(57)【要約】【課題】  静電容量密度の高い埋込み型コンデンサの実現に向けて、高い誘電率、低い誘電正接、ならびに他の望ましい電気および物理特性を有する薄膜の誘電体を提供すること、およびそのような誘電体を備えたコンデンサの製造方法を提供することである。【解決手段】  裸金属箔を用意する工程と、裸金属箔の上に誘電体を形成する工程とを含むコンデンサの製造方法において、誘電体を形成する工程を、箔の上に誘電体層を形成する工程と、誘電体層をアニールする工程と、アニール後の誘電体を再酸素化する工程と、誘電体の上に導電層を形成する工程とによって実施し、得られた金属箔、誘電体および導電層によってコンデンサを構成する。【選択図】  図１
2005039282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサを製造する方法であって、
裸金属箔を用意する工程と、
前記裸金属箔の上に誘電体を形成する工程と
を含み、前記誘電体を形成する工程は、
前記箔の上に誘電体層を形成する工程と、
前記誘電体層をアニールする工程と、
前記アニール後の前記誘電体を再酸素化する工程と、
前記誘電体の上に導電層を形成する工程と
を含み、
前記金属箔、前記誘電体および前記導電層が前記コンデンサを構成する
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
アニール工程は、約８００〜１０５０℃の範囲の温度でアニールする工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
アニール工程は、約１０−８気圧よりも低い酸素分圧を有する環境においてアニールする工程を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
アニールによって、結晶性チタン酸バリウムまたは結晶性チタン酸バリウムストロンチウムを含む誘電体を得ることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
誘電体層を形成する工程は、チタンイソプロポキシドとチタンブトキシドのうちの少なくとも一方と酢酸バリウムとを含む誘電体前駆物質溶液を用意する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記コンデンサの静電容量密度は少なくとも０．５マイクロファラド／ｃｍ２であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記誘電体を再酸素化する工程は、４５０〜７００℃の範囲の温度、および１０−２から１０−７気圧の範囲の酸素分圧で前記誘電体を再酸素化する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
裸金属箔を用意する工程は裸銅箔を用意する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
裸金属箔を用意する工程は、有機添加剤で処理されていない箔を用意する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記誘電体層は前記箔の第１の面に適用され、前記第１の面とは反対側の前記箔の第２の面に第２の誘電体層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
誘電体を形成する工程は、約０．２〜２．０ミクロンの範囲の厚さを有する誘電体を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
誘電体を形成する工程は、ドープされた誘電体を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記導電層をエッチングする工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
請求項１に記載の方法によって形成されたことを特徴とするコンデンサ。
【請求項１５】
コンデンサを製造する方法であって、
金属箔を用意する工程と、
前記金属箔の上に誘電体を形成する工程と
を含み、誘電体を形成する工程は、
約１０−８気圧よりも低い酸素分圧を有する環境において約８００℃を超える温度でアニールする工程と、
前記誘電体を再酸素化する工程と、
前記誘電体の上に導電層を形成する工程と
を含み、
前記金属箔、前記誘電体および前記導電層が前記コンデンサを構成する
ことを特徴とする方法。
【請求項１６】
アニール工程は、約８００〜１０５０℃の範囲の温度でアニールする工程を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
アニールによって、チタン酸バリウムまたはチタン酸バリウムストロンチウムを含む誘電体を得ることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
金属箔を用意する工程は裸銅箔を用意する工程を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
裸銅箔を用意する工程は、有機添加剤で処理されていない銅箔を用意する工程を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
誘電体を形成する工程は、約０．２〜２．０ミクロンの範囲の厚さを有する誘電体を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記導電層をエッチングする工程を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
請求項１５に記載の方法によって形成されたことを特徴とするコンデンサ。
【請求項２３】
コンデンサを製造する方法であって、
有機添加剤で処理されていない裸銅箔を用意する工程と、
前記銅箔の上に、約０．２〜２．０ミクロンの範囲の厚さを有する誘電体を形成する工程と
を含み、誘電体を形成する工程は、
約１０−８気圧よりも低い酸素分圧を有する環境において約８００〜１０５０℃の範囲の温度でアニールする工程であって、前記誘電体は、チタン酸バリウムとチタン酸バリウムストロンチウムのうちの少なくとも一方を含む工程と、
約４５０〜７００℃の範囲の温度で前記誘電体を再酸素化する工程と、
前記誘電体の上に導電層を形成する工程と
を含み、
前記金属箔、前記誘電体および前記導電層がコンデンサを構成する
ことを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の方法によって形成されたことを特徴とするコンデンサ。
【請求項２５】
プリント配線板を製造する方法であって、
請求項１、１５または２３に記載のいずれかの方法を使用して１つまたは複数のコンデンサを形成する工程と、
前記１つまたは複数のコンデンサと１つまたは複数の積層体を積層する工程と、
前記１つまたは複数のコンデンサの１つまたは複数の導電層または箔に接続する接続回路を形成する工程と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２６】
