本發(fā)明涉及電容器及生產(chǎn)其的工藝。

背景技術(shù)：

近來，與電子裝置的高密度封裝相關(guān)聯(lián)，需要具有更高電容和更小尺寸的電容器。作為這樣的電容器，例如專利文獻(xiàn)1公開了一種卷起(roll-up)型電容器，其中，疊層是卷起的，在所述疊層中層疊了第一電絕緣層、第一導(dǎo)電層、第二電絕緣層和第二導(dǎo)電層，并且電極端子連接到卷起的第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層的端部。

這種卷起型電容器如下生產(chǎn)。首先在襯底上形成犧牲層，并在其上層疊第一電絕緣層、第一導(dǎo)電層、第二電絕緣層和第二導(dǎo)電層以獲得疊層。從疊層開始卷起的一側(cè)供給蝕刻溶液，從而逐漸去除犧牲層。通過去除犧牲層，疊層與襯底剝離并卷起。最后，將電極端子連接到卷起的第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層的端部，以生產(chǎn)專利文獻(xiàn)1中公開的卷起型電容器。

現(xiàn)有技術(shù)文檔

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：EP 2 023 357 A1

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題

在如參考文獻(xiàn)1所述的卷起型電容器中，用于連接到外部電氣元件的電極端子形成在卷起的第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層(下文中統(tǒng)稱為“導(dǎo)電層”)的端部上。已發(fā)現(xiàn)，因?yàn)閷?dǎo)電層和電極端子之間的連接面積不能增加(換句話說，因?yàn)殡娮栌捎趯?dǎo)電層和電極端子之間的小的連接面積而是高的)，所以出現(xiàn)了ESR(等效串聯(lián)電阻)變得更高的問題。此外，已發(fā)現(xiàn)如參考1中描述的卷起型電容器不適合在高頻范圍中使用，因?yàn)殡娏髟趫A柱形部分中螺旋流動(dòng)。

本發(fā)明的目的是提供一種具有低ESR并且可以適合用于高頻范圍的卷起型電容器和用于生產(chǎn)該卷起型電容器的工藝。

解決問題的手段

本發(fā)明人已經(jīng)進(jìn)行了廣泛的研究以解決該問題，并發(fā)現(xiàn)：通過向圓柱形部分的兩端提供一對(duì)外電極，所述圓柱形部分通過卷起包括下電極層、電介質(zhì)層和上電極層的疊層而獲得，即通過向圓柱形部分的一端提供一個(gè)外電極，使得該外電極電連接到下電極層，并且向圓柱形部分的另一端提供另一個(gè)電極，使得該外電極電連接到上電極層，可以生產(chǎn)具有低ESR并且可以適合用于高頻范圍的卷起型電容器。

在第一方面中，本發(fā)明提供一種卷起型電容器，其包括圓柱形部分、第一外部電極和第二外部電極，其中

圓柱形部分通過卷起其中下電極層、電介質(zhì)層和上電極層依次層疊的疊層來獲得，

所述第一外部電極與所述上電極層電連接，并且所述第二外部電極與所述下電極層電連接，以及

第一外部電極和第二外部電極分別位于圓柱形部分的兩側(cè)中的每一側(cè)上，使得它們彼此面對(duì)。

在第二方面，本發(fā)明提供了一種用于生產(chǎn)上述卷起型電容器的工藝，包括以下步驟：

在襯底上形成犧牲層；

在所述犧牲層上依次形成下電極層、電介質(zhì)層和上電極層以獲得疊層；

通過去除犧牲層來卷起疊層以獲得圓柱形部分；以及

在所獲得的圓柱形部分的一側(cè)上形成第一外部電極，使得所述第一外部電極電連接到上電極層，并在另一側(cè)上形成第二外部電極，使得所述第二外部電極電連接到下電極層。

本發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，通過在圓柱形部分的兩端上形成一對(duì)外電極(所述圓柱形部分通過卷起疊層而獲得)，提供具有低ESR并且可以適合用于高頻范圍的卷起型電容器。

附圖說明

圖1示意性地示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的卷起型電容器的沿圓柱形部分的中軸線的橫截面視圖。

圖2示意性地示出了構(gòu)成圖1所示的卷起型電容器的圓柱形部分的疊層的垂直于卷起方向的橫截面視圖。

圖3以示意性地示出了另一實(shí)施例中的疊層的垂直于卷起方向的橫截面視圖。

圖4A至4C示意性地示出了用于生產(chǎn)示例1的卷起型電容器的工藝。

圖5示意性地示出了示例1和對(duì)比示例1的卷起型電容器的阻抗頻率特性的測(cè)量結(jié)果。

具體實(shí)施方式

下面將參考附圖解釋本發(fā)明的實(shí)施例的卷起型電容器及生產(chǎn)其的工藝。注意，本實(shí)施例中的卷起型電容器的形狀和結(jié)構(gòu)不限于所示的示例。

