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特表2023-516902スタックおよびエンベッドのための高密度アルミニウム平面キャパシタ
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-04-21
(54)【発明の名称】スタックおよびエンベッドのための高密度アルミニウム平面キャパシタ
(51)【国際特許分類】
   H01G 9/048 20060101AFI20230414BHJP
   H01G 9/00 20060101ALI20230414BHJP
【FI】
H01G9/048 A
H01G9/00 290E
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022548241
(86)(22)【出願日】2021-02-05
(85)【翻訳文提出日】2022-10-06
(86)【国際出願番号】 US2021016757
(87)【国際公開番号】W WO2021158879
(87)【国際公開日】2021-08-12
(31)【優先権主張番号】62/971,026
(32)【優先日】2020-02-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/704,941
(32)【優先日】2020-06-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/198,243
(32)【優先日】2020-10-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/199,229
(32)【優先日】2020-12-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】323004307
【氏名又は名称】サラス・マイクロ・デバイス・インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100106518
【弁理士】
【氏名又は名称】松谷 道子
(74)【代理人】
【識別番号】100132263
【弁理士】
【氏名又は名称】江間 晴彦
(74)【代理人】
【識別番号】100221501
【弁理士】
【氏名又は名称】式見 真行
(72)【発明者】
【氏名】スンダラム,ベンカテシュ
(72)【発明者】
【氏名】プルグルタ,マルコンデヤラジ
(72)【発明者】
【氏名】ジュー,デウェイ
(72)【発明者】
【氏名】ベック,トーマス ジェイ
(72)【発明者】
【氏名】ティムズ,コートニー
(72)【発明者】
【氏名】ピッケンス,メアリー
(72)【発明者】
【氏名】レイ,アーミ
(72)【発明者】
【氏名】デプロスポ,バート
(72)【発明者】
【氏名】ダッシュ,カイル
(72)【発明者】
【氏名】リン,ジェン-チュウェン
(72)【発明者】
【氏名】ゴパラスワミー,ラジェシュ
(57)【要約】
本明細書ではマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスおよびマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスを製造する方法が開示されている。当該マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスは、複数の個々のキャパシタを含んでよく、かかるキャパシタは、シングル・デバイス層(大表面積のキャパシタなど)に配置されている。個々のキャパシタは、アルミニウムホイルに基づく電極と、酸化アルミニウムの誘電層(アルミニウムホイルに基づく電極に適合している)と、伝導性材料の電極(伝導性ポリマーまたは伝導性セラミックなど)(誘電層と適合して接触している)とを含んでよい。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のキャパシタと、複数のターミナルとを含んで成るデバイスであって、
前記複数のキャパシタに含まれるキャパシタは、第1電極と、トップ誘電層と、ボトム誘電層と、第2電極とを含んで成り、
第1電極は、アルミニウム基体を含んで成り、前記アルミニウム基体は、トップ多孔質表面と、ボトム多孔質表面とを含んで成り、
前記トップ誘電層は、前記トップ多孔質表面に適合しており、
前記ボトム誘電層は、前記ボトム多孔質表面に適合しており、
第2電極は、(i)前記トップ誘電層に配置される1以上の他のトップ層と、(ii)前記ボトム誘電層に配置される1以上の他のボトム層とを含んで成り、
第1電極と、第2電極と、前記トップ誘電層または前記ボトム誘電層とが、実質的に同じ(i)面積のフットプリントおよび(ii)面積のジオメトリを有し、
前記複数のターミナルは、1以上の第1電極ターミナルと、1以上の第2電極ターミナルとを含んで成り、前記1以上の第1電極ターミナルが、前記複数のキャパシタに含まれる1以上の第1電極と電気的に接触しており、前記1以上の第2電極ターミナルが、前記複数のキャパシタに含まれる1以上の第2電極と電気的に接触している、デバイス。
【請求項2】
前記アルミニウム基体は、固体のアルミニウムコアを含んで成り、前記アルミニウムコアは、前記トップ多孔質表面と、前記ボトム多孔質表面との間に配置されている、請求項1に記載のデバイス。
【請求項3】
前記複数のキャパシタに含まれるキャパシタは、スルー・ビアをさらに含んで成り、前記スルー・ビアは、第2電極に含まれる1以上の他のトップ層と、第2電極に含まれる1以上の他のボトム層と電気的に接触している、請求項1に記載のデバイス。
【請求項4】
前記複数のキャパシタに含まれるキャパシタは、ブラインド・ビアをさらに含んで成り、前記ブラインド・ビアは、第2電極の前記1以上の他のトップ層または前記1以上の他のボトム層と電気的に接触している(ただし、両方ではない)、請求項1に記載のデバイス。
【請求項5】
前記複数のキャパシタに含まれるキャパシタが、ブラインド・ビアをさらに含んで成り、前記ブラインド・ビアは、第1電極と電気的に接触している、請求項1に記載のデバイス。
【請求項6】
前記複数のキャパシタに含まれるキャパシタが、スルー・ビアをさらに含んで成り、前記スルー・ビアは、第1電極と電気的に接触している、請求項1に記載のデバイス。
【請求項7】
前記ジオメトリが、正方形、長方形または菱形である、請求項1に記載のデバイス。
【請求項8】
前記1以上の第1電極ターミナルが、トップ第1電極ターミナルと、ボトム第1電極ターミナルとを含んで成り、
前記1以上の第2電極ターミナルが、少なくともトップ第2電極ターミナルと、ボトム第2電極ターミナルとを含んで成り、
前記トップ第1電極ターミナルが、前記トップ第2電極ターミナルと同一平面にあり、
前記ボトム第1電極ターミナルが、前記ボトム第2電極ターミナルと同一平面にある、
請求項1に記載のデバイス。
【請求項9】
前記キャパシタの第1電極および第2電極は、電気的に絶縁する誘電体によって、前記複数のキャパシタに含まれる隣接キャパシタの隣接第1電極および隣接第2電極から電気的および物理的に隔離されていて、前記誘電体が、前記キャパシタと前記隣接キャパシタとの間のボリュームを実質的に満たす、請求項1に記載のデバイス。
【請求項10】
前記デバイスにおいて前記複数のキャパシタが1つの層に配置されている、請求項1に記載のデバイス。
【請求項11】
前記キャパシタの第2電極は、前記複数のキャパシタに含まれる隣接キャパシタの隣接第2電極から約10ミリメートル未満にある、請求項1に記載のデバイス。
【請求項12】
前記第1電極が前記複数のキャパシタに共通している、請求項1に記載のデバイス。
【請求項13】
前記第2電極が前記複数のキャパシタに共通している、請求項1に記載のデバイス。
【請求項14】
前記トップ誘電層または前記ボトム誘電層が、酸化アルミニウムを含んで成る、請求項1に記載のデバイス。
【請求項15】
前記トップ誘電層または前記ボトム誘電層が、追加のオキシドでドープされている、請求項14に記載のデバイス。
【請求項16】
前記トップ誘電層または前記ボトム誘電層は、約3ナノメートル(nm)~約100nmの厚みを有する、請求項1に記載のデバイス。
【請求項17】
前記第1電極がチタンを含んで成る、請求項1に記載のデバイス。
【請求項18】
前記第1電極の厚みが、約5マイクロメートル(μm)~約1000μmである、請求項1に記載のデバイス。
【請求項19】
前記1以上のトップ層が、前記トップ誘電層に適合しているトップ伝導性材料層を含んで成り、前記1以上のボトム層が、前記ボトム誘電層に適合しているボトム伝導性材料層を含んで成る、請求項1に記載のデバイス。
【請求項20】
前記1以上のトップ層および前記1以上のボトム層が、1以上の炭素質層と、拡散バリア層と、金属化層とをさらに含んで成る、請求項19に記載のデバイス。
【請求項21】
前記伝導性材料層および前記ボトム伝導性材料層は、それぞれ、約5nm~約100μmの厚みを有する、請求項19に記載のデバイス。
【請求項22】
前記キャパシタは、約0.1平方ミリメートル(mm)~約2500mmのフットプリントを有する、請求項1に記載のデバイス。
【請求項23】
前記キャパシタは、10kHzで少なくとも約2μF/mmのキャパシタンス密度を有する、請求項1に記載のデバイス。
【請求項24】
前記キャパシタは、100kHzで少なくとも約1.9μF/mmのキャパシタンス密度を有する、請求項1に記載のデバイス。
【請求項25】
前記第1電極および前記第2電極は、それぞれ、約0.1mm~約50mmの横方向の寸法を有する、請求項1に記載のデバイス。
【請求項26】
以下の(a)~(c)を含む方法であって、
(a) 第1電極と、誘電層と、第2電極とを含んで成るキャパシタを提供することであって、
第1電極が、修飾されたアルミニウムホイルを含んで成り、
前記誘電層が、第1電極に適合しており、前記誘電層は、酸化アルミニウムを含んで成り、
第2電極が、伝導性材料を含んで成り、前記伝導性材料が、前記誘電層と適合して接触していること、
(b) (a)の後、シングル・デバイス層に配置される複数の個々のキャパシタを形成するために、前記キャパシタの一部を除去するように前記キャパシタをパターン化すること、
(c) 複数のキャパシタ・ターミナルを提供することであって、前記複数のキャパシタ・ターミナルは、1以上の第1電極ターミナルと、1以上の第2電極ターミナルとを含んで成り、
前記1以上の第1電極ターミナルに含まれるそれぞれの第1電極ターミナルは、1以上の第1電極と電気的に接触しており、前記1以上の第2電極ターミナルに含まれるそれぞれの第2電極ターミナルは、1以上の第2電極と電気的に接触しており、それによって、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスを形成すること
を含む、方法。
【請求項27】
前記キャパシタを提供することが、
前記修飾されたアルミニウムホイルを提供することと、
前記修飾されたアルミニウムホイルをアノード化プロセスに供することであって、前記アノード化プロセスによって、第1電極に適合する誘電層を形成することと、
前記伝導性材料を前記誘電層に隣接して配置することと
を含む、請求項26に記載の方法。
【請求項28】
前記キャパシタを提供することが、さらに、
前記伝導性材料に伝導性炭素質層を堆積させること、
前記伝導性材料に拡散バリア層を堆積させること、または
前記伝導性材料に金属化層を堆積させること
の1以上を含む、請求項27に記載の方法。
【請求項29】
前記キャパシタを提供することが、さらに、前記伝導性材料を前記誘電層に隣接して配置する前に前記修飾されたアルミニウムホイルをパターン化することを含む、請求項27に記載の方法。
【請求項30】
前記伝導性材料を前記誘電層に隣接して配置する前に前記修飾されたアルミニウムホイルをパターン化する、請求項27に記載の方法。
【請求項31】
前記キャパシタを提供することが、さらに、前記修飾されたアルミニウムホイルを前記アノード化プロセスに供する前に前記修飾されたアルミニウムホイルをパターン化することを含む、請求項27に記載の方法。
【請求項32】
前記修飾されたアルミニウムホイルを前記アノード化プロセスに供する前に前記修飾されたアルミニウムホイルをパターン化する、請求項27に記載の方法。
【請求項33】
前記キャパシタを提供することが、レーザー・エッチングまたはレーザー・アブレーションのプロセスを用いて、前記修飾されたアルミニウムホイルをパターン化することを含む、請求項27に記載の方法。
【請求項34】
前記キャパシタをパターン化することが、
複数の個々の第1電極を形成するために第1電極をパターン化すること、
複数の個々の誘電層を形成するために前記誘電層をパターン化すること、または
複数の個々の第2電極を形成するために第2電極をパターン化すること
の1以上を含む、請求項26に記載の方法。
【請求項35】
前記キャパシタをパターン化することが、
前記キャパシタをマスキングおよびエッチングすること、
前記キャパシタをレーザー・エッチングまたはレーザー・アブレーションのプロセスに供すること、または
前記キャパシタを機械でダイシングすること
の1以上を含む、請求項26に記載の方法。
【請求項36】
前記キャパシタをパターン化することが、
ポリマー・アイソレーション・ブリッジ・パターンを堆積させることと、
伝導性材料が前記ポリマー・アイソレーション・ブリッジ・パターンに含まれるように伝導性材料を堆積させることと
を含む、請求項26に記載の方法。
【請求項37】
前記キャパシタをパターン化することが、
ポリマーのマイクロディスペンスまたはマイクロプリントによってポリマー・アイソレーション・ブリッジ・パターンを堆積させることと、
伝導性材料が前記ポリマー・アイソレーション・ブリッジ・パターンに含まれるようにマイクロディスペンスまたはマイクロプリントによって伝導性材料を堆積させることと
を含む、請求項26に記載の方法。
【請求項38】
前記キャパシタをマスキングおよびエッチングすることが、
フォトレジストによって第2電極をマスキングすること、および
マスキングされていない第2電極部分をウェット・エッチングすること、またはマスキングされていない第2電極部分をプラズマ・エッチングすることであって、それによって、複数の個々の第2電極を形成すること
を含む、請求項26に記載の方法。
【請求項39】
複数のキャパシタを含んで成るデバイスであって、当該デバイスは、第1電極と、複数のトップ誘電領域と、複数のボトム誘電領域と、電気的に隔離された複数の第2電極と、複数のターミナルとを含んで成り、
第1電極は、アルミニウム基体を含んで成り、前記アルミニウム基体が、トップ多孔質表面と、ボトム多孔質表面とを含んで成り、第1電極が、前記複数のキャパシタに共通しており、
前記複数のトップ誘電領域は、前記トップ多孔質表面に適合しており、前記複数のトップ誘電領域は、それぞれ、他のトップ誘電領域から隔離されており、
前記複数のボトム誘電領域は、前記ボトム多孔質表面に適合しており、前記複数のボトム誘電領域は、それぞれ、他のボトム誘電領域から隔離されており、
前記電気的に隔離された複数の第2電極では、複数の第2電極に含まれる第2電極が、(i)前記複数のトップ誘電領域に含まれるトップ誘電領域、および(ii)前記複数のボトム誘電領域に含まれるボトム誘電領域と接触しており、
前記複数のターミナルは、第1電極と電気的に接触している1以上の第1電極ターミナルと、複数の第2電極と電気的に接触している複数の第2電極ターミナルとを含んで成り、
前記複数のキャパシタに含まれるキャパシタにおいて、第1電極と、第2電極と、前記トップ誘電領域または前記ボトム誘電領域とが、実質的に同じ(i)面積のフットプリントおよび(ii)面積のジオメトリを有する、デバイス。
【請求項40】
前記第1電極が固体のアルミニウムコアを含んで成り、前記アルミニウムコアは、前記複数のキャパシタにわたって連続している、請求項39に記載のデバイス。
【請求項41】
前記第2電極は、前記トップ誘電領域と接触している1以上のトップ層と、前記ボトム誘電領域と接触している1以上のボトム層とを含んで成り、当該デバイスは、前記1以上のトップ層および前記1以上のボトム層と接触しているスルー・ビアを含んで成る、請求項39に記載のデバイス。
【請求項42】
前記第2電極に含まれる前記1以上のトップ層または前記1以上のボトム層と電気的に接触しているブラインド・ビアをさらに含んで成る(ただし、両方ではない)、請求項41に記載のデバイス。
【請求項43】
前記第1電極と電気的に接触しているブラインド・ビアをさらに含んで成る、請求項39に記載のデバイス。
【請求項44】
前記第1電極と電気的に接触しているスルー・ビアをさらに含んで成る、請求項39に記載のデバイス。
【請求項45】
複数のキャパシタを含んで成るデバイスであって、当該デバイスは、複数の第1電極と、複数のトップ誘電領域と、複数のボトム誘電領域と、第2電極と、複数のターミナルとを含んで成り、
前記複数の第1電極は、それぞれ、トップ多孔質表面と、ボトム多孔質表面とを含んで成り、前記複数の第1電極に含まれる第1電極のそれぞれが、前記複数の第1電極に含まれる他の第1電極から電気的に隔離されており、
前記複数のトップ誘電領域は、前記複数の第1電極のトップ多孔質表面に適合しており、
前記複数のボトム誘電領域は、前記複数の第1電極のボトム多孔質表面に適合しており、
第2電極は、前記複数のキャパシタに共通しており、第2電極は、前記複数のトップ誘電領域および前記複数のボトム誘電領域と接触しており、
前記複数のターミナルは、複数の第1電極と電気的に接触している複数の第1電極ターミナルと、第2電極と電気的に接触している1以上の第2電極ターミナルとを含んで成り、
前記複数のキャパシタに含まれるキャパシタにおいて、第1電極と、第2電極と、前記トップ誘電領域または前記ボトム誘電領域とが、実質的に同じ(i)面積のフットプリントおよび(ii)面積のジオメトリを有する、デバイス。
【請求項46】
前記第2電極が、前記複数のトップ誘電領域と接触している1以上のトップ層と、前記複数のボトム誘電領域と接触している1以上のボトム層とを含んで成り、当該デバイスは、前記1以上のトップ層および前記1以上のボトム層に接触している1以上のスルー・ビアを含んで成る、請求項45に記載のデバイス。
【請求項47】
前記第2電極に含まれる前記1以上のトップ層または前記1以上のボトム層と電気的に接触しているブラインド・ビアをさらに含んで成る(ただし、両方ではない)、請求項46に記載のデバイス。
【請求項48】
前記複数の第1電極のそれぞれと電気的に接触しているブラインド・ビアをさらに含んで成る、請求項46に記載のデバイス。
【請求項49】
前記複数の第1電極のそれぞれと電気的に接触しているスルー・ビアをさらに含んで成る、請求項46に記載のデバイス。
【請求項50】
複数の個々のキャパシタと、複数のキャパシタ・ターミナルとを含んで成るマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであって、
前記複数の個々のキャパシタは、シングル・デバイス層に配置されており、それぞれ個々のキャパシタが、第1電極と、誘電層と、第2電極とを含んで成り、
第1電極は、修飾されたアルミニウムホイルを含んで成り、
前記誘電層は、第1電極に適合しており、前記誘電層は、酸化アルミニウムを含んで成り、
第2電極は、伝導性材料を含んで成り、前記伝導性材料は、前記誘電層に適合して接触しており、
第1電極と、第2電極と、前記誘電層とが実質的に同じ(i)面積のフットプリントおよび(ii)面積のジオメトリを有し、
前記複数のキャパシタ・ターミナルは、1以上の第1電極ターミナルと、1以上の第2電極ターミナルとを含んで成り、前記1以上の第1電極ターミナルのそれぞれが、1以上の第1電極と電気的に接触しており、前記1以上の第2電極ターミナルのそれぞれが、1以上の第2電極と電気的に接触している、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項51】
前記複数の個々のキャパシタが、連続した第1電極と、連続した誘電層と、複数の個々の第2電極とを含んで成り、
前記連続した第1電極が、前記修飾されたアルミニウムホイルを含んで成り、前記連続した第1電極が、前記複数の個々のキャパシタのそれぞれに含まれる第1電極に対応しており、
前記連続した誘電層が、前記連続した第1電極に適合しており、前記連続した誘電層が、酸化アルミニウムを含んで成り、前記連続した誘電層が、前記複数の個々のキャパシタのそれぞれに含まれる誘電層に対応しており、
前記複数の個々の第2電極のそれぞれが前記連続した誘電層に適合して接触しており、前記複数の個々の第2電極のそれぞれが伝導性材料を含んで成り、前記複数の個々の第2電極のそれぞれが、間隔をあけることによって、隣接する個々の第2電極から空間的に分離されており、前記複数の個々の第2電極のそれぞれが、前記複数の個々のキャパシタに含まれる異なる個々のキャパシタの第2電極に対応している、
請求項50に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項52】
前記連続した第1電極は、1mm~100mmの横方向の寸法を有する、請求項51に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項53】
前記複数の個々の第2電極は、それぞれ、独立して、0.1mm~50mmの横方向の寸法を有する、請求項51に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項54】
前記間隔が、1μm~10mmである、請求項51に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項55】
前記複数の個々のキャパシタが、複数の個々の第1電極と、複数の個々の誘電層と、連続した第2電極とを含んで成り、
前記複数の個々の第1電極のそれぞれが、前記修飾されたアルミニウムホイルを含んで成り、前記複数の個々の第1電極のそれぞれが、間隔をあけることによって、隣接する個々の第1電極から空間的に分離されており、前記複数の個々の第1電極のそれぞれが、前記複数の個々のキャパシタに含まれる異なる個々のキャパシタの第1電極に対応しており、
前記複数の個々の誘電層のそれぞれが、対応する個々の第1電極に適合しており、前記複数の個々の誘電層のそれぞれが、酸化アルミニウムを含んで成り、前記複数の個々の誘電層のそれぞれが、前記複数の個々のキャパシタに含まれる異なる個々のキャパシタの誘電層に対応しており、
前記連続した第2電極が、前記複数の個々の誘電層のそれぞれに適合して接触しており、前記連続した第2電極が伝導性材料を含んで成り、前記連続した第2電極が、前記複数の個々のキャパシタのそれぞれに含まれる第2電極に対応している、
請求項50に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項56】
前記連続した第2電極が、1mm~100mmの横方向の寸法を有する、請求項55に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項57】
前記複数の個々の第1電極が、それぞれ、独立して、0.1mm~50mmの横方向の寸法を有する、請求項55に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項58】
前記間隔が、1μm~1mmである、請求項55に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項59】
前記複数の個々のキャパシタのそれぞれが、複数の個々の第1電極と、複数の個々の誘電層と、複数の個々の第2電極とを含んで成り、
前記複数の個々の第1電極のそれぞれが、前記修飾されたアルミニウムホイルを含んで成り、前記複数の個々の第1電極のそれぞれが、間隔をあけることによって、隣接する個々の第1電極から空間的に分離されており、前記複数の個々の第1電極のそれぞれが、前記複数の個々のキャパシタに含まれる異なる個々のキャパシタの第1電極に対応しており、
