ・プロパティ・カンパニー(3M Innovative Properties Company)より提案された受動的電気構造(Passive electrical article)が米国特許出願公開第2006/0286696(A1)号(特許文献1)に開示されていた。
図1は、公知技術の受動的電気構造を示す模式的斜視図である。図1に示すように、公知技術の受動的電気構造PE´は、第1圧延銅層11´と、電気抵抗層12´と、絶縁層13´と、第2圧延銅層14´とを含む。その内、電気抵抗層12´は、ニッケル・リン化合物(Ni−P compound)であり、絶縁層13´は、例えば、厚み範囲が6μm〜20μmであるポリイミド(Polyimide,PI)のような重合体である。その内、第1圧延銅層11´と電気抵抗層12´とで銅箔電気抵抗1´に構成されてなる。特に説明したいところは、さらに誘電体粒子をポリイミド(絶縁層13´)にドープしてもよい。かつ、受動的電気構造PE´のプロセスは次のステップPE´1〜PE´3を含む。
(ステップPE´1)
適当な厚みの第1圧延銅層11´を用意し、電気めっき技術を利用してその表面に、電気抵抗層12´として厚みが1μmより小さい一層のニッケル・リン化合物(Ni−P alloy)を形成して、銅箔電気抵抗1´の製作を完了する。
適当な厚みの第1圧延銅層11´を用意し、電気めっき技術を利用してその表面に、電気抵抗層12´として厚みが1μmより小さい一層のニッケル・リン化合物(Ni−P alloy)を形成して、銅箔電気抵抗1´の製作を完了する。
(ステップPE´2)
適当な厚みの第2圧延銅層14´を用意し、その表面に、厚みが6〜20μmである一層の絶縁層13´(PI)を形成して、銅箔絶縁体1a´の製作を完了する。
適当な厚みの第2圧延銅層14´を用意し、その表面に、厚みが6〜20μmである一層の絶縁層13´(PI)を形成して、銅箔絶縁体1a´の製作を完了する。
(ステップPE´3)
電気抵抗層12´と絶縁層13´を相互に貼り合わせる方式によって、係る銅箔電気抵抗1´と係る銅箔絶縁体1a´を結合させて、所要な受動的電気構造PE´を獲得する。
電気抵抗層12´と絶縁層13´を相互に貼り合わせる方式によって、係る銅箔電気抵抗1´と係る銅箔絶縁体1a´を結合させて、所要な受動的電気構造PE´を獲得する。
一般的には、第2圧延銅層14´と第1圧延銅層11´の厚みは36μmであり、つまり、受動的電気構造PE´全体の厚みが79μm〜93μmの範囲に入るようになる。しかし、特に注意すべき点は、ニッケル・リン化合物で電気めっきプロセスを介して第1圧延銅層11´のマット面(Matt side)の上に係る電気抵抗層12´を形成するため、その電気めっきプロセスで発生する大量の高リン電気めっき液は、反って廃水の排水と処理に新たに問題が派生する点である。
一方、曲げ試験機を用いて直径φ4mmの丸棒で受動的電気構造PE´に対して曲げテストを行い、この曲げテストが完了するまでの過程において、受動的電気構造PE´に対して40回を超えるような曲げを行った後、第1圧延銅層11´と電気抵抗層12´との間に既に剥離現象が現れ始めることを発見した。この現象の原因は、電気めっきの基材である第1圧延銅層11´のマット面にあると考えられ、電気抵抗層12´が、粗さがとても高いマット面に沿って核生成と成長していくと、電気抵抗層12´の被膜の連続性が悪く、孔が多くて緻密化が進まなくなる。このことを微視的に見ると、機械性質に影響を及ぼすだけではなく、電気抵抗層の抵抗値を極限まで低くすることもできないことが、素子設計のボトルネックとなってしまう。第1圧延銅層11´とニッケルリン化合物により作製される電気抵抗層12´との間の接合性には、依然として改善する余地があることが顕現される。
一方、曲げ試験機を用いて直径φ4mmの丸棒で受動的電気構造PE´に対して曲げテストを行い、この曲げテストが完了するまでの過程において、受動的電気構造PE´に対して40回を超えるような曲げを行った後、第1圧延銅層11´と電気抵抗層12´との間に既に剥離現象が現れ始めることを発見した。この現象の原因は、電気めっきの基材である第1圧延銅層11´のマット面にあると考えられ、電気抵抗層12´が、粗さがとても高いマット面に沿って核生成と成長していくと、電気抵抗層12´の被膜の連続性が悪く、孔が多くて緻密化が進まなくなる。このことを微視的に見ると、機械性質に影響を及ぼすだけではなく、電気抵抗層の抵抗値を極限まで低くすることもできないことが、素子設計のボトルネックとなってしまう。第1圧延銅層11´とニッケルリン化合物により作製される電気抵抗層12´との間の接合性には、依然として改善する余地があることが顕現される。
以上の説明に続き、銅箔電気抵抗1´を含む受動的電気構造PE´の上に、電子回路に必要な電気抵抗素子を製作しようとする場合には、受動的電気構造PE´に対して少なくとも3回のエッチングプロセスを施さなければならない。プロセスの需要に応じて、第1段階にて、不要な回路の領域にある銅箔と、その底部にある電気抵抗層12´(ニッケル・リン化合物)をそれぞれエッチング液を用いて除去する必要がある。第2段階にて、引き続きエッチング液を用いて所定の抵抗領域にある銅箔を除去する。ニッケル・リン化合物の耐銅食薬液の性能が比較的に劣るので、電気抵抗素子の製品の信頼性が好ましくないことを避けるために、及び顧客からの回路寸法精度への要求を満たすために、エッチング作業を少なくとも3回経る必要がある。作業回数が多ければ多いほど、それに伴って品質と歩留り率に問題が発生してくる。それに加えて、現像・エッチング技術を用いて受動的電気構造PE´に電子回路を製作した後、係る電子回路の線幅/線ピッチが、一般として、30ミクロン/30ミクロンよりも大きいのは、銅箔電気抵抗1´の被膜の緻密度と連続性がまだ完璧に至らないことに起因するものである。
このほか、オーク・ミツイ・インコーポレイテッド(Oak−Mitsui Inc.)より提案されたレジスタ及びキャパシタ形成のための多層化構造(Multilayered construction for resistor and capacitor formation)が米国特許第7192654(B2)号(特許文献2)に開示されている。図2は、公知技術のレジスタ及びキャパシタ形成のための多層化構造を示す模式的斜視図である。図2に示すように、公知技術のレジスタ及びキャパシタ形成のための多層化構造MS´は、第1圧延銅層21´と、電気抵抗層22´と、第1誘電体層23´と、絶縁層24´と、第2誘電体層25´と、第2圧延銅層26´とを含む。その内、係る絶縁層24´は、例えば、厚み範囲が6μm〜20μmであるポリイミド(Polyimide,PI)のような重合体であり、かつ第1圧延銅層21´と電気抵抗層22´とで銅箔電気抵抗2´に構成されてなる。係るレジスタ及びキャパシタ形成のための多層化構造MS´のプロセスは以下のステップを含む。