如圖1中示意性所示，本實(shí)施例的電容器1包括圓柱形部分2、第一外部電極4、第二外部電極6和樹脂部分8，其中，第一外部電極4和第二外部電極6位于圓柱形部分2的兩端以便彼此相對(duì)，并且圓柱形部分2的其他部分被樹脂部分8覆蓋。圓柱形部分2通過卷起圖2所示的疊層10而獲得。注意，圓柱形部分的“端部”意指與圓柱形部分的中軸線相交的端部(或表面)。在疊層10中，依次層疊下電極層12、電介質(zhì)層14、上電極層16和絕緣層18。如圖所示，在疊層10中，下電極層12和上電極層16被布置為使得一個(gè)電極層的一端不與另一個(gè)電極層重疊。疊層10被卷起以形成圓柱形部分2，并且第一外部電極4和第二外部電極6被分別布置在對(duì)應(yīng)于圖2的左側(cè)和右側(cè)的位置處。因此，上電極層16電連接到第一外部電極4，并且與第二外部電極6電隔離。類似地，下電極層12電連接到第二外部電極6，并且與第一外部電極4電隔離。

本發(fā)明的卷起型電容器可以小型化。例如，內(nèi)徑可以為50μm以下，優(yōu)選為20μm以下。

形成下電極層的材料沒有特別地受限制，只要其是導(dǎo)電的即可。材料的示例包括Ni、Cu、Al、W、Ti、Ag、Au、Pt、Zn、Sn、Pb、Fe、Cr、Mo、Ru、Pd、Ta及其合金，例如CuNi、AuNi、AuSn，以及金屬氧化物和金屬氧氮化物，例如TiN、TiAlN、TiON、TiAlON、TaN等。優(yōu)選使用Pt。

下電極層的厚度沒有特別地受限制，但例如優(yōu)選為10-50nm。通過更多地增加下電極層的厚度，例如通過將厚度調(diào)節(jié)到50nm，可以更多地減小ESR。通過更多地減小下電極層的厚度，例如通過將厚度調(diào)節(jié)到10nm，可以更多地減小卷起的直徑，因此可以更多地減小電容器的尺寸。

用于形成下電極層的工藝沒有特別地受限制，并且下電極層可以直接形成在襯底或底層(如果存在)上，或者其可以通過涂覆分開形成到襯底或底層的膜來形成。用于在襯底或底層上直接形成下電極層的方法的示例包括真空沉積法、化學(xué)氣相沉積法、濺射法、ALD(原子層沉積)法、PLD(脈沖激光沉積)法等。

形成電介質(zhì)層的材料沒有特別地受限制，只要其是電絕緣的即可。例如，其可以是：金屬氧化物，例如鈣鈦礦型復(fù)合氧化物、氧化鋁(AlO_x：例如Al₂O₃)、氧化硅(SiO_x：例如SiO₂)、Al-Ti復(fù)合氧化物(AlT_iO_x)、Si-Ti復(fù)合氧化物(SiTiO_x)、氧化鉿(HfO_x)、氧化鉭(TaO_x)、氧化鋯(ZrO_x)、Hf-Si復(fù)合氧化物(HfSiO_x)、Zr-Si復(fù)合氧化物(ZrSiO_x)、Ti-Zr復(fù)合氧化物(TiZrO_x)、Ti-Zr-W復(fù)合氧化物(TiZrWO_x)、氧化鈦(TiO_x)、Sr-Ti復(fù)合氧化物(SrTiO_x)、Pb-Ti復(fù)合氧化物(PbTiO_x)、Ba-Ti復(fù)合氧化物(BaTiO_x)、Ba-Sr-Ti復(fù)合氧化物(BaSrTiO_x)、Ba-Ca-Ti復(fù)合氧化物(BaCaTiO_x)、Si-Al復(fù)合氧化物(SiAlO_x)；金屬氮化物，例如氮化鋁(AlN_y)、氮化硅(SiN_y)、Al-Sc復(fù)合氮化物(AlScN_y)等；或者金屬氧氮化物，例如鋁氧氮化物(AlO_xN_y)、硅氧氮化物(SiO_xN_y)、Hf-Si復(fù)合氧氮化物(HfSiO_xN_y)、Si-C復(fù)合氧氮化物(SiC_zO_xN_y)等。注意，上述化學(xué)式僅意在示出原子的構(gòu)成，并且不限制組成成分。換句話說，分別在O、N和C一旁的x、y和z可以是任意值，并且包含金屬原子的原子的存在比是任意的。為了獲得更高的電容，優(yōu)選為具有更高介電常數(shù)的材料。具有高介電常數(shù)的材料的示例包括化學(xué)式ABO₃(其中A和B為任意金屬原子)的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物，并且優(yōu)選為包含鈦(Ti)的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物(下文中稱為“鈦(Ti)-鈣鈦礦型復(fù)合氧化物”)。優(yōu)選的Ti-鈣鈦礦型復(fù)合氧化物的示例包括BaTiO₃、SrTiO₃、CaTiO₃、(BaSr)TiO₃、(BaCa)TiO₃、(SrCa)TiO₃、Ba(TiZr)O₃、Sr(TiZr)O₃、Ca(TiZr)O₃、(BaSr)(TiZr)O₃、(BaCa)(TiZr)O₃、(SrCa)(TiZr)O₃。由于Ti-鈣鈦礦型復(fù)合氧化物具有高特定介電常數(shù)，因此其優(yōu)點(diǎn)在于可以提高電容器的電容。

