JP6888105B2 - Ｒｆ集積電力調整コンデンサ - Google Patents

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Description

本発明は、集積ＲＦ電力調整用コンデンサを作成するステップに関する。
本発明の範囲を制限するものではないが、本発明の背景については、電力調整コンデンサと関連して説明する。
ＲＦデバイスが使用する電力は、より多くなっている。このクラスのＲＦデバイスは、１０Ｖを超える電圧及び２アンペアを超える電流でパルスを生成する。このレベルの電流及び電圧において信号のスイッチを入れたり消したりすることで、著しい量の高調波信号が作成される。これらの高調波信号は、回路の動作を妨害する可能性がある。大値集積シリコン系コンデンサでは、必要とされる静電容量を達成することができず、絶縁破壊に悩まされることになる。
本発明者らは、紫外線への露光及び熱処理の組合せを通じてガラス相からセラミック相へと変換することができる、集積感光性ガラス（photodefinable glass）−セラミックを開発した。フォトマスク又はシャドーマスクを使用する、紫外線露光の選択的適用によって、感光性ガラスにおいて、セラミック物質の領域が作成される。本発明は、高表面積構造体、誘電物質、及び１又は２以上の金属によるコーティングを備える光感受性ガラス（photosensitive glass）基板を調製することによって、１又は２以上の二次元又は三次元容量デバイスを備える基板を製作する方法を含む。
本発明の一実施形態においては、感光性ガラス上に、電力調整のための集積大キャパシタンスを、小さいフォームファクタで作製する方法は、感光性ガラス上に、感光性ガラスにおいて１又は２以上のビア開口部を形成するように加工された導電性シード層を堆積させるステップと、感光性ガラス基板を、金属を電気めっきする金属化シード層とともに配置して、感光性ガラス基板における１又は２以上の開口部を充填してビアを形成するステップと、感光性ガラス基板の前面及び後面を化学機械的に研磨して、充填されたビアのみを残すステップと、２つの隣接する充填されたビアの周囲で、光感受性ガラス基板の少なくとも１つの矩形部分を露出及び変換するステップと、矩形パテントをエッチングして、少なくとも１対の隣接する充填されたビアを露出させて、金属ポストを形成するステップと、第１の電極を形成する金属ポスト上に非酸化層をフラッシュコートするステップと、ポスト上又はその周囲に誘電層を堆積させるステップと、誘電層を金属コーティングして、第２の電極を形成するステップと、第１の金属層を、第１の電極のすべてに対して並列に接続して、コンデンサ用の単一電極を形成するステップと、第２の金属層を、第２の電極のすべてに対して並列に接続して、コンデンサ用の第２の電極を形成するステップとを含む。一態様においては、誘電層は、厚さ０．５ｎｍ〜１０００ｎｍの薄膜である。別の態様においては、誘電層は、厚さ０．０５μｍ〜１００μｍの焼結ペーストである。別の態様においては、誘電層は、１０〜１０，０００の誘電率を有する。別の態様においては、誘電層は、２〜１００の誘電率を有する。別の態様においては、誘電層は、ＡＬＤによって堆積される。別の態様においては、誘電層は、ドクターブレードによって堆積される。別の態様においては、コンデンサは、１，０００ｐｆ／ｍｍ２を超えるキャパシタンス密度を有する。
本発明の別の実施形態においては、感光性ガラス基板上に、電力調整のための集積大キャパシタンスを、小さいフォームファクタで作製する方法は、光感受性ガラス基板上で、円形パターンをマスクするステップと、光感受性ガラス基板の少なくとも一部分を、活性化ＵＶエネルギー源に対して露光するステップと、光感受性ガラス基板を、そのガラス転移温度よりも高い温度の少なくとも１０分間の加熱フェーズに加熱するステップと、光感受性ガラス基板を冷却して、露光されたガラスの少なくとも一部を結晶性物質に変換して、ガラス−セラミック結晶性基板を形成するステップと、感光性ガラス基板のセラミック相を、エッチング溶液で、部分的にエッチングして取り除くステップと、感光性ガラス上に、導電性シード層を堆積させるステップと、感光性ガラス基板を、金属を電気めっきする金属化シード層とともに配置して、感光性ガラス基板における１又は２以上の開口部を充填してビアを形成するステップと、感光性ガラス基板の前面及び後面を化学機械的に研磨して、充填されたビアのみを残すステップと、２つの隣接する充填されたビアの周囲で、光感受性ガラス基板の少なくとも１つの矩形部分を露出及び変換するステップと、矩形パテントをエッチングして、少なくとも１対の隣接する充填されたビアを露出させて、金属ポストを形成するステップと、第１の電極を形成する金属ポスト上に非酸化層をフラッシュコートするステップと、ポスト上又はその周囲に誘電層を堆積させるステップと、誘電層を金属コーティングして、第２の電極を形成するステップと、第１の金属層を、第１の電極のすべてに対して並列に接続して、コンデンサ用の単一電極を形成するステップと、第２の金属層を、第２の電極のすべてに対して並列に接続して、コンデンサ用の第２の電極を形成するステップとを含む。