(ステップMS´1)
適当な厚みの第1圧延銅層21´を用意し、電気めっき技術を利用してその表面に、電気抵抗層22´として厚みが1μmより小さい一層のニッケル・リン化合物を形成して、銅箔電気抵抗2´の製作を完了する。
適当な厚みの第1圧延銅層21´を用意し、電気めっき技術を利用してその表面に、電気抵抗層22´として厚みが1μmより小さい一層のニッケル・リン化合物を形成して、銅箔電気抵抗2´の製作を完了する。
(ステップMS´2)
適当な厚みの絶縁層(PI)24´と、第1誘電体層23´と、第2誘電体層25´とを用意し、係る第1誘電体層23´と第2誘電体層25´を絶縁層24´の一表面と、もう一つの表面にそれぞれ貼り付けて、誘電絶縁体2a´を獲得する。
適当な厚みの絶縁層(PI)24´と、第1誘電体層23´と、第2誘電体層25´とを用意し、係る第1誘電体層23´と第2誘電体層25´を絶縁層24´の一表面と、もう一つの表面にそれぞれ貼り付けて、誘電絶縁体2a´を獲得する。
(ステップMS´3)
適当な厚みの第2圧延銅層26´を用意し、係る第2圧延銅層26´と、誘電絶縁体2a´と、銅箔電気抵抗2´とを順に積層する。その内、銅箔電気抵抗2´の電気抵抗層22´と誘電絶縁体2a´の第1誘電体層23´とを相互に貼り合わせる。
適当な厚みの第2圧延銅層26´を用意し、係る第2圧延銅層26´と、誘電絶縁体2a´と、銅箔電気抵抗2´とを順に積層する。その内、銅箔電気抵抗2´の電気抵抗層22´と誘電絶縁体2a´の第1誘電体層23´とを相互に貼り合わせる。
一般的に、第2圧延銅層26´と第1圧延銅層21´の厚みが36μmであり、第1誘電体層23´と第2誘電体層25´の厚みが8μmであり、かつ絶縁層24´の厚みが6μm〜20μmである。つまり、レジスタ及びキャパシタ形成のための多層化構造MS´全体の厚みが94μm〜108μmの範囲に入るようになる。
そして、特許文献1で開示された受動的電気構造PE´との共通点は、ニッケル・リン化合物で電気めっきプロセスを介して第1圧延銅層21´のマット面(Matt side)の上に係る電気抵抗層22´を形成するため、その電気めっきプロセスで発生する大量の高リン電気めっき液は、廃水の排水と処理に新たに問題が派生する点である。
さらに、曲げ試験機を用いて直径φ4mmの丸棒でレジスタ及びキャパシタ形成のための多層化構造MS´に対して曲げテストを行い、この曲げテストが完了するまでの過程において、レジスタ及びキャパシタ形成のための多層化構造MS´に対して40回を超えるような曲げを行った後、第1圧延銅層21´と電気抵抗層22´との間に既に剥離現象が現れ始めることを発見した。この現象の原因は、電気めっきの基材である第1圧延銅層21´のマット面にあると考えられ、電気抵抗層22´が、粗さがとても高いマット面に沿って核生成と成長していくと、電気抵抗層22´の被膜の連続性が悪く、孔が多くて緻密化が進まなくなる。このことを微視的に見ると、機械性質に影響を及ぼすだけではなく、電気抵抗層の抵抗値を極限まで低くすることもできないことは、素子設計のボトルネックとなってしまう。
さらに、曲げ試験機を用いて直径φ4mmの丸棒でレジスタ及びキャパシタ形成のための多層化構造MS´に対して曲げテストを行い、この曲げテストが完了するまでの過程において、レジスタ及びキャパシタ形成のための多層化構造MS´に対して40回を超えるような曲げを行った後、第1圧延銅層21´と電気抵抗層22´との間に既に剥離現象が現れ始めることを発見した。この現象の原因は、電気めっきの基材である第1圧延銅層21´のマット面にあると考えられ、電気抵抗層22´が、粗さがとても高いマット面に沿って核生成と成長していくと、電気抵抗層22´の被膜の連続性が悪く、孔が多くて緻密化が進まなくなる。このことを微視的に見ると、機械性質に影響を及ぼすだけではなく、電気抵抗層の抵抗値を極限まで低くすることもできないことは、素子設計のボトルネックとなってしまう。
以上の説明から分かるように、既存のレジスタ及びキャパシタ形成のための多層化構造には、明らかに多くの欠点が残されている。
これに鑑み、本願の発明者は、発明を鋭意研究した結果、遂に本発明の埋込式受動素子構造を研究開発して完了させた。
これに鑑み、本願の発明者は、発明を鋭意研究した結果、遂に本発明の埋込式受動素子構造を研究開発して完了させた。
本発明の主な目的は、第1導電金属層と、電気抵抗層と、誘電体層と、支持層と、接合層と、第2導電金属層とを含む埋込式受動素子構造を提供することである。
前述した本発明の主な目的を達成するために、本願の発明者は、埋込式受動素子構造の一実施例を提供する。
係る埋込式受動素子構造は、第1導電金属層と、前記第1導電金属層の上に形成され、かつニッケル、クロム、タングステン、ニッケル金属化合物、クロム金属化合物、タングステン金属化合物、ニッケル基合金、クロム基合金またはタングステン基合金から作製される電気抵抗層と、前記電気抵抗層に接続される誘電体層と、前記誘電体層に接続される支持層と、前記支持層の上に接続される接合層と、前記接合層の上に形成される第2導電金属層と、を含む。
係る埋込式受動素子構造の実施例において、第1導電金属層と、第2導電金属層のプロセス材料は、銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、アルミニウム(Al)、銀複合物、銅複合物、金複合物、アルミニウム複合物のうちのいずれか1種、またはそれらのいずれか2種の複合物、もしくはそれらのいずれか2種以上の複合物であってもよい。
係る埋込式受動素子構造の実施例において、支持層は、軟性基板であってもよいし、硬質基板であってもよい。かつ、係る基板のプロセス材料は、エポキシ樹脂、グラスファイバー、メラミン、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデン、シアノエチル基アミロペクチン、ヘンゾシクロブテン、ポリノルボルネン、ポリ四フッ化エチレン、アクリル酸エステル、ポリフェニレンエーテル、シアン酸エステル、ビスマレイミドトリアジン、アリル基化ポリフェニレンエーテルのうちのいずれか1種、またはそれらのいずれか2種の混合物、もしくはそれらのいずれか2種以上の混合物であってもよい。特に説明すべきところは、軟性基板と、硬質基板との相違点は厚みにあり、厚みが200ミクロン以内のものは可撓性を有するため、軟性基板に属し、一方、厚みが200ミクロンを超えるものは十分な可撓性を有し難いため、硬質基板に属する。