電介質(zhì)層的厚度沒有特別地受限制，但是例如優(yōu)選為10-100nm，更優(yōu)選為10-50nm。通過將電介質(zhì)層的厚度調(diào)節(jié)到10nm以上，可以提高絕緣性質(zhì)，因此可以降低泄漏電流。通過將電介質(zhì)層的厚度調(diào)節(jié)到100nm以下，可以更多地減小卷起的直徑，因此可以更多地減小尺寸。

用于形成電介質(zhì)層的工藝沒有特別地受限制，并且電介質(zhì)層可以直接形成在下電極層上，或者其可以通過涂覆分開形成到下電極層的膜來形成。用于在下電極層上直接形成電介質(zhì)層的方法的示例包括真空沉積法、化學(xué)氣相沉積法、濺射法、ALD法、PLD法等。當(dāng)形成電介質(zhì)層的材料是鈣鈦礦型復(fù)合氧化物時(shí)，電介質(zhì)層優(yōu)選通過濺射法來形成。

當(dāng)通過濺射法形成電介質(zhì)層時(shí)，優(yōu)選在500-600℃的襯底溫度下進(jìn)行該層的形成。通過在這種高溫下的處理，所獲得的電介質(zhì)層的結(jié)晶性得到提高，因此可以獲得更高的特定介電常數(shù)。當(dāng)在高溫下進(jìn)行處理時(shí)，優(yōu)選的是，疊層具有如下所述的防擴(kuò)散層。

形成上電極層的材料沒有特別地受限制，只要其是導(dǎo)電的即可。形成上電極層的材料的示例包括Ni、Cu、Al、W、Ti、Ag、Au、Pt、Zn、Sn、Pb、Fe、Cr、Mo、Ru、Pd、Ta及其合金，例如CuNi、AuNi、AuSn，以及金屬氧化物和金屬氧氮化物，例如TiN、TiAlN、TiON、TiAlON、TaN等。優(yōu)選使用Cr。

上電極層的厚度沒有特別地受限制，但是例如優(yōu)選為10-50nm，更優(yōu)選為10-30nm。通過更多地增加上電極層的厚度，例如通過將厚度調(diào)節(jié)到50nm，可以更多地減小ESR。通過更多地減小上電極層的厚度，例如通過將厚度調(diào)節(jié)到30nm以下，可以更多地減小卷起的直徑，因此可以更多地減小電容器的尺寸。

用于形成上電極層的工藝沒有特別地受限制，并且上電極層可以直接形成在電介質(zhì)層上，或者其可以通過涂覆分開形成到電介質(zhì)層的膜來形成。用于在電介質(zhì)層上直接形成上電極層的方法的示例包括真空沉積法、化學(xué)氣相沉積法、濺射法、ALD法、PLD法等。

提供絕緣層以便防止當(dāng)疊層被卷起時(shí)下電極層和上電極層彼此電連接和在其間發(fā)生短路。因此，形成絕緣層的材料沒有特別地受限制，只要其是電絕緣的即可。其優(yōu)選地包括與上述形成電介質(zhì)層的材料相同的材料。使用被描述為形成電介質(zhì)層的材料的材料增加了絕緣層作為電介質(zhì)層的功能。因此，可以獲得具有更高電容的電容器。注意，當(dāng)下電極層和上電極層之間不存在電接觸的可能性時(shí)，不一定提供絕緣層。