一態様においては、誘電層は、厚さ０．５ｎｍ〜１０００ｎｍの薄膜である。別の態様においては、誘電層は、厚さ０．０５μｍ〜１００μｍの焼結ペーストである。別の態様においては、誘電層は、１０〜１０，０００の誘電率を有する。別の態様においては、誘電層は、２〜１００の誘電率を有する。別の態様においては、誘電層は、ＡＬＤによって堆積される。別の態様においては、誘電層は、ドクターブレードによって堆積される。別の態様においては、コンデンサは、１，０００ｐｆ／ｍｍ２を超えるキャパシタンス密度を有する。
本発明のなおも別の実施形態は、光感受性ガラス基板上で、円形パターンをマスクするステップと、光感受性ガラス基板の少なくとも一部分を、活性化ＵＶエネルギー源に対して露光するステップと、光感受性ガラス基板を、そのガラス転移温度よりも高い温度の少なくとも１０分間の加熱フェーズに加熱するステップと、光感受性ガラス基板を冷却して、露光されたガラスの少なくとも一部を結晶性物質に変換して、ガラス−セラミック結晶性基板を形成するステップと、感光性ガラス基板のセラミック相を、エッチング溶液で、部分的にエッチングして取り除くステップと、感光性ガラス上に、導電性シード層を堆積させるステップと、感光性ガラス基板を、金属を電気めっきする金属化シード層とともに配置して、感光性ガラス基板における１又は２以上の開口部を充填してビアを形成するステップと、感光性ガラス基板の前面及び後面を化学機械的に研磨して、充填されたビアのみを残すステップと、２つの隣接する充填されたビアの周囲で、光感受性ガラス基板の少なくとも１つの矩形部分を露出及び変換するステップと、矩形パテントをエッチングして、少なくとも１対の隣接する充填されたビアを露出させて、金属ポストを形成するステップと、第１の電極を形成する金属ポスト上に非酸化層をフラッシュコートするステップと、ポスト上又はその周囲に誘電層を堆積させるステップと、誘電層を金属コーティングして、第２の電極を形成するステップと、第１の金属層を、第１の電極のすべてに対して並列に接続して、コンデンサ用の単一電極を形成するステップと、第２の金属層を、第２の電極のすべてに対して並列に接続して、コンデンサ用の第２の電極を形成するステップとを含む方法によって作製される、集積コンデンサを包含する。一態様においては、誘電層は、厚さ０．５ｎｍ〜１０００ｎｍの薄膜である。別の態様においては、誘電層は、厚さ０．０５μｍ〜１００μｍの焼結ペーストである。別の態様においては、誘電物質は、１０〜１０，０００の誘電率を有する。別の態様においては、誘電薄膜は、２〜１００の誘電率を有する。別の態様においては、誘電薄膜は、ＡＬＤによって堆積される。別の態様においては、誘電ペースト物質は、ドクターブレードによって堆積される。別の態様においては、コンデンサは、１，０００ｐｆ／ｍｍ２を超えるキャパシタンス密度を有する。
本発明の特色及び利点のより完全な理解のために、これより、本発明の詳細な記載について、添付の図面と併せて参照する。
銅で電気めっきされた、シード層を伴う充填された貫通ホールビアの画像である。 絶縁物質がＨｆＯ２である、ＲＦ電力調整用コンデンサ及び物質キーの断面図である。 ＲＦ電力調整用コンデンサの上面図である。 ＢａＴｉＯ３系集積電力調整コンデンサである。 直径が６５μｍであり、中心から中心までのピッチが７２μｍである、貫通ホールである。
本発明の様々な実施形態の作製及び使用について、下で詳細に考察されるが、本発明は適用可能な発明的概念を多く提供しており、これらの発明的概念は幅広い種類の個別の状況において具現化することができるということが理解されるべきである。本明細書において考察されている個別の実施形態は、本発明を作製及び使用する個別の方法の例証であるに過ぎず、本発明の範囲を定めるものではない。
本発明の理解を容易にするために、いくつかの用語を下に定義する。本明細書において定義される用語は、本発明が関連する技術分野における当業者によって一般的に理解されるような意味を有する。例えば「ある１つの（a）」、「ある１つの（an）」、及び「その（the）」などの用語は、単一の主体のみを指すことを意図するものではないが、個別の例が例証のために使用され得るものの一般的分類を包含することを意図している。本明細書における専門用語は、本発明の個別の実施形態を説明するために使用されているが、それらの使用は、特許請求の範囲において概説されているような場合を除き、本発明を限定するものではない。