前記複数の個々の誘電層のそれぞれが、対応する個々の第1電極と適合しており、前記複数の個々の誘電層のそれぞれが、酸化アルミニウムを含んで成り、前記複数の個々の誘電層のそれぞれが、前記複数の個々のキャパシタに含まれる異なる個々のキャパシタの誘電層に対応しており、
前記複数の個々の第2電極のそれぞれが、対応する個々の誘電層と適合して接触しており、前記複数の個々の第2電極のそれぞれが伝導性材料を含んで成り、前記複数の個々の第2電極のそれぞれが、間隔をあけることによって、隣接する個々の第2電極から空間的に分離されており、前記複数の個々の第2電極のそれぞれが、前記複数の個々のキャパシタに含まれる異なる個々のキャパシタの第2電極に対応している、
請求項50に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項60】
前記複数の個々の第1電極および前記複数の個々の第2電極は、それぞれ、独立して、0.1mm~50mmの横方向の寸法を有する、請求項59に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項61】
前記間隔が、1μm~10mmである、請求項59に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項62】
1以上の追加のデバイス層と、追加の複数のキャパシタ・ターミナルとをさらに含み、
前記1以上の追加のデバイス層が、スタック構成のシングル・デバイス層に隣接して位置付けられており、前記1以上の追加のデバイス層のそれぞれが、複数の追加の個々のキャパシタを含んで成り、前記複数の追加の個々のキャパシタのそれぞれが、追加の第1電極と、追加の誘電層と、追加の第2電極とを含んで成り、
前記追加の第1電極は、修飾されたアルミニウムホイルを含んで成り、
前記追加の誘電層は、前記追加の第1電極に適合しており、前記追加の誘電層が、酸化アルミニウムを含んで成り、
前記追加の第2電極は、伝導性材料を含んで成り、前記伝導性材料が、前記追加の誘電層に適合して接触しており、
前記追加の複数のキャパシタ・ターミナルは、1以上の追加の第1電極ターミナルと、1以上の追加の第2電極ターミナルとを含んで成り、前記1以上の追加の第1電極ターミナルのそれぞれが、1以上の追加の第1電極と電気的に接触しており、前記1以上の追加の第2電極ターミナルのそれぞれが、1以上の追加の第2電極と電気的に接触している、
請求項50に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項63】
前記マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスのトータル・キャパシタンスは、前記シングル・デバイス層によって提供される第1キャパシタンスと、前記1以上の追加のデバイス層によって提供される追加のキャパシタンスとの合計である、請求項62に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項64】
前記修飾されたアルミニウムホイルが、エッチングされたアルミニウムホイルを含んで成る、請求項50に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項65】
前記修飾されたアルミニウムホイルが、アルミニウムホイルを含んで成り、前記アルミニウムホイルが、前記アルミニウムホイルのトップ表面がエッチングされているか、前記アルミニウムホイルのボトム表面がエッチングされているか、前記アルミニウムホイルのトップ表面とボトム表面がともにエッチングされている、請求項64に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項66】
前記エッチングされたアルミニウムホイルは、複数のトンネルを含んで成り、前記トンネルは、前記修飾されたアルミニウムホイルのレセス領域に対応しており、前記誘電層が、前記複数のトンネル内に延在し、前記トンネルの表面をコンフォーマル・コーティングする、請求項64に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項67】
前記第1電極がアルミニウムを含んで成り、前記アルミニウムの純度が80%以上である、請求項50に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項68】
前記第1電極の厚みが5μm~500μmである、請求項50に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項69】
前記第1電極において体積に対する表面積が、100mm/mm~50000mm/mmである、請求項50に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項70】
前記修飾されたアルミニウムホイルが、アルミニウムホイル基体によって支持され、なおかつアルミニウムホイル基体と物理的かつ電気的に接触している焼結アルミニウム粉末を含んで成るか、あるいは、前記修飾されたアルミニウムホイルが、任意の他の大表面積の材料構造を含んで成る、請求項50に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項71】
前記修飾されたアルミニウムホイルが、アルミニウムホイルで支持され、なおかつアルミニウムホイルと物理的かつ電気的に接触している、蒸着アルミニウム、酸化アルミニウム、チタンまたは酸化チタンを含んで成る、請求項50に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項72】
前記蒸着アルミニウム、酸化アルミニウム、チタンまたは酸化チタンを斜め蒸着プロセスを用いて堆積させる、請求項71に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項73】
前記第1電極が、アルミニウム合金を含んで成り、前記アルミニウム合金が、Ti、Zr、Si、Mg、Cu、Ta、BaまたはCeから選択される1以上のドーパントまたは合金化元素を含んで成る、請求項50に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項74】
前記誘電層が、酸化アルミニウムを含んで成り、前記酸化アルミニウムが、Ti、Zr、Si、Mg、Cu、Ta、BaまたはCeの1以上のオキシドでドープされている、請求項50に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項75】
前記誘電層が、5~1000の誘電率を有する、請求項50に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項76】
前記誘電層の厚みが、3nm~100nmである、請求項50に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項77】
前記誘電層が、前記修飾されたアルミニウムホイルをアノード化することを含むプロセスによって形成される、請求項50に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項78】
前記伝導性材料が、伝導性ポリマー、金属または伝導性セラミックである、請求項50に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項79】
前記伝導性ポリマーが、1以上のポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリ(p-フェニレン-ビニレン)、PEDOT:PSS(ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)ポリスチレンスルホネート)またはP3HT(ポリ(3-ヘキシルチオフェン-2,5-ジイル))である、請求項78に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項80】
前記伝導性セラミックがTiNである、請求項78に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項81】
前記伝導性材料が、第1電極の非平面領域をコンフォーマル・コーティングし、前記誘電層によって第1電極から分離されている、請求項50に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項82】
前記第2電極の厚みが最大で約500μmである、請求項50に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項83】
前記複数の個々のキャパシタのそれぞれが、0.05μF/mm~25μF/mmのキャパシタンス密度を示す、請求項50に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項84】
前記複数の個々のキャパシタのそれぞれが、独立した横方向の寸法を有する、請求項50に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項85】
前記複数の個々のキャパシタのそれぞれが、独立して、0.1mm~2500mmのフットプリントを有する、請求項50に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項86】
前記シングル・デバイス層の厚みが、50μm~500μmである、請求項50に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項87】
前記複数の個々のキャパシタを支持するトランスファ・テープまたは基体をさらに含んで成る、請求項50に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項88】
前記第2電極が、前記伝導性材料と物理的に接触している伝導性炭素質層をさらに含んで成る、請求項50に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項89】
前記伝導性炭素質層が、1以上のカーボンブラック、グラファイト、カーボンベースインク、ポリマーバインダ、スパッタ・カーボンまたはカーボン・ポリマー・コンポジットを含んで成る、請求項88に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項90】
前記伝導性炭素質層の厚みが、100nm~100μmである、請求項88に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項91】
前記第2電極が、前記伝導性材料と電気的に接触している拡散バリア層をさらに含んで成る、請求項50に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項92】
前記拡散バリア層が、Ti、W、Cr、Ti-W、TaNまたはCo-Wを含んで成る、請求項91に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項93】
前記拡散バリア層の厚みが、10nm~2500nmである、請求項91に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項94】
前記第2電極が、前記伝導性材料と電気的に接触している金属化層をさらに含んで成る、請求項50に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項95】
前記金属化層が、Ag、Au、Cu、Pt、Pd、および/またはこれらのコンポジットまたはアロイ、ポリマー、エポキシ、シリコーンまたはフルオロエラストマーを含んで成る、請求項94に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項96】
前記金属化層の厚みが、100nm~2500nmである、請求項94に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項97】
前記第2電極が、前記伝導性材料と電気的に接触している金属コンタクト層をさらに含んで成る、請求項50に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項98】
前記金属コンタクト層が、CuまたはAgを含んで成る、請求項97に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項99】
前記金属コンタクト層の厚みが、0.5μm~50μmである、請求項97に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項100】
前記複数の個々のキャパシタに隣接して位置付けられている誘電プラナリゼーション層をさらに含んで成る、請求項50に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項101】
伝導体が充填された複数のビアをさらに含んで成り、前記伝導体が充填された複数のビアは、それぞれ、前記誘電プラナリゼーション層を通って延在しており、前記伝導体が充填された複数のビアは、それぞれ、対応するキャパシタ・ターミナルと、対応する第1電極または対応する第2電極との間に電気的な接触を提供する、請求項100に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項102】
前記誘電プラナリゼーション層の厚みは、1μm~100μmである、請求項100に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項103】
隣接する個々のキャパシタを分離する間隔に絶縁性材料をさらに含んで成る、請求項50に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項104】
伝導体が充填された複数のビアをさらに含んで成り、前記伝導体が充填された複数のビアは、それぞれ、前記隣接する個々のキャパシタを分離する間隔に位置付けられていて、前記絶縁性材料を通って延在しており、前記伝導体が充填された複数のビアは、それぞれ、対応するキャパシタ・ターミナルと、対応する第1電極または対応する第2電極との間に電気的な接触を提供する、請求項103に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項105】
前記隣接する個々のキャパシタを分離する間隔が、1μm~10mmである、請求項50に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項106】
前記シングル・デバイス層が、平面の構成であるか、曲面の構成であり、前記曲面の構成の曲率半径が5cmよりも大きい、請求項50に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項107】
トップ封止層をさらに含んで成る、請求項50に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項108】
1以上の表面実装構造をさらに含んで成る、請求項50に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス。
【請求項109】
修飾されたアルミニウムホイルを提供することであって、前記修飾されたアルミニウムホイルが、アルミニウムコア層と、修飾されたトップ表面と、修飾されたボトム表面とを含んで成ることと、
前記修飾されたアルミニウムホイルをアノード化プロセスに供することであって、前記アノード化プロセスによって、前記修飾されたトップ表面および前記修飾されたボトム表面に誘電層を形成し、前記修飾されたトップ表面および前記修飾されたボトム表面に誘電層が適合していることと、
前記誘電層に隣接して伝導性材料を配置することと
を含む、方法。
【請求項110】
前記伝導性材料に伝導性炭素質層を堆積させること、
前記伝導性材料に拡散バリア層を堆積させること、または
前記伝導性材料に金属化層を堆積させること
のうち1以上をさらに含む、請求項109に記載の方法。
【請求項111】
前記伝導性材料を前記誘電層に隣接して配置する前に、前記修飾されたアルミニウムホイルをパターン化することをさらに含む、請求項109に記載の方法。
【請求項112】
前記修飾されたアルミニウムホイルを前記アノード化プロセスに供する前に、前記修飾されたアルミニウムホイルをパターン化することをさらに含む、請求項109に記載の方法。
【請求項113】
レーザー・エッチングまたはレーザー・アブレーションのプロセスを用いて、前記修飾されたアルミニウムホイルをパターン化することをさらに含む、請求項109に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
(関連出願の相互参照)
本願は、2020年2月6日に出願された米国仮出願第62/971,026号、2020年6月3日に出願された米国仮出願第62/704,941号、2020年10月6日に出願された米国仮出願第63/198,243号、および2020年12月15日に出願された米国仮出願第63/199,229号の利益および優先権を主張しており、これらは全て、参照により全体として本開示に組み込まれる(又は援用される)ものである。
【0002】
(分野)
本開示は、概して、電子デバイスに関する。より詳細には、本開示は、アルミニウムをベースとするキャパシタ(又はコンデンサ)に関し、大きなキャパシタンス(又は静電容量)を有することから、半導体のパッケージおよび回路に使用される。
【背景技術】
【0003】
(背景)
キャパシタ(又はコンデンサ)は、多くの集積回路および組み込み回路(又はエンベッド回路)の重要な部品であり、エネルギー・ストレージ・ストラクチャ(又はエネルギー貯蔵構造又はエネルギー保存構造)、フィルタとして、または複雑な回路の具体的な構成(又は要素又は成分又はコンポーネント)として、一般的に使用されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
キャパシタ(又はコンデンサ)は、概して、大きな表面積を含んで成ることから、大きなキャパシタンス(又は静電容量)の値を達成し、一般的には、誘電体によって分離される1対の薄い電極として配置(又は整列)されており、タイト(又は気密)な円筒状の構造に巻き上げられている(ロールされている)。それによって、単位体積あたりの表面積を最大化(又は最適化)している。また、キャパシタ(又はコンデンサ)は、ケイ素(又はシリコン)において、ディープ・トレンチとして形成(又は作製)されることによって、より大きな表面積による利益が得られる。あるいは、誘電体および金属の層として、互いにスタックされて接続されて作製されることによって、誘電率および表面積の両方から利益を得ている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
(要旨)
実施形態という用語および同様の用語は、本開示および以下の特許請求の範囲に記載の主題のすべてを広く参照することを意図している。これらの用語を含む記述は、本開示に記載されている主題を限定するものでも、以下の特許請求の範囲の意味または範囲を限定するものでもないと理解するべきである。本開示に包含される本開示の実施形態は、以下の特許請求の範囲によって規定されるものであり、この要旨によって規定されるものではない。この要旨は、本開示の様々な態様の高レベルでの概要であり、以下の詳細な説明のセクションでさらに説明される概念のいくつかについても紹介している。この要旨は、特許請求の範囲に記載の主題の重要な特徴または必須の特徴を特定することは意図しておらず、特許請求の範囲に記載されている主題の範囲を決定するために単独で使用されることについても意図していない。かかる主題は、本開示の明細書全体、任意またはすべての図面、および各請求項の適切な部分を参照することによって理解されるべきである。
【0006】
本開示は、大きなキャパシタンス(又は静電容量)のキャパシタ(又はコンデンサ)ならびにキャパシタ(又はコンデンサ)の製造方法を提供する。本開示のキャパシタは、シングル・デバイス層(又は単一のデバイス層又は1つのデバイス層)において、アレイまたは複数の個々のキャパシタとして配置(又は配列又は整列)することができる。個々のキャパシタは、独立していてよく(例えば、電気的に独立していてよく)、そして/または、互いに電気的に隔離(又は分離又は絶縁又はアイソレーション)していてよい。必要に応じて、個々のキャパシタは、他の個々のキャパシタと電極を共有(又はシェア)することができ、なおかつ、依然として、互いに電気的な隔離(又は分離又は絶縁又はアイソレーション)を維持していてよい。キャパシタは、例えば、非常に薄い誘電層によって分離された大きな表面積の電極を用いることによって、非常に大きなキャパシタンス(又は静電容量)を有することができ、大量の電荷を貯蔵(又は保存)することができる。アレイでのキャパシタは、個々がアドレッサブル(又はアドレス可能(addressable))であってよい。様々なキャパシタをアドレスすること(addressing)によって、任意の所望の量のキャパシタンス(又は静電容量)を利用することができるようになる。いくつかの場合において、個々のキャパシタは、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス(又は多端子キャパシタ・デバイス又は多端子コンデンサ・デバイス)として組織化することができる。
【0007】
例示のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスは、シングル・デバイス層(又は単一のデバイス層又は1つのデバイス層)において配置(又は配列又は整列)された複数の個々のキャパシタ(又はコンデンサ)と、1以上の第1電極ターミナルおよび1以上の第2電極ターミナルを含んで成る複数のキャパシタ・ターミナルとを含んでよい。必要に応じて、個々のキャパシタは、それぞれ、第1電極と、誘電層と、第2電極とを含んでよい。
第1電極は、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルを含んで成る。
誘電層は、第1電極に適合しており(又は同形もしくは共形であり又はコンフォーマルであり)、誘電層は、酸化アルミニウムを含んで成る。
第2電極は、伝導性材料(又は導電性材料)を含んで成り、誘電層に適合して接触(又は同形もしくは共形で接触又はコンフォーマルで接触)している。
1以上またはそれぞれの第1電極ターミナルが、1以上の第1電極と電気的に接触してよい。
1以上またはそれぞれの第2電極ターミナルが、1以上の第2電極と電気的に接触している。
【0008】
本開示に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスとともに、様々な電極の配置(又は配列)を使用してよい。例えば、個々のキャパシタのそれぞれに含まれるアノードは、独立していても、個別化されていても、別個であっても、離散(又は分離)されていてもよい。その一方で、カソードは、1以上または全ての個々のキャパシタで共有(又はシェア)されている。いくつかの実施形態において、このような配置(又は配列)は、連続したカソードおよび独立、個別化、別個または離散(又は分離)したアノードの構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)と称してよい。必要に応じて、複数の個々のキャパシタが、連続した第1電極(例えば、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルを含んで成る連続した第1電極)を含んでよい。連続した第1電極は、必要に応じて、複数の個々のキャパシタの1以上またはそれぞれに含まれる第1電極に対応してよい。必要に応じて、複数の個々のキャパシタは、連続した第1電極に適合する(又は同形もしくは共形である又はコンフォーマルである)連続した誘電層(例えば、酸化アルミニウムを含んで成る連続した誘電層)を含んでよい。必要に応じて、連続した誘電層は、複数の個々のキャパシタのそれぞれに含まれる誘電層に対応する。必要に応じて、複数の個々のキャパシタは、複数の個々の第2電極を含んでよく、複数の個々の第2電極のそれぞれが、連続した誘電層に適合して接触(又は同形もしくは共形で接触又はコンフォーマルで接触)している。複数の個々の第2電極は、必要に応じて、伝導性材料(又は導電性材料)を含んでよい。いくつかの実施形態において、複数の個々の第2電極の1以上またはそれぞれが、間隔をあけること(又はスペーシング(spacing)又はスペース又は空間又は間隔)によって、隣接する個々の第2電極から空間的に分離されてよい。必要に応じて、複数の個々の第2電極の1以上またはそれぞれが、複数の個々のキャパシタに含まれる異なる(又は様々な)個々のキャパシタの第2電極に対応する。