絕緣層的厚度沒有特別地受限制，只要確保下電極層和上電極層之間的絕緣即可，但例如優(yōu)選為10-100nm，更優(yōu)選為10-50nm。通過將絕緣層的厚度調(diào)節(jié)到10nm以上，可以提高絕緣性質(zhì)，因此可以降低泄漏電流。通過將絕緣層的厚度調(diào)節(jié)到100nm以下，可以更多地減小卷起的直徑，因此可以更多地減小尺寸。

用于形成絕緣層的工藝沒有特別地受限制，并且絕緣層可以直接形成在下電極層上，或者其可以通過涂覆分開形成到上電極層的膜來形成。用于在上電極層上直接形成絕緣層的方法的示例包括真空沉積法、化學(xué)氣相沉積法、濺射法、ALD法、PLD法等。當(dāng)形成絕緣層的材料是鈣鈦礦型復(fù)合氧化物時(shí)，絕緣層優(yōu)選通過濺射法來形成。

形成第一外部電極和第二外部電極的材料沒有特別地受限制，只要其是導(dǎo)電的即可，但包括Ag、Cu、Pt、Ni、Al、Pd和Au及其合金(例如，蒙乃爾合金(Ni-Cu合金))。

用于形成第一外部電極和第二外部電極的工藝沒有特別地受限制，但包括例如電鍍法、氣相沉積法、濺射法等。

提供樹脂部分以便保護(hù)圓柱形部分并增加處理的容易性。形成樹脂部分的樹脂可以滲透到圓柱形部分的內(nèi)部。通過樹脂滲透到圓柱形部分的內(nèi)部中，圓柱形部分利用樹脂來硬化，并且電容器的性質(zhì)變得更穩(wěn)定。注意，樹脂部分不是必需的，即使沒有，本發(fā)明的電容器也可以起作用。

形成樹脂部分的材料沒有特別地受限制，只要其是電絕緣的即可，但包括丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酯、硅酮、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龍、聚碳酸酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯樹脂等。另外，為了提高強(qiáng)度，材料可以包含絕緣材料作為填料。

本發(fā)明的卷起型電容器在外電極與上電極層或下電極層之間的連接部分處具有大的電極層橫截面積。因此，卷起型電容器即使在高頻范圍內(nèi)也具有較低的ESR和較高的電容。此外，在本發(fā)明的卷起型電容器中，電流沿著圓柱形部分的中軸線線性流動(dòng)。因此，與電流沿卷起方向螺旋流動(dòng)的常規(guī)卷起型電容器相比，本發(fā)明的卷起型電容器更適合于高頻范圍。

在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的卷起型電容器包括在下電極層下方的防擴(kuò)散層。通過提供防擴(kuò)散層，可以防止在生產(chǎn)卷起型電容器期間犧牲層擴(kuò)散到下電極層中。

形成防擴(kuò)散層的材料沒有特別地受限制，但優(yōu)選為：金屬氧化物，例如氧化鋁(AlO_x：例如Al₂O₃)、氧化硅(SiO_x：例如SiO₂)、Al-Ti復(fù)合氧化物(AlTiO_x)、Si-Ti復(fù)合氧化物(SiTiO_x)、氧化鉿(HfO_x)、氧化鉭(TaO_x)、氧化鋯(ZrO_x)、Hf-Si復(fù)合氧化物(HfSiO_x)、Zr-Si復(fù)合氧化物(ZrSiO_x)、Ti-Zr復(fù)合氧化物(TiZrO_x)、Ti-Zr-W復(fù)合氧化物(TiZrWO_x)、氧化鈦(TiO_x)、Sr-Ti復(fù)合氧化物(SrTiO_x)、Pb-Ti復(fù)合氧化物(PbTiO_x)、Ba-Ti復(fù)合氧化物(BaTiO_x)、Ba-Sr-Ti復(fù)合氧化物(BaSrTiO_x)、Ba-Ca-Ti復(fù)合氧化物(BaCaTiO_x)、Si-Al復(fù)合氧化物(SiAlO_x)、Sr-Ru復(fù)合氧化物(SrRuO_x)、Sr-V復(fù)合氧化物(SrVO_x)；金屬氮化物，例如氮化鋁(AlN_y)、氮化硅(SiN_y)、Al-Sc復(fù)合氮化物(AlScN_y)、氮化鈦(TiN_y)等；或者金屬氧氮化物，例如鋁氧氮化物(AlO_xN_y)、硅氧氮化物(SiO_xN_y)、Hf-Si復(fù)合氧氮化物(HfSiO_xN_y)、Si-C復(fù)合氧氮化物(SiC_zO_xN_y)等，尤其優(yōu)選為AlO_z和SiO_z。注意，上述化學(xué)式僅意在示出原子的構(gòu)成，并且不限制組成成分。換句話說，分別在O、N和C一旁的x、y和z可以是任意值，并且包含金屬原子的原子的存在比是任意的。