感光性ガラス物質は、第一世代半導体製造装置を使用して、簡単な３つのステッププロセスで加工され、ここでの最終的な物質は、ガラス、セラミックのいずれかへと形作られるか、又はガラス及びセラミックの両方の領域を含み得る。感光性ガラスは、幅広い種類のマイクロシステム部品、チップ上のシステム、及びパッケージにおけるシステムの製作にとっての、いくつかの利点を有する。マイクロ構造体及び電子部品は、従来の半導体及びプリント回路基板（ＰＣＢ，printed circuit board）加工装置を使用して、これらの種類のガラスで比較的安価に製造されている。一般に、ガラスは、高い温度安定性、良好な機械的及び電気的特性、並びにプラスチック及び多くの種類の金属よりも良好な耐化学性を有する。
酸化セリウムは、酸化セリウムの吸収バンド内の紫外線に対して露光されると、フォトンを吸収し、電子を失うことによって、感作物質として作用する。この反応は、付近の酸化銀を還元して、銀原子を形成する。例えば、以下の通りである。
Ｃｅ３＋＋Ａｇ＋＝□Ｃｅ４＋＋Ａｇ０
銀イオンは、熱処理プロセス中に銀のナノクラスターへと合体し、周囲のガラスにおいて、結晶性セラミック相を形成するための核形成部位を誘発する。この熱処理は、ガラス転移温度付近の温度で行わなければならない。セラミック結晶相は、露光されていないガラス質の非晶質ガラス状領域よりも、例えばフッ化水素酸（ＨＦ）などのエッチング液に対して溶解性である。具体的には、ＦＯＴＵＲＡＮ（登録商標）の結晶性［セラミック］領域は、１０％ＨＦで、非晶質領域よりも約２０倍速くエッチングされ、露光された領域を取り除いた際に約２０：１の壁斜面比を有するマイクロ構造体を可能にする。T. R. Dietrich et al., "Fabrication technologies for microsystems utilizing photoetchable glass," Microelectronic Engineering 30, 497 (1996)を参照されたい。これは、参照によって本明細書に援用される。他の組成の感光性ガラスは、異なる速度でエッチングされることになる。
シリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムで構成される光感受性ガラス基板を使用して金属デバイスを製作する１つの方法は、マスク及びＵＶ光を使用して、光感受性ガラス基板内に、少なくとも１つの、二次元又は三次元のセラミック相領域を有するパターンを作成することを伴う。
好ましくは、この成形ガラス構造体は、少なくとも１又は２以上の、二次元又は三次元の誘導デバイスを含む。この容量デバイスは、一連の接続された構造体を作製して、電力調整用の高表面積コンデンサを形成することによって形成される。これらの構造体は、キャパシタンスを生成するパターンを作成する、矩形、円形、楕円形、フラクタル、又は他の形状のいずれかであり得る。ＡＰＥＸ（商標）ガラスのパターン形成領域は、めっき又は気相堆積を含むいくつかの方法によって、金属、合金、複合体、ガラス、又は他の磁気媒体で充填され得る。媒体の誘電率は、デバイスにおける構造体の次元、高表面積、及び数と組み合わさって、デバイスのインダクタンスを提供する。動作周波数に応じて、誘導デバイス設計には、異なる透磁率の物質が必要とされることになるため、より高い動作周波数では、銅又は他の類似する物質などの物質が、誘導デバイスにとって一般的に好まれる媒体となる。容量デバイスが生成されると、支持用のＡＰＥＸ（商標）ガラスは定位置に留められるか、又は取り外されて、直列又は並列に取り付けることができる容量性構造体のアレイが作成される。
この方法は、ｍｍ２当たり１ｎｆ超又はそれに等しい値を伴う、集積電力調整用キャパシタンス密度にとって所望される技術的要件を上回る、大表面積コンデンサを作成するために使用することができる。使用される比誘電率及び誘電物質にとって好ましい堆積技術に基づいて、異なるデバイスアーキテクチャが存在する。本発明は、それぞれの誘電物質のためのデバイスアーキテクチャを作成する方法を提供する。
一般に、ガラスセラミックス物質が、マイクロ構造体の形成において収めてきた成功は限定的であった。マイクロ構造体の形成は、性能、均一性、他のものによる有用性、及び利用可能性の問題に悩まされる。過去のガラス−セラミック物質によって得られたエッチングのアスペクト比は、およそ１５：１であったが、対照的に、ＡＰＥＸ（登録商標）ガラスは、５０超：１の平均的エッチングアスペクト比を有する。これによって、ユーザは、より小さく、より深いフィーチャを作成することができる。加えて、我々の製造方法は、９０％超の製品収率を可能とする（これまでのガラスでの収率は、５０％付近である）。最後に、これまでのガラスセラミックスにおいては、ガラスのおよそ３０％しかセラミック状態に変換されなかったが、一方で、ＡＰＥＸ（登録商標）ガラスセラミックでは、この変換率は７０％付近である。