係る埋込式受動素子構造の実施例において、電気抵抗層は、スパッタリングプロセスを介して第1導電金属層の上または誘電体層の上に形成される。
係る埋込式受動素子構造の実施例において、誘電体層は、一般としてポリマーマトリックス(Polymer matrix)と、係るポリマーマトリックスにドープされた誘電体粒子とを含むものであってもよく、誘電体材料のスパッタリング層であってもよい。しかも、誘電体粒子のプロセス材料は、高誘電体材料、誘電体材料、低誘電体材料のうちのいずれか1種であってもよいし、またはそれらのいずれか2種の組み合わせであってもよい。誘電体材料のスパッタリング層は、例えば、ランタン系、オスミウム系、希土類またはアルカリ土類元素をペロブスカイト(perovskite)構造またはスピネル(spinal)構造に対して微量に添加するものであり、内部のドナー(donner)とアクセプター(accepter)の数を調整することにより、ドメインスイッチングと格子歪みを発生させ、低/高k値(low/high k)と、高Q値(high Q)の特性を有する材料が得られる。
係る埋込式受動素子構造の実施例において、ニッケル基合金は、組成がNi1−xCrx、Ni1−x−yCrxMy、N1−xWxまたはNi1−x−yWxMy(式中、Mは金属を表す)で表される合金であってもよい。
係る埋込式受動素子構造の実施例において、ニッケル金属化合物は、組成がNi1−x−zCrxNzまたはN1−x−yWxNz(式中、Nは非金属を表す)で表される化合物であってもよい。
係る埋込式受動素子構造の実施例において、クロム基合金は、組成がW1−xCrxまたはW1−x−yCrxMy(式中、Mは金属を表す)で表される合金であってもよい。
係る埋込式受動素子構造の実施例において、クロム金属化合物は、組成がW1−x−zCrxNz(式中、Nは非金属を表す)で表される化合物であってもよい。
係る埋込式受動素子構造の実施例において、タングステン基合金は、組成がW1−xCrxまたはW1−x−yCrxMy(式中、Mは金属を表す)で表される合金であってもよい。
係る埋込式受動素子構造の実施例において、タングステン金属化合物は、組成がW1−x−zCrxNz(式中、Nは非金属を表す)で表される化合物であってもよい。
係る埋込式受動素子構造の実施例において、Mは、例えば銅(Cu)、モリブデン(Mo)、バナジウム(V)、タングステン(W)、鉄(Fe)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)のうちのいずれか1種であってもよい。また、Nは、例えばホウ素(B)、炭素(C)、窒素(N)、酸素(O)、ケイ素(Si)のうちのいずれか1種であってもよい。
本発明の埋込式受動素子構造に対して2回の現像・エッチング処理を施した後、その埋込式受動素子構造の上に、少なくとも1つの薄膜電気抵抗素子と、少なくとも1つの薄膜インダクタンス素子と、少なくとも1つの薄膜コンデンサ素子とを同時に含む電子回路が製作される。
本発明の設計によれば、電気抵抗層は、スパッタリング技術によって作製される合金、金属または金属化合物からなる電気抵抗膜である。スパッタリングによって形成される電気抵抗層は、より高い被膜の緻密度と連続性を有するので、その表面抵抗の最小値は、5オーム/□より低いか、またはそれと等しい。それと同時に、スパッタリング技術を利用して製作される合金、金属または金属化合物からなる電気抵抗膜は、工業廃水の発生を効果的に減少させることもできる。
本発明の設計によれば、電気抵抗層は、スパッタリング技術によって作製される合金、金属または金属化合物からなる電気抵抗膜である。スパッタリングによって形成される電気抵抗層は、より高い被膜の緻密度と連続性を有するので、その表面抵抗の最小値は、5オーム/□より低いか、またはそれと等しい。それと同時に、スパッタリング技術を利用して製作される合金、金属または金属化合物からなる電気抵抗膜は、工業廃水の発生を効果的に減少させることもできる。
本発明の埋込式受動素子構造をより詳しく説明するため、図面と合わせて好ましい実施例を以下のとおり詳細に説明する。
〈埋込式受動素子構造の組成〉
図3は、本発明の埋込式受動素子構造の模式的斜視図である。図3に示すように、本発明の埋込式受動素子構造PSDは、第1導電金属層11と、電気抵抗層12と、誘電体層Ideと、支持層21と、接合層22と、第2導電金属層23とを含む。その内、第1導電金属層11と、第2導電金属層23の厚みが0.4〜50ミクロンである。かつそれらのプロセス材料は、例えば銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、アルミニウム(Al)、銀複合物、銅複合物、金複合物、アルミニウム複合物のうちのいずれか1種、またはそれらのいずれか2種の複合物、もしくはそれらのいずれか2種以上の複合物であってもよい。
図3は、本発明の埋込式受動素子構造の模式的斜視図である。図3に示すように、本発明の埋込式受動素子構造PSDは、第1導電金属層11と、電気抵抗層12と、誘電体層Ideと、支持層21と、接合層22と、第2導電金属層23とを含む。その内、第1導電金属層11と、第2導電金属層23の厚みが0.4〜50ミクロンである。かつそれらのプロセス材料は、例えば銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、アルミニウム(Al)、銀複合物、銅複合物、金複合物、アルミニウム複合物のうちのいずれか1種、またはそれらのいずれか2種の複合物、もしくはそれらのいずれか2種以上の複合物であってもよい。
図3に示すように、電気抵抗層12は、第1導電金属層11の上に形成され、厚みが2ミクロン以下である。よく見られる第1導電金属層11の材質は銅であり、かつスパッタリングプロセスを介して電気抵抗層12が第1導電金属層11の上に形成される。勿論、電気抵抗層12のプロセス時間を短縮するために、電気抵抗層12の製作が完了できるように、一部にスパッタリングを施し、一部に電気めっきを施す方式を採用してもよい。しかしながら、特に強調したいことは、スパッタリングによって形成される電気抵抗層12は、より高い被膜の緻密度と連続性を有するということである。一方、電気抵抗層12のプロセス材料としては、ニッケル、クロム、タングステン、ニッケル金属化合物、クロム金属化合物、タングステン金属化合物、ニッケル基合金、クロム基合金またはタングステン基合金が挙げられ、その内、ニッケル金属化合物、タングステン金属化合物、ニッケル基合金またはタングステン基合金の模範的な材料を下記の表1にまとめて示す。