接続回路を形成する工程は、１つまたは複数の導電性バイアを形成する工程を含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記接続回路を介して１つまたは複数の導電層を集積回路の電圧ピンに接続する工程を含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
接続回路を形成する前に１つまたは複数の導電層をエッチングする工程を含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
エッチングによって、１つの導電層から２つの別個の電極を形成することを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
請求項２５に記載の方法によって形成されたことを特徴とするプリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野は埋込み型コンデンサである。詳細には技術分野は、薄膜誘電体を有するコンデンサを含む。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線板（ＰＷＢ）にコンデンサを埋め込むと、回路サイズを低減し、回路性能を向上させることができる。コンデンサは一般に、プリント配線板を構成するスタックされた複数のパネルの中に埋め込まれ、相互接続回路によって接続される。このスタックされたパネルを一般に「インナーレイヤーパネル（innerlayer panel）」と呼ぶことができる。埋込み型コンデンサは、破壊電圧が許容できるものであること、指定された温度範囲内で静電容量が安定していること、誘電損失が小さいこと、環境上許容できる材料から構築されていること、製造が単純であること、プリント回路基板製造技法になじみやすいこと、などの要件を満たす必要がある。業界標準の１つ、アメリカ電子工業会の呼称「Ｘ７Ｒ」では、５５℃〜１２５℃の温度範囲にわたってコンデンサの静電容量が２５℃での値から１５％以上変化しないことを要求している。「Ｘ７Ｒ」はさらに、損失係数が２．５％未満であることを要求している。
【０００３】
誘電体の静電容量密度は、その誘電率（比誘電率Ｋ）を誘電体の厚さで割ったものに比例する。したがって、静電容量密度の高い（高静電容量密度）コンデンサは、コンデンサの中に薄膜高誘電率（「高Ｋ」）誘電体を使用することによって達成することができる。高Ｋ強誘電体には、結晶性チタン酸バリウム（ＢＴ）、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（ＰＬＺＴ）、ニオブ酸鉛マグネシウム（ＰＭＮ）、チタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ）などの、一般式ＡＢＯ３のペロブスカイトが含まれる。
【０００４】
高ＫのＡＢＯ３材料の要件は、極性の非中心対称相を形成することである。非中心対称相（一般に、正方、菱面体、斜方または単斜相）を形成するためには、誘電体内のコヒーレント（coherent）結晶寸法を超えなければならない。結晶寸法は、結晶粒度などの巨視的特徴に関係する。チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）中に高Ｋ強誘電正方相を発達させるためには、一般に、０．１ミクロンを超える結晶粒度が必要である。従来の大部分の薄膜法では、この値の約１／１０の結晶粒度を生じ、これに対応して低い誘電率を提供する。
【０００５】
強誘電性薄膜は、一般に、比較的低温で処理しなければならないシリコン基板上に堆積される。しかし、非晶質強誘電膜は、高温でアニールしたときに、より効果的に結晶化して高Ｋ相を形成する。したがって、シリコン基板上で強誘電性薄膜を低温アニールした場合、誘電体を好ましい結晶学的形態に完全に結晶させることはできない。
【０００６】
銅箔、ニッケル箔などの卑金属箔上に薄いセラミック膜を堆積させることもできる。しかし卑金属箔は酸化を受けやすく、そのため、高温アニールの際には低い酸素分圧が必要となる。しかし、低酸素分圧は、誘電材料の還元による高い誘電損失、薄膜誘電体と卑金属箔との間の反応による誘電率の抑制、アニールまたはその後の再酸素化プロセス中の卑金属の酸化などの問題を引き起こす可能性がある。
【０００７】
特許文献１は、容易に使用可能であることから銅は好ましい基板であると教示している。しかし、銅基板を有する薄膜複合材はしばしば熱移行およびガス抜けを明白に示す。特許文献１は、銅箔をめっきするニッケルめっきを開示しているが、ニッケルめっきはコストおよび複雑さを増大させ、誘電率は低い。さらに、誘電体（特許文献１ではＰＺＴ）は環境的観点から望ましくない鉛を含む。
【０００８】
特許文献２は、高温堆積または高温アニールは２つの点で銅に適合しないと教示している。第１に、セラミック誘電体の形成に必要な高温および酸化条件において、銅は、セラミック誘電体と銅の界面に薄い酸化銅層を形成する。酸化銅は事実上、全体的なデバイス性能を低下させ、セラミック誘電体の使用によって得られる利益を無効にする界面層を形成する。第２に、銅に対しては好都合な還元雰囲気は過大な欠陥濃度を生み出し、誘電酸化層中での結晶相の形成を妨害する可能性がある。
【０００９】
非特許文献１は、チタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ）の化学溶液堆積（ＣＳＤ）膜を９００℃でアニールすることによって９８０〜１５００のＫ値が得られることを開示している。非特許文献１は、この高いＫ値は、２軸テクスチャード加工のニッケルテープ上でＢＳＴを配向させることによって得られたとしている。非配向ＢＳＴは２７０〜４２０の範囲のＫ値を示した。ＢＳＴの結晶粒度は、ランダムなＢＳＴで３０〜３５ｎｍ程度、配向したＢＳＴで４０〜５０ｎｍ程度であった。
【００１０】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２／０，１９５，６１２  Ａ１号明細書（Ｆａｒｒｅｌｌ）
【特許文献２】米国特許第６，５４１，１３７号明細書（Ｋｉｎｇｏｎ他）
【非特許文献１】J. T. Dawley and P. G. Clem, Appl. Phys. Lett., vol. 81, No. 16, (2002), p. 3028
【非特許文献２】"Defect Chemistry of Metal Oxides," D. M. Smyth, Oxford University Press, 2000, Chapter 14
【非特許文献３】G. Arlt, D. Hennings and G. de With, "Dielectric Properties of Fine Grained Barium Titanate Ceramics," J. Appl. Phys., 58, (4), 1619, 1985
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、静電容量密度の高い埋込み型コンデンサの実現に向けて、高い誘電率、低い誘電正接、ならびに他の望ましい電気および物理特性を有する薄膜の誘電体を提供すること、およびそのような誘電体を備えたコンデンサの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の実施形態によれば、コンデンサを製造する方法は、裸金属箔の上に誘電体を形成する工程を含み、誘電体を形成する工程は、箔の上に誘電体層を形成する工程と、誘電体層をアニールする工程と、アニール後の誘電体を再酸素化する工程とを含む。次いで誘電体の上に導電層を形成し、これらの箔、誘電体および導電層によってコンデンサを構成する。