ＡＰＥＸ（登録商標）組成物は、その強化された性能のために、３つのメカニズムを提供する。（１）より多量の銀によって、結晶粒界においてより速くエッチングされる、より小さいセラミック結晶の形成がもたらされ、（２）シリカ（ＨＦ酸によってエッチングされる主な構成成分）の含有量の減少によって、露光されていない物質の所望されないエッチングが減少し、並びに（３）アルカリ金属及び酸化ホウ素の総重量パーセントがより高いことによって、製造中、遥かにより均質なガラスが生成される。
ガラスのセラミック化は、ガラス基板全体を、およそ２０Ｊ／ｃｍ２の３１０ｎｍ光に対して露光することによって達成される。セラミック内にガラス空間を作成しようと試みる場合、ユーザは、ガラスのまま留まるべき場所のガラスを除いて、物質のすべてを露光する。一実施形態においては、本発明は、異なる直径を有する様々な同心円を含む、石英／クロムマスクを提供する。
本発明者らによって実証された、先述の高表面積コンデンサは、ＣＶＤ法を用いる、薄膜金属化ビアを使用する。次いで、金属化ビアは、ＡＬＤ法を用いて、例えば２０ｎｍのＡｌ２Ｏ３層などの誘電物質の薄膜でコーティングされ、その後、上部金属被覆を適用して、ビア（複数可）の有効表面積及び誘電体の極薄コーティングに起因する大キャパシタンスを作製する。
本発明は、電気、マイクロ波、及び高周波用途において、ガラスセラミック構造体中又はその上に誘導デバイスを製作するための方法を包含する。ガラスセラミック基板は、幅広い数の組成変動を有する光感受性ガラス基板であってもよく、限定されるものではないが、６０〜７６重量％のシリカ；少なくとも３重量％のＫ２Ｏであり、６重量％〜１６重量％の、Ｋ２Ｏ及びＮａ２Ｏの組合せを伴う；０．００３〜１重量％の、Ａｇ２Ｏ及びＡｕ２Ｏからなる群から選択される、少なくとも１つの酸化物；０．００３〜２重量％のＣｕ２Ｏ；０．７５重量％〜７重量％のＢ２Ｏ３及び６〜７重量％のＡｌ２Ｏ３であり、Ｂ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ３の組合せは１３重量％を上回らない；８〜１５重量％のＬｉ２Ｏ；並びに０．００１〜０．１重量％のＣｅＯ２が挙げられる。この組成及び他の色々な組成が、一般に、ＡＰＥＸ（登録商標）ガラスと呼ばれる。
ガラスの露光された部分は、ガラス転移温度付近の温度までガラス基板を加熱することによって、結晶性物質へと変換することができる。例えばフッ化水素酸などのエッチング液でガラス基板をエッチングする際に、ガラスを広域スペクトル中紫外（約３０８〜３１２ｎｍ）投光ランプに対して露光して、少なくとも３０：１のアスペクト比を有する成形ガラス構造体を提供し、誘導構造体を作成する場合、露光されていない部分に対する、露光された部分の異方性エッチング比は、少なくとも３０：１である。露光用のマスクは、露光に対して連続的グレースケールを提供して、誘導構造体／デバイスを作成するための曲面構造体を形成する、ハーフトーンマスクのものであってもよい。デジタルマスクを、フラッド露光とともに使用することもでき、誘導構造体／デバイスの作成をもたらすために使用することができる。次いで、露光されたガラスは、典型的には２ステッププロセスでベーキングされる。４２０℃〜５２０℃での１０分間〜２時間の加熱温度範囲は、銀イオンを銀ナノ粒子に合体させ、５２０℃〜６２０℃での１０分間〜２時間の加熱温度範囲は、銀ナノ粒子の周囲において酸化リチウムを形成させる。次いで、ガラス板をエッチングする。ガラス基板は、典型的には５体積％〜１０体積％のＨＦ溶液のエッチング液でエッチングされ、広域スペクトル中紫外フラッドライトで露光した場合、露光されていない部分のエッチング比に対する、露光された部分のエッチング比は、少なくとも３０：１であり、レーザで露光した場合、３０超：１であり、少なくとも３０：１の異方性エッチング比を有する、成形ガラス構造体が提供される。図１は、銅で電気めっきされた、シード層を伴う充填された貫通ホールビアの画像を示している。
本発明は、ガラス−セラミック基板の複数の金属ポストにおいて作成される容量性構造体を包含し、このような方法は、少なくとも１又は２以上の、二次元又は三次元のコンデンサデバイスを含むウエハにおいて感光性ガラス基板を採用している。感光性ガラスウエハは、５０μｍ〜１，０００μｍの範囲であってもよく、我々のケースでは、好ましくは２５０μｍである。次いで、感光性ガラスは、円形パターンでパターン形成され、ガラスの嵩全体を通じてエッチングされる。円形パターンは、直径が５μｍ〜２５０μｍの範囲であってもよいが、好ましくは直径が３０μｍである。均一なチタンシード層が、ＣＶＤ法によって、ビアを含むウエハにまたがって堆積される。シード層の厚さは、５０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲であってもよいが、好ましくは厚さが１５０ｎｍである。