式中、x、y、zは原子数百分率を表し、かつ三者の合計は1である。さらに、Mは金属を表し、例えば銅(Cu)、モリブデン(Mo)、バナジウム(V)、タングステン(W)、鉄(Fe)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)のうちのいずれか1種であってもよい。Mとは反対に、Nは、例えばホウ素(B)、炭素(C)、窒素(N)、酸素(O)、ケイ素(Si)のうちのいずれか1種の非金属を表す
それに加えて、誘電体層Ideは、電気抵抗層12に接続され、かつ支持層21は、誘電体層Ideに接続される。本発明の設計によれば、誘電体層Ideの厚みが0.01ミクロン〜50ミクロンであり、しかも支持層21の厚みが5ミクロン〜350ミクロンである。本発明において、誘電体層Ideは、一般としてポリマーマトリックス(Polymer matrix)と、係るポリマーマトリックスにドープされた誘電体粒子とを含むものでああてもよく、さらに、係る誘電体粒子のプロセス材料は、例えば高誘電体材料、誘電体材料、低誘電体材料のうちのいずれか1種であってもよいし、またはそれらのいずれか2種の混合物であってもよい。
異なる種類の誘電体粒子を参考として下記の表2に列記するが、誘電体層Ideの材料成分はそれらに制限されるものではない。一例として、前述した誘電体層Ideは、例えば誘電体材料のスパッタリング層であってもよく、なお、誘電体材料のスパッタリング層は、例えば、ランタン系、オスミウム系、希土類またはアルカリ土類元素をペロブスカイト(perovskite)またはスピネル(spinal)構造に対して微量に添加するものであり、内部のドナー(donner)とアクセプター(accepter)の数を調節することによって、ドメインスイッチングと格子歪みを発生させ、低/高k値(low/high k)と、高Q値(high Q)の特性を有する材料が得られる。
異なる種類の誘電体粒子を参考として下記の表2に列記するが、誘電体層Ideの材料成分はそれらに制限されるものではない。一例として、前述した誘電体層Ideは、例えば誘電体材料のスパッタリング層であってもよく、なお、誘電体材料のスパッタリング層は、例えば、ランタン系、オスミウム系、希土類またはアルカリ土類元素をペロブスカイト(perovskite)またはスピネル(spinal)構造に対して微量に添加するものであり、内部のドナー(donner)とアクセプター(accepter)の数を調節することによって、ドメインスイッチングと格子歪みを発生させ、低/高k値(low/high k)と、高Q値(high Q)の特性を有する材料が得られる。
さらに、支持層21は、軟性基板であってもよいし、硬質基板(例えば、グラスファイバー)であってもよい。特に説明すべきところは、軟性基板と、硬質基板との相違点は厚みにあり、厚みが200ミクロン以内のものは可撓性を有するため、軟性基板に属し、一方、厚みが200ミクロンを超えるものは十分な可撓性を有し難いため、硬質基板に属する。その内、軟性基板のプロセス材料は、エポキシ樹脂、メラミン、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデン、シアノエチル基アミロペクチン、ヘンゾシクロブテン、ポリノルボルネン、ポリ四フッ化エチレン、アクリル酸エステル、ポリフェニレンエーテル、シアン酸エステル、ビスマレイミドトリアジン、アリル基化ポリフェニレンエーテルのうちのいずれか1種、またはそれらのいずれか2種の混合物、もしくはそれらのいずれか2種以上の混合物であってもよい。
一方、接合層22は、支持層21の上に接続され、その厚みが2ミクロン以下である。本発明において、接合層22のプロセス材料は、ニッケル、クロム、タングステン、ニッケル金属化合物、クロム金属化合物、タングステン金属化合物、ニッケル基合金、クロム基合金またはタングステン基合金ののうちのいずれか1種であってもよい。その内、ニッケル金属化合物、タングステン金属化合物、ニッケル基合金またはタングステン基合金の模範的な材料について、上記の表1を参照することができる。さらに、接合層22のプロセス材料は、例えばニッケル銅合金、ニッケルチタン合金、銅チタン合金またはクロムニッケル合金であってもよい。
一方、接合層22は、支持層21の上に接続され、その厚みが2ミクロン以下である。本発明において、接合層22のプロセス材料は、ニッケル、クロム、タングステン、ニッケル金属化合物、クロム金属化合物、タングステン金属化合物、ニッケル基合金、クロム基合金またはタングステン基合金ののうちのいずれか1種であってもよい。その内、ニッケル金属化合物、タングステン金属化合物、ニッケル基合金またはタングステン基合金の模範的な材料について、上記の表1を参照することができる。さらに、接合層22のプロセス材料は、例えばニッケル銅合金、ニッケルチタン合金、銅チタン合金またはクロムニッケル合金であってもよい。
〈埋込式受動素子構造の製作(その1)〉
引き続き、図3を参照すると共に、本発明の埋込式受動素子構造の製作手順を示す模式図である図4を参照する。本発明の埋込式受動素子構造PSDの製作手順は以下のステップ1〜4を含む。
引き続き、図3を参照すると共に、本発明の埋込式受動素子構造の製作手順を示す模式図である図4を参照する。本発明の埋込式受動素子構造PSDの製作手順は以下のステップ1〜4を含む。
(ステップ1)
図4の製作手順を示す模式図(a)に示すように、スパッタリングプロセスを介して誘電体層Ideの一表面の上に電気抵抗層12を形成し、引き続き同じくスパッタリングプロセスを介して電気抵抗層12のもう一つの表面の上に第1導電金属層11を形成して、誘電体層Ideを含む銅箔電気抵抗ユニットCRを獲得する。
図4の製作手順を示す模式図(a)に示すように、スパッタリングプロセスを介して誘電体層Ideの一表面の上に電気抵抗層12を形成し、引き続き同じくスパッタリングプロセスを介して電気抵抗層12のもう一つの表面の上に第1導電金属層11を形成して、誘電体層Ideを含む銅箔電気抵抗ユニットCRを獲得する。