【００１３】
他の実施形態によれば、コンデンサを製造する方法は、金属箔の上に誘電体を形成する工程を含み、誘電体を形成する工程は、約１０−８よりも低い酸素分圧を有する環境において約８００℃を超える温度でアニールする工程と、誘電体を再酸素化する工程とを含む。次いで誘電体の上に導電層を形成し、これらの箔、誘電体および導電層によりコンデンサを構成する。
【００１４】
上述の方法に従って構築したコンデンサを、インナーレイヤーパネルに埋め込み、そのパネルをプリント配線板に組み込むことができる。このコンデンサは、高い静電容量密度、低い誘電正接ならびに他の望ましい電気および物理特性を有する。さらに、本発明に基づく方法は、特別なガスまたは機器を使用せずに、環境上望ましい材料を使用して実施することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高い誘電率、低い誘電正接、ならびに他の望ましい電気および物理特性を有する薄膜の誘電体を作製することが可能となるため、そのような誘電体を使用して静電容量密度の高い埋込み型コンデンサを提供することが可能である。
【００１６】
当業者は、上述の利点、ならびに本発明のさまざまな追加の実施形態の他の利点および利益を、以下に示すそれらの実施形態に関する詳細な説明と図面を参照して読むことによって理解するであろう。なお、慣例にしたがって、図面のさまざまな特徴は一定の尺度で描かれているとは限らない。本発明の実施形態をより明らかに示すために、図面のさまざまな特徴およびエレメントの寸法は拡大または縮小することができる。以下の詳細な説明では図面を参照する。図中、同じ符号は同じエレメントを指す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
高静電容量密度誘電体およびその製造方法を開示する。該誘電体を組み込んだコンデンサおよびプリント配線板を形成する方法も開示する。
【００１８】
本発明に基づく誘電体は、単一の誘電体層に対して０．５マイクロファラド／平方センチメートルを超える静電容量密度を有することができ、他の実施形態では２マイクロファラド／平方センチメートルを超え、他の実施形態では４マイクロファラド／平方センチメートルを超える静電容量密度を有することができる。この高静電容量密度誘電体は、所望の温度範囲にわたって、許容しうる静電容量の安定性を有し、誘電損失が小さく、環境上許容しうる材料から構築することができ、プリント回路基板製造技法になじみやすい。一実施形態では、無処理の標準の銅（Ｃｕ）箔と導電層との間に誘電体をはさみ込んでコンデンサを形成する。このコンデンサはプリント配線板に埋め込むのに適している。この埋込み型コンデンサの製造にはいくつかの工程を要し、プリント配線板業界で一般的な化学物質およびプロセスを使用することができる。
【００１９】
本明細書で論じるコンデンサの実施形態は、約０．２〜２．０ミクロンの範囲の厚さを有する「薄膜誘電体」を含む。他の実施形態では、誘電体の厚さが約０．５〜１．０ミクロンであり、静電容量密度が約２〜５マイクロファラド／ｃｍ２である。他の実施形態は、０．５〜５マイクロファラド／ｃｍ２の静電容量密度を有することができる。この静電容量密度範囲のコンデンサは、約３０ボルトを超える破壊電圧を有する。誘電率は６００、場合によって１５００を超え、２０００を超える場合もある。コンデンサの実施形態はさらに、５５℃〜１２５℃の温度範囲にわたって比較的安定した静電容量値を有し、低い誘電損失を示す。
【００２０】
本明細書で論じるコンデンサの実施形態では、結晶性チタン酸バリウムを使用して、高誘電率誘電体膜または層を形成することができる。結晶性チタン酸バリウムは高い誘電率を示し、静電容量密度が非常に高いデバイスの製造を可能にする。高静電容量密度は、物理的に頑丈な誘電体の厚さ、好ましくは０．５〜１．０ミクロンの厚さを使用して達成することができる。ただし、０．２〜２．０ミクロンの厚さを使用することもできる。さらに、高Ｋチタン酸バリウム誘電体の生成に使用されるプロセス条件は、多くのプリント配線板における応用で使用されている銅箔上での処理に適合する。本明細書では、チタン酸バリウムまたはＢａＴｉＯ３を本発明の実施形態に基づく誘電体の形成における「コア材料」と呼ぶ。ただし、誘電特性を変化させるために、置換基およびドーパントカチオンをＢａＴｉＯ３に加えることができる。ＢａＴｉＯ３中のドーパントの具体的な組合せは、この誘電体を組み込んだコンデンサに必要な誘電特性、輸送特性および温度依存特性の必要な組合せによって決まる。ドーパントの例は後に詳細に論じる。
【００２１】
本発明の方法における誘電体は、化学溶液付着（堆積）に関するＣＳＤ（Chemical solution deposition）技法を使用して形成することができる。ＣＳＤ技法は、その簡潔さと低コストのために望ましい。無ドープの（すなわち「純粋な」）ＢａＴｉＯ３を調製するもととなる化学前駆物質溶液は、以下の化学物質を含むことが好ましい。
酢酸バリウム
チタンイソプロポキシド
アセチルアセトン
酢酸
メタノール
【００２２】
安定な前駆物質溶液とするためには、上記化学物質が水を含んでいてはならない。水は、前駆物質組成物を不安定にし、酸化チタンを沈殿させる。したがって、相対湿度が約４０％未満といった、比較的低い湿度環境で前駆物質溶液を調製し付着させることが重要である。前駆物質溶液を箔上に完全に付着させ乾燥させてしまえば、湿度の影響を受けにくくなる。
【００２３】
図１は、本発明に基づく誘電体の形成に使用する前駆物質溶液を調製するプロセスを説明するブロック図である。工程Ｓ１１０では、チタンイソプロポキシドをアセチルアセトンと予め混合し、加熱する。この予備混合工程は、例えばＰＹＲＥＸ（登録商標）容器の中で実施することができ、加熱は、表面温度約９０℃のホットプレート上で実施することができる。工程Ｓ１２０では、Ｔｉイソプロポキシド／アセチルアセトン混合物に酢酸を加える。工程Ｓ１３０では、容器に酢酸バリウムを加え、酢酸バリウムが溶解するまで攪拌する（ドーピング化学物質を使用する場合には、工程Ｓ１２０または工程Ｓ１３０の後に加えることができる）。工程Ｓ１４０では、溶液を攪拌しながら９０℃で約１時間にわたって加熱する。工程Ｓ１５０では、溶液にメタノールを加え、０．３モル濃度とする。このようにして得られた前駆物質溶液は付着させるのに適当である。
【００２４】
図２は、本発明に基づくコンデンサを形成する１つの方法のブロック図である。得られるコンデンサの誘電体は、図１を参照して先に論じた前駆物質溶液を使用して形成することができる。先に説明した前駆物質溶液中のメタノール、アセチルアセトンおよびチタンイソプロポキシド成分に代わる別の成分を使用することもできる。例えば、メタノールを使用する代わりに、前駆物質溶液中の酢酸の含有量を増大させることができる。メタノールの代わりに、エタノール、イソプロパノール、アセトン、ブタノールおよび他のアルコールを使用することもできる。アセチルアセトンの代わりに、例えばトリエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノエタノールアミンなどのエタノールアミンを使用することができる。チタンイソプロポキシドの代わりにチタンブトキシドを使用することができる。