防擴(kuò)散層的厚度沒有特別地受限制，但是例如優(yōu)選為5-30nm，更優(yōu)選為5-10nm。通過將防擴(kuò)散層的厚度調(diào)節(jié)到5nm以上，可以更有效地抑制構(gòu)成犧牲層的成分的擴(kuò)散。另外，當(dāng)防擴(kuò)散層由絕緣材料形成時(shí)，可以提高絕緣性質(zhì)，因此可以減小泄漏電流。通過將防擴(kuò)散層的厚度調(diào)節(jié)到30nm以下，特別是10nm以下，可以更多地減小卷起的直徑，因此可以更多地減小尺寸。此外，可以獲得更大的電容。

用于形成防擴(kuò)散層的工藝包括真空沉積法、化學(xué)氣相沉積法、濺射法、ALD法、PLD法等，優(yōu)選為ALD法。ALD法提供了具有非常高的均勻性和高密度的膜，因?yàn)锳LD法通過由包含構(gòu)成該層的原料的反應(yīng)氣體逐個(gè)沉積原子層而形成膜。通過經(jīng)由ALD法在犧牲層上形成防擴(kuò)散層，可以高效地抑制構(gòu)成犧牲層的成分?jǐn)U散到另一層(例如下電極層)中。另外，由于通過ALD法形成的防擴(kuò)散層非常薄，并且具有高均勻性和高密度，因此當(dāng)防擴(kuò)散層由絕緣材料形成時(shí)，防擴(kuò)散層可以是具有低泄漏電流和高絕緣的膜。注意，由于通過ALD法形成的膜主要是無定形的，所以膜的組成成分不受限于化學(xué)計(jì)量比，并且膜可以以各種組成成分比來構(gòu)建。

當(dāng)防擴(kuò)散層由絕緣材料形成時(shí)，由于防擴(kuò)散層可以防止卷起后上電極層和下電極層之間的電接觸，所以可以不提供上述的絕緣層。

在一個(gè)實(shí)施例中，可以在防擴(kuò)散層和下電極層之間形成粘附層。

粘附層具有對(duì)防擴(kuò)散層和下電極層的粘附，因此具有防止下電極層從疊層中剝離的作用。

形成粘附層的材料的示例包括氧化鈦(TiO_x)和氧化鉻(CrO_x)。

用于形成粘附層的工藝沒有特別地受限制，并且粘附層可以直接形成在位于粘附層下方的層上，或者其可以通過涂覆分開形成到位于粘附層下方的層的膜來形成。用于在粘附層下方的層上直接形成粘附層的方法的示例包括真空沉積法、化學(xué)氣相沉積法、濺射法、ALD法、PLD法等。

在其他實(shí)施例中，本發(fā)明的卷起型電容器包括在上電極層16上的第二電介質(zhì)層20，以及進(jìn)一步在第二電介質(zhì)層20上的第三電極層22，如圖3所示。按照下電極層12的樣子，第三電極層22被提供為使得其不與上電極層16完全重疊，電連接到第二外部電極6，并且與第一外部電極4隔離。通過應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)，即使在卷起之后，上電極層和下電極層之間的所有電介質(zhì)層也可以在基本上整個(gè)表面上接觸上電極層和下電極層。上電極層和下電極層之間的所有電介質(zhì)層與上電極層和下電極層在基本上整個(gè)表面上的接觸可以穩(wěn)定地提供更高的電容。

形成第二電介質(zhì)層的材料可以與上述形成電介質(zhì)層的材料相同。用于形成第二電介質(zhì)層的工藝可以與上述用于形成電介質(zhì)層的工藝相同。

形成第三電極層的材料可以與上述形成下電極層的材料相同。用于形成第三電極層的工藝可以與上述用于形成下電極層的工藝相同。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，部分24被填充有諸如樹脂之類的絕緣材料。通過部分24中存在絕緣材料，非常確保在第三電極層22和第一外部電極4之間的電絕緣。用于向部分24提供樹脂的方法的示例包括例如在卷起之后用樹脂浸漬圓柱形部分的方法。