(ステップ2)
図4の製作手順を示す模式図(b)に示すように、スパッタリングプロセスを介して支持層21の一表面の上に接合層22を形成し、引き続き同じくスパッタリングプロセスを介して接合層22の上に第2導電金属層23を接続的に形成して、接合層22を含む銅箔絶縁ユニットCIを獲得する。
図4の製作手順を示す模式図(b)に示すように、スパッタリングプロセスを介して支持層21の一表面の上に接合層22を形成し、引き続き同じくスパッタリングプロセスを介して接合層22の上に第2導電金属層23を接続的に形成して、接合層22を含む銅箔絶縁ユニットCIを獲得する。
(ステップ3)
図4の製作手順を示す模式図(c)に示すように、支持層21を誘電体層Ideに接触する方式によって、銅箔絶縁ユニットCIと、銅箔電気抵抗ユニットCRとを接合させる。両者を接合する際は、両者のつなぎ部位に一層の誘電体層Ideを塗布する。
図4の製作手順を示す模式図(c)に示すように、支持層21を誘電体層Ideに接触する方式によって、銅箔絶縁ユニットCIと、銅箔電気抵抗ユニットCRとを接合させる。両者を接合する際は、両者のつなぎ部位に一層の誘電体層Ideを塗布する。
(ステップ4)
図4の製作手順を示す模式図(d)に示すように、本発明の埋込式受動素子構造PSDを獲得する。
図4の製作手順を示す模式図(d)に示すように、本発明の埋込式受動素子構造PSDを獲得する。
〈埋込式受動素子構造の製作(その2)〉
引き続き、図3を参照すると共に、本発明の埋込式受動素子構造の製作手順を示す模式図である図5を参照する。本発明の埋込式受動素子構造PSDの製作手順は以下のステップ1´〜4´を含んでもよい。
引き続き、図3を参照すると共に、本発明の埋込式受動素子構造の製作手順を示す模式図である図5を参照する。本発明の埋込式受動素子構造PSDの製作手順は以下のステップ1´〜4´を含んでもよい。
(ステップ1´)
図5の製作手順を示す模式図(a)に示すように、スパッタリングプロセスを介して支持層21の一表面の上に接合層22を形成し、引き続き同じくスパッタリングプロセスを介して接合層22の上に第2導電金属層23を接続的に形成して、接合層22を含む銅箔絶縁ユニットCIを獲得する。
図5の製作手順を示す模式図(a)に示すように、スパッタリングプロセスを介して支持層21の一表面の上に接合層22を形成し、引き続き同じくスパッタリングプロセスを介して接合層22の上に第2導電金属層23を接続的に形成して、接合層22を含む銅箔絶縁ユニットCIを獲得する。
(ステップ2´)
図5の製作手順を示す模式図(b)に示すように、支持層21のもう一つの表面の上に一層の誘電体層Ideを塗布またはスパッタリングすることによって、誘電体層Ideの厚みは有効に定義される。
図5の製作手順を示す模式図(b)に示すように、支持層21のもう一つの表面の上に一層の誘電体層Ideを塗布またはスパッタリングすることによって、誘電体層Ideの厚みは有効に定義される。
(ステップ3´)
図5の製作手順を示す模式図(c)に示すように、スパッタリングプロセスを介して第1導電金属層11の一表面の上に電気抵抗層12を形成して、銅箔電気抵抗ユニットCRを獲得する。
図5の製作手順を示す模式図(c)に示すように、スパッタリングプロセスを介して第1導電金属層11の一表面の上に電気抵抗層12を形成して、銅箔電気抵抗ユニットCRを獲得する。
(ステップ4´)
図5の製作手順を示す模式図(d)に示すように、電気抵抗層12を誘電体層Ideに接触する方式によって、銅箔絶縁ユニットCIと、銅箔電気抵抗ユニットCRとを接合させる。誘電体層Ideが事前に塗布またはスパッタリングプロセスを利用して支持層21の上に形成されたことで、銅箔絶縁ユニットCIと、銅箔電気抵抗ユニットCRとを接合する際、両者のつなぎ部位に気泡や接合の不均一等が発生する事態を招来しないことになる。
図5の製作手順を示す模式図(d)に示すように、電気抵抗層12を誘電体層Ideに接触する方式によって、銅箔絶縁ユニットCIと、銅箔電気抵抗ユニットCRとを接合させる。誘電体層Ideが事前に塗布またはスパッタリングプロセスを利用して支持層21の上に形成されたことで、銅箔絶縁ユニットCIと、銅箔電気抵抗ユニットCRとを接合する際、両者のつなぎ部位に気泡や接合の不均一等が発生する事態を招来しないことになる。
〈埋込式受動素子構造の応用〉
特に強調したいことは、本発明の埋込式受動素子構造PSDに対して現像・エッチング処理を施した後、係る埋込式受動素子構造PSDの上に、少なくとも1つの薄膜電気抵抗素子(Film resistor)と、少なくとも1つの薄膜コンデンサ素子と、少なくとも1つの薄膜インダクタンス素子とを含む電子回路が製作されるということである。次の段落において、現像・エッチングプロセスを示す動作分解図を参照しながら、それと関連する原因事由について解説する。
図6A〜図6Dは、本発明の埋込式受動素子構造の現像・エッチングプロセスを含む動作分解図である。図3と図6Aを同時に参照する。現像・エッチングプロセスを実行する際は、まず、第1フォートレジストPR1を第1導電金属層11と第2導電金属層23の上に塗布し(図6Aの(a)図と(b)図を参照)、続いて、露光現像の方式を用いて第1導電金属層11と第2導電金属層23の上に図案化された第1フォートレジストpPR1(図6Aの(a´)図と(b´)図を参照)を製作する。
特に強調したいことは、本発明の埋込式受動素子構造PSDに対して現像・エッチング処理を施した後、係る埋込式受動素子構造PSDの上に、少なくとも1つの薄膜電気抵抗素子(Film resistor)と、少なくとも1つの薄膜コンデンサ素子と、少なくとも1つの薄膜インダクタンス素子とを含む電子回路が製作されるということである。次の段落において、現像・エッチングプロセスを示す動作分解図を参照しながら、それと関連する原因事由について解説する。
図6A〜図6Dは、本発明の埋込式受動素子構造の現像・エッチングプロセスを含む動作分解図である。図3と図6Aを同時に参照する。現像・エッチングプロセスを実行する際は、まず、第1フォートレジストPR1を第1導電金属層11と第2導電金属層23の上に塗布し(図6Aの(a)図と(b)図を参照)、続いて、露光現像の方式を用いて第1導電金属層11と第2導電金属層23の上に図案化された第1フォートレジストpPR1(図6Aの(a´)図と(b´)図を参照)を製作する。