【００２５】
図２に示した溶液付着法はスピンコーティングである。浸漬、スロットダイ、グラビア、スプレーコーティングなどの他の溶液付着法も前駆物質溶液の付着に適している。図２に示したプロセスは単一のコンデンサの形成を論じている。しかし、図２に示した方法を使用していくつかのコンデンサをバッチ方式で形成することができる。
【００２６】
工程Ｓ２１０では、金属箔を浄化する。金属箔は銅製とすることができる。コストが安く取扱いが容易なため銅箔が望ましい。銅箔は、その上にコンデンサを構築する基板の役割を果たす。銅箔はさらに、完成したコンデンサの「下部」電極の働きをする。一実施形態では、この基板が、厚さ１８μｍの無電解裸銅箔である。１オンス銅箔など、他の無処理の箔も適当である。適当な浄化条件は、塩化銅を塩酸に溶解した希薄溶液中で箔を３０秒間エッチングすることを含む。このエッチング溶液は、その濃溶液を約１０，０００倍に希釈したものとすることができる。浄化プロセスは、箔から過剰な酸化層、指紋および蓄積した他の異物を除去する。販売業者または他の供給元から銅箔を実質的に清浄な状態で受け取り、それを注意深く取り扱い、すぐに使用する場合には、先に推奨した浄化プロセスが不要な場合がある。
【００２７】
銅箔は、有機添加剤で処理されていないことが好ましい。エポキシ樹脂への金属基板の接着を強化するために有機添加剤が塗られていることがある。しかし、有機添加剤はアニール時に誘電体膜を劣化させる可能性がある。
【００２８】
工程Ｓ２２０では、図１を参照して先に論じた前駆物質溶液を銅箔基板の上に付着堆積させる。前駆物質溶液は例えば、プラスチック製シリンジを使用して塗布することができる。前駆物質溶液は、銅箔基板のドラム側（すなわち「なめらかな面」）に付着させる。
【００２９】
工程Ｓ２３０では、基板を回転させてスピンコーティングする。適当な回転時間および速度は３０秒、３０００回転／分である。工程Ｓ２４０では基板を熱処理する。熱処理は例えば２５０℃で５分間にわたって実施する。熱処理を使用するのは、前駆物質溶液中の溶媒を蒸発させることによって前駆物質溶液を乾燥させるためである。
【００３０】
工程Ｓ２５０では、コーティングした基板をアニールする。アニールによって、まず始めに残った有機材料を除去し、次いで乾燥した誘電体前駆物質を高密度化し、これを結晶化させる。アニールは、高温、低酸素分圧環境で実施することができる。適当な全圧環境は約１気圧である。適当な酸素分圧は約１０−１０気圧である。
【００３１】
工程Ｓ２５０の低酸素分圧は、温度制御された水浴中で高純度の窒素をバブリングすることによって達成することができる。他のガスの組合せも可能である。一実施形態では、炉温が少なくとも約９００℃であり、酸素分圧が１０−１０気圧をわずかに下回る。水浴の温度は約２５℃とすることができる。アニールは、コーティングした箔基板を２５０℃未満の炉に挿入することによって実施することができる。次いで炉温を約３０℃／分の速度で９００℃まで上昇させる。９００℃の炉温を３０分間にわたって維持する。
【００３２】
工程Ｓ２６０では箔基板を冷却させる。冷却は、例えば炉のスイッチを単純にオフにすることによって生じるニュートンプロファイルに従わせることができる。あるいは、炉温を特定の速度で徐々に低下させてもよい。炉温が約４５０℃まで下がれば、望ましくない銅箔の酸化の危険なしに箔基板を炉から安全に取り出すことができる。あるいは、炉が室温に戻ってから箔基板を炉から取り出してもよい。
【００３３】
堆積させた誘電体を高密度化し結晶化させるための上述の９００℃の高温アニールは、再酸素化後の誘電体に望ましい電気特性を与える望ましい物理特性を提供する。望ましい物理特性の１つは高密度のミクロ組織である。他の望ましい物理特性は、結果として生じる結晶粒度が０．１から０．２ミクロンであることである。
【００３４】
アニール後の誘電体層の厚さは約１５０ｎｍである。連続した数回のスピニング工程を使用して、最終的な所望の厚さまで箔基板をコーティングすることができる。例えば３回のスピニング工程を使用して、誘電体の最終的な厚さを約０．５μｍにすることができる。
【００３５】
本発明の高温アニールは、前駆組成物、基板およびアニール温度に対する正確な酸素分圧の適当な組合せを選択することによって可能となる。工程Ｓ２５０では処理温度９００℃が開示されている。しかし、有利な結果は、８００〜１０５０℃の処理温度および同様の酸素分圧を使用することによっても得られる。
【００３６】
上述のアニールプロセスは一般に、銅箔のＣｕ２ＯまたはＣｕＯへの酸化を防ぐが、ある種の応用ではわずかな酸化は許容されてよい。酸化は、工程Ｓ２５０のアニールの際に使用される高い処理温度に対して適当な低い酸素分圧を選択することによって防ぐことができる。許容しうる酸化レベルに応じて、１０−１０気圧よりも高い酸素分圧を使用することができる。例えば、相安定性図（phase stability diagrams）によれば、酸素分圧が約１０−８気圧よりも低い場合、９００℃で、銅は銅のまま残り、酸化銅は還元されて銅に戻ると予測される。したがって、アニールは、約１０−８気圧よりも低い酸素分圧を使用して９００℃で実施することができる。しかし、約１０−８気圧でのアニールは、より低い温度で銅の酸化を軽度ながら引き起こす可能性がある。それよりも１０−９気圧でのアニールは銅の酸化は小さい。
【００３７】
銅の酸化を防ぎ、幅広い安全域を確保するため、相安定性図から予測される要件よりも銅にとってかなり還元的となるように酸素分圧を選択することができる。例えば、１０−１３気圧の酸素分圧を使用することができる。しかし、銅の酸化を確実に防ぎ、かつ有害となるほどには誘電体を還元しない酸素分圧の範囲は、１×１０−９から１×１０−１１気圧である。その結果、アニールの間に銅箔の酸化または深刻な誘電体の劣化を引き起こすことなく高品質のＢａＴｉＯ３層を形成することができる。
【００３８】
工程Ｓ２７０では、チタン酸バリウム誘電体層または膜を再酸素化プロセスにかける。再酸素化は例えば、１０−７から１０−２気圧の酸素分圧における６００℃での１５分間にわたるアニールに対応する。再酸素化は、例えば冷却工程Ｓ２６０に統合することができ、または冷却後の独立した工程として実施することができる。再酸素化後、誘電体は、望ましいいくつかの電気特性を示す。望ましい１つの電気特性は低い誘電正接であり、これを２．５％未満とすることができる。追加の望ましい電気特性は高い誘電率である。一般に、平均結晶粒度が０．１ミクロンを下回ると、ＢａＴｉＯ３ベースの多結晶材料の誘電率は、急激に低下する。したがって少なくとも０．１ミクロン程度の結晶粒度が望ましい。先に説明した本発明のアニール法および再酸素化法によれば一般に、０．１ミクロンから０．２ミクロンの誘電体平均結晶粒度を得ることができ、これによって２０００を超える誘電率値を得ることができる。対照的に、従来の方法で処理したＢａＴｉＯ３薄膜の結晶粒度は０．０１ミクロンの範囲にあり、誘電率は一般に約３５０未満である。