【0009】
別の例として、それぞれの個々のキャパシタ(又はコンデンサ)のカソードは、独立していても、個別化されていても、別個であっても、離散(又は分離)されていてよい。その一方で、アノードは、1以上または全ての個々のキャパシタで共有(又はシェア)されている。いくつかの実施形態において、このような配置(又は配列)は、連続したアノードおよび独立、個別化、別個または離散(又は分離)したカソードの構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)と称してよい。
必要に応じて、複数の個々のキャパシタは、複数の個々の第1電極を含んで成る。例えば、複数の個々の第1電極は、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルを含んで成る。必要に応じて、複数の個々の第1電極の1以上またはそれぞれが、間隔をあけること(又はスペーシング又はスペース又は空間又は間隔)によって、隣接する個々の第1電極を空間的に分離する。
必要に応じて、複数の個々の第1電極の1以上またはそれぞれが、複数の個々のキャパシタに含まれる異なる(又は様々な)個々のキャパシタの第1電極に対応する。
必要に応じて、複数の個々のキャパシタは、複数の個々の誘電層を含んで成る。例えば、複数の個々の誘電層は、対応する個々の第1電極に適合している(又は同形もしくは共形である又はコンフォーマルである)。
必要に応じて、複数の個々の誘電層の1以上またはそれぞれが、酸化アルミニウムを含んで成る。
必要に応じて、複数の個々の誘電層の1以上またはそれぞれが、複数の個々のキャパシタに含まれる異なる(又は様々な)個々のキャパシタの誘電層に対応する。
必要に応じて、複数の個々のキャパシタは、連続した第2電極を含んで成り、この連続した第2電極は、複数の個々の誘電層のそれぞれと適合して接触(又は同形もしくは共形で接触又はコンフォーマルで接触)している。例えば、連続した第2電極は、伝導性材料(又は導電性材料)を含んで成る。
必要に応じて、連続した第2電極は、複数の個々のキャパシタのそれぞれに含まれる第2電極に対応する。
【0010】
別の例として、それぞれの個々のキャパシタ(又はコンデンサ)のカソードは、独立していても、個別化されていても、別個であっても、離散(又は分離)されていてよい。その一方で、それぞれの個々のキャパシタ(又はコンデンサ)のアノードも、独立していても、個別化されていても、別個であっても、離散(又は分離)されている。いくつかの実施形態において、このような配置(又は配列)は、独立、個別化、別個または離散(又は分離)したアノードと、独立、個別化、別個または離散(又は分離)したカソードの構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)と称してよい。
必要に応じて、複数の個々のキャパシタは、複数の個々の第1電極を含んで成る。例えば、複数の個々の第1電極は、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルを含んで成る。
必要に応じて、複数の個々の第1電極は、間隔をあけること(又はスペーシング又はスペース又は空間又は間隔)によって、隣接する個々の第1電極から空間的に分離されている。
必要に応じて、複数の個々の第1電極の1以上またはそれぞれが、複数の個々のキャパシタに含まれる異なる(又は様々な)個々のキャパシタの第1電極に対応する。
必要に応じて、複数の個々のキャパシタは、複数の個々の誘電層を含んで成る。例えば、複数の個々の誘電層は、対応する個々の第1電極に適合している(又は同形もしくは共形である又はコンフォーマルである)。
必要に応じて、複数の個々の誘電層のそれぞれが酸化アルミニウムを含んで成る。
必要に応じて、複数の個々の誘電層のそれぞれが、複数の個々のキャパシタに含まれる異なる(又は様々な)個々のキャパシタの誘電層に対応する。
必要に応じて、複数の個々のキャパシタは、複数の個々の第2電極を含んで成る。
必要に応じて、複数の個々の第2電極の1以上またはそれぞれが、対応する個々の誘電層に適合して接触(又は同形もしくは共形で接触又はコンフォーマルで接触)している。
必要に応じて、複数の個々の第2電極の1以上またはそれぞれが、伝導性材料(又は導電性材料)を含んで成る。
必要に応じて、複数の個々の第2電極の1以上またはそれぞれが、空間をあけること(又はスペーシング又はスペース又は空間又は間隔)によって、隣接する個々の第2電極から空間的に分離される。
必要に応じて、複数の個々の第2電極の1以上またはそれぞれが、複数の個々のキャパシタに含まれる異なる(又は様々な)個々のキャパシタの第2電極に対応する。
【0011】
連続した電極、個々の電極、間隔(又は空間又はスペース又はスペーシング)などは、任意の適切な寸法(又はディメンジョン)を有してよい。
例えば、連続した電極は、約1μm~約100mm、例えば、1μm~10μm、1μm~100μm、1μm~1mm、1μm~10mm、1μm~100mm、10μm~100μm、10μm~1mm、10μm~10mm、10μm~100mm、100μm~1mm、100μm~10mm、100μm~100mm、1mm~10mm、1mm~100mm、または10mm~100mmの横方向(又は側部又はラテラル)の寸法(又はディメンジョン)(又は横寸法)を有していてよい。
例えば、個々の電極は、それぞれ、独立して、約1μm~約50mm、例えば、1μm~10μm、1μm~50μm、1μm~100μm、1μm~500μm、1μm~1mm、1μm~5mm、1μm~10mm、1μm~50mm、10μm~50μm、10μm~100μm、10μm~500μm、10μm~1mm、10μm~5mm、10μm~10mm、10μm~50mm、50μm~100μm、50μm~500μm、50μm~1mm、50μm~5mm、50μm~10mm、50μm~50mm、100μm~500μm、100μm~1mm、100μm~5mm、100μm~10mm、100μm~50mm、500μm~1mm、500μm~5mm、500μm~10mm、500μm~50mm、1mm~5mm、1mm~10mm、1mm~50mm、5mm~10mm、5mm~50mm、または10mm~50mmの横方向(又は側部又はラテラル)の寸法(又はディメンジョン)(又は横寸法)を有していてよい。
必要に応じて、個々の電極および/または個々のキャパシタの間の間隔(又は空間又はスペース又はスペーシング)は、約1μm~約10mm、例えば、1μm~10μm、1μm~50μm、1μm~100μm、1μm~500μm、1μm~1mm、1μm~10mm、10μm~50μm、10μm~100μm、10μm~500μm、10μm~1mm、10μm~10mm、50μm~100μm、50μm~500μm、50μm~1mm、50μm~10mm、100μm~500μm、100μm~1mm、100μm~10mm、500μm~1mm、500μm~10mm、または1mm~10mmであってよい。
【0012】
いくつかの場合において、キャパシタ(又はコンデンサ)は、スタック(又はスタッキング)の構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)で配置(又は配列)させることができる。このような配置は、垂直スタック配置または多重デバイス層(又はマルチ・デバイス・レイヤー)の構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)と称されてよい。
例えば、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス(又は多端子キャパシタ・デバイス又は多端子コンデンサ・デバイス)は、1以上の追加のデバイス層を含んでいてよい。1以上の追加のデバイス層は、スタックされた構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)において、シングル・デバイス層(又は単一のデバイス層または1つのデバイス層)に隣接して位置付け(又は配置又はポジショニング)されている。
必要に応じて、1以上の追加のデバイス層の1以上またはそれぞれが、複数の追加の個々のキャパシタ(又はコンデンサ)を含んでよい。例えば、追加の個々のキャパシタの1以上またはそれぞれが、他の個々のキャパシタと同一または異なっていてよい。
必要に応じて、追加の個々のキャパシタは、追加の第1電極と、追加の誘電層と、追加の第2電極とを含んでよい。
追加の第1電極は、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルを含んで成る。
追加の誘電層は、追加の第1電極と適合しており(又は同形もしくは共形であり又はコンフォーマルであり)、追加の誘電層は、酸化アルミニウムを含んで成る。
追加の第2電極は、伝導性材料(又は導電性材料)を含んで成り、伝導性材料(又は導電性材料)は、追加の誘電層と適合して接触(又は同形もしくは共形で接触又はコンフォーマルで接触)している。
必要に応じて、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスは、追加の複数のキャパシタ・ターミナル(又はキャパシタ端子又はコンデンサ端子)を含んでよい。追加の複数のキャパシタ・ターミナルは、1以上の追加の第1電極ターミナル(又は第1電極端子)と、1以上の追加の第2電極ターミナル(又は第2電極端子)とを含んで成る。例えば、ここでは、追加の第1電極ターミナルの1以上またはそれぞれが、1以上の追加の第1電極と電気的に接触している。例えば、ここでは、追加の第2電極ターミナルの1以上またはそれぞれが、1以上の追加の第2電極と電気的に接触している。
必要に応じて、シングル・デバイス層と、1以上の追加のデバイス層とがスタック(又はスタッキング又は積層)されて、同一面積のフットプリントを占めるようになる。
必要に応じて、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスのトータル・キャパシタンス(又は総静電容量)は、シングル・デバイス層によって提供される第1キャパシタンス(又は第1静電容量)と、1以上の追加のデバイス層によって提供される追加のキャパシタンス(又は追加の静電容量)との合計である。
必要に応じて、1以上またはそれぞれのシングル・デバイス層の厚みは、約50μm~約500μm、例えば、50μm~100μm、50μm~200μm、50μm~300μm、50μm~400μm、50μm~500μm、100μm~200μm、100μm~300μm、100μm~400μm、100μm~500μm、200μm~300μm、200μm~400μm、200μm~500μm、300μm~400μm、300μm~500μm、または400μm~500μmである。
【0013】
本開示で説明するキャパシタ(又はコンデンサ)およびマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスとともに、アルミニウムホイルに基づく様々な電極または修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルの様々な電極を使用してよい。例えば、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルは、エッチングされたアルミニウムホイルを包含してよい。必要に応じて、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルは、片方の表面(又は片面)または両方の表面(又は両面)がエッチングされたアルミニウムホイルを包含する。必要に応じて、エッチングされたアルミニウムホイルは、複数のターミナル(又は端子)を含んで成り、かかる端子は、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルのレセス領域(又は凹んだ領域)に対応するものである。必要に応じて、誘電層は、複数のトンネル内に延在し、その表面に適合してコーティング(又は同形もしくは共形でコーティング又はコンフォーマルでコーティング)している。いくつかの実施形態において、アルミニウムホイルに基づく電極または修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルの電極は、純度が80%以上のアルミニウムを含んで成る。
必要に応じて、アルミニウムホイルに基づく電極または修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルの電極の厚みは、5μm~500μmである。
必要に応じて、アルミニウムホイルに基づく電極または修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルの電極は、100mm/mm~10000mm/mmの体積あたりの表面積を有する。
必要に応じて、アルミニウムホイルに基づく電極または修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルの電極は、アルミニウムホイル基体に支持され、なおかつ、アルミニウムホイル基体と物理的および化学的に接触している焼結アルミニウム粉末(又は焼成アルミニウム粉末)を含んで成る。
必要に応じて、アルミニウムホイルに基づく電極または修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルの電極は、アルミニウム合金(又はアルミニウム・アロイ)を含んで成り、かかるアルミニウム合金は、Ti、Zr、Si、Mg、Cu、Ta、BaまたはCeから選択されるドーパントまたは合金化元素(又はアロイ・エレメント)の1以上を含んで成る。
必要に応じて、アルミニウムホイルに基づく電極または修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルの電極は、例えば、粉末(又はパウダー)の形態で、蒸着されたアルミニウム、酸化アルミニウム、チタンまたは酸化チタンを含んで成る。
必要に応じて、粉末は、斜め蒸着(グランシング・アングル・デポジション)(glancing angle deposition)(GLAD)のプロセス(又は方法)を用いて堆積(又は成膜)されてよい。
【0014】
様々な誘電層が、本開示で説明するキャパシタ(又はコンデンサ)およびマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスとの使用に適切であってよい。例えば、誘電層は、酸化アルミニウムを含んでいてよい。酸化アルミニウムは、必要に応じて、アルミニウムホイルに基づく電極または修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルの電極をアノード化の条件(又はアノダイズ又はアノダイゼーションの条件)又はアノード化のプロセス(又は方法)(又はアノダイズ・プロセス又はアノダイゼーション・プロセス)に供することによって形成(又は生成)してよい。
必要に応じて、誘電層は、1以上の他のオキシド(又は酸化物)(例えば、Ti、Zr、Si、Mg、Cu、Ta、BaまたはCeのオキシド(又は酸化物))でドープ(又はドーピング)されたアルミニウム・オキシド(又は酸化アルミニウム又はアルミニウム酸化物)を含んで成る。
必要に応じて、誘電層の誘電率は、5~1000である。
必要に応じて、誘電層の厚みは、3nm~100nmである。
必要に応じて、誘電層は、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルをアノード化(又は、アノダイズ又はアノダイゼーション)することを含む方法(又はプロセス)によって形成される。
【0015】
伝導性材料(又は導電性材料)の例として、伝導性ポリマー(又は導電性ポリマー)、金属(又はメタル)または伝導性セラミック(又は導電性セラミック)を使用してよい。
様々な伝導性ポリマー(又は導電性ポリマー)の電極が、本開示で説明するキャパシタ(又はコンデンサ)およびマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスとの使用に適切であってよい。
例えば、伝導性ポリマー(又は導電性ポリマー)は、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリ(p-フェニレン-ビニレン)、PEDOT:PSS(ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)ポリスチレンスルホネート)またはP3HT(ポリ(3-ヘキシルチオフェン-2,5-ジイル))の1以上を含んでいてよい。
使用してよい伝導性セラミック(又は導電性セラミック)の例は、TiNである。
伝導性セラミック(又は導電性セラミック)が有用であってよい。なぜなら、かかる材料は、伝導性セラミック層(又は導電性セラミック層)と誘電層との間に非常に大きな親密性(intimacy)を提供してよく、なおかつ/または、伝導性セラミック層(又は導電性セラミック層)と誘電層との間において適合した接触(又は同形もしくは共形の接触又はコンフォーマルな接触)を提供してよいからである。追加的または代替的には、伝導性セラミック(又は導電性セラミック)の使用によって、非常に大きなキャパシタンス(又は静電容量)、非常に低い等価直列抵抗(又はエクイバレント・シリーズ・レジスタンス(equivalent series resistance))(例えば、50mΩ*mm未満)および/または非常に大きな電流の取り扱いが可能になってよい。
必要に応じて、伝導性材料(又は導電性材料)は、少なくとも部分的に、第1電極の非平面領域を適合してコーティング(又は同形もしくは共形でコーティング又はコンフォーマル・コーティング)し、誘電層によって第1電極から分離される。例えば、エッチングされたホイルに基づくキャパシタ(又はコンデンサ)において、伝導性材料(又は導電性材料)は、エッチングされたホイルのトンネル内に延在してよく、かつ/または、エッチングされたホイルのトンネルを充填してよい。
必要に応じて、電極として使用される伝導性材料(又は導電性材料)は、5nm~50μmの厚みを有してよい。
【0016】
本開示に記載されるキャパシタおよびマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスは、様々な異なる部分を示してよく、様々な用途に使用されてよく、あるいは、様々な用途における使用に適してよい。例えば、複数の個々のキャパシタの1以上またはそれぞれが、0.05μF/mm~25μF/mmのキャパシタンス密度(又は静電容量の密度又はキャパシタンス・デンシティ)を有してよい。
必要に応じて、複数の個々のキャパシタ(又はコンデンサ)の1以上またはそれぞれが、独立して、電気的に、アドレス可能(又はアドレッサブル(addressable))である。
必要に応じて、複数の個々のキャパシタの1以上またはそれぞれが、独立して、横方向(又は側部又はラテラル)の寸法(又はディメンジョン)(又は横寸法)を有する。例えば、複数の個々のキャパシタの1以上またはそれぞれが、約0.1mm~約2500mm、例えば、0.1mm~0.5mm、0.1mm~1mm、0.1mm~5mm、0.1mm~10mm、0.1mm~50mm、0.1mm~100mm、0.1mm~500mm、0.1mm~2500mm、0.5mm~1mm、0.5mm~5mm、0.5mm~10mm、0.5mm~50mm、0.5mm~100mm、0.5mm~500mm、0.5mm~2500mm、1mm~5mm、1mm~10mm、1mm~50mm、1mm~100mm、1mm~500mm、1mm~2500mm、5mm~10mm、5mm~50mm、5mm~100mm、5mm~500mm、5mm~2500mm、10mm~50mm、10mm~100mm、10mm~500mm、10mm~2500mm、50mm~100mm、50mm~500mm、50mm~2500mm、100mm~500mm、100mm~2500mm、または500mm~2500mmのフットプリントを有してよい。
【0017】
本開示で説明するキャパシタ(又はコンデンサ)およびマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスとともに、他の構成(又は要素又は成分又はコンポーネント)または構造が有用であってよい。例えば、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスは、さらに、複数の個々のキャパシタを支持するトランスファ・テープ(又は転写テープ)または基体(又は基材又は基板)を含んでよい。
【0018】
必要に応じて、キャパシタ(又はコンデンサ)またはマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスは、伝導性炭素質層(又は導電性炭素質層)を含んでよい。伝導性炭素質層(又は導電性炭素質層)は、伝導性材料(又は導電性材料)と物理的に接触する。伝導性炭素質層(又は導電性炭素質層)は、伝導性材料電極(又は導電性材料電極)と、隣接する材料(例えば、金属(又はメタル))との間の接触抵抗を低減するのに有用であってよい。有用な伝導性炭素質層(又は導電性炭素質層)として、カーボンブラック、グラファイト(又は黒鉛)、カーボンベースインク(又は炭素系インク)、ポリマーバインダ、スパッタ・カーボン(又はスパッタリングによる炭素)またはカーボン・ポリマー・コンポジット(又はカーボンとポリマーとのコンポジット(又は複合体))の1以上が挙げられる。
必要に応じて、伝導性炭素質層(又は導電性炭素質層)は、100nm~50μmまたは100nm~100μmの厚みを有する。
【0019】
キャパシタ(又はコンデンサ)またはマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスは、拡散バリア層を含んでよい。拡散バリア層は、伝導性材料(又は導電性材料)と電気的に接触する。有用な拡散バリア層は、Ti、W、Cr、Ti-W、TaNまたはCo-Wの1以上を含んで成る。
必要に応じて、拡散バリア層の厚みは、10nm~2500nmである。
【0020】
キャパシタ(又はコンデンサ)またはマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスは、金属化層(又はメタル化層又はメタライゼーション層)を含んでよい。金属化層(又はメタル化層又はメタライゼーション層)は、伝導性材料(又は導電性材料)と電気的に接触する。有用な金属化層(又はメタル化層又はメタライゼーション層)は、1以上のAg、Au、Cu、Pt、Pd、および/または、それらのコンポジット(又は複合体)またはアロイ(又は合金)、ポリマー、エポキシ、シリコーンまたはフルオロエラストマーを含んでよい。
必要に応じて、金属化層(又はメタル化層又はメタライゼーション層)の厚みは、100nm~2500nmである。
【0021】
キャパシタ(又はコンデンサ)またはマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスは、金属コンタクト層を含んでよい。金属コンタクト層は、伝導性材料(又は導電性材料)と電気的に接触する。有用な金属コンタクト層として、CuまたはAgを含むものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