在其他實(shí)施例中，界面層可以形成在電介質(zhì)層和上電極層之間和/或在電介質(zhì)層和下電極層之間。

界面層具有抑制由肖特基結(jié)引起的泄漏電流的作用。

根據(jù)電介質(zhì)層的材料適當(dāng)?shù)厥褂煤线m的金屬作為形成界面層的材料。

用于形成界面層的工藝沒有特別地受限制，并且界面層可以直接形成在界面層下方的層上，或者其可以通過涂覆分開形成到在界面層下方的層的膜來形成。用于在粘附層下方的層上直接形成界面層的方法的示例包括真空沉積法、化學(xué)氣相沉積法、濺射法、ALD法、PLD法等。

本發(fā)明的卷起型電容器不限于上述的實(shí)施例，并且可以進(jìn)行各種修改，只要其能夠發(fā)揮作為電容器的作用即可。例如，本發(fā)明的卷起型電容器可以包括多個(gè)相同的層或另外的層。

本發(fā)明的電容器一般可以通過包括以下步驟的工藝來生產(chǎn)：

在襯底上形成犧牲層；

在所述犧牲層上依次形成下電極層、電介質(zhì)層和上電極層以獲得疊層；

通過去除犧牲層來卷起疊層以獲得圓柱形部分；以及

在所獲得的圓柱形部分的一側(cè)上形成第一外部電極，使得所述第一外部電極電連接到上電極層，并在另一側(cè)上形成第二外部電極，使得所述第二外部電極電連接到下電極層。更詳細(xì)地，其被生產(chǎn)如下。

首先，提供襯底。

形成襯底的材料沒有特別地受限制，但優(yōu)選為對(duì)犧牲層的形成沒有不利影響并且對(duì)用于去除犧牲層的蝕刻溶液穩(wěn)定的材料。這種材料的示例包括硅、二氧化硅、氧化鎂等。

接下來，在襯底上形成犧牲層。

形成犧牲層的材料沒有特別地受限制，只要其是能夠例如通過在疊層形成之后的蝕刻處理去除的材料，但是優(yōu)選為氧化鍺，因?yàn)槠湓诟邷叵孪鄬?duì)穩(wěn)定。

犧牲層的厚度沒有特別地受限制，但是例如為5-100nm，優(yōu)選為10-30nm。

用于形成犧牲層的工藝沒有特別地受限制，并且犧牲層可以直接形成在襯底上，或者其可以通過涂覆分開形成到襯底的膜來形成。用于在襯底上直接形成犧牲層的方法的示例包括例如真空沉積法、化學(xué)氣相沉積法、濺射法、PLD法等。

備選地，前體層可以形成在襯底上并被處理以獲得犧牲層。例如，金屬層可以形成在襯底上并被氧化以獲得犧牲層。

接下來，通過上述方法在犧牲層上形成下電極層、電介質(zhì)層和上電極層以獲得疊層。注意，形成在襯底上的疊層的數(shù)量不一定是一個(gè)，并且可以在一個(gè)襯底上形成多個(gè)疊層。當(dāng)卷起型電容器包括其他層(例如防擴(kuò)散層、第二電介質(zhì)層、第三電極層等)時(shí)，可以在規(guī)定位置形成這些層以獲得疊層。

在上述的疊層中，下電極層和上電極層形成為使得層的一端不與另一個(gè)電極層重疊，如圖2所示?？梢岳缤ㄟ^使用光刻技術(shù)來生產(chǎn)具有這種結(jié)構(gòu)的疊層。

疊層具有從下電極層到上電極層的方向上的內(nèi)部應(yīng)力。這種內(nèi)部應(yīng)力可以通過向疊層的下層(例如下電極層)提供拉伸應(yīng)力和/或通過向疊層的上層(例如上電極層)提供壓縮應(yīng)力來引起。優(yōu)選地，疊層被形成為使得下電極層具有拉伸應(yīng)力，而上電極層具有壓縮應(yīng)力。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以適當(dāng)?shù)剡x擇層的材料和形成方法以提供拉伸應(yīng)力或壓縮應(yīng)力。

通過具有從下電極層到上電極層的方向上的內(nèi)部應(yīng)力，當(dāng)疊層從襯底釋放時(shí)，由于應(yīng)力，疊層可以彎曲并自卷起。

接下來，通過去除犧牲層來卷起如上所述的獲得的疊層。

用于去除犧牲層的工藝沒有特別地受限制，但是優(yōu)選為用蝕刻溶液來蝕刻犧牲層的蝕刻方法。例如，通過蝕刻，犧牲層或襯底在疊層開始卷起的位置處暴露，并且供給蝕刻溶液以蝕刻并去除犧牲層。