【００３９】
工程Ｓ２８０では、得られた誘電体の上に「上部」電極を形成する。箔基板は、この方法によって形成されたコンデンサの下部電極の役目を果たす。上部電極は、例えばスパッタリング、燃焼化学蒸着、無電解めっき、印刷または他の適当な堆積法によって形成することができる。一実施形態では、スパッタリングした白金電極を使用する。上部電極に適した他の材料にはニッケル、銅およびパラジウムが含まれる。上部電極に銅をめっきしてその厚みを増すことができる。
【００４０】
上述のコンデンサ形成方法は特別なガスまたは機器を必要としない。この方法はさらに、大量製造プロセスになじみやすい。ＣＳＤは誘電体を形成する好ましい１つの方法だが、スパッタリング、レーザアブレーション、化学蒸着および他の方法によって誘電体を形成することもできる。
【００４１】
図３は、１３００℃（黒塗りの長方形）および９００℃（白抜きの長方形）でアニールした純粋なチタン酸バリウムにおいて予想される平衡酸素空位欠陥濃度（Ｖｏ）の計算値を、酸素分圧（ｐＯ２）に対して示したプロットである。このプロットは、非特許文献２に開示されている酸素空位濃度（oxygen vacancy concentration）データの経験的な活性化エネルギーから得たものである。図３では、１３００℃のデータセットが、無フラックスのＢａＴｉＯ３粉末およびニッケル電極から製造されたコンデンサ誘電体の高密度化のために使用されるセラミック焼結プロセスを示す。しかし、ニッケル電極を使用するときには、ニッケルの酸化を防ぐために５×１０−１３以下の酸素分圧が必要である。１３００℃での焼結プロセスは、純粋な（無ドープの）ＢａＴｉＯ３で、約５２００百万分率（ＰＰＭ）の酸素空位濃度（または「欠陥密度」）を提供する。酸素空位は室温で容易にイオン化することができるので、５２００ＰＰＭの欠陥密度を有する純粋チタン酸バリウムコンデンサは非常に劣った絶縁特性を有する。したがって、欠陥濃度を許容しうるレベルにまで低減させるためには、酸素含有雰囲気において、より低温でのＢａＴｉＯ３の再酸素化が必要となる。しかし、ニッケル電極で処理した純粋チタン酸バリウムでは、その欠陥レベルが、再酸素化での十分に高い温度および酸素レベルを要求するためにニッケルが酸化する。したがって、ニッケル電極とともに１３００℃で処理するＢａＴｉＯ３は受容体で予めドープする。しかし、受容体でのドーピングは、純粋ＢａＴｉＯ３を用いて得られる誘電率よりも誘電率を低下させる。
【００４２】
本発明の一実施形態によれば、９００℃のアニールを使用して、純粋なＢａＴｉＯ３を高密度化する。９００℃のアニールは、銅を基板として使用することを可能にする。銅の酸化を防ぐため、約１０−１０気圧以下の酸素分圧を使用する。図３のデータを使用すると、このアニール温度と酸素分圧との組合せによって、欠陥密度が約１６ＰＰＭのＢａＴｉＯ３誘電体が得られると予想される。欠陥密度１６ＰＰＭは十分に低く、そのため、より低い温度、および銅を酸化しない酸素分圧において純粋なＢａＴｉＯ３をうまく再酸素化することができる。したがって、Ｙなどの受容体を用いたドーピングは不要となる可能性がある。他の実施形態では、８００〜１０５０℃の範囲のアニール温度、１０−８未満の酸素分圧が使用される。
【００４３】
以下の実施例では、本発明に従って作製された誘電体、およびこの誘電体を組み込んだコンデンサの有利な特性を示す。
【実施例１】
【００４４】
銅箔上に直接に製造したチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）誘電体
以下の前駆物質溶液から、箔の上で焼かれた（fired-on-foil）無ドープの薄膜ＢａＴｉＯ３誘電体を形成した。
酢酸バリウム              ２．６ｇ
チタンイソプロポキシド    ２．９ｍｌ
アセチルアセトン          ２．０ｍｌ
酢酸                      １０．０ｍｌ
メタノール                １５ｍｌ
【００４５】
図１および２を参照して説明したとおりの方法で前駆物質溶液を調製し、清浄な０．５オンス銅箔上に付着させた。前駆物質溶液にドーパントは加えなかった。１０−１０気圧の酸素分圧を含む雰囲気中で、９００℃、３０分にわたってアニールを実施した。アニール後の誘電体の厚さは約０．５ミクロンであった。１０−７気圧の酸素分圧を含む雰囲気中で、６００℃、２０分の再酸素化を実施した。誘電体上へ上部白金（Ｐｔ）電極をスパッタリングした。
【００４６】
図４〜７は、銅箔上に形成された実施例１に基づく無ドープのＢａＴｉＯ３コンデンサについて集めた実験データを示す。図４は、無ドープのＢａＴｉＯ３誘電体のＸ線回折分析のプロットである。４４度のところの「００１」のピークは銅基板に対応し、その他のピークはＢａＴｉＯ３に対応する。このＸ線回折データは、誘電体が高いレベルの結晶化度を有していることを示している。
【００４７】
図５は、無ドープのＢａＴｉＯ３誘電体に印加した電圧に対する誘電率（黒塗りの点のデータセット）および誘電正接（菱形のデータセット）のプロットである。データ点は、印加電圧を徐々に上げ、印加電圧を徐々に下げ、極性を逆転させたときに集めた。このデータは、ＢａＴｉＯ３の予想されるヒステリシス挙動、純粋な結晶性ＢａＴｉＯ３の通常の同調特性、約２８００という高い誘電率、および低い損失率を示している。
【００４８】
図６は、広範囲の周波数にわたる４から５マイクロファラド／ｃｍ２の静電容量密度（黒塗りの点）、および許容しうる低い誘電正接（矩形）を示している。図７には、測定された静電容量（上側の曲線）および誘電正接（下側の曲線）が温度（ケルビン）に対して示されている。図７は、このコンデンサが、アメリカ電子工業会の呼称「Ｘ７Ｒ」を実質的に満たしていることを示している。
【００４９】
図８には、実施例１の銅箔上の純粋ＢａＴｉＯ３コンデンサの誘電率（白丸）が温度に対して示されている。図８にはさらに、粉末から製造された異なる結晶粒度を有するセラミックコンデンサについて測定した実験データ（曲線Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩ）が示されている。このデータは非特許文献３から得たものである。図８には、これらの異なる誘電体の２５℃における具体的な誘電率の値が記載されている。図８に示すとおり、実施例１に従って調製されたチタン酸バリウムの誘電率（白丸のデータセット）は、粉末から製造された結晶粒度が０．２８ミクロンのチタン酸バリウムの誘電率（曲線ＩＩＩ）とよく一致する。したがってこの方法は、粉末から製造された結晶性チタン酸バリウムの誘電率を薄膜で得るのに有効である。
【００５０】