次いで、ウエハは電気めっき浴中に置かれ、ここで、銅（Ｃｕ）がシード層上に堆積される。銅層は、ビアを充填するのに十分である必要があり、この場合２５μｍである。ウエハの表側及び裏側は、ラッピングされ、感光性ガラスまで再び研磨される。これは、図２Ａにおいて見ることができる。矩形パターンを、先に記載した方法を使用して感光性ガラスにおいて作製して、ガラスの１０％〜９０％、好ましくは感光性ガラスの体積の８０％を変換する。ビアはまた、例えば希釈ＨＦなどのエッチング液による追加的な低濃度のすすぎを受容してもよい。希釈ＨＦは、ビアのセラミック壁をパターン形成又はテクスチャ形成することになる。セラミック壁のテクスチャ形成は、構造体の表面積を著しく増加させ、デバイスのキャパシタンスを直接的に増加させる。露出した銅を伴う感光性ガラスは、ウエアの裏側において、銅で充填されたビアと物理的／電気的に接触して配置される金属化ポリイミドを有する。金属化ポリイミドと接触する、露出した銅カラムを伴う感光性ガラスは、電気めっき浴中に置かれ、ここで、非酸化金属、又は半導体酸化物若しくは導電性酸化物を形成する金属のフラッシュコーティングが、金属ポストの表面上に電気めっきされる。この金属は、好ましくは、金（Ａｕ）である。この薄いフラッシュコーティングは、誘電媒体／物質の堆積中の、銅ポストの酸化を防止する。原子層堆積（ＡＬＤ，atomic layer deposition）法を用いて酸化可能な金属を堆積させるか、又は例えば１０ÅのＴａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３の誘電層、若しくは限定されるものではないが、Ａｌ２Ｏ３を含む他の気相誘電体などの酸化物質を直接的に堆積させることによって、誘電体を堆積させる。ＴＭＡ及びＯ３を用いた、３８０℃のＡｌ２Ｏ３、サイクル時間：３．５秒間。次いで、Ａｌ２Ｏ３層を酸素雰囲気下で５分間３００℃に加熱して、誘電層を完全に酸化させる。この誘電層の厚さは、５ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲であってもよい。我々にとって好ましい厚さは、図２Ａにおいて見ることができるように、厚さ５ｎｍである。次に、銅のＲＬＤを堆積させて、矩形のホールを充填する。ＲＬＤは、好ましくは、シルクスクリーニング法によって堆積される銅ペーストである。次いで、ウエハを炉内に置き、これを、不活性ガス又は真空環境中において、５〜６０分間、４５０℃〜７００℃に加熱する。我々にとって好ましい温度及び時間は、アルゴンガス中６００℃で２０分間である。最後のステップは、ＲＬＤ銅を接触させ、ダイの前面を横列にし、ウエハの裏側を縦列にすることである。前面の横列のすべてを並列に結び付けて、大集積表面積コンデンサ用の電極を作製する。同様に、ダイの裏面の縦列のすべてを並列に結び付けて、大集積表面積コンデンサ用の下部電極を作製する。図２Ｂは、ＲＦ電力調整用コンデンサの上面図を示している。
第２の実施形態を、図３において見ることができる。本発明は、ガラス−セラミック基板の複数の金属ポストにおいて作成される容量性構造体を包含し、このような方法は、少なくとも１又は２以上の、二次元又は三次元のコンデンサデバイスを含むウエハにおいて感光性ガラス基板を採用している。感光性ガラスウエハは、５０μｍ〜１，０００μｍの範囲であってもよく、我々のケースでは、好ましくは２５０μｍである。次いで、感光性ガラスは、円形パターンでパターン形成され、ガラスの嵩全体を通じてエッチングされる。円形パターンは、直径が５μｍ〜２５０μｍの範囲であってもよいが、好ましくは直径が３０μｍである。均一なチタンシード層が、ＣＶＤ法によって、ビアを含むウエハにまたがって堆積される。シード層の厚さは、５０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲であってもよいが、好ましくは厚さが１５０ｎｍである。次いで、ウエハは電気めっき浴中に置かれ、ここで、銅（Ｃｕ）がシード層上に堆積される。銅層は、ビアを充填するのに十分である必要があり、この場合２５μｍである。ウエハの表側及び裏側は、ラッピングされ、感光性ガラスまで再び研磨される。これは、図３において見ることができる。矩形パターンを、先に記載した方法を使用して感光性ガラスにおいて作製して、ガラスの１０％〜９０％、好ましくは感光性ガラスの体積の８０％を変換する。ビアはまた、例えば希釈ＨＦなどのエッチング液による追加的な低濃度のすすぎを受容してもよい。金属化ポリイミドと接触する、露出した銅カラムを伴う感光性ガラスは、電気めっき浴中に置かれ、ここで、非酸化金属、又は半導体酸化物若しくは導電性酸化物を形成する金属のフラッシュコーティングが、金属ポストの表面上に電気めっきされる。この金属は、好ましくは、金（Ａｕ）である。この薄いフラッシュコーティングは、誘電媒体／物質の堆積中の、銅ポストの酸化を防止する。次いで、誘電領域を、商業的に入手可能なＢａＴｉＯ３ペーストを使用して、これを矩形のウェル内にシルクスクリーニングすることによって作成する。次いで、ウエハを炉内に置き、これを、酸素雰囲気中において、５〜６０分間、４５０℃〜７００℃に加熱する。好ましい温度及び時間は、酸素雰囲気中６００℃で３０分間である。最後のステップは、ＲＬＤ銅を接触させ、ダイの前面を横列にし、ウエハの裏側を、上部電極と並行である横列にすることである。前面の横列のすべてを並列に結び付けて、大集積表面積コンデンサ用の電極を作製する。同様に、ダイの裏面の横列のすべてを並列に結び付けて、大集積表面積コンデンサ用の下部電極を作製する。