必要に応じて、金属コンタクト層の厚みは、0.5μm~50μmである。
【0022】
キャパシタ(又はコンデンサ)またはマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスは、誘電プラナリゼーション層(又は誘電性のプラナリゼーション層(又は平坦化層又は平面化層))を含んでよい。誘電プラナリゼーション層は、複数の個々のキャパシタに隣接して位置付けられる(又は配置又はポジショニングされる)。
キャパシタ(又はコンデンサ)またはマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスは、伝導体(又は導電体又はコンダクタ)が充填されたビア(1つまたは複数)を含んでよい。
必要に応じて、伝導体(又は導電体又はコンダクタ)が充填されたビアの1以上またはそれぞれが、誘電プラナリゼーション層を通って延在してよい。
いくつかの場合において、伝導体(又は導電体又はコンダクタ)が充填されたビアは、スルーホール・ビアであってもよく、スルーホール・ビアに対応するものであってよい。伝導体(又は導電体又はコンダクタ)が充填されたビアは、デバイスの一方の側(又は面又はサイド)からデバイスの反対の側(又は面又はサイド)に延在してよい。伝導体(又は導電体又はコンダクタ)が充填されたビアは、必要に応じて、メッキによるスルーホール・ビアであってよい。
必要に応じて、伝導体(又は導電体又はコンダクタ)が充填されたビアの1以上またはそれぞれが、対応するキャパシタ・ターミナルと、対応する第1電極または対応する第2電極との間に電気的な接触を提供してよい。
必要に応じて、誘電プラナリゼーション層の厚みは、1μm~100μmである。
キャパシタ(又はコンデンサ)またはマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスは、絶縁性材料を含んでよい。絶縁性材料は、隣接する個々のキャパシタの間隔をあけて分離するもの(又は間隔又は空間又はスペース又はスペーシング)である。
キャパシタ(又はコンデンサ)またはマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスは、伝導体(又は導電体又はコンダクタ)が充填されたビア(複数)を含んでいてよい。
必要に応じて、伝導体(又は導電体又はコンダクタ)が充填されたビアの1以上またはそれぞれが、隣接する個々のキャパシタを分離する間隔(又は空間又はスペース又はスペーシング)において、位置付け(又は配置又はポジショニング)されてよく、絶縁性材料を通って延在してよい。
必要に応じて、伝導体(又は導電体又はコンダクタ)が充填されたビアのそれぞれが、対応するキャパシタ・ターミナルと、対応する第1電極または対応する第2電極との間に電気的な接触を提供する。
【0023】
ある態様では、本開示において、方法を記載する。例えば、キャパシタ(又はコンデンサ)またはマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスをマスキング(又はマスク)する方法を記載する。この態様の例示の方法は、以下の工程(又はステップ)を包む。
キャパシタ(又はコンデンサ)を提供(又は準備)すること
キャパシタの一部(又は部分)を除去して、シングル・デバイス層に配置(又は配列又は整列)した複数の個々のキャパシタを形成するために、キャパシタをパターン化(又はパターニング)すること
1以上の第1電極ターミナルと1以上の第2電極ターミナルとを含んで成る複数のキャパシタ・ターミナルを提供(又は準備)すること。
必要に応じて、キャパシタ(又はコンデンサ)は、第1電極と、誘電層と、第2電極とを含んで成る。
第1電極は、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルを含んで成る。
誘電層は、第1電極に適合しており(又は同形もしくは共形であり又はコンフォーマルであり)、誘電層は、酸化アルミニウムを含んで成る。
第2電極は、伝導性材料(又は導電性材料)を含んで成り、伝導性材料(又は導電性材料)は、誘電層と適合して接触(又は同形もしくは共形で接触又はコンフォーマルで接触)している。
必要に応じて、1以上の第1電極ターミナルに含まれる第1電極ターミナルのそれぞれが、1以上の第1電極と電気的に接触する。
必要に応じて、1以上の第2電極ターミナルに含まれる第2電極ターミナルのそれぞれが、1以上の第2電極と電気的に接触する。
それによって、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスを形成(又は生成)する。
【0024】
この態様の別の方法は、キャパシタ(又はコンデンサ)を製造または提供(又は準備)する方法を包含してよい。例えば、この態様の方法は、以下の工程(又はステップ)を含んでよい。
修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルを提供(又は準備)すること
修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルをアノード化プロセス(又はアノダイズ又はアノダイゼーションのプロセス)に供すること(例えば、アノード化プロセス(又はアノダイズ又はアノダイゼーションのプロセス)によって、誘電層を形成(又は生成)する。誘電層は、第1電極としての修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルに適合する(又は同形もしくは共形である又はコンフォーマルである))
誘電層に隣接する伝導性材料(又は導電性材料)を配置(又は配列又は整列)すること
必要に応じて、キャパシタ(又はコンデンサ)を製造または提供(又は準備)することが、1以上の以下の工程(又はステップ)を包含する。
伝導性材料(又は導電性材料)に伝導性炭素質層(又は導電性炭素質層)を堆積(又は成膜)させること
伝導性材料(又は導電性材料)に拡散バリア層を堆積(又は成膜)させること、または
伝導性材料(又は導電性材料)に金属化層(又はメタル化層又はメタライゼーション層)を堆積(又は成膜)させること。
必要に応じて、キャパシタ(又はコンデンサ)を製造または提供(又は準備)することが、誘電層に隣接して伝導性材料(又は導電性材料)を配置(又は配列又は整列)する前に、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルをパターン化(又はパターニング)することを包含する。
必要に応じて、誘電層に隣接して伝導性材料(又は導電性材料)を配置(又は配列又は整列)する前に、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルをパターン化(又はパターニング)する。
【0025】
必要に応じて、キャパシタ(又はコンデンサ)をパターン化(又はパターニング)することが、1以上の以下の工程(又はステップ)を包含する。
複数の個々の第1電極を形成(又は生成)させるために、第1電極をパターン化(又はパターニング)すること
複数の個々の誘電層を形成(又は生成)させるために、誘電層をパターン化(又はパターニング)すること、または
複数の個々の第2電極を形成(又は生成)させるために、第2電極をパターン化(又はパターニング)すること。
必要に応じて、キャパシタ(又はコンデンサ)をパターン化(又はパターニング)することが、1以上の以下の工程(又はステップ)を包含する。
キャパシタをマスキングおよびエッチングすること、
キャパシタをレーザー・エッチングまたはレーザー・アブレーションのプロセスに供すること、または
キャパシタを機械によって(又は機械的に)ダイシングすること。
必要に応じて、キャパシタ(又はコンデンサ)をパターン化(又はパターニング)することが、以下の工程(又はステップ)を包含する。
ポリマー・アイソレーション・ブリッジ・パターンを堆積(又は成膜)させること、および
伝導性材料(又は導電性材料)がポリマー・アイソレーション・ブリッジ・パターンに含まれるように、伝導性材料(又は導電性材料)を堆積(又は成膜)させること。
必要に応じて、キャパシタ(又はコンデンサ)をパターン化(又はパターニング)することが、以下の工程(又はステップ)を包含する。
ポリマー・マイクロディスペンス(法)(又はポリマー・マイクロディスペンシング)またはマイクロプリント(法)(又はマイクロプリンティング)を用いて、ポリマー・アイソレーション・ブリッジ・パターンを堆積(又は成膜)させること、および
伝導性材料(又は導電性材料)がポリマー・アイソレーション・ブリッジ・パターンに含まれるように、マイクロディスペンスまたはマイクロプリントを用いて、伝導性材料(又は導電性材料)を堆積(又は成膜)させること。
必要に応じて、キャパシタをマスキングおよびエッチングすることが、以下の工程(又はステップ)を包含する。
フォトレジストを用いて第2電極をマスキング(又はマスク)すること、および
マスキング(又はマスク)されていない第2電極の一部(又は部分)をウェット・エッチングすること、またはマスキング(又はマスク)されていない第2電極の一部(又は部分)をプラズマ・エッチングし、それによって、複数の個々の第2電極を形成(又は生成)すること。
【0026】
必要に応じて、キャパシタ(又はコンデンサ)またはマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスが、他のデバイスまたは構成(又は要素又は成分又はコンポーネント)に結合されてよい(又は組み込まれてよい)。いくつかの場合において、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスは、表面実装デバイスまたはインテグレーテッド・パッシブ・デバイス(IPD)であってよい。
【0027】
他の目的および利点は、以下の非限定的な実施例の詳細な説明から明らかである。
【0028】
本明細書は、以下の添付の図面を参照する。様々な図における同様の参照符号の使用は、同様または類似の構成要素を示すことを意図している。
【図面の簡単な説明】
【0029】
図1図1は、高密度キャパシタの概略断面図を示す。
図2図2は、例示のキャパシタ・デバイス(エッチングされたアルミニウムホイル電極と伝導性ポリマー電極とを含んで成る)の断面の顕微鏡写真の画像を示す。
図3図3は、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス(修飾されたアルミニウムホイルの連続した電極を有する)の概略断面図を示す(内部の構成および外部の電極ターミナルを示している)。
図4図4は、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス(連続した伝導性材料の電極を有する)の概略断面図を示す(内部の構成および外部の電極ターミナルを示している)。
図5図5は、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス(個々の修飾されたアルミニウムホイル電極と、連続した伝導性材料の電極とを有する)の概略断面図を示す(内部の構成および外部の電極ターミナルを示している)。
図6図6は、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス(個々の修飾されたアルミニウムホイル電極と、伝導性材料の電極とを有する)の概略断面図を示す(スタックした構成で配置されている)。
図7図7は、例示のキャパシタ・デバイスの平面視での顕微鏡写真の画像を示す(個々のキャパシタと、個々のキャパシタを隔離する間隔(又はスペース)を示している)。
図8図8は、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスを製造および/または使用する例示の方法の概要を示す。
図9図9は、例示の大きな表面積を有するアノード化されてエッチングされたホイルに基づくキャパシタの概略断面図を示す。
図10図10は、例示のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス(スルー・ビア(又は貫通ビア)を有し、このスルー・ビアが両面キャパシタ・デバイスの反対側にある様々なブラインド・ビアに接続している)の概略断面図を示す。
図11図11は、例示の小型化されたマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスの概略断面図を示す。
図12図12は、例示のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスの概略断面図を示す(連続した外側の電極の構成と、離散した外側の電極の構成とを示している)。
図13A図13Aは、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスの概略断面図を示す(隣接するビアの間において間隔をあけるピッチを示している)。
図13B図13Bは、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスの概略断面図を示す(隣接するビアの間において間隔をあけるピッチを示している)。
図14図14は、例示のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスの概略断面図を示す(キャパシタの等価直列インダクタンスを減少させるために使用することができる構成を示している)。
図15図15は、カプレ・アーキテクチャ(様々なキャパシタ・デバイスが互いに電気的に隔離されていて、様々な形状および面積を有している)の概要を示す。
図16図16は、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスの概略図を示す(表面実装の構成(又は構造))。
図17図17は、ビア-ラスト・プロセシング・スキームに従って製造されるマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスの構成の概略断面図を示す。
図18図18は、ビア-ファースト・プロセシング・スキームに従ってマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスを製造するプロセス・フローを示す。
図19A図19Aは、ビア-ラスト・プロセシング・スキームを用いて製造されるマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスの概略断面図を示す。
図19B図19Bは、ビア-ファースト・プロセシング・スキームを用いて製造されるマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスの概略断面図を示す。
図20図20は、内部の電極と接続するためのスルー・ビア(又は貫通ビア)を用いるマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスの概略断面図を示す。
図21図21は、連続したトレンチ法のスキームを用いてマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスを製造するプロセス・フローを示す。
図22図22は、離散したトレンチ法のスキームを用いてマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスを製造するプロセス・フローを示す。
【発明を実施するための形態】
【0030】
(詳細な説明)
本開示では、キャパシタ(コンデンサ)として、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス(又は多端子キャパシタ・デバイス又は多端子コンデンサ・デバイス)を説明する。また、当該キャパシタおよびマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスを製造および使用する方法にも関連する。開示のキャパシタでは、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルの電極と、伝導性材料(又は導電性材料)の対電極(又はカウンター電極)とを採用している。酸化アルミニウムを含んで成る誘電層が2つの電極を分離し、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルの電極をアノード化(又はアノダイズ又はアノダイゼーション)することによって形成されてよい。大きな表面積および薄い適合性のある誘電層(又は同形もしくは共形又はコンフォーマルな誘電層)を含む修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルの電極を使用することによって、面積のフットプリントあたり、極めて大きなキャパシタンス密度(又は静電容量密度又はキャパシタンス・デンシティ)を達成することができる(例えば、約0.1μF/mm~約25μF/mm)。このような性質を有するキャパシタ(又はコンデンサ)は、必要に応じて、高密度キャパシタと本開示で呼ぶ場合がある。その大きなキャパシタンス密度に部分的に依存して、本開示に記載のキャパシタは、例えば、集積回路(又はインテグレーテッド・サーキット)、組み込み回路(又はエンベデッド・サーキット)、表面実装されたインテグレーテッド・パッシブ・デバイスの構成(又は要素又は成分又はコンポーネント)として有用である。本開示で説明されるキャパシタの例示のキャパシタンス密度(又は静電容量密度又はキャパシタンス・デンシティ)は、0.1μF/mm~1μF/mm、1μF/mm~5μF/mm、5μF/mm~10μF/mm、10μF/mm~15μF/mm、15μF/mm~20μF/mm、20μF/mm~25μF/mm、0.1μF/mm~25μF/mm、1μF/mm~25μF/mm、5μF/mm~25μF/mm、10μF/mm~25μF/mm、15μF/mm~25μF/mm、0.1μF/mm~20μF/mm、1μF/mm~20μF/mm、5μF/mm~20μF/mm、10μF/mm~20μF/mm、0.1μF/mm~15μF/mm、1μF/mm~15μF/mm、5μF/mm~15μF/mm、0.1μF/mm~10μF/mm、1μF/mm~10μF/mm、または0.1μF/mm~5μF/mmであってよい。
【0031】
(定義)
本開示で使用する通り、用語「発明(invention)」、「上記の発明(又は前記の発明)(the invention)」、「この発明(this invention)」および「本発明(又は本願発明)(the present invention)」は、この特許出願の主題および以下の特許請求の範囲のすべてを広く指すことを意図している。これらの用語を含む記述は、本開示に記載されている主題を限定するものではなく、あるいは以下の特許請求の範囲の意味または範囲を限定しないと理解するべきである。
【0032】
本明細書中に開示されるすべての範囲は、そこに包含される任意および全てのサブレンジを含むと理解すべきである。例えば、「l~10」という記載の範囲は、最小値1と最大値10との間(および、その両端を含む)の任意および全てのサブレンジ(すなわち、1以上の最小値(例えば、1~6.1)で始まり、10以下の最大値(例えば、5.5~10)で終わる全てのサブレンジ)を含むものと解釈すべきである。他に記載しない限り、表現「最大(又はまで)(up to)」とは、ある元素の組成における量を指す場合、その元素が任意であり、その特定の元素が組成においてゼロ・パーセント(0%)であることが含まれることを意味する。他に記載しない限り、全ての組成の割合(%)は、重量%(wt%)である。
【0033】
本開示で使用する通り、「a」、「an」、「the」の意味は、文脈上、明らかに異なることが指示されていない限り、単数および複数の意味を包含する。
【0034】
図1は、本開示に従う例示のキャパシタ(又はコンデンサ)100の概略図を示す。キャパシタ100は、第1電極110を含んで成る。第1電極110は、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルに有利に対応してよく、あるいは修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルを有利に含んでよい。第1電極110は、必要に応じて、例えば、エッチングされたアルミニウムホイルを含んでよい。第1電極110は、複数の交互の凹凸部分を有するように、図1に示されている。しかし、このような記載は、単純な櫛状の構造ではなく、エッチングされたアルミホイルの断面構造を示すことを意図するものであり、このような構造に限定されることは意図していない。複数のトンネル、ボイドまたはレセス領域(又は凹んだ領域)がアルミニウムホイルの厚み(方向)に存在してよい。平行(又はパラレル)、ほぼ平行、横切る方向(又はインターセクト)のトンネルを含んでよい。あるいは、その他に、第1電極110に大きな表面積を与えるように配置(又は配列)されてよい。トンネル、ボイドまたはレセス領域(又は凹んだ領域)を含むアルミニウム構造には連続した電気的な伝導性(又は導電性)が存在する。必要に応じて、エッチングしたホイルの代わりに、あるいはエッチングしたホイルに加えて、第1電極110は、焼結(又は焼成)によるアルミニウムの粉末(又はパウダー)を含んでよい。このような粉末は、例えば、アルミニウムホイルの基体(又は基材又は基板)に支持されており、アルミニウムホイルの基体(又は基材又は基板)と物理的かつ電気的に接触している。必要に応じて、斜め蒸着(グランシング・アングル・デポジション)(glancing angle deposition)または三次元の多孔質の構造を形成(又は生成)するための他のエッチング方法を使用してよい。いくつかの場合において、図1に示すように、例えば、トンネルを用いて、または焼結アルミニウム粉末などを用いて、第1電極110の一方のサイド(又は側)(又は片側)または表面(又は片面)のみを修飾(又は改質)する。他の場合において、第1電極110の両方のサイド(又は側)(又は両側)または表面(又は両面)を修飾(又は改質)する。これは、第1電極110の表面積をほぼ2倍にするために有用であってよい。第1電極110の例示の表面積の構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)は、約100mm/mm~約10,000mm/mm、例えば、100mm/mm~500mm/mm、100mm/mm~1,000mm/mm、100mm/mm~5,000mm/mm、100mm/mm~10,000mm/mm、500mm/mm~1,000mm/mm、500mm/mm~5,000mm/mm、500mm/mm~10,000mm/mm、1,000mm/mm~5,000mm/mm、1,000mm/mm~10,000mm/mm、または5,000mm/mm~10,000mm/mmの体積当たりの表面積を含んでよい。
【0035】
必要に応じて、電極(例えば、第1電極110)は、純度が約80%以上、85%以上、90%以上、95%以上、約98%以上、約99%以上、約99.9%以上、または約99.99%以上のアルミニウムを含んで成る。いくつかの場合において、第1電極110は、アルミニウム合金(又はアルミニウム・アロイ)を含んで成る。必要に応じて、第1電極110は、1以上の合金化元素またはドーパントで合金化され、ドープ(又はドーピング)され、あるいは、その他、1以上の合金化元素またはドーパントを含んで成る。ドーパントの例として、Ti、Zr、Si、Mg、Cu、Ta、Baおよび/またはCeが挙げられるが、これらに限定されるものではない。電極(例えば、第1電極110)は、任意の適切な厚みを有してよい。必要に応じて、約5μm~約500μm、例えば、5μm~10μm、10μm~50μm、50μm~100μm、100μm~200μm、200μm~300μm、300μm~400μm、400μm~500μm、5μm~100μm、5μm~200μm、10μm~100μm、10μm~200μm、50μm~200μm、50μm~300μm、50μm~400μm、または100μm~500μmの厚みを有する。