続いて、エッチング液を使用して同時に第1導電金属層11と電気抵抗層12との図案化された第1フォートレジストpPR1によって被覆されていない部分を除去すると同時に、エッチング液で第2導電金属層23と接合層22との図案化された第1フォートレジストpPR1によって被覆されていない部分(図6Bの(a)図と(b)図を参照)を除去する。続いて、図案化された第1フォートレジストpPR1を取り除き、その後、誘電体層Ideの上に図案化された第1導電金属層p11を獲得すると同時に、支持層21の上に図案化された第2導電金属層p23(図6Bの(a´)図と(b´)図を参照)を獲得する。
続いて、継続的に第2フォートレジストPR2を図案化された第1導電金属層p11と誘電体層Ideの上に塗布し、第2フォートレジストPR2は、同時に図案化された第2導電金属層p23と支持層21の上(図6Cの(a)図と(b)図を参照)に覆われる。特に説明すべき点は、図6Cでは第2フォートレジストPR2を半透明な材質で図示しているが、その目的は、図案化された第1導電金属層p11と図案化された第2導電金属層p23の後続の製造手順での変化を完全に図解するためである点である。図6Cには、特に、第2フォートレジストPR2の上に第1エッチング窓W1と第2エッチング窓W2が開設されることを図示する。
続いて、エッチング液を使用して第1エッチング窓W1と第2エッチング窓W2を通して図案化された第1導電金属層p11の第2フォートレジストPR2によって被覆されていない部分(図6Dの(a´)図と(b´)図を参照)を除去する。最後に、図6Dの(a)図と(b)図に示すように、第2フォートレジストPR2を除去した後、図案化された第1導電金属層p11は、誘電体層Ideの上に第1電子回路に構成されてなり、かつ図案化された第2導電金属層p23は、支持層21の上に第2電子回路に構成されてなる。さらに、レーザーエッチング技術により、第1電子回路の第1接点CP1にスルーホールTHを製作することができる。また、第2電子回路が支持層21の上に形成されるため、第2電子回路の第2接点CP2にも同時にスルーホールTHが貫通して形成される。
図6Dの(a)図、(b)図と(c)図に示すように、係る第1電子回路の主体が図案化された第1導電金属層p11であり、かつ係る第2電子回路の主体が図案化された第2導電金属層p23である。また、スルーホールTHに導電物質(例えば、ハンダ)を充填する方式によって、第1接点CP1と第2接点CP2との電気接続が達成され、この方式によれば、第1電子回路と第2電子回路とを電気接続することができる。特に注意すべきところは、第1電子回路は、薄膜電気抵抗素子Rと、薄膜インダクタンス素子Lと、上部金属板UMとを含み、かつ第2電子回路は、下部金属板LMを含む。その内、上部金属板UMと下部金属板LMとの間に誘電体層Ideと支持層21が挟まれている。このように、上部金属板UMと、下部金属板LMと、誘電体層Ideと、支持層21とで薄膜コンデンサ素子Cに構成されてなることが分かる。よって、図6A〜図6Dに示される現像・エッチングプロセスにおいて、吾人は、本発明の埋込式受動素子構造PSDの上に、薄膜電気抵抗素子Rと、薄膜インダクタンス素子Lと、薄膜コンデンサ素子Cの電子回路とを含む電子回路を製作しようとする場合には、埋込式受動素子構造PSDに対して2回のエッチングプロセスのみを行わせれば十分であると確信することができる。
〈実験例〉
本発明の埋込式受動素子構造PSDの銅箔電気抵抗ユニットCR(図5参照)は、確かに特許文献1で開示された受動的電気構造PE´(図1参照)の銅箔電気抵抗1´に比べてより優れた性質が顕現されることを実証するために、本願の発明者は、同時に図5に示される銅箔電気抵抗ユニットCRと図1に示される銅箔電気抵抗1´のサンプルの製作を完了した。
図7は、特許文献1で開示された銅箔電気抵抗のサンプルの電子後方散乱回折(Electron back−scattered diffraction,EBSD)画像を示す図である一方、図8は、本発明の埋込式受動素子構造の銅箔電気抵抗のサンプルのEBSD画像を示す図である。ニッケル・リン化合物(Ni−P compound)で第1圧延銅層11´のマット面(Matte side)を電気めっき加工し、いわゆる電気抵抗層12´を形成する公知技術に比べ、本発明は、スパッタリング技術によって第1導電金属層11(例えば、銅箔)の上に合金、金属または金属化合物からなる電気抵抗膜(すなわち、電気抵抗層12)を形成する。
さらに、図7から分かるように、電気めっきによって生成された薄膜が、銅箔導電体の表面に沿って核生成と成長が進行するので、被膜の不連続性と高い粗さとも、電気特性(表面抵抗)、機械特性(曲げ伸長)や(細い)回路の歩留り率などに対してマイナスな影響を与えるおそれがある。それに対して、図8から観察されるように、スパッタリング法を使用して製作されるNi0.97Cr0.03合金からなる電気抵抗層12は、微視的に見ると、連続かつ緻密で、その上、表面粗さが小さいであることが顕現されており、曲げ可能な製品と細い回路の設計に適している。本発明の銅箔電気抵抗ユニットCRの電気抵抗膜は、より高い被膜の緻密度と連続性を有することが裏付けられた。
本発明の埋込式受動素子構造PSDの銅箔電気抵抗ユニットCR(図5参照)は、確かに特許文献1で開示された受動的電気構造PE´(図1参照)の銅箔電気抵抗1´に比べてより優れた性質が顕現されることを実証するために、本願の発明者は、同時に図5に示される銅箔電気抵抗ユニットCRと図1に示される銅箔電気抵抗1´のサンプルの製作を完了した。
図7は、特許文献1で開示された銅箔電気抵抗のサンプルの電子後方散乱回折(Electron back−scattered diffraction,EBSD)画像を示す図である一方、図8は、本発明の埋込式受動素子構造の銅箔電気抵抗のサンプルのEBSD画像を示す図である。ニッケル・リン化合物(Ni−P compound)で第1圧延銅層11´のマット面(Matte side)を電気めっき加工し、いわゆる電気抵抗層12´を形成する公知技術に比べ、本発明は、スパッタリング技術によって第1導電金属層11(例えば、銅箔)の上に合金、金属または金属化合物からなる電気抵抗膜(すなわち、電気抵抗層12)を形成する。