図８は、０．７ミクロンといった、より大きな結晶粒度を用いて、より高い誘電率を達成できることを示している（曲線ＩＩ）。しかし、誘電体膜（すなわち電極間の膜の幅）を横切るいくつかの結晶粒が望ましい。これはこれらが、コンデンサの許容しうる長期の信頼性を提供するからである。したがって結晶粒度は、誘電体の所望の厚さを収容するように調整することができる。例えば、厚さ０．５〜１．０ミクロンの誘電体では、平均結晶粒度を０．１〜０．２ミクロンとすることによって、一方の電極から他方の電極へ延びる約５〜８個の結晶粒を得ることができる。一般に、誘電体を横切る５〜８個の結晶粒は、コンデンサの許容しうる長期の信頼性を提供する。０．１〜０．２ミクロンの範囲の平均結晶粒度は、実施例１で説明した方法を使用して達成することができる。厚さ２ミクロンの誘電体といったより厚い誘電体では、０．２〜０．４ミクロンの範囲のより大きな結晶粒度が許容され、これに対応してより高い誘電率を実現することができる。より大きな結晶粒度は、より高いアニール温度またはより長いアニール期間、あるいはその両方を使用して得ることができる。例えば、０．２〜０．４ミクロンの結晶粒度は、９００〜１０５０℃の範囲のアニール温度を使用する３０分から１時間のアニールによって達成することができる。０．５ミクロンよりも薄い誘電体が望ましい場合には、より低いアニール温度またはより短いアニール時間を使用して、より小さな結晶粒を生み出すことができる。
【００５１】
本発明によれば、薄膜ＢａＴｉＯ３誘電体の実施形態では、卑金属と銅とが適合する。アニール後の誘電体は優れた物理的特性を有し、短い再酸素化アニールは優れた電気特性を提供する。
【００５２】
ＢａＴｉＯ３は、本発明に基づく誘電体の形成における好ましいコア材料である。実施例１で論じた実施形態は、ドーピングなしで形成されたチタン酸バリウム誘電体について述べたものである。ドーピングなしで高品質の電気特性を生み出すことができるということは、非常に低いドーピングレベルで最適化された特性を達成できることを示唆している。例えば、ＢａＴｉＯ３に少量の置換基およびドーパントカチオンを加えて、結果として得られる誘電体の特性を変化させることができる。適当なドーパントには、好ましい酸化物化学量論組成のＲ２Ｏ３を有する希土類カチオンが含まれる。Ｒは希土類カチオン（例えばＹ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｌａ、Ｅｕ）である。希土類ドーパントは、結果として得られる誘電体の絶縁抵抗を向上させる。
【００５３】
好ましい酸化物化学量論組成のＭＯ２を有する遷移金属カチオンも適当なドーパントカチオンとなりうる。これらのカチオンでは、Ｍが遷移金属カチオン（例えばＺｒ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｃｅ）である。遷移金属カチオンは、ＢａＴｉＯ３の３つの相転移を温度空間内の互いの近くに「締めつける」（移動させる）ことによって誘電体の誘電率の温度依存性を平滑化する。好ましい酸化物化学量論組成のＭＯを有する金属カチオンも望ましいカチオンとなりうる。Ｍはアルカリ土類金属（例えばＣａ、Ｓｒ、Ｍｇ）である。金属カチオンは、誘電体の温度最大値をより低い温度に移動させることができ、これによって誘電体の温度依存応答をさらに平滑化する。誘電体の絶縁抵抗を向上させることができるため、Ｍｎ、Ｆｅなどの遷移金属カチオンが望ましい。上記のドーパントまたはそれらの混合物を、ＢａＴｉＯ３とともにさまざまな濃度で使用することができる。好ましい濃度範囲は約０モルパーセントから５モルパーセントである。
【００５４】
ドープされた組成物を調製するためには、カチオンを供給するために、先に説明した前駆物質溶液に以下の化学物質を使用することができる：Ｍｎ：酢酸マグネシウム四水和物、Ｙ：酢酸イットリウム水和物、Ｚｒ：ジルコニウムプロポキシド、Ｃａ：酢酸カルシウム水和物、Ｓｒ：酢酸ストロンチウム水和物、Ｈｏ：酢酸ホルミウム水和物、Ｄｙ：酢酸ジスプロシウム水和物、Ｈｆ：塩化ハフニウム、Ｆｅ：酢酸鉄、Ｍｇ：酢酸マグネシウム四水和物。
【００５５】
誘電正接をより低くしたい場合には、バリウムに対して１モル％のストロンチウムで置換する、チタンに対して１〜３モル％をジルコニウムで置換するなど、比較的に少量のドーパントを使用して、図７の曲線を横軸に沿って左側へ移動させ、これによって誘電正接を向上させることができる。
【実施例２】
【００５６】
イットリアをドープしたチタン酸バリウム誘電体
図９は、銅箔基板上に作製したＹをドープした薄膜ＢａＴｉＯ３コンデンサに関し測定した誘電率（上側のデータセット）および誘電正接（下側のデータセット）を、バイアス電圧に対して示したプロットである。データは、電圧の上昇時および下降時に集めた。重なり合った曲線は予想されるヒステリシス挙動を示している。イットリウムをドーピングすると約１６００という高い誘電率値が達成された。
【００５７】
この誘電体は、実施例１で説明した前駆物質溶液に１モル％のＹを加えることによって作製した。次いで前駆物質を溶液付着させて誘電体層を形成した。誘電体層のアニールおよび再酸素化は、実施例１のとおりに実施した。結果として生じる誘電体組成物は一般に、（Ｂａ１−ｘＹｘ）（Ｔｉ１−ｙＹｙ）Ｏ３と記述される。ただし０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１である。前駆物質溶液の具体的な組成は以下のとおりである。
酢酸バリウム              ２．６ｇ
酢酸イットリウム          ０．２７ｇ
チタンイソプロポキシド    ２．９ｍｌ
アセチルアセトン          ２．０ｍｌ
酢酸                      １０．０ｍｌ
メタノール                １５ｍｌ
【００５８】
実施例２では、図１および２に記載した方法と同じ方法で０．５オンス銅箔上に誘電体層または膜を作製した。酢酸イットリウムは、酢酸バリウムの添加（図１の工程Ｓ１３０）の後に加えた。誘電体上へ上部白金電極をスパッタリングした。結晶粒度は、実施例１で得られたものと同様だった。実施例２は、所望ならば希土類ドーパントを添加することができるが、このようなドーパントを使用したときには予想どおりに誘電率は低減することを示している。ただし、１０−１２から１０−１６気圧の範囲の酸素分圧といった、より還元的な雰囲気をアニールで使用する場合には、Ｙなどの受容体ドーパントを加えることができる。
【実施例３】
【００５９】
白金箔上に調製したチタン酸バリウム誘電体
実施例３では、薄膜ＢａＴｉＯ３誘電体を、銅箔ではなく白金箔の基板上に作製した。このＢａＴｉＯ３誘電体は、実施例１の方法と同様の方法で形成した。白金箔上に形成した誘電体のＸ線線幅は、銅箔上に形成したＢａＴｉＯ３誘電体のＸ線線幅と同一であった。このＸ線線幅から結晶粒度を計算することができる。したがって、このＸ線線幅は、誘電体の平均結晶粒度が０．１〜０．２ミクロンの範囲にあること、結晶化度が高いことを指示している。このように、箔材料の選択は結晶粒度にほとんどまたは全く影響しないように見える。
【実施例４】
【００６０】
チタン酸バリウムストロンチウム誘電体
これまでの実施例は、コア材料としてＢａＴｉＯ３を利用した。実施例４では、誘電体コア材料としてチタン酸バリウムストロンチウムすなわちＢＳＴを利用する。この実施例では、組成Ｂａ０．６Ｓｒ０．４ＴｉＯ３のチタン酸バリウムストロンチウム誘電体を、無処理の裸銅箔のドラム側（なめらかな面）に堆積させた。誘電体の堆積方法はスパッタリングとした。スパッタリング条件は以下のとおりである。
５ミリトル
８０％Ａｒ、２０％Ｏ２
基板温度：（約）１００℃
スパッタリング電力：３００Ｗ
スパッタリング時間：９０分
【００６１】