【0036】
また、キャパシタ100は、誘電層120を含んで成る。誘電層120は、第1電極110に有利に適合してよい(又は同形もしくは共形又はコンフォーマルであってよい)。また、オキシド層(又は酸化物層)(例えば、酸化アルミニウム層)に対応してよい。あるいは、オキシド層(又は酸化物層)(例えば、酸化アルミニウム層)を含んでよい。図1において、誘電層120は、複数の交互の凹凸部分を有するように記載されている。しかし、このような記載は、エッチングされたアルミニウムホイルの断面の構造を示すことを意図しており、このような構造に限定されることは意図されていない。図1において、誘電層120は、アルミニウムホイルの厚み(方向)において、複数のトンネル、ボイドまたはレセス領域(又は凹んだ領域)をコーティング(又は被覆)している。誘電層120は、第1電極110をアノード化(又はアノダイズ又はアノダイゼーション)することを含むプロセス(又は方法)によって形成されてよい。必要に応じて、誘電層120は、1以上の合金化元素またはドーパントで合金化され、ドープ(又はドーピング)され、あるいは、その他、1以上の合金化元素またはドーパントを含んで成る。ドーパントの例として、Ti、Zr、Si、Mg、Cu、Ta、Baおよび/またはCeのオキシド(又は酸化物)が挙げられるが、これらに限定されるものではない。このようなドーパントが、有利には、誘電率(ジエレクトリック・コンスタント(dielectric constant)(パーミッティビィ(permittivity)))を純粋な酸化アルミニウムの誘電率よりも大きな値にまで増加させるために使用されてよい。誘電層の例示の誘電率は、約5~約1000、例えば、5~5.5、5.5~6、6~6.5、6.5~7、7~7.5、7~8、7~8.5、7~9、7~9.5、7~10、7~10.5、7~11、7~11.5、7~12、7.5~8、7.5~8.5、7.5~9、7.5~9.5、7.5~10、7.5~10.5、7.5~11、7.5~11.5、7.5~12、8~8.5、8~9、8~9.5、8~10、8~10.5、8~11、8~11.5、8~12、8.5~9、8.5~9.5、8.5~10、8.5~10.5、8.5~11、8.5~11.5、8.5~12、9~9.5、9~10、9~10.5、9~11、9~11.5、9~12、9.5~10、9.5~10.5、9.5~11、9.5~11.5、9.5~12、10~10.5、10~11、10~11.5、10~12、10.5~11、10.5~11.5、10.5~12、11~11.5、11~12、11.5~12、12~12.5、12.5~13、13~13.5、13.5~14、14~14.5、14.5~15、15~20、20~30、30~40、40~50、50~100、100~500、または500~1000であってよい。
【0037】
誘電層(例えば、誘電層120)は、任意の適切な厚みを有していてよい。必要に応じて、約3nm~約100nm、例えば、3nm~5nm、5nm~10nm、10nm~15nm、15nm~20nm、20nm~25nm、25nm~30nm、30nm~35nm、35nm~40nm、40nm~45nm、45nm~50nm、50nm~55nm、55nm~60nm、60nm~65nm、65nm~70nm、70nm~75nm、75nm~80nm、80nm~85nm、85nm~90nm、90nm~95nm、95nm~100nm、3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm、11nm、12nm、13nm、14nm、15nm、16nm、17nm、18nm、19nm、20nm、21nm、22nm、23nm、24nm、25nm、26nm、27nm、28nm、29nm、30nm、31nm、32nm、33nm、34nm、35nm、36nm、37nm、38nm、39nm、40nm、41nm、42nm、43nm、44nm、45nm、46nm、47nm、48nm、49nm、50nm、51nm、52nm、53nm、54nm、55nm、56nm、57nm、58nm、59nm、60nm、61nm、62nm、63nm、64nm、65nm、66nm、67nm、68nm、69nm、70nm、71nm、72nm、73nm、74nm、75nm、76nm、77nm、78nm、79nm、80nm、81nm、82nm、83nm、84nm、85nm、86nm、87nm、88nm、89nm、90nm、91nm、92nm、93nm、94nm、95nm、96nm、97nm、98nm、99nm、または100nmの厚みを有する。
【0038】
また、キャパシタ100は、第2電極130を含んで成る。第2電極130は、有利には、誘電層120および第1電極110に適合してよい(又は同形もしくは共形又はコンフォーマルであってよい)。また、伝導性材料(又は導電性材料)(例えば、伝導性ポリマー(又は導電性ポリマー)、金属(又はメタル)または伝導性セラミック(又は導電性セラミック))に対応してよく、あるいは、かかる伝導性材料を含んでよい。
例示の伝導性ポリマー(又は導電性ポリマー)として、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリ(p-フェニレン-ビニレン)、PEDOT:PSS(ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)ポリスチレンスルホネート)、またはP3HT(ポリ(3-ヘキシルチオフェン-2,5-ジイル))の1以上が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの場合において、伝導性ポリマー(又は導電性ポリマー又はコンダクティング・ポリマー(conducting polymer))は、伝導性ポリマー(又は導電性ポリマー又はコンダクティブ・ポリマー(conductive polymer))と呼ばれてよい。
例示の金属(又はメタル)として、ニッケルが挙げられ得るが、ニッケルに限定されるものではない。
いくつかの場合において、ニッケルめっき(例えば、電気めっきプロセスを使用して調製したニッケルの被覆(又はコーティング)または薄層(又は薄膜))を使用してよい。
例示の伝導性セラミック(又は導電性セラミック)として、TiNが挙げられるが、TiNに限定されるものではない。いくつかの場合において、伝導性セラミック(又は導電性セラミック又はコンダクティブ・セラミック(conductive ceramic))は、伝導性セラミック(又は導電性セラミック又はコンダクティング・セラミック(conducting ceramic))と呼ばれてよい。キャパシタ(コンデンサ)100は、例えば、いくつかの実施形態において、電解コンデンサと呼ばれてよい。なぜなら、第2電極130に典型的に使用される電解質に代替する伝導性材料(又は導電性材料)を使用するからである。第2電極130は、複数の交互の凹凸部分を有するように、図1に示されている。しかし、このような記載は、第2電極130が、エッチングされたアルミニウムホイルにおいて、トンネル、ボイド、レセス領域(又は凹んだ領域)またはポア(又は孔)を充填する断面構造を示すことを意図するものであり、このような構造に限定されることは意図されていない。限定することなく、トンネル、ボイド、レセス領域(又は凹んだ領域)、ポア(又は孔)などに伝導性材料(又は導電性材料)を充填する体積の割合(%)は、0.1%~100%、または1%~100%の範囲であってよい。
【0039】
第2電極130は、第1電極110および誘電層120の非平面領域をコーティング(又は被覆)してよい。また、第2電極130は、第1電極110から電気的に隔離(又は分離又は絶縁又はアイソレーション)および/または分離されてよい。なぜなら、第1電極110と第2電極130との間に誘電層120が存在するからである。電極(例えば、第2電極130)は、任意の適切な厚みを有してよい。必要に応じて、約5nm~約50μm、例えば、5nm~10nm、5nm~50nm、5nm~100nm、5nm~500nm、5nm~1μm、5nm~5μm、5nm~10μm、5nm~50μm、10nm~50nm、10nm~50nm、10nm~100nm、10nm~500nm、10nm~1μm、10nm~5μm、10nm~10μm、10nm~50μm、50nm~100nm、50nm~500nm、50nm~1μm、50nm~5μm、50nm~10μm、50nm~50μm、100nm~500nm、100nm~1μm、100nm~5μm、100nm~10μm、100nm~50μm、500nm~1μm、500nm~5μm、500nm~10μm、500nm~50μm、1μm~5μm、1μm~10μm、1μm~50μm、5μm~10μm、5μm~50μm、10μm~50μm、20μm~50μm、30μm~50μmの厚みを有する。さらに、誘電層120の表面における伝導性材料(又は導電性材料)の第2電極130の被覆の割合(%)は、30%~100%であってよい。すなわち、第2電極130の誘電層120との間の「親密な接触(又はインティメート・コンタクト(intimate contact))」は、30%~100%、例えば、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%または100%であってよい。第2電極130とともに誘電層120で被覆(又はコーティング)される第1電極110の表面においてポアまたはボイドを充填するために様々な技術が有用であってよい(例えば、可能な限り高い充填係数(又はフィル・ファクター)、被覆の割合(%)または親密な接触の係数(又はインティメート・コンタクト・ファクター))。いくつかの場合において、第2電極130(例えば、伝導性ポリマー(又は導電性ポリマー))を含んで成る材料に第1電極110および誘電層120を浸漬させてよい(例えば、昇圧下(例えば、周囲圧力よりも高い圧力))。いくつかの場合において、交互の圧力条件下(例えば、上昇した圧力条件(例えば、周囲圧力よりも高い圧力)と、減圧条件(例えば、周囲圧力よりも低い圧力)を交互にする)において、第2電極130を含んで成る材料に第1電極110および誘電層120を浸漬させてよい。必要に応じて、焼成プロセス(又はベーキング・プロセス)を使用してよい(例えば、上昇した圧力条件(例えば、周囲圧力よりも高い圧力))。このプロセスは、第2電極130を含んで成る材料の保持(又はリテンション)に役立ってよい(例えば、圧力を低下させる際、例えば周囲圧力に低下させる際)。いくつかの場合において、電気化学的な重合技術を使用してよい。例えば、ここで、第2電極130を含んで成る材料が、少なくとも部分的に、プレポリマーまたは未硬化のポリマーの形態で存在し、誘電層120で被覆(又はコーティング)された第1電極110の表面にあるポアまたはボイドをプレポリマーまたは未硬化のポリマーが充填する際に、電気化学的な重合に供する。上記材料の第2電極130で可能な限りポアまたはボイドを充填することが有用であってよい。そうすることで、キャパシタ100のキャパシタンス(又は静電容量)が可能な限り増加し、そして/または、キャパシタ100の等価直列抵抗(又はエクイバレント・シリーズ・レジスタンス(equivalent series resistance)(ESR)が可能な限り減少する。上記で説明した通り、トンネル、ボイド、レセス領域(又は凹んだ領域)、ポア(又は孔)などにおいて、伝導性材料(又は導電性材料)を充填する体積(又はボリューム)の割合(%)は、0.1%~100%、または1%~100%の範囲であってよい。いくつかの例において、トンネル、ボイド、レセス領域(又は凹んだ領域)、ポア(又は孔)などにおける伝導性材料(又は導電性材料)の厚みは、3nm~5μm、例えば、5nm~10nm、5nm~50nm、5nm~100nm、5nm~500nm、5nm~1μm、5nm~5μm、10nm~50nm、10nm~50nm、10nm~100nm、10nm~500nm、10nm~1μm、10nm~5μm、50nm~100nm、50nm~500nm、50nm~1μm、50nm~5μm、100nm~500nm、100nm~1μm、100nm~5μm、500nm~1μm、500nm~5μm、1μm~5μm、2μm~5μm、3μm~5μm、または4μm~5μmの範囲であってよい。
【0040】
必要に応じて、第2電極130は、さらに、伝導性炭素質層(又は導電性炭素質層)を含んでよい。これは、上記の伝導性材料(又は導電性材料)と物理的に接触する。有用な伝導性炭素質層(又は導電性炭素質層)として、1以上のカーボンブラック、グラファイト(又は黒鉛)、カーボンベースインク(又は炭素系インク)、ポリマーバインダ、スパッタ・カーボン(又はスパッタリングによる炭素)またはカーボン・ポリマー・コンポジット(又はカーボンとポリマーとのコンポジット(又は複合体))が挙げられるが、これらに限定されるものではない。伝導性炭素質層(又は導電性炭素質層)は、任意の適切な厚み、例えば、約100nm~約100μm、100nm~500nm、100nm~1μm、100nm~5μm、100nm~10μm、100nm~50μm、100nm~100μm、500nm~1μm、500nm~5μm、500nm~10μm、500nm~50μm、500nm~100μm、1μm~5μm、1μm~10μm、1μm~50μm、1μm~100μm、5μm~10μm、5μm~50μm、5μm~100μm、10μm~50μm、10μm~100μm、または50μm~100μmを有してよい。
【0041】
キャパシタ100は、必要に応じて、他の構成(又は要素又は成分又はコンポーネント)含んでよい(例えば、キャパシタ100を支持するのに使用するため、別のデバイスまたは構造にキャパシタ100を一体化(又は統合又は結合)させるのに使用するため、別のデバイスまたは別の構成(又は要素又は成分又はコンポーネント)とキャパシタ100を接触(又はインターフェース)させるのに使用するため、キャパシタ100を処理(又は加工)または製造する間に使用するための構成(又は要素又は成分又はコンポーネント))。
図示する通り、キャパシタ(又はコンデンサ)100は、炭素質層140(第2電極130と物理的に接触する)と、拡散バリア層150(炭素質層140と物理的に接触する)と、金属化層160(又はメタル化層又はメタライゼーション層160)(拡散バリア層150と物理的に接触する)とを含んで成る。これらの層は、それぞれ、任意であり、例えば、第2電極130を外部のコンタクト(又は接点)と接触(又はインターフェース)させるのに有用であってよい。
炭素質層140は、有利には、第2電極130と他の構成(又は要素又は成分又はコンポーネント)(例えば、拡散バリア層150、金属化層160)との間の接触抵抗(又はコンタクト・レジスタンス)を減少させてよい。
炭素質層の例示の材料として、例えば、カーボンブラック、グラファイト(又は黒鉛)、カーボンベースインク(又は炭素系インク)またはポリマー(polymeric)が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
炭素質層140は、様々な技術(例えば、スクリーン印刷、インクジェット印刷、スパッタリング蒸着、減圧蒸着(又は真空蒸着)、スピンコート法、ドクターブレード法など)を用いて適用(又は付与)されてよい。
炭素質層(例えば、炭素質層140)は、任意の適切な厚み(例えば、約100nm~約100μm)を有してよい。例として、炭素質層140は、100nm~500nm、100nm~1μm、100nm~5μm、100nm~10μm、100nm~50μm、100nm~100μm、500nm~1μm、500nm~5μm、500nm~10μm、500nm~50μm、500nm~100μm、1μm~5μm、1μm~10μm、1μm~50μm、1μm~100μm、5μm~10μm、5μm~50μm、5μm~100μm、10μm~50μm、10μm~100μm、または50μm~100μmの厚みを有してよい。
必要に応じて、炭素質層140は、付着促進プロセス(例えば、アルゴン・スパッタ・プロセス)に供してよく、炭素質層140への拡散バリア層150および/または金属化層160の付着を高めてよい。
【0042】
拡散バリア層150は、金属化層160から炭素質層140または第2電極130への成分の侵入を制限してよい。
拡散バリア層の例示の材料として、Ti、W、Cr、Ti-W、TaNおよび/またはCo-Wが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
任意の適切な技術(例えば、減圧蒸着(又は真空蒸着)(例えば、スパッタリング蒸着))を用いて、拡散バリア層150を適用(又は付与)してよい。
拡散バリア層(例えば、拡散バリア層150)は、任意の適切な厚み(例えば、約10nm~約2500nm)を有してよい。
例えば、拡散バリア層150は、10nm~25nm、10nm~50nm、10nm~100nm、10nm~250nm、10nm~500nm、10nm~1000nm、10nm~2500nm、25nm~50nm、25nm~100nm、25nm~250nm、25nm~500nm、25nm~1000nm、25nm~2500nm、50nm~100nm、50nm~250nm、50nm~500nm、50nm~1000nm、50nm~2500nm、100nm~250nm、100nm~500nm、100nm~1000nm、100nm~2500nm、250nm~500nm、250nm~1000nm、250nm~2500nm、500nm~1000nm、500nm~2500nm、または1000nm~2500nmの厚みを有してよい。
【0043】
金属化層160は、キャパシタ100と、外部の回路または電気的なコンタクト(又は接点)(又は電気接点)(例えば、銅コンタクト(又は銅接点))との間において、高品質な電気的な伝導性(又は導電性)を提供するために使用されてよい。
金属化層の例示の材料として、Ag、Au、Cu、Pt、Pdおよび/または上記の金属のコンポジット(又は複合体)またはアロイ(又は合金)またはポリマー(例えば、エポキシ、シリコーン、フルオロエラストマー)が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
任意の適切な技術(例えば、減圧蒸着(又は真空蒸着)(例えば、スパッタリング蒸着)を用いて、金属化層(例えば、金属化層160)を適用(又は付与)してよい。
金属化層(例えば、金属化層160)は、任意の適切な厚み(例えば、約100nm~2500nm)を有してよい。
例えば、金属化層160の厚みは、100nm~250nm、100nm~500nm、100nm~1000nm、100nm~2500nm、250nm~500nm、250nm~1000nm、250nm~2500nm、500nm~1000nm、500nm~2500nm、または1000nm~2500nmであってよい。
【0044】
図1に示す通り、キャパシタ(又はコンデンサ)100は、また、基体170(又は基材又は基板170)を含んでいてもよい。
基体170は、キャパシタ100の組み立てまたは支持に使用するための任意の適切な材料を含んでよい(例えば、誘電性材料、半導体材料、金属または金属酸化物(又は酸化金属又は金属オキシド)、セラミック材料、犠牲材料(sacrificial material)、ポリマー材料、仮設材料(temporary material)またはトランスファ材料(又は転写材料)(例えば、トランスファ・テープ(又は転写テープ)))。
いくつかの場合において、セラミックの封止(encapsulation)または別のモイスチャ・バリア(又は水分バリア)(例えば、ポリマーのモイスチャ・バリア(又は水分バリア))を使用することができる。これらは、水分(又はモイスチャ)への暴露および/または水分への暴露によるダメージを制限または低減することができる。
図1に示す通り、キャパシタ100は、プラナリゼーション層180(又は平坦化層又は平面化層180)を含んで成る。プラナリゼーション層180は、例えば、誘電性材料に対応してよい。または、誘電性材料を含んでよい。
基体(又は基材又は基板)および/またはプラナリゼーション層(又は平坦化層又は平面化層)(例えば、基体170および/またはプラナリゼーション層180)は、それぞれ、独立して、任意の適切な厚み(例えば、約1μm~約100μm)を有してよい。
例えば、基体170および/またはプラナリゼーション層180は、それぞれ、独立して、1μm~5μm、1μm~10μm、1μm~25μm、1μm~50μm、1μm~100μm、5μm~10μm、5μm~25μm、5μm~50μm、5μm~100μm、10μm~25μm、10μm~50μm、10μm~100μm、25μm~50μm、25μm~100μm、50μm~100μmの厚みを有してよい。
必要に応じて、より厚いプラナリゼーション層または基体を使用してよい(例えば、最大で1mm以上の厚みを有するもの)。
必要に応じて、基体170およびプラナリゼーション層180の構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)は、スイッチ(又は交換又は置換)されてよい。例えば、ここで、基体170は、プラナリゼーション層として役立つ。また、ここで、プラナリゼーション層180は、基体として役立つ。
【0045】
必要に応じて、図1に示す構成以外の他の構成(又は要素又は成分又はコンポーネント)をキャパシタ100に導入してよい(例えば、電気的なコンタクト(又は接点)(又は電気接点)またはターミナル(又は端子)、ビアなど)。伝導体(又は導電体又はコンダクタ)が充填されたビアが有用であってよい。それにより、キャパシタ100の電極と、電気的なターミナル(又は電気ターミナル又は電気端子)との間の電気的なコンタクト(又は電気接点)を提供して、例えば、外部の回路またはデバイスと接触(又はインターフェース)することができるようになる。
【0046】
図2は、例示のキャパシタ・デバイス(図1のキャパシタ100と同様の構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)で構築されている)の断面の顕微鏡写真の画像を示す。図2において、目に見える構成として、エッチングされた金属ホイル(図では、いくつかのトンネルが存在する)、伝導性材料(又は導電性材料)(伝導性ポリマー(又は導電性ポリマー)の層、炭素質層(C層)およびTi/Cuの拡散バリア層/金属化層(又はメタル化層又はメタライゼーション層)が挙げられる。サイズ(又は寸法)およびイメージ化の制約に起因して、誘電層は、図2において、目で見ることができなくてよい。
【0047】
本開示に記載のキャパシタ(又はコンデンサ)は、個々のビアによって、集積回路に直接的に結合されてよい。あるいは、複数の個々の(又は独立した)キャパシタを含んで成るマルチ・ターミナル・キャパシタに対応するより大きな構造(体)に組み立てられてよい。有利には、複数の個々のキャパシタがシングル・デバイス層(又は単一のデバイス層又は1つのデバイス層)に配置(又は配列)されてよい。これは、まず、大きなキャパシタを作製し、次いで、キャパシタまたはそのコンポーネントをパターン化(又はパターニング)して複数の個々のキャパシタを形成(又は生成)することによって製造(又は調製)することができる。
いくつかの場合において、マルチ・ターミナル・キャパシタは、複数の個々の第1電極(例えば、アノード)ターミナルを有してよい。かかるターミナルは、それぞれが、1つの個々のキャパシタ(又は独立したキャパシタ)の第1電極に対して、電気的なコンタクト(又は接点)(又は電気接点)を提供する。
いくつかの場合において、マルチ・ターミナル・キャパシタは、1以上の第1電極(例えば、アノード)ターミナルを有してよい。かかるターミナルは、連続した第1電極(多数の個々のキャパシタ(又は独立したキャパシタ)で共有(又はシェア)されている)に対して、電気的なコンタクト(又は接点)(又は電気接点)を提供する。