さらに、図7から分かるように、電気めっきによって生成された薄膜が、銅箔導電体の表面に沿って核生成と成長が進行するので、被膜の不連続性と高い粗さとも、電気特性(表面抵抗)、機械特性(曲げ伸長)や(細い)回路の歩留り率などに対してマイナスな影響を与えるおそれがある。それに対して、図8から観察されるように、スパッタリング法を使用して製作されるNi0.97Cr0.03合金からなる電気抵抗層12は、微視的に見ると、連続かつ緻密で、その上、表面粗さが小さいであることが顕現されており、曲げ可能な製品と細い回路の設計に適している。本発明の銅箔電気抵抗ユニットCRの電気抵抗膜は、より高い被膜の緻密度と連続性を有することが裏付けられた。
引き続き、本発明の銅箔電気抵抗ユニットCRに対して曲げテストを行う。図9は、曲げテストの実行手順を示す模式図である。図9の(a)図と(b)図に示すように、第1組の曲げテストにおいては、曲げ試験機を使用して直径φ4mmの丸棒(曲げ)で銅箔電気抵抗ユニットCRを0度から90度に曲げる。続いて、図9の(b)図と(c)図に示すように、引き続き曲げ試験機を操作し、直径φ4mmの丸棒(曲げ)で銅箔電気抵抗ユニットCRを90度から180度に曲げる。第1組の曲げ試験全体を(a)図〜(c)図の実行手順を計1000回繰り返した。
引き続き、図9を参照する。さらに、図9の(a)図と(b)図に示すように、第2組の曲げテストにおいては、曲げ試験機を使用して直径φ8mmに変えた丸棒(曲げ)で銅箔電気抵抗ユニットCRを0度から90度に曲げる。続いて、図9の(b)図と(c)図に示すように、引き続き曲げ試験機を操作し、直径φ8mmの丸棒(曲げ)で銅箔電気抵抗ユニットCRを90度から180度に曲げる。第2組の曲げ試験全体を、(a)図〜(c)図の実行手順で計1000回繰り返した。第1組と第2組の曲げ試験の実験データを下記の表3にまとめて示す。
表3の曲げテストの実験データから容易に発見できるように、直径φ4mmの曲げで本発明の埋込式受動素子構造PSDの銅箔電気抵抗ユニットCRに対して1000回の曲げを行う項目であっても、あるいは直径φ8mmの曲げで本発明の銅箔電気抵抗ユニットCRに対して1000回の曲げを行う項目であっても、いずれにせよ、本発明の銅箔電気抵抗ユニットCRの電気抵抗層12に対して計測された抵抗値が実質的に変化しないままである。
従って、スパッタリング技術によって第1導電金属層11(例えば、銅箔)の上に合金、金属または金属化合物からなる電気抵抗膜(すなわち、電気抵抗層12)が形成され、それと銅箔の間にかなり良い接合性を有することが測定結果から示されている。これゆえ、埋込式受動素子構造PSDの銅箔電気抵抗ユニットCRの信頼性を向上させることができる。
従って、スパッタリング技術によって第1導電金属層11(例えば、銅箔)の上に合金、金属または金属化合物からなる電気抵抗膜(すなわち、電気抵抗層12)が形成され、それと銅箔の間にかなり良い接合性を有することが測定結果から示されている。これゆえ、埋込式受動素子構造PSDの銅箔電気抵抗ユニットCRの信頼性を向上させることができる。
上記の詳細な説明から、本発明の埋込式受動素子構造PSDの全ての実施例及びその構造組成が完全かつ明瞭に開示されており、本発明が以下の長所を有していることは明らかである。
(1)本発明の埋込式受動素子構造PSDは、第1導電金属層11と、電気抵抗層12と、誘電体層Ideと、支持層21と、接合層22と、第2導電金属層23とを含む。特に、本発明の埋込式受動素子構造PSDに対して2回の現像・エッチング処理を施した後、埋込式受動素子構造PSDの上に、少なくとも1つの薄膜電気抵抗素子Rと、少なくとも1つの薄膜インダクタンス素子Lと、少なくとも1つの薄膜コンデンサ素子Cとを同時に含む電子回路が製作される。本発明の設計によれば、電気抵抗層12は、スパッタリング技術によって作製された合金、金属または金属化合物からなる電気抵抗膜である
(2)特に強調したいことは、スパッタリングによって形成される電気抵抗層12は、より高い被膜の緻密度と連続性を有するので、その表面抵抗の最小値は、5オーム/□より低いか、またそれと等しいと同時に、スパッタリング技術を利用して製作される合金、金属または金属化合物からなる電気抵抗膜(電気抵抗層12)は、工業廃水の発生を効果的に減少させることもできるということである。
(3)さらに、曲げ試験機を利用して直径φ4mmの丸棒で埋込式受動素子構造PSDに対して曲げテストを行い、この曲げテストが完了するまでの過程において、埋込式受動素子構造PSDに対して1000回を超えるような曲げを行った結果、第1導電金属層11と合金、金属または金属化合物からなる電気抵抗膜(電気抵抗層12)との間に剥離現象が現れ始めることを発見し、銅箔とスパッタリングにより作製される電気抵抗膜との間に極めて良い接合性を有することが示されている。
(4)それに加えて、スパッタリングにより作製される電気抵抗層12は、優れた被膜の緻密度と連続性を有し、現像・エッチング技術を用いて埋込式受動素子構造PSDに電子回路を製作した後、係る電子回路の線幅/線ピッチが10ミクロン/10ミクロンよりも小さくなるように制御することができる。
特に強調したいことは、前記した詳細説明は、本発明の好ましい実施例について説明するものに過ぎず、該実施例は本発明になんらの制限を加わるものではなく本発明の技術精神に基づく等効果の応用又は変更は、すべて本発明の特許請求範疇に含まれるということである。
〈本発明〉
PSD 埋込式受動素子構造
11 第1導電金属層
12 電気抵抗層
Ide 誘電体層
21 支持層
22 接合層
23 第2導電金属層
CR 銅箔電気抵抗ユニット
CI 銅箔絶縁ユニット
PR1 第1フォートレジスト
pPR1 図案化された第1フォートレジスト
p11 図案化された第1導電金属層
p23 図案化された第2導電金属層
PR2 第2フォートレジスト
W1 第1エッチング窓
W2 第2エッチング窓
Cp1 第1接点
Cp2 第2接点
TH スルーホール
R 薄膜電気抵抗素子
L 薄膜インダクタンス素子
UM 上部金属板
LM 下部金属板
C 薄膜コンデンサ素子
〈公知技術〉
PE´ 受動的電気構造
11´ 第1圧延銅層
12´ 電気抵抗層
13´ 絶縁層
14´ 第2圧延銅層
1´ 銅箔電気抵抗
1a´ 銅箔絶縁体
MS´ レジスタ及びキャパシタ形成のための多層化構造
21´ 第1圧延銅層
22´ 電気抵抗層
23´ 第1誘電体層
24´ 絶縁層
25´ 第2誘電体層
26´ 第2圧延銅層
2´ 銅箔電気抵抗
2a´ 誘電絶縁体
PSD 埋込式受動素子構造
11 第1導電金属層
12 電気抵抗層
Ide 誘電体層
21 支持層
22 接合層
23 第2導電金属層
CR 銅箔電気抵抗ユニット
CI 銅箔絶縁ユニット