図４は、直径が６５μｍであり、中心から中心までのピッチが７２μｍである、貫通ホールを示している。
本発明及びその利点について詳細に説明してきたが、添付の特許請求の範囲によって画定されるような本発明の趣旨及び範囲から逸脱すること無く、様々な変更、置換、及び改変を本発明に対して行うことができることを理解されたい。また、本出願の範囲は、本明細書において記載されている方法（process）、機械、製造、物の組成物、手段、方法（method）、及びステップの特定の実施形態に限定されることを意図するものではない。当業者であれば本発明の開示から容易に理解するように、本明細書において記載されている対応する実施形態と同じ機能を実質的に行うか、又はそれと同じ結果を実質的に達成する、現在存在しているか又は後程開発される、方法（process）、機械、製造、物の組成物、手段、方法（method）、又はステップが、本発明に従って活用され得る。したがって、添付の特許請求の範囲は、このような方法（process）、機械、製造、物の組成物、手段、方法（method）、又はステップを、それらの範囲内に包含することが意図される。
本発明は、費用対効果が高い、ガラスセラミック三次元コンデンサ構造体又は三次元コンデンサアレイデバイスを作成する。ガラスセラミック基板がそのような構造体を形成する能力を実証した場合、垂直面及び水平面の両方を別個に、又は同時に加工することで、二次元又は三次元の容量デバイスが形成される。
本発明は、ビア又はポストを伴う光感受性ガラス基板を準備し、さらに１又は２以上の導電層、典型的には金属、誘電物質、及び上部層導電層、典型的には金属でコーティング又は充填することによって、１又は２以上の、二次元又は三次元コンデンサデバイスを伴う基板を製作する方法を包含する。
本発明の様々な実施形態の作製及び使用について、下で詳細に考察されるが、本発明は適用可能な発明的概念を多く提供しており、これらの発明的概念は幅広い種類の個別の状況において具現化することができるということが理解されるべきである。本明細書において考察されている個別の実施形態は、本発明を作製及び使用する個別の方法の例証であるに過ぎず、本発明の範囲を制限するものではない。
本明細書において考察されるあらゆる実施形態が、本発明のあらゆる方法、キット、試薬、又は組成物に関して実装され得ることが企図されており、逆もまた同様である。さらに、本発明の組成物は、本発明の方法を達成するために使用することができる。
本明細書に記載されている特定の実施形態は、例証のために示されており、本発明を限定するために示されているものではないことが理解されるであろう。本発明の主要な特色は、本発明の範囲から逸脱すること無く、様々な実施形態において採用することができる。当業者であれば、本明細書に記載されている個別の手順に対する多数の均等物を、認識、又は通例の実験作業以上のものを使用すること無く確認することができるであろう。このような均等物は、本発明の範囲内にあるものとみなされ、特許請求の範囲によって網羅される。
本明細書において言及されているすべての刊行物及び特許出願は、本発明が関する技術分野における当業者の技能のレベルを示すものである。すべての刊行物及び特許出願は、それぞれ個々の刊行物又は特許出願について参照によって援用されることが個別具体的に示されているのと同じ程度で、参照によって本明細書に援用される。
特許請求の範囲及び／又は本明細書において、「を含む（comprising）」という用語と併用されている場合の、「ある１つの（a）」又は「ある１つの（an）」という語の使用は、「１つ」を意味する場合もあるが、「１又は２以上」、「少なくとも１つ」、及び「１又は１を超える」という意味とも整合する。特許請求の範囲における「又は（or）」という用語の使用は、ある選択肢のみを指していたり、又は選択肢が相互排他的であったりすると明示的に示されていない限り、「及び／又は」を意味するように使用されているが、本開示では、ある選択肢のみ及び「及び／又は」の両方を指す定義が採用されている。本出願の全体を通じて、「約」という用語は、ある値が、その値を求めるために用いられるデバイス、方法に内在する誤差の偏差、又は研究対象に存在する偏差を含むことを示すために使用されている。