可以根據(jù)形成犧牲層的材料以及疊層的構(gòu)成層適當(dāng)?shù)剡x擇蝕刻溶液。例如，當(dāng)犧牲層由GeO₂形成時(shí)，優(yōu)選使用過氧化氫水溶液。

犧牲層從疊層的一側(cè)起被逐漸去除。疊層從去除了犧牲層的部分起逐漸地與襯底分離，并且由于內(nèi)部應(yīng)力而彎曲和卷起，以形成圓柱形部分。圓柱形部分中的匝數(shù)沒有特別地受限制，可以是一個(gè)或若干個(gè)。匝數(shù)可以根據(jù)要壓縮成卷起型電容器的尺寸(直徑)和平面面積來選擇。

接下來，通過上述方法(例如電鍍)，在所得到的圓柱形部分的兩端上形成第一外部電極和第二外部電極。

以這種方式，可以生產(chǎn)本發(fā)明的卷起型電容器。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，在卷起疊層之后，可以將樹脂供給到襯底中，并且可以將襯底上的圓柱形部分浸入樹脂中。優(yōu)選地，在足夠的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行浸入以使樹脂滲透到圓柱形部分內(nèi)部中。

接下來，將樹脂固化并切成期望的形狀，例如矩形平行六面體形狀，然后通過研磨使上電極層和下電極層從對(duì)應(yīng)于圓柱形部分的兩端的表面處暴露。然后，分別在上電極層和下電極層的暴露的表面上形成第一外部電極和第二外部電極，以生產(chǎn)本發(fā)明的卷起型電容器，其中圓柱形部分用樹脂硬化。

示例

示例1

·形成犧牲層圖案

提供直徑為4英寸的硅襯底32(圖4A(a))，并通過真空沉積法在襯底的整個(gè)表面上形成厚度為20nm的Ge層。將所獲得的Ge層在N₂/O₂氣氛下在150℃的溫度下氧化，以形成GeO₂的犧牲層34(圖4A(b))。在其整個(gè)表面上涂覆正性光致抗蝕劑36(圖4A(c))。然后，進(jìn)行經(jīng)由具有規(guī)定圖案的掩模的曝光和顯影，以去除未固化的光致抗蝕劑，由此在犧牲層上形成多個(gè)具有條形形狀的固化的光致抗蝕劑38(4A(d))。將所得到的襯底浸入含有過氧化氫的蝕刻溶液中以去除不存在固化的光致抗蝕劑的區(qū)域中的犧牲層(圖4A(e))。用有機(jī)溶劑去除固化的光致抗蝕劑，以形成具有條形形狀(寬度：500μm，長(zhǎng)度：1mm)的犧牲層圖案40(圖4A(f))。

·形成下電極層圖案

將負(fù)性光致抗蝕劑42涂覆到上述獲得的襯底的整個(gè)表面(圖4B(g))，然后進(jìn)行經(jīng)由具有規(guī)定圖案的掩模的曝光和顯影，以去除固化的光致抗蝕劑，以便暴露犧牲層(圖4B(h-1))。此時(shí)，在離犧牲層圖案的一端50μm的區(qū)域上方留下光致抗蝕劑(圖4B(h-2))。通過氣相沉積法形成厚度為15nm的Au層和Pt層(總計(jì)30nm)作為下電極層。然后，將圖4B(h-1)和(h-2)所示的光致抗蝕劑和其上存在的Pt層一起去除，以在犧牲層上形成下電極層圖案44(圖4B(i-1)和(i-2))。

·形成電介質(zhì)層

通過ALD法(襯底溫度：250℃)在襯底的整個(gè)表面上形成厚度為15nm的Al₂O₃層作為電介質(zhì)層46。

·形成上電極層圖案

按照下電極層的樣子，在襯底的整個(gè)表面上形成光致抗蝕劑的圖案；通過氣相沉積形成厚度為20nm的Cr層作為上電極層；將光致抗蝕劑與其上的Cr層一起去除，以在電介質(zhì)層上形成上電極層圖案48。此時(shí)，上電極層不被提供到下電極層所在的離一條長(zhǎng)邊的50μm的區(qū)域(圖4C(j-1)和(j-2))。

·形成第二電介質(zhì)層

通過ALD法在襯底的整個(gè)表面上形成厚度為15nm的Al₂O₃層作為第二電介質(zhì)層50。

·形成第三電極層

按照其他電極層的樣子，在襯底的整個(gè)表面上形成光致抗蝕劑的圖案；通過氣相沉積形成厚度為10nm的Cr層作為第三電極層；將光致抗蝕劑與其上的Cr層一起去除，以在電介質(zhì)層上形成第三電極層圖案52。此時(shí)，按照下電極層的樣子，第三電極層不被提供到離一條長(zhǎng)邊50μm的區(qū)域(圖4C(k-1)和(k-2))。