いくつかの場合において、マルチ・ターミナル・キャパシタは、複数の個々の第2電極(例えば、カソード)ターミナルを有してよい。かかるターミナルは、それぞれが、1つの個々のキャパシタ(又は独立したキャパシタ)の第2電極に対して、電気的なコンタクト(又は接点)(又は電気接点)を提供する。
いくつかの場合において、マルチ・ターミナル・キャパシタは、1以上の第2電極(例えば、カソード)ターミナルを有してよい。かかるターミナルは、連続した第2電極(多数の個々のキャパシタ(又は独立したキャパシタ)で共有(又はシェア)されている)に対して、電気的なコンタクト(又は接点)(又は電気接点)を提供する。
いくつかの場合において、第1電極および第2電極の両方が、独立していても、個別化されていても、別個であっても、離散(又は分離)されていてもよい。
【0048】
図3は、例示のマルチ・ターミナル・キャパシタ(又は多端子キャパシタ又は多端子コンデンサ)300の概略断面図を示す。マルチ・ターミナル・キャパシタ300は、複数の個々のキャパシタ305を含んで成るか、または含んでよい。キャパシタ305のそれぞれが、必要に応じて、キャパシタ100と同様であるか、または実質的に同一である。個々のキャパシタ305のそれぞれが、第1電極310(第1電極110に類似している)と、誘電層320(誘電層120に類似している)と、第2電極330(第2電極130に類似している)とを含んで成り、さらに、必要に応じて、炭素質層340、拡散バリア層350、金属化層360と、基体370および/またはプラナリゼーション層380を含んで成る(それぞれ、キャパシタ100において対応する各層に類似している)。しかし、図3に示す構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)では第1電極310は、共通の電極であり、全ての個々のキャパシタで共有(又はシェア)されている。マルチ・ターミナル・キャパシタにおける共通の電極の使用は有利であってよい。このとき、これにより、すべての個々のキャパシタに接触(又はインターフェース)するように使用されるすべての電気的な接続の数を減少させることができる。なぜなら、電極がすべての個々のキャパシタ305に共通していることから、第1電極310へのできるだけ少ない数(1つ)の電気的な接続を使用することができるからである。
【0049】
また、マルチ・ターミナル・キャパシタ300は、電気的なコンタクト(又は接点)(又は電気接点)315および335を含んで成る。これらは、外部のデバイス、コンポーネント(又は成分)またはサーキット(又は回路)に対して、第1電極310と第2電極330のそれぞれに電気的な伝導性(又は導電性)を提供する。電気的なコンタクト315および335は、プラナリゼーション層380を通って延在するように図3に位置付け(又は配置又はポジショニング)されて示されている。しかし、電気的なコンタクト315または335が基体370を通って延在する実施形態も考えられる。電気的なコンタクト315および335の例示の材料として、Cu、Al、Ag、Pd、Ptなどが挙げられる。図3において、電気的なコンタクト315は、プラナリゼーション層380を通って、誘電性材料(又は絶縁性材料)325で充填されているスペース(又はスペーシング又は空間又は間隔)まで延在し、第1電極310との電気的な接続を提供する。誘電性材料(又は絶縁性材料)325は、隣接する個々のキャパシタ305を分離している。電気的なコンタクト335は、プラナリゼーション層380を通って延在して、第2電極330に対する電気的な接続を提供する。例えば、炭素質層340、拡散バリア層350および/または金属化層360(存在する場合)によって電気的な接続を提供する。
【0050】
マルチ・ターミナル・キャパシタ300の製造(又は作製)に関して、シングル・デバイス層のキャパシタ(例えば、キャパシタ100)は、パターン化(又はパターニング)されてよく、複数の個々のキャパシタ305を形成してよい。例えば、いったん、第1電極110、誘電層120、第2電極130および任意のオーバーレイヤー(又は被覆層又は蒸着層又は上部層)(例えば、炭素質層140、拡散バリア層150、金属化層160、基体170およびプラナリゼーション層180)を調製する。材料を除去して、個々のキャパシタの間にスペース(又はスペーシング又は空間又は間隔)を形成(又は生成)することによって、キャパシタ100をパターン化(又はパターニング)してよい。図3の場合において、パターン化(又はパターニング)の間に誘電層320、第2電極330および任意のオーバーレイヤー(例えば、炭素質層340、拡散バリア層350、金属化層360、基体370およびプラナリゼーション層380)の一部(又は部分)を除去する。ただし、第1電極310は、パターン化(又はパターニング)しないまま残す。隣接する個々のキャパシタ間のスペース(又はスペーシング又は空間又は間隔)は、誘電性材料で充填されてよく、パターン化(又はパターニング)されてよく、伝導性材料(又は導電性材料)で充填されてよく、電気的なコンタクト(又は接点)(又は電気接点)が提供されてよい。
【0051】
図1および図3に示す構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)は、ボトム電極(又は下側もしくは下面の電極)として、第1電極110および310(修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルの電極に対応する)を示している。しかし、伝導性材料(又は導電性材料)がボトム電極(又は下側もしくは下面の電極)である実施形態も考えられる。さらに、図面は成分の配向(又は向き又はオリエンテーション)を示しているが、このような配向(又は向き又はオリエンテーション)は、他の配向(又は向き又はオリエンテーション)が可能であることを制限することは意図しないことが理解されるだろう。
【0052】
図4は、マルチ・ターミナル・キャパシタ400の概略断面図を示す。マルチ・ターミナル・キャパシタ400は、複数の個々のキャパシタ405を含んで成り、キャパシタ405のそれぞれが、必要に応じて、キャパシタ100と同様であるか、またはキャパシタ100と実質的に同一である。ただし、図4の伝導性材料(又は導電性材料)および修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルの電極の配向(又は向き又はオリエンテーション)は、図1におけるものから、垂直方向に反転している(又はひっくり返っている又はフリップしている)。個々のキャパシタ405のそれぞれが、第1電極410(第2電極130に類似している)と、誘電層420(誘電層120に類似している)と、第2電極430(第1電極110と類似している)とを含んで成り、さらに、必要に応じて、炭素質層440、拡散バリア層450、金属化層460、基体470および/またはプラナリゼーション層480(それぞれ、キャパシタ100において対応する各層に類似している)を含んで成る。図4に示される構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)において、第1電極410のそれぞれが、他の第1電極410と電気的に接続されている。そうすることで、共通の電極として、個々の第1電極のすべてにおいて電位(又はポテンシャル)が共有(又はシェア)されている。個々のキャパシタのすべてに接触(又はインターフェース)するために使用されるすべての電気的な接続の数を減少させることができるので、マルチ・ターミナル・キャパシタについて共通の電極を使用することは有利であってよい。なぜなら、個々のキャパシタ405のすべてに電位(又はポテンシャル)が共通していることから、すべての第1電極410に対して、できるだけ少ない数(1つ)の電気的な接続を使用してよいからである。図3に関して、ここでは、第1電極310が修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルに対応してよく、または修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルを含んでよい。また、第2電極330は、伝導性材料(又は導電性材料)に対応してよく、または伝導性材料(又は導電性材料)を含んでよい。図4の第1電極410は、伝導性材料(又は導電性材料)に対応してよく、または伝導性材料(又は導電性材料)を含んでよい。その一方で、第2電極430が、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルに対応してよく、または修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルを含んでよい。
【0053】
また、マルチ・ターミナル・キャパシタ400は、電気的なコンタクト(又は接点)(又は電気接点)415および435を含んで成り、これらによって、外部のデバイス、コンポーネント(又は成分)またはサーキット(又は回路)に対する第1電極410および第2電極430のそれぞれについて電気的な接続性を提供する。電気的なコンタクト415および435が、プラナリゼーション層480を通して延在するように、図4において位置付け(又は配置又はポジショニング)されて示されている。しかし、電気的なコンタクト415または435が基体470を通して延在する実施形態も考えられる。図4において、電気的なコンタクト415は、プラナリゼーション層480を通して、誘電性材料(又は絶縁性材料)425で充填されたスペース(又はスペーシング又は空間又は間隔)まで延在して、第1電極410との電気的な接続を提供する。誘電性材料(又は絶縁性材料)425は、隣接する個々のキャパシタ405を分離する。プラナリゼーション層480を通して、電気的なコンタクト435が延在して、第2電極430に電気的な接続を提供する。
【0054】
マルチ・ターミナル・キャパシタ400を製造(又は作製)するために、シングル・デバイス層のキャパシタ(キャパシタ100に類似しているもの)をパターン化(又はパターニング)してよく、それにより、複数の個々のキャパシタ405を形成してよい。例えば、いったん、第1電極、誘電層、第2電極、必要に応じて、炭素質層、拡散バリア層および/または金属化層を製造(又は調製)し、材料を除去して個々のキャパシタの間のスペース(又はスペーシング又は空間又は間隔)を形成(又は生成)することによって、キャパシタをパターン化(又はパターニング)してよい。図4の場合において、パターン化(又はパターニング)の間、誘電層420および第2電極430の部分(又は一部)、必要に応じて、第1電極410、炭素質層440、拡散バリア層450および金属化層460の部分(又は一部)を除去する。ただし、第1電極410は残ったままである。そうでなければ、個々のキャパシタ405のすべての下側に連続して電気的に接続されている。
【0055】
図3および図4に示す構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)において、連続したボトム電極(又は下側電極又は下面電極)として第1電極を記載する。その一方で、個々のキャパシタのそれぞれに対する個々のトップ電極(又は上側電極又は上面電極)として第2電極を示す。必要に応じて、第1電極および第2電極の両方を個々の電極とする。さらに、図3および図4に示す構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)は、必要に応じて修飾(又は改質)された一方のサイド(又は片側)または表面(又は片面)のみを有するアルミニウムホイルとしての修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルに対応する電極を示す。ただし、両方の表面(又は両面)またはサイド(又は両側)が修飾(又は改質)されていてもよい。
【0056】
例えば、図5は、マルチ・ターミナル・キャパシタ500の概略断面図を示す。図5において、第1電極510の両方のサイド(又は両側又は両面)が修飾(又は改質)されている。例えば、エッチングされたコンフィギュレーション(又は形状)を有している。マルチ・ターミナル・キャパシタ500は、複数の個々のキャパシタ505を含んで成る。 個々のキャパシタ505のそれぞれが、個々の第1電極510と、個々の誘電層520と、第2電極530とを含んで成り、これらを個々のキャパシタ505のすべてで連続的に共有(又はシェア)されてよく、必要に応じて、1以上の炭素質層540、拡散バリア層550および/または金属化層560、基体570およびプラナリゼーション層580(それぞれが、キャパシタ100において対応する各成分に類似している)を含んで成る。
【0057】
また、マルチ・ターミナル・キャパシタ500は、電気的なコンタクト(又は接点)(又は電気接点)515および535を含んで成る。電気的なコンタクト515および535は、外部のデバイス、コンポーネント(又は成分)またはサーキット(又は回路)に対する第1電極510および第2電極530のそれぞれに電気的な接続性を提供するものである。電気的なコンタクト515および535は、プラナリゼーション層580を通して延在するように、図5において位置付け(又は配置又はポジショニング)されるように示されている。しかし、電気的なコンタクト515および535が基体570を通って延在する実施形態も考えられる。それぞれの用途において、個々のキャパシタ505のそれぞれが、対応する電気的なコンタクト515を有する。電気的なコンタクト515は、対応する第1電極510と電気的に連絡する。その一方で、できるだけ少ない数(1つ)の電気的なコンタクト535を第2電極530と電気的に連絡するように位置付け(又は配置又はポジショニング)してよい。図5において、電気的なコンタクト515は、プラナリゼーション層580を通って、第1電極510まで延在し、誘電性層(又は絶縁性層)525に囲まれて、第2電極530からの電気的な隔離(又は分離又は絶縁又はアイソレーション)を維持する。電気的なコンタクト535は、プラナリゼーション層580を通って延在して、第2電極530に対する電気的な接続性を提供する。また、スペース(又はスペーシング又は空間又は間隔)に位置付け(又は配置又はポジショニング)されてよいか、またはスペース(又はスペーシング又は空間又は間隔)を通して位置付け(又は配置又はポジショニング)されてよく、それにより、下方の位置(又はボトム・ポジション)において、第2電極530との電気的な接続を提供する。図4に示す構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)と同様である。
【0058】
マルチ・ターミナル・キャパシタ500を製造(又は作製)するために、シングル・デバイス層(又は単一のデバイス層又は1つのデバイス層)のキャパシタをパターン化(又はパターニング)してよく、それにより、複数の個々のキャパシタ505を形成してよい。例えば、いったん、第1電極、誘電層、第2電極、必要に応じて、炭素質層、拡散バリア層および/または金属化層を製造(又は調製)し、材料を除去して個々のキャパシタ505の間にスペース(又はスペーシング又は空間又は間隔)を形成(又は生成)することよって、キャパシタをパターン化(又はパターニング)してよい。
【0059】
図3図4および図5の構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)において、キャパシタ・デバイスは、シングル・デバイス層(又は単一のデバイス層又は1つのデバイス層)を有するものとして示されている。すなわち、図3図4図5において、第1電極、第2電極および誘電層は、すべて、特定の1つの層(又は単一層又はシングル・レイヤー)または特定の厚みを有するデバイスに存在するものとして示されている。いくつかの実施形態において、個々のキャパシタ・デバイスは、互いの上(側)および/または下(側)にスタック(又はスタッキング)される様々な(又は異なる)デバイスの層において存在してよい。このような構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)によって、同一のフットプリントにおいて利用可能なトータル・キャパシタンス(又は総静電容量)を増加させることが可能であってよい。そして/または、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスの個々のキャパシタのより多くの組み合わせまたは様々な(又は異なる)組み合わせを提供してよい。
【0060】
例えば、図6は、マルチ・レイヤー・マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス(又は多層の多端子キャパシタ・デバイス又は多層の多端子コンデンサ・デバイス)600を示す。図6において、3つのデバイス層(デバイス層605A、デバイス層605B、デバイス層605C)がスタック(又はスタッキング)した構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)で示されている。デバイス層605Aは、複数の個々の第1電極を有するものとして示されている(それぞれが修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルを層内に含んで成る)。その一方で、デバイス層605Bおよび605Cは、1つの第1電極のみを有するものとして記載されている(修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルを層内に含んで成る)。実施形態では、任意の所望の数の個々の電極がデバイス層に存在してよい。例えば、1または複数の個々の第1電極および1または複数の個々の第2電極であって、これらは、図3図4および図5に示す構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)と同様のものである。
【0061】
図示するように、電気的なコンタクト(又は接点)(又は電気接点)615Aは、デバイス層605Aの第1電極に電気的な伝導性(又は導電性)を提供する。電気的なコンタクト(又は接点)(又は電気接点)615Bは、デバイス層605Bの第1電極に電気的な伝導性(又は導電性)を提供する。電気的なコンタクト(又は接点)(又は電気接点)615Cは、デバイス層605Cの第1電極に電気的な伝導性(又は導電性)を提供する。電気的なコンタクト(又は接点)(又は電気接点)635は、デバイス層605A、605Bおよび605Cの第2電極(例えば、伝導性ポリマー(又は導電性ポリマー)の電極または伝導性セラミック(又は導電性セラミック)の電極)に電気的な伝導性(又は導電性)を提供する。実施形態では、スタック(又はスタッキング)した構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)のデバイス層にある第1電極は、他のデバイス層にある第1電極に電気的に接続されてよく、または他のデバイス層にある第1電極から電気的に隔離(又は分離又は絶縁又はアイソレーション)されてよい。図6に示すように、デバイス層605Aおよび605Bの第2電極は、両方のデバイス層の間に延在している連続した第2電極である。その一方で、デバイス層605Cの第2電極は、1以上の炭素質層、拡散バリア層および/または金属化層によって、デバイス層605Bの第2電極から分離されている。このような構成は、単なる例示であり、任意の所望の数の電気的なコンタクトならびに任意の所望の数で共有(又はシェア)または個々の電極(本開示に記載の構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)のいずれかに従うもの)が、マルチ・レイヤー・マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスにおいて使用されてよい。
【0062】
マルチ・レイヤー・マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス600によって提供されるキャパシタンス(又は静電容量)は、比較可能なシングル・レイヤー・デバイスのキャパシタンスよりも大きくてよい。例えば、デバイスの層が同一のフットプリントまたはラテラル・エリア(又は測域又は側面積)を占めるとしても、比較可能なシングル・レイヤー・デバイスによって提供されるキャパシタンス(又は静電容量)は、デバイス層605Cによって提供されるキャパシタンスよりも小さくてよい。しかし、デバイス層605Aおよび605Bは、マルチ・レイヤー・マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス600に存在することから、デバイス層605Aおよび605Bによって提供されるキャパシタンスは、デバイス層605Cのキャパシタンスに加算されてよい。しかし、マルチ・レイヤー・マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス600の合計の厚みは、比較可能なシングル・レイヤー・デバイスの厚みよりも大きくてよい。例えば、3つのデバイス層605A、605Bおよび605Cの合計の厚みとして、約3倍である。例として、デバイス層605A、605Bおよび605Cならびに比較可能なシングル・レイヤー・キャパシタ・デバイスのそれぞれによって提供されるキャパシタンス(又は静電容量)が、それぞれ約500nFである場合、マルチ・レイヤー・マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス600によって提供されるトータル・キャパシタンス(又は総静電容量)は、約1500nFであってよい。その一方で、比較可能なシングル・レイヤー・キャパシタ・デバイスは、約500nFだけである。比較可能なシングル・レイヤー・キャパシタ・デバイスおよびマルチ・レイヤー・マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス600は、それぞれ、同一のフットプリントを占める場合(例えば、約5mm)、シングル・レイヤー・デバイスの面積静電容量密度(又は面積あたりの静電容量の密度又は面積キャパシタンス密度又はエリア・キャパシタンス・デンシティ(areal capacitance density))は、約100nF/mmである。その一方で、マルチ・レイヤー・マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス600の面積静電容量密度は、約300nF/mmである。このようにして、追加のエリア・フットプリント(又は面積フットプリント)を占めることなく、マルチ・レイヤー・マルチ・ターミナル・キャパシタンス・デバイスにおいて、追加の静電容量または追加の静電容量密度が利用可能であってよい。
【0063】
図7は、複数の個々のキャパシタ(それぞれが、本開示に記載されるようなキャパシタの構造を有するものである)の光学顕微鏡写真の画像を示す(下:低倍率、上:高倍率)。例えば、キャパシタは、アルミニウム金属ホイルの第1電極と、酸化アルミニウムの誘電層と、伝導性ポリマー(又は導電性ポリマー)の第2電極とを含み、本開示に記載の方法に従って製造(又は調製)されるものである。図7において、個々のキャパシタと中間構造との間に電気的な隔離(又は分離又は絶縁又はアイソレーション)を提供するスペース(又はスペーシング又は空間又は間隔)によって個々のキャパシタが分離されている。より大きな面積のキャパシタを製造(又は調製)し、次いで、レーザー・パターニング技術を用いて、キャパシタ・スタックの部分(又は一部)を除去することによってスペース(又はスペーシング又は空間又は間隔)を形成(又は生成)することによって、複数の個々のキャパシタを形成(又は生成)した。レーザー・パターニングを使用して、図7の複数の個々のキャパシタを形成(又は生成)した。しかし、代替的または追加的に、他のパターニング技術を使用してよい。これらには、マスキングやエッチング(例えば、プラズマ・エッチング)などの微細加工技術(又はマイクロファブリケーション技術)や、ダイシングなどの機械による方法(又は機械的な方法)が含まれる。必要に応じて、マルチプル・パターニング技術を使用してよい。例えば、個々のキャパシタ間の電気的な隔離(又は分離又は絶縁又はアイソレーション)を確保して、金属コンタクトのための位置(又はポジション)を準備する。また、そうでなければ、記載されるような成分を除去またはパターニングする。必要に応じて、ポリマー・アイソレーション・ブリッジ・パターンを堆積(又は成膜)させてよい。続いて、伝導性ポリマー(又は導電性ポリマー)を堆積(又は成膜)させる。そうすることで、伝導性ポリマー(又は導電性ポリマー)がポリマー・アイソレーション・ブリッジ・パターンに含まれるようになる。必要に応じて、伝導性ポリマー(又は導電性ポリマー)および/またはポリマー・アイソレーション・ブリッジ・パターンを堆積(又は成膜)させるためにマイクロディスペンス(法)(又はマイクロディスペンシング)および/またはマイクロプリント(法)(又はマイクロプリンティング)を使用してよい。必要に応じて、マスキング(又はマスク)およびエッチングは、フォトレジストを用いて第2電極をマスキング(又はマスク)することと、マスキング(又はマスク)されていない第2電極の部分(又は一部)のウェット・エッチング(例えば、金属電極の場合)、あるいは、マスキング(又はマスク)されていない第2電極の部分(又は一部)のプラズマ・エッチング(例えば、伝導性ポリマー電極(又は導電性ポリマー電極)の場合)を含んでよい。それによって、複数の個々の第2電極を形成(又は生成)する。