本明細書及び特許請求の範囲において使用される場合、「含む（comprising）」（及び含むの任意の形態、例えば「含む（comprise）」及び「含む（comprises）」など）、「有する（having）」（及び有するの任意の形態、例えば「有する（have）」及び「有する（has）」など）、「含む（including）」（及び含むの任意の形態、例えば「含む（includes）」及び「含む（include）」など）、又は「含有する（containing）」（及び含有するの任意の形態、例えば「含有する（contains）」及び「含有する（contain）」など）という語は、包括的又は非限定的であり、追加的な、列挙されていない要素又は方法ステップを排除するものではない。本明細書において提供されている組成物及び方法のいずれかの実施形態において、「含む」は、「から本質的になる」又は「本質的になる」で置き換えられる場合がある。本明細書において使用される場合、「から本質的になる」という語句は、特定された完全体（複数可）又はステップだけでなく、特許請求される発明の特徴又は機能に対して実質的に影響を及ぼさないものも必要とする。本明細書において使用される場合、「からなる」という用語は、列挙された完全体（例えば、特色、要素、特徴、特性、方法／プロセスステップ、又は限界）又は完全体の群（例えば、特色（複数可）、要素（複数可）、特徴（複数可）、特性（複数可）、複数の方法／プロセスステップ、又は限界（複数可））のみの存在を示すために使用される。
本明細書において使用される場合、「又はそれらの組合せ」という用語は、この用語に先行する、列挙された項目のすべての順列及び組合せを指す。例えば、「Ａ、Ｂ、Ｃ、又はそれらの組合せ」は、Ａ、Ｂ、Ｃ、ＡＢ、ＡＣ、ＢＣ、又はＡＢＣのうちの少なくとも１つを包含することを意図しており、特定の文脈において順序が重要な場合には、ＢＡ、ＣＡ、ＣＢ、ＣＢＡ、ＢＣＡ、ＡＣＢ、ＢＡＣ、又はＣＡＢも包含することを意図している。この例を用いて続けると、１又は２以上の項目又は用語の繰り返しを含む組合せ、例えばＢＢ、ＡＡＡ、ＡＢ、ＢＢＣ、ＡＡＡＢＣＣＣＣ、ＣＢＢＡＡＡ、ＣＡＢＡＢＢ、及びその他のものなどが明確に包含される。当業者であれば、別途文脈から明白でない限りにおいては、あらゆる組合せにおいて、項目又は用語の数に対する制限は典型的には存在しないことが理解されるであろう。
本明細書において使用される場合、近似の語、例えば限定されるものではないが、「約」、「実質的な」、又は「実質的に」などは、ある状態が、そのように修飾された場合、絶対的又は完全である必要は無いものの、当業者が、その状態が存在するのを明示することを保証するには十分なほど近いとみなされ得ることを指す。記述が変動し得る程度は、どの程度の大きさまで、変化が設定され得るかということ、及び当業者に、修飾された特色が修飾されていない特色の必要とされる特徴及び能力を依然として有するものとして、依然として認識させ得るかということに左右されることになる。先行する考察に準ずることにはなるが、一般に、例えば「約」などの近似の語によって修飾されている、本明細書における数値は、その言及された値から少なくとも±１、２、３、４、５、６、７、１０、１２、又は１５％変動し得る。
本明細書において開示及び特許請求されている組成物及び／又は方法のすべては、本開示の観点から過分とされる実験作業を伴わずに作製及び実行することができる。本発明の組成物及び方法については、好ましい実施形態の見地から記載してきたが、当業者であれば、本発明の概念、趣旨、及び範囲から逸脱すること無く、これらの組成物及び／又は方法に対して、並びに本明細書に記載されている方法のステップ又はステップの筋道において、変更を加え得ることが明白であろう。当業者にとって明白である、すべてのそのような代替形態及び修正形態は、添付の特許請求の範囲によって画定されるような、本発明の趣旨、範囲、及び概念の内にあるとみなされる。
本明細書に添付される特許請求の範囲を解釈するに当たり、特許局、及び本出願に基づいて発行されるあらゆる特許のすべての読者の手助けとして、本出願人は、特定の請求項において「ための手段」又は「ためのステップ」という語が明示的に使用されていない限り、添付の特許請求の範囲のいずれも、米国特許法第１１２条第６段落、米国特許法第１１２条（ｆ）段落、又は本発明の出願日時点で存在する同等のものの発動を意図するものではないことを注記することを希求するものである。
請求項のそれぞれに関して、それぞれの従属請求項は、ありとあらゆる請求項に関して、先の請求項が請求項の用語又は要素について先行する適切な根拠を提供している限り、独立請求項及び先の従属請求項のそれぞれに従属し得る。

Claims (10)