如上所述，在襯底上形成矩形疊層(寬度：500μm，長(zhǎng)度：1mm)。

·形成圓柱形部分(卷起步驟)

將光致抗蝕劑54涂覆到具有疊層的上述獲得的襯底的整個(gè)表面，進(jìn)行圖案化，并去除疊層的一條短邊上的光致抗蝕劑。然后，通過使用氫氟酸水溶液來蝕刻去除了光致抗蝕劑的部分(第二電介質(zhì)層的暴露的部分)，以暴露犧牲層40(圖4C(1))。然后，去除光致抗蝕劑(圖4C(m))，將過氧化氫水溶液供給到暴露的犧牲層中，以從疊層的一個(gè)短邊起逐漸蝕刻犧牲層。隨著犧牲層被蝕刻，疊層被卷起，以在襯底上產(chǎn)生外徑為50μm、內(nèi)徑為15μm和長(zhǎng)度為500μm的圓柱形部分(電容器元件)。

·形成樹脂部分(用樹脂進(jìn)行硬化的步驟)

在上述獲得的襯底的外邊緣上提供擋板，并且向其中供給環(huán)氧樹脂以浸入電容器元件。然后，通過在真空下加熱來去除樹脂中的空氣，并且用樹脂浸漬電容器元件15分鐘。通過在150℃的烘箱中儲(chǔ)存一晝夜來使樹脂熱固化。固化的樹脂與襯底一起快速冷卻至接近室溫。由于通過冷卻生成襯底和樹脂之間的應(yīng)力差，所以含有電容器元件的樹脂與襯底分離。將樹脂涂覆到剝落區(qū)域并且熱固化以完全覆蓋電容器元件。

·形成外電極

用切片機(jī)將含有上述獲得的電容器元件的樹脂切成包含一個(gè)電容器元件的每個(gè)單元。然后，在電容器元件的兩側(cè)的樹脂部分被研磨以暴露電極層。用Ni對(duì)這些暴露的表面進(jìn)行電解電鍍，以形成厚度為50μm的外電極，從而獲得示例1的卷起型電容器。

·測(cè)量電容和阻抗

對(duì)示例1的卷起型電容器施加交流電壓(1kHz至10MHz，0.1Vrms)，并且測(cè)量電容。結(jié)果，所有頻率范圍內(nèi)的電容為9nF。另外，在100kHz至100MHz的范圍內(nèi)測(cè)量阻抗頻率特性。結(jié)果在圖5中用實(shí)線示出。諧振頻率為63MHz。

對(duì)比示例1

·生產(chǎn)電容器

以與示例1中的方式相同的方式生產(chǎn)對(duì)比示例1的電容器元件，除了來自下電極層和第三電極層的引出電極以及來自上電極層的引出電極形成在與在疊層通過圖案化開始卷起的一側(cè)相對(duì)的一側(cè)上。

·測(cè)量電容和阻抗

以與示例1相同的方式測(cè)量電容。結(jié)果，電容在100kHz或更大的頻率范圍內(nèi)降低。以與示例1中的方式相同的方式測(cè)量阻抗頻率特性。結(jié)果在圖5中用虛線示出。與示例1的樣品相比，對(duì)于對(duì)比示例1的樣品，由于電極端子和導(dǎo)電層之間的電阻的影響，阻抗沒有變低。

從這些結(jié)果證實(shí)，外電極被提供在電容器元件兩側(cè)上的卷起型電容器具有優(yōu)異的電容。此外，證實(shí)了這種卷起型電容器可以在高頻范圍內(nèi)使用。

[工業(yè)實(shí)用性]

本發(fā)明的電容器可以用于各種電氣裝置，因?yàn)槠涫切〕叽绲牟⒕哂写箅娙荨?/p>

附圖標(biāo)記的說明

1，電容器；2，圓柱形部分；

4，第一外部電極；

6，第二外部電極；8，樹脂部分；

10，疊層；12，下電極層；

14，電介質(zhì)層；16，上電極層；

18，絕緣層；20，第二電介質(zhì)層；

22，第三電極層；24，部分；

32，硅襯底；34，犧牲層；

36，光致抗蝕劑；38，光致抗蝕劑；

40，犧牲層圖案；42，光致抗蝕劑；

44，下電極層圖案；46，電介質(zhì)層；

48，上電極層圖案；

50，第二電介質(zhì)層；

52，第三電極層圖案；54，光致抗蝕劑