【0064】
図8は、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスを製造する例示の方法の概要を示す。ブロック900において、キャパシタを提供(又は調製又は準備)する。キャパシタは、シングル・デバイス層のキャパシタであってよい(例えば、本開示に記載される通りのもの)。ブロック900でキャパシタを提供すること(又は工程又はステップ)は、必要に応じて、キャパシタを製造することを包含してよい。例えば、ブロック902~914は、キャパシタを製造することを提供する。ブロック902において、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルが提供される。本開示において記載されるように、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルは、エッチングされた表面を有するアルミニウムホイル、焼結アルミニウム粒子(又は焼成アルミニウム粒子)を支持するアルミニウムホイル、または大きな表面積に基づく別のアルミニウムホイルであってよい。必要に応じて、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルを提供(又は準備)すること(工程又はステップ)は、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルを製造することを包含する。例えば、トンネル・エッチング・プロセスにアルミニウムホイルを供することによって、あるいは、アルミニウムホイルにアルミニウム粒子を堆積および焼成することによって製造する。
【0065】
ブロック904において、必要に応じて、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルをパターン化(又はパターニング)する。いくつかの場合において、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルは、パターン化(又はパターニング)されていない(例えば、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルが複数の個々のキャパシタの共通の第1電極として作用(又は機能)し得る場合)。ブロック900において、必要に応じて、ブロック900の一部として示される他の工程(又はステップ)の前または後に、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルをパターン化(又はパターニング)する。ブロック900において、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルをパターン化(又はパターニング)すること(工程又はステップ)は、任意の適切なパターニング技術を採用してよい(例えば、レーザーに基づくパターニング技術、マスキングおよびエッチング、あるいは、微細加工(又はマイクロファブリケーション)、集積回路または半導体の加工システム(又はプロセシング・システム)で採用される他のパターニング技術)。
【0066】
ブロック906において、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルをアノード化(又はアノダイズ又はアノダイゼーション)のプロセスに供して、キャパシタで使用するための誘電層を形成(又は生成)する。任意の適切なアノード化プロセスを使用してよく、誘電層を形成(又は生成)してよい。例えば、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルを電解液に入れて、電解液および修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルに電流を通すことによって、誘電層を形成(又は生成)してよい。修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルはアノードとして配置される。十分な量の時間をかけて、このアノード化プロセスを進めてよく、所望の厚みの誘電層として作用(又は機能)する酸化アルミニウムの連続したコンフォーマルなコーティングを形成してよい。
【0067】
ブロック908において、伝導性材料(又は導電性材料)を誘電層に隣接させて配置(又は位置付け又はポジショニング)する。それとともに、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイル、誘電層と、伝導性材料(又は導電性材料)によって、キャパシタの一次成分を形成する。修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルおよび伝導性材料(又は導電性材料)は、キャパシタの電極として作用(又は機能)する。所望のキャパシタの構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)に応じて、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルおよび誘電層に伝導性材料(又は導電性材料)を堆積(又は成膜)させてよい。あるいは、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルおよび誘電層を伝導性材料(又は導電性材料)に配置してよい。有用な伝導性材料(又は導電性材料)として、例えば、伝導性ポリマー(又は導電性ポリマー)(例えば、PEDOT:PSS)および伝導性セラミック(又は導電性セラミック)(例えば、TiN))が挙げられる。
【0068】
必要に応じて、キャパシタの一次成分に追加の層を加えてよい。例えば、伝導性材料層(又は導電性材料層)を他の構成(又は要素又は成分又はコンポーネント)(例えば、金属のコンタクト)と接触(又はインターフェース)させることができる。例えば、ブロック910において、炭素質層を伝導性材料(又は導電性材料)に隣接して堆積(又は成膜)させる。炭素質層を使用して、伝導性材料(又は導電性材料)と他の構成(又は要素又は成分又はコンポーネント)との間の接触抵抗(又はコンタクト・レジスタンス)を低減させてもよい。有用な炭素質層として、例えば、カーボンブラックまたはスパッタリングによって堆積(又は成膜)したカーボンの薄膜(又は薄層)が挙げられる。
【0069】
ブロック912において、必要に応じて、伝導性材料(又は導電性材料)の上(側)かつ炭素質層に隣接して、拡散バリア層を堆積(又は成膜)させてよい。例えば、拡散バリア層は、伝導性(又は導電性)(例えば、金属)の層であってよく、これは、低い拡散性を示し、上層(又はオーバーレイヤー)の材料が炭素質層および/または伝導性材料(又は導電性材料)に拡散するのを防止してよい。有用な拡散バリア層として、例えば、Tiの薄膜が挙げられる。
【0070】
ブロック914において、必要に応じて、伝導性材料(又は導電性材料)の上(側)かつ拡散バリア層に隣接して、金属化層を堆積(又は成膜)させる。金属化層は、伝導性材料(又は導電性材料)を覆うのためのプラットフォームとして作用(又は機能)してよく(例えば、金属のコンタクトまたはビア)、キャパシタの伝導性材料(又は導電性材料)の電極と電気的に接触(又はインターフェース)してよい。金属化層の有用な材料として、例えば、AgまたはCuが挙げられる。
【0071】
マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスの複数の個々のキャパシタを形成(又は生成)するために、製造(又は調製)されたキャパシタ、そうでなければ提供されたキャパシタを用いることによって、ブロック920において、キャパシタをパターン化(又はパターニング)してよい。キャパシタの一次成分の部分(又は一部)および必要に応じて任意の追加の層を除去することによって、複数の個々のキャパシタを形成(又は生成)してよい。そうすることで、片方または両方の電極が電気的に隔離(又は分離又は絶縁又はアイソレーション)された領域を形成(又は生成)してよい。例えば、1以上の修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルまたは伝導性材料(又は導電性材料)を通して延在するスペース(又はスペーシング又は空間又は間隔)は、任意の適切なパターン化(又はパターニング)の技術(例えば、レーザー・アブレーションまたは他のレーザー・パターニングの技術)を用いて形成(又は生成)されてよい。スペース(又はスペーシング又は空間又は間隔)は、必要に応じて、絶縁性材料(例えば、誘電性材料)で充填されてよく、それによって、電気的な隔離(又は分離又は絶縁又はアイソレーション)を提供し、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスにおける個々のキャパシタの配置(又は配列)を固定する。上記に記載の通り、いくつかのマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスは、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルの連続した電極を採用してよい。そうすることで、ブロック920において、キャパシタのパターン化(又はパターニング)は、必要に応じて、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルの電極のパターン化(又はパターニング)を排除してよい。いくつかのマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスは、連続した伝導性材料(又は導電性材料)の電極を採用してよい。そうすることで、ブロック920において、キャパシタのパターン化(又はパターニング)は、必要に応じて、伝導性材料(又は導電性材料)の電極および他の関連する層(例えば、炭素質層、拡散バリア層および/または金属化層)のパターン化(又はパターニング)を排除してよい。いくつかのマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスは、個々の伝導性材料(又は導電性材料)の電極および個々の修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルの電極を採用してよい。そうすることで、ブロック920におけるキャパシタのパターン化(又はパターニング)は、キャパシタのすべての構成(又は要素又は成分又はコンポーネント)を含んでよい。キャパシタの有用な表面積は、そのすべての層を堆積(又は成膜)した後、キャパシタをパターン化(又はパターニング)することによって、増加させてよい。各層をそれぞれパターン化(又はパターニング)する(例えば、炭素質層を堆積(又は成膜)させる前に、伝導性材料(又は導電性材料)をレーザー・パターニングする)のではない。一度にキャパシタのすべての層をパターン化(又はパターニング)することによって、実質的に同一面積のフットプリントを有する層が生じてよい。対照的に、キャパシタの各層をそれぞれパターン化(又はパターニング)することによって、下側の層と比較して、より小さな面積のフットプリントを有する特定の上側の層が生じてよい。これによって、キャパシタンス(又は静電容量)に有用なキャパシタの総面積が減少する。また、一度にキャパシタのすべての層をパターン化(又はパターニング)することによって、増加したビア密度が可能となってよい。
【0072】
いったん、ブロック920のパターン化(又はパターニング)によって複数の個々のキャパシタが形成(又は生成)されると、ブロック940において、キャパシタ・ターミナルが提供されてよい。金属コンタクトとして、キャパシタ・ターミナルが提供されてよい(例えば、キャパシタ構造の1以上の層を通して延在するもの)。プラナリゼーション層または他の誘電性のオーバーレイヤーを複数の個々のキャパシタに堆積(又は成膜)させること、誘電層においてレセス(ビア)をパターン化(又はパターニング)すること、伝導性材料(又は導電性材料)(例えば、Cu)でビアを充填することによって、キャパシタ・ターミナルが提供されてよい。いくつかの場合において、ブロック920のパターン化プロセス(又はパターニング・プロセス)によって形成(又は生成)されたスペース(又はスペーシング又は空間又は間隔)にビアを形成(又は生成)してよい。これは、キャパシタの最もボトム(又は下側又は下面)の電極と電気的に接触する金属コンタクトを提供するために有用であってよい。いくつかの場合において、ターミナル(又は端子)は、パターン化(又はパターニング)の前に提供されてよい(すなわち、ブロック920の前にブロック940が生じる)。
【0073】
パターン化(又はパターニング)されたマルチ・ターミナル・キャパシタの層は、
実質的に同一面積のフットプリントを有してよい。例えば、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイル(例えば、第1電極)は、誘電層および伝導性材料(又は導電性材料)(例えば、第2電極)として、実質的に同一面積のフットプリントを有してよい。また、パターン化(又はパターニング)されたマルチ・ターミナル・キャパシタの他の層(例えば、拡散バリア層および金属化層)は、上記の層として、実質的に同一面積のフットプリントを有してよい。複数の層は、同じ面積のフットプリントを有してよい。あるいは、複数の層は、最大で、約10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.1%、0.01%、またはそれ未満だけ異なる面積のフットプリントを有してよい。
【0074】
また、層は、実質的に同一面積のジオメトリ(又は形状)を有してよい。面積のジオメトリ(又は形状)は、正方形、長方形または菱形の形状であってよい。実質的に同一面積のフットプリントおよび実質的に同一面積のジオメトリ(又は形状)を有する層は、同一の広がりを持っていると考えてよい。
【0075】
ブロック960において、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスは、別の回路に結合(又は包含)されてよい。
【0076】
マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスは、有利には、多数の予想外の性能特性(又はパフォーマンス性能)を示してよい。例えば、個々のキャパシタ(又はコンデンサ)のそれぞれが、必要に応じて、約0.05μF/mm~約25μF/mm、例えば、0.05μF/mm~0.1μF/mm、0.05μF/mm~1μF/mm、0.05μF/mm~5μF/mm、0.05μF/mm~10μF/mm、0.05μF/mm~15μF/mm、0.05μF/mm~20μF/mm、0.05μF/mm~25μF/mm、0.1μF/mm~1μF/mm、0.1μF/mm~5μF/mm、0.1μF/mm~10μF/mm、0.1μF/mm~15μF/mm、0.1μF/mm~20μF/mm、0.1μF/mm~25μF/mm、1μF/mm~5μF/mm、1μF/mm~10μF/mm、1μF/mm~15μF/mm、1μF/mm~20μF/mm、1μF/mm~25μF/mm、5μF/mm~10μF/mm、5μF/mm~15μF/mm、5μF/mm~20μF/mm、5μF/mm~25μF/mm、10μF/mm~15μF/mm、10μF/mm~20μF/mm、10μF/mm~25μF/mm、15μF/mm~20μF/mm、15μF/mm~25μF/mm、または20μF/mm~25μF/mmのキャパシタンス密度(又は静電容量密度又はキャパシタンス・デンシティ)を示してよい。個々のキャパシタのそれぞれが、必要に応じて、非常に小さなリーク電流を示してよい(例えば、操作電圧(又は作動電圧)において、約100nA/μF以下)。
必要に応じて、個々のキャパシタのそれぞれが、有効(又は効果的)な直列抵抗(又はエフェクティブ・シリーズ・レジスタンス)(ESR)を示してよい(1μFで約500mΩ以下)。個々のキャパシタのそれぞれが、0.1MHz~100MHzの範囲で周波数安定性を示してよい(例えば、10MHzで5%以下のキャパシタンス・ドループ(capacitance droop)、または100MHzで50%以下のキャパシタンス・ドループを示す)。
【0077】
開示の態様は、以下の非限定的な実施例を参照することによって、さらに理解することができる。
【実施例
【0078】
実施例1
アノード化(又はアノダイズ又はアノダイゼーション)されてエッチングされたホイルと伝導性ポリマー(又は導電性ポリマー)からダブルサイド(又は両面)のキャパシタ・デバイス(又はコンデンサ・デバイス)を作製した。個々のキャパシタ・デバイスは、それぞれ、図10に示す構造と同様の構造を有している。デバイスを作製する際、エッチングされたホイルのサンプルをアノード化の前にレーザーでパターン化(又はパターニング)した。アノード化の後、伝導性ポリマーのコーティングをアノード化したホイルに適用(又は塗布)し、金属化層(又はメタル化層又はメタライゼーション層)を形成(又は生成)した。レーザーでパターニングを行い、電気的な測定を行った。個々のダブル・サイド・キャパシタ・デバイスの横方向(又は側部又はラテラル方向)の寸法(又はディメンジョン)(又は横寸法)は、3mm×3mmであり、100kHzでのキャパシタンス(又は静電容量)を測定すると、13500nFであり、約1540nF/mmの面積静電容量密度(又は面積あたりの静電容量の密度又は面積キャパシタンス密度又はエリア・キャパシタンス・デンシティ(areal capacitance density))を示した。10kHzで測定した面積静電容量密度は、約1630nF/mmであり、約5%のドループ(droop)が発生した。10kHzおよび100kHzでのデバイスの直列抵抗は、それぞれ、約1Ω*mmおよび約0.4Ω*mmであった。100kHzでのデバイスの位相角(又はフェーズ・アングル)は、約-80であった。DC抵抗は、約9500Ω*mmであった。
【0079】
同様の測定を横方向(又は側面)の寸法(又は横寸法)が1mm×1mmおよび2mm×2mmのダブルサイド・キャパシタ・デバイスについて実施した。1mm×1mmのデバイスでは、10kHzおよび100kHzで測定した面積静電容量密度は、それぞれ、約1570nF/mmおよび約1500nF/mmであり、約4.5%のドループ(droop)が発生した。10kHzおよび100kHzでのデバイスの直列抵抗は、それぞれ、約1Ω*mmおよび約0.2Ω*mmであった。100kHzでのデバイスの位相角は、約-85であった。DC抵抗は、約3200Ω*mmであった。2mm×2mmのデバイスの場合、10kHzおよび100kHzで測定した面積静電容量密度は、それぞれ、約1620nF/mmおよび約1530nF/mmであり、約5.7%のドループ(droop)が発生した。10kHzおよび100kHzでのデバイスの直列抵抗は、それぞれ、約1Ω*mmおよび約0.3Ω*mmであった。100kHzでのデバイスの位相角は、約-82であった。DC抵抗は、約6700Ω*mmであった。
【0080】
上記デバイスでは、測定前に金属化層を酸化させたことから、その性能特性に影響を及ぼした可能性がある。次の試験の前に硫酸を用いて酸化(物)を除去した。1mm×1mmのデバイスでは、10kHzおよび100kHzで測定した面積静電容量密度は、それぞれ、約2100nF/mmおよび約2000nF/mmに向上し、約5.5%のドループ(droop)が発生した。10kHzおよび100kHzでのデバイスの直列抵抗は、それぞれ、約0.8Ω*mmおよび約0.2Ω*mmであった。100kHzでのデバイスの位相角は、約-82であった。DC抵抗は、約19000Ω*mmであった。2mm×2mmのデバイスでは、10kHzおよび100kHzで測定した面積静電容量密度は、それぞれ、約2100nF/mmおよび約2000nF/mmまで向上し、約5.5%のドループ(droop)が発生した。10kHおよび100kHzでのデバイスの直列抵抗は、それぞれ、約0.8Ω*mmおよび約0.3Ω*mmであった。100kHzでのデバイスの位相角は、約-80であった。DC抵抗は、約13000Ω*mmであった。
【0081】
実施例2
アノード化(又はアノダイズ又はアノダイゼーション)してエッチングしたホイルおよび伝導性ポリマー(又は導電性ポリマー)からダブルサイド(又は両面)のキャパシタ・デバイス(又はコンデンサ・デバイス)を作製した。図5に示す構造と同様の構造を有する。このデバイスを作製する際、エッチングされたホイルのサンプルをアノード化の前にレーザーでパターン化(又はパターニング)した。アノード化後、伝導性ポリマーのコーティングをアノード化したホイルの両面に適用(又は塗布)して、金属化層(又はメタル化層又はメタライゼーション層)を形成(又は生成)した。レーザーでパターニングを行い、電気的な測定を行った。個々のダブルサイド(又は両面)・キャパシタ・デバイスの横方向(又は側面)の寸法(又は横寸法)は、3mm×3mmであり、センターのエッチングされたホイルの電極と、トップおよびボトムの伝導性ポリマーの電極(スルーホール・ビアで互いに接続されている)との間のキャパシタンス(又は静電容量)を測定すると、100kHzで27000nFであり、約3000nF/mmの面積静電容量密度(又は面積あたりの静電容量の密度又は面積キャパシタンス密度又はエリア・キャパシタンス・デンシティ(areal capacitance density))を示した。
【0082】
実施例3
アノード化(又はアノダイズ又はアノダイゼーション)してエッチングしたホイルおよび伝導性ポリマー(又は導電性ポリマー)からキャパシタ・デバイス(又はコンデンサ・デバイス)を作製した。レーザーでパターン化(又はパターニング)する技術を用いてパターン化(又はパターニング)を行った。レーザーでのパターン化の技術によって、キャパシタ・デバイスに複数のトレンチを形成することができ、複数の個別のキャパシタ・デバイスを製造(又は形成)することができた。様々な異なるポイントでトレンチの寸法を測定した。例えば、測定した深さは、34.5μm、36.6μmであった。例えば、測定した幅は、69.3μm、60.9μmであった。いくつかの場合において、他のトレンチと隣接してトレンチを作製(又は形成)した。例えば、測定した隣接するトレンチ間の間隔は、84.9μm、83.9μmであった。
【0083】
実施例4
アノード化(又はアノダイズ又はアノダイゼーション)してエッチングしたホイルおよび伝導性ポリマー(又は導電性ポリマー)からキャパシタ・デバイス(又はコンデンサ・デバイス)を作製した。様々な構成(又は要素又は成分又はコンポーネント)の厚み寸法を評価した。エッチングしたホイルの厚みは、約120μmであった。エッチングしたホイルのアノード化したオキシド層(又は酸化物層)の厚みは、約10nm~約30nmであった。オキシド層(又は酸化物層)に堆積(又は成膜)した伝導性ポリマー層と炭素質材料層との合計の厚みは、約50μmであった。炭素質材料層と接触するチタン層の厚みは、約50nmであった。チタン層と接触する銅層の厚みは、約200nmであった。