PR1 第1フォートレジスト
pPR1 図案化された第1フォートレジスト
p11 図案化された第1導電金属層
p23 図案化された第2導電金属層
PR2 第2フォートレジスト
W1 第1エッチング窓
W2 第2エッチング窓
Cp1 第1接点
Cp2 第2接点
TH スルーホール
R 薄膜電気抵抗素子
L 薄膜インダクタンス素子
UM 上部金属板
LM 下部金属板
C 薄膜コンデンサ素子
〈公知技術〉
PE´ 受動的電気構造
11´ 第1圧延銅層
12´ 電気抵抗層
13´ 絶縁層
14´ 第2圧延銅層
1´ 銅箔電気抵抗
1a´ 銅箔絶縁体
MS´ レジスタ及びキャパシタ形成のための多層化構造
21´ 第1圧延銅層
22´ 電気抵抗層
23´ 第1誘電体層
24´ 絶縁層
25´ 第2誘電体層
26´ 第2圧延銅層
2´ 銅箔電気抵抗
2a´ 誘電絶縁体
Claims (21)
- 第1導電金属層と、
前記第1導電金属層の上に形成され、かつニッケル、クロム、タングステン、ニッケル金属化合物、クロム金属化合物、タングステン金属化合物、ニッケル基合金、クロム基合金またはタングステン基合金から作製される電気抵抗層と、
前記電気抵抗層に接続される誘電体層と、
前記誘電体層に接続される支持層と、
前記支持層の上に接続される接合層と、
前記接合層の上に形成される第2導電金属層と、を含むことを特徴とする、
埋込式受動素子構造。 - 前記第1導電金属層と、前記第2導電金属層のプロセス材料は、銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、アルミニウム(Al)、銀複合物、銅複合物、金複合物、アルミニウム複合物のうちのいずれか1種、またはそれらのいずれか2種の複合物、もしくはそれらのいずれか2種以上の複合物であることを特徴とする、請求項1記載の埋込式受動素子構造。
- 前記第1導電金属層と、前記第2導電金属層の厚みが0.4〜50ミクロンであることを特徴とする、請求項1記載の埋込式受動素子構造。
- 前記電気抵抗層の厚みが2ミクロン以下であり、前記接合層の厚みが2ミクロン以下であることを特徴とする、請求項1記載の埋込式受動素子構造。
- 前記電気抵抗層は、スパッタリングプロセスを介して前記第1導電金属層の上に形成されることを特徴とする、請求項1記載の埋込式受動素子構造。
- 前記誘電体層は、塗布プロセスまたはスパッタリングプロセスを介して前記支持層との接続を達成することを特徴とする、請求項1記載の埋込式受動素子構造。
- 前記誘電体層は、塗布プロセスまたはスパッタリングプロセスを介して前記電気抵抗層との接続を達成することを特徴とする、請求項1記載の埋込式受動素子構造。
- 前記誘電体層の厚みが0.01〜50ミクロンであり、前記支持層の厚みが5〜350ミクロンであることを特徴とする、請求項1記載の埋込式受動素子構造。
- 前記誘電体層は、ポリマーマトリックス(Polymer matrix)と、前記ポリマーマトリックスにドープされた誘電体粒子とを含み、前記誘電体粒子のプロセス材料は、高誘電体材料、誘電体材料、低誘電体材料のうちのいずれか1種であることを特徴とする、請求項1記載の埋込式受動素子構造。
- スパッタリングプロセスを介して形成される前記誘電体層は、ペロブスカイト構造またはスピネル構造を含み、さらに前記ペロブスカイト構造または前記スピネル構造にランタン系元素、オスミウム系元素、希土類元素またはアルカリ土類元素が微量に添加されることを特徴とする、請求項1記載の埋込式受動素子構造。
- 前記支持層が軟性基板である場合、前記軟性基板のプロセス材料は、エポキシ樹脂、メラミン、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデン、シアノエチル基アミロペクチン、ヘンゾシクロブテン、ポリノルボルネン、ポリ四フッ化エチレン、アクリル酸エステル、ポリフェニレンエーテル、シアン酸エステル、ビスマレイミドトリアジン、アリル基化ポリフェニレンエーテルのうちのいずれか1種、またはそれらのいずれか2種の混合物、もしくはそれらのいずれか2種以上の混合物であることを特徴とする、請求項1記載の埋込式受動素子構造。
- 前記支持層が硬質基板である場合、前記硬質基板のプロセス材料はガラスファイバーを含むことを特徴とする、請求項1記載の埋込式受動素子構造。
- 前記接合層のプロセス材料は、ニッケル、クロム、タングステン、ニッケル金属化合物、クロム金属化合物、タングステン金属化合物、ニッケル基合金、クロム基合金、またはタングステン基合金のうちのいずれか1種であることを特徴とする、請求項1記載の埋込式受動素子構造。
- 前記ニッケル基合金は、組成がNi1−xCrx、Ni1−x−yCrxMy、N1−xWxまたはNi1−x−yWxMy(式中、Mは金属を表す)で表される合金であることを特徴とする、請求項13記載の埋込式受動素子構造。
- 前記ニッケル金属化合物は、組成がNi1−x−zCrxNzまたはN1−x−yWxNz(式中、Nは非金属を表す)で表される化合物であることを特徴とする、請求項13記載の埋込式受動素子構造。
- 前記クロム基合金は、組成がW1−xCrxまたはW1−x−yCrxMy(式中、Mは金属を表す)で表される合金であることを特徴とする、請求項14記載の埋込式受動素子構造。
- 前記クロム金属化合物は、組成がW1−x−zCrxNz(式中、Nは非金属を表す)で表される化合物であることを特徴とする、請求項15記載の埋込式受動素子構造。
- 前記タングステン基合金は、組成がW1−xCrxまたはW1−x−yCrxMy(式中、Mは金属を表す)で表される合金であることを特徴とする、請求項14記載の埋込式受動素子構造。
- 前記タングステン金属化合物は、組成がW1−x−zCrxNz(式中、Nは非金属を表す)で表される化合物であることを特徴とする、請求項15記載の埋込式受動素子構造。
- 前記Mは、銅(Cu)、モリブデン(Mo)、バナジウム(V)、タングステン(W)、鉄(Fe)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)のうちのいずれか1種であることを特徴とする、請求項16記載の埋込式受動素子構造。
- 前記Nは、ホウ素(B)、炭素(C)、窒素(N)、酸素(O)、ケイ素(Si)のうちのいずれか1種であることを特徴とする、請求項17記載の埋込式受動素子構造。
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