得られた誘電体の厚さは約１μｍであった。銅箔上にスパッタリングした誘電体を、約１０−１０気圧の酸素分圧で９００℃、３０分のアニールにかけた。アニールに続いて、約１０−５気圧の酸素分圧で７００℃、２０分の再酸素化工程を実施した。誘電体上に上部白金電極をスパッタリングしてコンデンサを形成した。
【００６２】
図１０に、得られたＢＳＴ誘電体について測定した誘電率（上側のデータセット）および誘電正接（下側のデータセット）を、バイアス電圧の関数として示す。ＢＳＴ誘電体は、実施例１および２で論じたチタン酸バリウム誘電体よりも低い誘電率を有する。しかしＢＳＴ誘電体は非常に低い誘電正接を示す。この低い誘電正接は、良好な電気特性を得るためには短い再酸素化で十分であることを指示しており、このことは上述の実施例と整合している。この電気特性は幅広い電圧範囲にわたって生じる。実施例４に基づくＢＳＴ試料の破壊電圧は約４０Ｖであった。
【００６３】
実施例４は、さらに、ＢａＴｉＯ３誘電体膜に適したアニールおよび再酸素化条件と同じ条件で、裸銅箔上に高品質のＢＳＴ誘電体膜を形成できることを示している。
【００６４】
本発明の以上の実施形態に従って製造されたコンデンサは、プリント配線板に埋め込むのに適している。以上に説明した方法および実施例から得られるコンデンサは、２０ミクロン未満のスタック全厚（すなわち基板、誘電体および上部電極を合わせた厚さ）を有することができ、埋め込みプロセスの間に必要な可撓性のレベルを維持することができる。さらに、コンデンサを形成するのに、極端に高価な前駆化学物質または貴金属を必要としない。以下、コンデンサおよびプリント配線板の実施例を図１１〜１９を参照して論じる。
【００６５】
図１１〜１５に、インナーレイヤーパネルを形成する方法、およびインナーレイヤーパネルをプリント配線板１０００に組み込む方法を示す。完成したプリント配線板１０００は図１４および１５に示されている。
【００６６】
図１１は、インナーレイヤーパネル製造の第１の段階の断面図である。図１１では、実施例１で説明したとおりに箔１００が作製され、その結果、箔１００の上に誘電体層１１０が堆積されている。ただし、実施例１で説明したスパッタリングした白金電極を使用する代わりに、誘電体層１１０の表面全体に、スパッタリングされた導電性銅電極層１２０が形成されている。この段階または後の段階で、電極層１２０を所望の厚さまで銅でめっきすることができる。一実施形態では適当な厚さが１８ミクロンである。
【００６７】
図１２では、箔１００が、積層誘電材料１３０に薄層されている。この積層は、例えば標準プリント配線板プロセスにおけるＦＲ４プリプレグを使用して実施することができる。一実施形態では、１０６型エポキシプリプレグを使用することができる。適当な積層条件は、例えば、約２８インチ（約７１ｃｍ）水銀まで排気した真空室中で１８５℃、２０８ｐｓｉｇ（約１４．６ｋｇ／ｃｍ２）、１時間である。誘電体プリプレグおよび積層材料は、例えば標準エポキシ、高Ｔｇエポキシ、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、シアン酸エステル樹脂、充填樹脂系、ＢＴエポキシ、回路層間の絶縁を提供する他の樹脂および積層材料など、任意のタイプの誘電材料とすることができる。積層誘電材料１３０に導体箔１４０を積層することができる。
【００６８】
図１２および１３を参照する。電極層１２０および箔１４０にフォトレジスト（図示せず）を塗布する。次いで、得られた製品の層を、標準プリント配線板処理条件を使用して選択的にイメージングし、エッチングし、剥離する。電極層１２０をエッチングして、個々の「上部」電極１２２、１２４を作り出す。箔１４０をエッチングして回路１４２を形成する。例えば適当な組合せのエッチングまたはレーザドリリングによって層１００、１１０、１２０の領域をさらに除去して、回路１４２に接続することができるバイアのための領域を得ることができる。図１３は、箔１００から形成された「下部」電極１０２、誘電体１１２、上部電極１２２、１２４および回路１４２を有するインナーレイヤーパネルを示す。電極１０２、誘電体１１２および電極１２２、１２４はコンデンサ構造１０５を構成する。コンデンサ構造１０５では、電極１０２が、電極１２２、１２４に対する共通電極の働きをする。実際、コンデンサ構造１０５は２つのコンデンサ１２６、１２８を含む。
【００６９】
図１４は、図１５の線１４−１４で切ったプリント配線板１０００の正面断面図である。図１５は、図１４の線１５−１５で切った断面図である。プリント配線板１０００は、図１３に示したインナーレイヤーパネル、ならびに追加の積層誘電体層および相互接続回路を備える。
【００７０】
プリント配線板１０００は、プリント配線板１０００のさまざまな部分を貫いて延びる４つの回路導体１６１、１６２、１６３、１６４を含む。回路導体１６１〜１６４は、それぞれ回路１７１、１７２，１７３、１７４によってプリント配線板１０００の一端で終端している。回路１７１〜１７４は例えば、積層誘電材料１５０の上に形成された導体箔から形成することができ、例えば半導体デバイスの導電性ランドパッドの働きをすることができる。めっきスルーホールバイアとして示されている回路導体１６２、１６４は、回路１８２、１８４によってプリント配線板１０００の他端で終端している。回路１８２、１８４は、積層誘電材料１６０の表面に形成されている。回路１４２は例えば、プリント配線板１０００の電源プレーンの働きをすることができる。回路導体１６１、１６３はそれぞれ上部電極１２２、１２４に結合されている。回路導体１６１、１６３は、めっきマイクロバイアとして示されている。
【００７１】
図１３に示したインナーレイヤーパネルを、連続した積層によってプリント配線板１０００に組み込むことができる。積層誘電材料１５０、１６０は、積層材料１３０と同種の誘電体プリプレグから形成することができる。積層プレスによって積層間の境界を事実上排除することができ、したがって積層１３０、１５０、１６０間の境界は示されていない。
【００７２】
プリント配線板１０００は、単一のコンデンサ構造１０５を有するように示されている。しかし、プリント配線板１０００は、図示の２つだけではなく複数のコンデンサを有することができる。さらに、上記の実施形態に基づくプリント配線板に、コンデンサならびに他の能動および／または受動構成エレメントを有する２つの以上のインナーレイヤーパネルを含めることができる。例示的なコンデンサ構造１０５は２つのコンデンサ１２６、１２８から構成されているが、他のコンデンサ配置も適当である。誘電体１１２を含むコンデンサ構造１０５は、これまでに論じた高静電容量密度誘電体を形成する任意の方法に従って形成することができる。
【００７３】
図１６〜１８に、インナーレイヤーパネルを形成し、インナーレイヤーパネルをプリント配線板２０００に組み込む代替の方法を示す。この実施形態では、浸漬コーティングまたは銅箔の両面をコーティングするのに適した他の方法を使用して、箔２００の両面を誘電体でコーティングすることができる。完成したプリント配線板２０００が図１８に示されている。
【００７４】
図１６を参照する。前駆物質溶液を含むタンクに箔２００を浸し、引き上げる。引き上げる速度を制御して厚さを制御することができる。前駆物質溶液は、純粋なチタン酸バリウムおよびチタン酸バリウムストロンチウム誘電体、ならびにドープされたチタン酸バリウムおよびチタン酸バリウムストロンチウム誘電体を形成するのに使用した前駆物質溶液など、これまでに論じた任意の前駆物質溶液とすることができる。