  1. 感光性ガラス上に、電力調整のための集積大キャパシタンスを、小さいフォームファクタで作製する方法であって、
    感光性ガラス基板上に、前記感光性ガラスにおいて１又は２以上のビア開口部を形成するように加工された導電性シード層を堆積させるステップと、
    前記感光性ガラス基板を、金属を電気めっきする金属化シード層とともに配置して、前記感光性ガラス基板における１又は２以上の開口部を充填してビアを形成するステップと、
    前記感光性ガラス基板の前面及び後面を、充填されたビアまで、化学機械的に研磨するステップと、
    少なくとも１対の隣接する充填されたビアの周囲で、前記感光性ガラス基板の少なくとも１つの矩形部分を露出及び変換するステップと、
    前記矩形部分をエッチングして、前記少なくとも１対の隣接する充填されたビアを露出させて、金属ポストを形成するステップと、
    第１の電極を形成する前記金属ポスト上に非酸化層をフラッシュコートするステップと、
    前記金属ポスト上又はその周囲に誘電層を堆積させるステップと、
    前記誘電層を金属コーティングして、第２の電極を形成するステップと、
    第１の金属層を、前記第１の電極のすべてに対して並列に接続して、コンデンサ用の単一電極を形成するステップと、
    第２の金属層を、前記第２の電極のすべてに対して並列に接続して、前記コンデンサ用の第２の電極を形成するステップと
    を含む、前記方法。
  2. 誘電層が、厚さ０．５ｎｍ〜１０００ｎｍの薄膜であるか、又は厚さ０．０５μｍ〜１００μｍの焼結ペーストである、請求項１に記載の方法。
  3. 誘電層が、１０〜１０，０００の誘電率を有するか、又は２〜１００の誘電率を有する、請求項１又は２に記載の方法。
  4. 誘電層が、ＡＬＤによって、又はドクターブレードによって堆積される、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
  5. コンデンサが、１，０００ｐｆ／ｍｍ２を超えるキャパシタンス密度を有する、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
  6. 感光性ガラス基板上に、電力調整のための集積大キャパシタンスを、小さいフォームファクタで作製する方法であって、
    前記感光性ガラス基板上で、円形パターンをマスクするステップと、
    前記感光性ガラス基板の少なくとも一部分を、活性化ＵＶエネルギー源に対して露光するステップと、
    前記感光性ガラス基板を、そのガラス転移温度よりも高い温度の少なくとも１０分間の加熱フェーズに加熱するステップと、
    前記感光性ガラス基板を冷却して、露光されたガラスの少なくとも一部を結晶性物質に変換して、ガラス−セラミック結晶性基板を形成するステップと、
    前記感光性ガラス基板のセラミック相を、エッチング溶液で、部分的にエッチングして取り除くステップと、
    前記感光性ガラス基板上に、導電性シード層を堆積させるステップと、
    前記感光性ガラス基板を、金属を電気めっきする金属化シード層とともに配置して、前記感光性ガラス基板における１又は２以上の開口部を充填してビアを形成するステップと、
    前記感光性ガラス基板の前面及び後面を、充填されたビアまで、化学機械的に研磨するステップと、
    少なくとも１対の隣接する充填されたビアの周囲で、前記感光性ガラス基板の少なくとも１つの矩形部分を露出及び変換するステップと、
    前記矩形部分をエッチングして、前記少なくとも１対の隣接する充填されたビアを露出させて、金属ポストを形成するステップと、
    第１の電極を形成する前記金属ポスト上に非酸化層をフラッシュコートするステップと、
    前記金属ポスト上又はその周囲に誘電層を堆積させるステップと、
    前記誘電層を金属コーティングして、第２の電極を形成するステップと、
    第１の金属層を、前記第１の電極のすべてに対して並列に接続して、コンデンサ用の単一電極を形成するステップと、
    第２の金属層を、前記第２の電極のすべてに対して並列に接続して、前記コンデンサ用の第２の電極を形成するステップと
    を含む、前記方法。
  7. 誘電層が、厚さ０．５ｎｍ〜１０００ｎｍの薄膜であるか、又は厚さ０．０５μｍ〜１００μｍの焼結ペーストである、請求項６に記載の方法。
  8. 誘電層が、１０〜１０，０００の誘電率を有するか、又は２〜１００の誘電率を有する、請求項６又は７に記載の方法。
  9. 誘電層が、ＡＬＤによって、又はドクターブレードによって堆積される、請求項６〜８のいずれかに記載の方法。
  10. コンデンサが、１，０００ｐｆ／ｍｍ２を超えるキャパシタンス密度を有する、請求項６〜９のいずれかに記載の方法。
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