【００７５】
次いで箔２００を乾燥させる。この浸漬／乾燥手順を、所望の厚さに達するまで繰り返す。次いで得られた製品をアニールする。アニールの結果、誘電体で覆われた銅箔２００が得られる。銅箔は、誘電体２１２、２１４によって覆われている。誘電体２１２は、銅箔２００のドラム側（「なめらかな面」）にある。
【００７６】
図１７を参照すると、誘電体２１２の露出した上面に、銅をスパッタリングした導電性電極層２２０が形成されている。誘電体２１２の上面全体を層２２０によって覆うことができる。この段階または後の段階で、電極層２２０を所望の厚さまで銅でめっきすることができる。一実施形態では適当な厚さが１８ミクロンである。誘電体２１４には積層誘電材料２３０が積層され、積層誘電材料２３０には導体箔２４０が積層されている。
【００７７】
導電層２２０および箔２４０をイメージングしエッチングして、電極と相互接続回路の所望の組合せを形成することができる。さらに、図１７に示した製品にバイアを形成することができる。図１８には、エッチングし、プリント配線板２０００に組み込んだ後の図１７の製品が示されている。
【００７８】
プリント配線板２０００は、図１４および１５に示したプリント配線板１０００と同様の方法で形成することができる。プリント配線板２０００のインナーレイヤーパネルは、箔２００から形成された下部電極２０２、誘電体２１６、誘電体２１８、上部電極２２２、２２４および回路２４２を備える。電極２０２、誘電体２１６および電極２２２、２２４はコンデンサ構造２０５を構成する。コンデンサ構造２０５では、電極２０２が、それぞれコンデンサ２２６、２２８に対応する電極２２２、２２４に対する共通電極の働きをする。プリント配線板２０００は、プリント配線板１０００と同様とすることができ、図１８のエレメントは、プリント配線板１０００の同種のエレメントと同じ参照符号で標識されている。ただし、参照符号の先頭の「１」は「２」に変更されている。
【００７９】
コンデンサ構造２０５は、箔電極２０２の両側に配置された誘電体２１６、２１８を有する。電極２０２を誘電体２１６、２１８で覆うと、基板として使用される箔（図１６の箔２００）の両面のひずみを釣り合わせる平衡構造が得られる。したがって、アニール温度から冷却する間のひずみは最小となり、したがって冷却中に箔２００が曲がりにくくなる。
【００８０】
プリント配線板１０００、２０００は、多くの異なるコンポーネント型に対応することができる。例えば、プリント配線板１０００、２０００は、マザーボード、集積回路パッケージまたは実装基板、集積受動デバイス、インターポーザデバイスとすることができる。プリント配線板１０００、２０００の埋込み型コンデンサを例えば集積回路に接続することができ、この埋込み型コンデンサを、減結合、エネルギー貯蔵、または高い静電容量を必要とする他の機能などの機能に対して使用することができる。プリント配線板１０００、２０００のコンデンサの電極は、接続回路によって、電圧ピンなどの集積回路の端子に接続することができる。
【００８１】
以上の説明は、本発明を説明し例示したものである。以上の開示はさらに、本発明の好ましい実施形態のいくつかを選択して説明したものである。本発明は、他のさまざまな組合せ、変更および環境で使用することができ、本明細書に記載した本発明の概念の範囲に含まれ、上記の教示に相応し、かつ／あるいは関連技術の技能または知識の範囲に含まれる変更または修正についても本発明で実施できることを理解されたい。
【００８２】
さらに、以上に記載した実施形態は、本発明を実施するための最良の形態を説明し、当業者が、該実施形態または他の実施形態において、本発明の特定の応用または使用に必要なさまざまな変更を加えて本発明を利用できるようにするために示したものである。したがって、以上の説明は、本明細書に開示した形態だけに本発明を限定することを意図したものではない。さらに、添付の請求項は、詳細な説明には明確に定義されていない他の実施形態を含むものと解釈されたい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】誘電体の形成に使用する前駆物質溶液を調製するプロセスを示すブロック図である。
【図２】コンデンサを製造するプロセスを示すブロック図である。
【図３】ある範囲の温度および酸素分圧で調製された純粋なＢａＴｉＯ３の予想される平衡酸素空位濃度（Ｖｏ）の計算値を示したプロットである。
【図４】銅箔上に形成したＢａＴｉＯ３誘電体のＸ線回折分析のプロットである。
【図５】銅箔上に形成したＢａＴｉＯ３コンデンサについて測定した誘電率および誘電正接値を印加電圧に対して示したプロットである。
【図６】銅箔上に形成したＢａＴｉＯ３コンデンサについて測定した静電容量密度および誘電正接値を周波数に対して示したプロットである。
【図７】銅箔上に形成したＢａＴｉＯ３コンデンサについて測定した静電容量および誘電正接値を温度に対して示したプロットである。
【図８】銅箔上に形成したＢａＴｉＯ３コンデンサ、および異なる結晶粒度を有する他のＢａＴｉＯ３コンデンサについて測定した誘電率を温度に対して示したプロットである。
【図９】銅箔上に形成したＹをドープしたＢａＴｉＯ３コンデンサについて測定した誘電率および誘電正接値を印加電圧に対して示したプロットである。
【図１０】銅箔上に形成したＢＳＴコンデンサについて測定した誘電率および誘電正接値を印加電圧に対して示したプロットである。
【図１１】第１のインナーレイヤーパネル実施形態を製造する方法を示すために適用された層の概略断面図である。
【図１２】第１のインナーレイヤーパネル実施形態を製造する方法を示すために適用された層の概略断面図である。
【図１３】第１のインナーレイヤーパネル実施形態を製造する方法を示すために適用された層の概略断面図である。
【図１４】図１５の線１４−１４で切った、プリント配線板の第１の実施形態の正面断面図である。
【図１５】図１４の線１５−１５で切った平面断面図である。
【図１６】第２のインナーレイヤーパネル実施形態を製造する方法を示すために適用された層の概略断面図である。
【図１７】第２のインナーレイヤーパネル実施形態を製造する方法を示すために適用された層の概略断面図である。
【図１８】プリント配線板の第２の実施形態を示す正面断面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１００、１４０  ２００、２４０  箔
１０２、１２２、１２４、２０２、２２２、２２４  電極
１０５、２０５  コンデンサ構造
１１０  誘電体層
１１２、２１２、２１４、２１６、２１８  誘電体
１２０、２２０  電極層
１２６、１２８、２２６、２２８  コンデンサ
１３０、１５０、１６０  積層誘電材料
１６１、１６２、１６３、１６４  回路導体  
１４２、１７１、１７２、１７３、１７４  回路
２３０  積層誘電材料
１０００、２０００  プリント配線板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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