【0084】
実施例5
アノード化(又はアノダイズ又はアノダイゼーション)してエッチングしたホイルおよび伝導性ポリマー(又は導電性ポリマー)からフレキシブル基板に、シングル・デバイス層として、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス(又は多端子キャパシタ・デバイス又は多端子コンデンサ・デバイス)を作製(又は形成)した。このマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスの全体の横方向(又は側部)の寸法(又は横寸法)は、約30mm×45mmであり、30個の個々のキャパシタ・デバイス(又はコンデンサ・デバイス)を含んで成り、それぞれの横方向(又は側部)の寸法(又は横寸法)は、約3mmであった。このマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスを、半径が約35mmの円筒形の支持構造体に適合させた(又は同形もしくは共形又はコンフォーマルであった)。円筒形の支持構造体に適合させる際、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスの個々のキャパシタ(又はコンデンサ)に対するダメージの証拠は、観察されなかった。
【0085】
実施例6
アノード化(又はアノダイズ又はアノダイゼーション)されてエッチングされた大きな表面積のホイルに基づくキャパシタ(又はコンデンサ)(例えば、図3および図4を参照して上述した構成と同様の片面構造(又はシングルサイド構造)、または図5を参照して上述した構成と同様の両面構造(又はダブルサイド構造)など)の製造を導くために、一連の寸法(又はディメンジョン)の設計ルールを開発(又は展開)した。図9は、例示のアノード化されてエッチングされた大きな表面積のホイルに基づくキャパシタ(又はコンデンサ)1000の概略断面図を示し、様々な寸法(又はディメンジョン)を示している。そのための設計ルールを確認した。拡大概略挿入図1003は、キャパシタ構造(又はコンデンサ構造)の複数の層を示し、層の順番および帰属を詳細に示している。図9は、例示目的のみで示されるものであり、スケール(又は縮尺)は合っていない。
【0086】
アノード化(又はアノダイズ又はアノダイゼーション)されてエッチングされた大きな表面積のホイルに基づくキャパシタ(又はコンデンサ)は、アルミニウムコア層1006と、大きな表面積の層1009(例えば、エッチングされた部分または多孔質の表面に対応する層)と、Alアノード化層(又はAlアノダイゼーション層)1012と、伝導性材料層(又は導電性材料層)1015(例えば、伝導性ポリマー(又は導電性ポリマー)または伝導性セラミック(又は導電性セラミック))と、炭素質層1018(例えば、炭素(又はカーボン))と、拡散バリア層1021(例えば、Ti)と、金属化層(又はメタル化層又はメタライゼーション層)1024(例えば、スパッタリングによるCu)と、金属コンタクト1027(例えば、Cu)とを含んで成る。絶縁性誘電体1030は、構成間(又は要素間又は成分間又はコンポーネント間)の領域を充填している。伝導性材料層1015、炭素質層1018、拡散バリア層1021、金属化層1024は、一緒になって、キャパシタの第1電極を形成してよい。ただし、炭素質層1018、拡散バリア層1021、金属化層1024は、任意であってよい。アルミニウムコア層1006および大きな表面積の層1009は、キャパシタ(又はコンデンサ)の第2電極を形成してよい。第1電極はカソードであってよく、第2電極はアノードであってよく、その逆であってもよい。
【0087】
第1電極または第2電極は、マルチ・キャパシタ・デバイスの複数のキャパシタに共通してよい(例えば、複数のキャパシタの間で共有(又はシェア)されていてよい)。その一方で、そうでない電極は、電気的に隔離(又は分離又は絶縁又はアイソレーション)されている。例えば、アルミニウムコア層1006は、マルチ・キャパシタ・デバイスにおいて、複数のキャパシタに共通するものであってよく、なおかつ、複数のキャパシタにわたって連続的であってよい。その一方で、当該マルチ・キャパシタ・デバイスは、複数の電気的に隔離(又は分離又は絶縁又はアイソレーション)された第2電極を有する。あるいは、第2電極は、マルチ・キャパシタ・デバイスにおいて、複数のキャパシタに共通するものであってよく、なおかつ、複数のキャパシタにわたって連続的であってよい。その一方で、当該マルチ・キャパシタ・デバイスは、複数の電気的に隔離(又は分離又は絶縁又はアイソレーション)されたアルミニウムコア領域1006を有する。第2電極は、1以上のスルー・ビア(又は貫通ビア)および/または1以上のブラインド・ビアで互いに接続されてよい。
【0088】
アノード化(又はアノダイズ又はアノダイゼーション)されてエッチングされた大きな表面積のホイルに基づくキャパシタ(又はコンデンサ)の様々な構成(又は要素又は成分又はコンポーネント)の配置(又は配列)や構造について、以下のように、目標の寸法(又はディメンジョン)を開発(又は展開)した。アルミニウム基体(アルミニウムコア層1006と、大きな表面積の層1009とを含んで成る基体)について、アルミニウムコア層1006の公称厚み1033は、約30μmである。一方、大きな表面積の層1009の公称厚み1036は、約40μmである。
【0089】
金属コンタクト1027(例えば、トップ(又は上側又は上面)およびボトム(又は下側又は下面)のコンタクト)については、金属コンタクト1027のためのブラインド・ビア・ランディング・パッドが、約30μmの公称厚み1039を有する。一方、金属コンタクト1027のトップ(又は上側又は上面)およびボトム(又は下側又は下面)の厚みは、約10μmの公称厚み1042を有している。図9の挿入図1003において具体的に参照されているが、拡散バリア層1021は、約50nmの公称厚みを有する。一方、金属化層1024は、約200nmの公称厚みを有している。
【0090】
図9に示すアノード化(又はアノダイズ又はアノダイゼーション)されてエッチングされた大きな表面積のホイルに基づくキャパシタ(又はコンデンサ)についての以下の説明では、伝導性材料1015が、カソード・サイド(又はカソード側又はカソード面)を含んで成る。一方、アルミニウムコア層1006は、アノード・サイド(又はアノード側又はアノード面)を含んで成る。これらのアノード/カソードという呼称は、いくつかの場合において、任意に逆にすることも可能である。しかし、本開示では、対象の寸法(又はディメンジョン)を説明するために用いている。アルミニウムコア層1006との電気的な接触のために、アノード・ビア1040は、金属コンタクト1027と同じ材料で充填されていることが示されている。アノード・ビア140は、スルー・ビアまたはブラインド・ビアであってよい。アノード・ビア1040の公称直径1045は、約100μm~約150μmである。アノード・ビア1040のためのクリアランス・ホールは、約250μmの公称直径1048を有している(キャパシタの機能要素のアノード・ビア1040からの分離を提供する)。アノード・ビア1040のキャプチャ・パッドは、約300μmの公称直径1051を有している。
【0091】
金属化層1024との電気的な接触のために、ブラインド・カソード・ビアが金属コンタクト1027で充填されているのが示されている(伝導性材料層1015との伝導性(又は導電性)の接触を提供する)。ブラインド・ビアの公称直径1053は、約100μmである。ブラインド・ビアのためのランディング・パッドは、約250μmの公称直径1057を有する。
【0092】
図9に示されているように、アノードのトップ・ランディングパッド(例えば、ターミナル(又は端子))およびカソードのトップ・ランディング・パッドは、共平面(又は同一平面またはコ・プラナー)であってよい。また、カソードのためのボトム・ランディング・パッドおよびカソードのためのボトム・ランディング・パッドも共平面(又は同一平面またはコ・プラナー)であってよい。
【0093】
ダブルサイド・デバイス(又は両面デバイス)の場合、カソード・スルー・ビアは、金属コンタクト1027で充填されて示されている。それによって、トップ・カソード・サイドと、ボトム・カソード・サイドとの間の電気的な接続を提供する。カソード・スルー・ビアの公称直径1060は、約100μm~約150μmである。カソード・スルー・ビアのクリアランス・ホールは、約300μmの直径1063を有している。カソードのキャプチャ・パッドは、約600μmの直径1066を有している。
【0094】
他の寸法(又はディメンジョン)(これらについて、寸法(又はディメンジョン)の設計ルールが確立されている)として、約50μmの間隔(又は空間又はスペース又はスペーシング)の寸法1069が挙げられる。これは、ランディング・パッドおよび/またはキャプチャ・パッドの間の間隔(又は空間又はスペース又はスペーシング)に対応することができる。それについて、一定の寸法を有し、トレンチ幅1072が約150μm~約250μmである。全体の厚みの寸法(又はディメンジョン)1075は、約220μmである。
【0095】
実施例7
3Dのスタック(又はスタッキング)およびエンベッド(又はエンベディング)を可能にする両面(又はダブルサイド)の電極構造を有する高密度のプラナー・アルミニウム・キャパシタ(又は平面アルミニウム・キャパシタ又は平面アルミニウム・コンデンサ)
この実施例では、様々なマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス(多端子キャパシタ・デバイス又は多端子コンデンサ・デバイス)と、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスを製造(又は調製)するための製造方法(又はプロセス・スキーム)について説明する。この実施例では、開示されるいくつかのマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスが、伝導体(又は導電体又はコンダクタ)で充填されたビアを採用し、それによって、ダブルサイド・キャパシタ構造(又は両面キャパシタ構造)の一方のサイド(又は側又は面)にある第1金属シード表面と、ダブルサイド・キャパシタ構造(又は両面キャパシタ構造)の第2のサイド(又は側又は面)にある第2金属シード表面との間に伝導性(又は導電性)の経路を提供する。本開示に記載される他の実施例と同様に、キャパシタ構造は、アノード化(又はアノダイズ又はアノダイゼーション)されてエッチングされた大きな表面積のホイルに基づくキャパシタ(又はコンデンサ)であってよい。あるいは、このようなキャパシタ(又はコンデンサ)に対応してよく、かかるキャパシタ(又はコンデンサ)は、伝導性材料(又は導電性材料)の電極(例えば、伝導性ポリマー(又は導電性ポリマー)または伝導性セラミック(又は導電性セラミック)の電極)を採用している。この実施例において、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスは、さらに、構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)について説明する。かかる構成によって、エッチングされたホイルの電極と、伝導性材料の電極との間において、電気的な隔離(又は分離又は絶縁又はアイソレーション)を改善することができ、そして/または、隣接する別々のキャパシタ構造の間において、電気的な隔離(又は分離又は絶縁又はアイソレーション)を改善することができ、そして/または、別々のキャパシタ構造の面積充填量(又は面積あたりの充填量又はエリア・パッキング・クアンティティ(areal packing quantity))を増加させることができる。
【0096】
図10は、例示のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス(又は多端子キャパシタ・デバイス又は多端子コンデンサ・デバイス)1100の概略断面図を示す。図10は、例示目的のみで示すものであり、スケール(又は縮尺)は合っていない。マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス1100は、アルミニウムコア層1106と、大きな表面積の層1109(例えば、エッチングされた部分に相当する)と、Alアノード化層(又はAlアノダイゼーション層)1112と、伝導性材料層(又は導電性材料層)1115と、炭素質層(例えば、炭素(又はカーボン))1118と、金属シード層1120(拡散バリア層(例えば、Ti)および/または金属化層(又はメタル化層又はメタライゼーション層)(例えば、スパッタリングによるCu)を含んでよい)と、トップ金属層1122(例えば、Cu)とを含んで成る。トップ金属層1122は、コンタクト領域を含んでよい。また、トップ金属層1122は、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス1100のブラインド・ビア1135および1140ならびにスルー・ビア1145を充填してよい。絶縁領域1130(例えば、誘電体または絶縁性ポリマー(例えば、ABF))がコンポーネント間(又は成分間)の領域を充填している。
【0097】
記載される通り、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス1100は、2つのブラインド・ビア1135(金属シード層1120に接地(又はランディング)している)と、スルー・ビア1140(アルミニウムコア層1106に接触している)と、スルー・ビア1145(トップ金属シード層とボトム金属シード層との間に伝導性(又は導電性)を提供する)とを含んで成る。スルー・ビア1145およびスルー・ビア1140ならびにブラインド・ビア1135は、銅などの固体(又は中実又はソリッド)の伝導体(又は導電体又はコンダクタ)で充填されてよい。これらは、ビアに用いられる他の材料(例えば、炭素ペーストおよび銀ペースト)よりも優れたコンダクタンスを提供することができる。いくつかの場合において、スルー・ビア1140は、1以上のブラインド・ビア(図9に示されるアノード・ビア1040の構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)と同様のもの)に代替されてよい。
【0098】
図11は、例示の小型化されたマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス(又は多端子キャパシタ・デバイス又は多端子コンデンサ・デバイス)1200の概略断面図を示す。図11は、説明のためだけに示されるものであり、スケール(又は縮尺)は合っていない。図11は、図示される構成を通して、図10に示されるものと比較して、よりコンパクトな構成を示すことが意図されており、概して、同じ構成(又は要素又は成分又はコンポーネント)のすべてを含んで成る。例えば、小型化されたマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス1200は、アルミニウムコア層1206と、大きな表面積の層1209(例えば、エッチングされた部分に相当する)と、Alアノード化層(又はAlアノダイゼーション層)1212と、伝導性材料層(又は導電性材料層)1215と、炭素質層(例えば、炭素(又はカーボン))1218と、金属シード層1220(拡散バリア層(例えば、Ti)および/または金属化層(又はメタル化層又はメタライゼーション層)(例えば、スパッタリングによるCu)を含んでよい)と、トップ金属層(又はトップ・メタル層)1222(例えば、Cu)とを含んで成る。トップ金属層1222は、コンタクト領域を含んでよい。また、トップ金属層1222は、小型化されたマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス1200のスルー・ビア1240およびスルー・ビア1245を充填してよい。絶縁領域1230(例えば、誘電体または絶縁性ポリマー(例えば、ABF))は、構成(又は要素又は成分又はコンポーネント)の間の領域を充填している。いくつかの場合において、スルー・ビア1240は、1以上のブラインド・ビア(図9に示すアノード・ビア1040の構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)と同様である)に代替されてよい。
【0099】
小型化されたマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス1200は、比較できるマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス(例えば、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス1100)と比べて、最大40倍の電極密度を提供することができる。さらに、小型化されたマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス1200は、他のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス(例えば、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス1100)と比較して、最大で20%の厚みの減少を示すことができる。小型化、電極密度の増加、および厚みの減少は、少なくとも部分的に、構成(又は要素又は成分又はコンポーネント)(金属シード層1220との電気的な接触を直接的に提供するビア1245の構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)を含む)の処理(又はプロセシング)および位置決め(又は配置又はポジショニング)によって生じる可能性がある。
【0100】
図12は、異なる面(又は側又はサイド)にあるトップ金属層1322および1323のパターン化(又はパターニング)が異なるマルチ・ターミナル・キャパシタ(又は多端子キャパシタ又は多端子コンデンサ)1300の別の例示の構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)を示す。金属層1322および1323の構成は、所望の構成に応じて、金属層1322を用いた連続した外部電極の構成や、金属層1323のパターン化(又はパターニング)された構成を用いた離散(又は分離)したデバイスの構成を示すための一例として示されているに過ぎない。さらに、絶縁性材料(例えば、誘電体または絶縁性ポリマー(例えば、ABF))が充填されたスルー・ビア1346を使用してよく、内部のデバイスをより微細なレベルに離散(又は分離)することができる(例えば、初期の製造後)。スルー・ビア1346は、必要に応じて、インナー・ビアを形成するように内部でパターン化(又はパターニング)することができ、それによって、所望のように、中央のアルミニウムコア層(アノード)と接触することができる。
【0101】
また、追加の小型化のオプションが可能である。図13Aおよび図13Bは、2つの例示のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス(又は多端子キャパシタ・デバイス又は多端子コンデンサ・デバイス)1400Aおよび1400Bの概略断面図を示す。図13Aおよび図13Bは、例示の目的のためだけに示されており、スケール(又は縮尺)は合っていない。図13Aおよび図13Bは、図示する構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)を通して、よりコンパクトな構成を可能にするための変更の描写を示すことを意図している。マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス1400Aは、概して、図9に示すアノード化(又はアノダイズ又はアノダイゼーション)されてエッチングされた大きな表面積のホイルに基づくキャパシタ(又はコンデンサ)1000と同様の構造を有する。図13Bにおいて、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス1400Bにおいて隣接するデバイス間のクリアランスは、キャパシタ構造の中央の位置ではなく、エッジ(又は端部)において、アノード・ビア1440Bを設けることによって減少する。これは、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス1400Aにおいてアノード・ビア1440Aの場合と同様である。このようにして、ピッチ1450Aと比較して、ピッチ1450Bの減少を達成することができる。さらに等価直列インダクタンス(又はエクイバレント・シリーズ・インダクタンス(equivalent series inductance))(ESL)の減少は、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスの構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)によって達成することができる。
【0102】
マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス1400Aと比較したピッチ1400Bは、ピッチ1450Aと比較して、ピッチ1450Bが減少しているからである。さらに、アルミニウムコア層1406に接触するアノード・ビア1440は、ブラインド・ビアとして示されているが、その代わりに、アルミニウムコア層1406と接触するスルー・ビアが使用されてよい。これらは、図10および図11に示すスルー・ビア1140および1240の構成とそれぞれ同様である。いくつかの場合において、スルー・ビアの使用は、ブラインド・ビアの使用と比較して、製造を簡略化することができる。
【0103】
マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス1400Bを作製(又は製造)するための処理(又は加工)は、アルミニウムコア層1406に接触させるためのトップ・サイド(又は上側又は上面)およびボトム・サイド(又は下側又は下面)のブラインド・アノード・クリアランス・ホールを形成すること、あるいは代替的に、アルミニウムコア層1406に接触させるためのスルー・アノード・クリアランス・ホールを形成することによって行われてよい。続いて、カソード・ビアのためのスルー・カソード・クリアランス・ホールを形成してよい。それによって、アノード・クリアランス・ホール(単数または複数)のエッジを除去してもよい。誘電体(例えば、ABF)は、スルー・ホールに充填されてよい。誘電体は、インナー・スルー・ビア(例えば、カソード、必要に応じてアノード)またはインナー・ブラインド・ビア(アノード)の形成によってパターン化(又はパターニング)されてよい。これらは、伝導性材料(又は誘電性材料)で充填されてよい(例えば、ペースト充填プロセスを用いる)。続いて、トップ銅ホイルを積層し、充填したペーストを硬化させる。
【0104】
また、マルチ・ターミナル・キャパシタ(又は多端子キャパシタ又は多端子コンデンサ)の製造は、キャパシタ(又はコンデンサ)と、キャパシタ(又はコンデンサ)に関連する電気的な接触(又は接点又はコンタクト)(又は電気接点)の等価直列インダクタンス(ESL)を考慮してよい。いくつかの場合において、可能な限り、キャパシタのESLは、最小化または低減させることが望ましいことがある。例えば、いくつかの場合において、開示されたマルチ・ターミナル・キャパシタのキャパシタ素子(又はキャパシタ・エレメント)のESLは、100ピコヘンリ(pico Henry)(pH)以下、例えば、10pH~20pH、20pH~30pH、30pH~40pH、40pH~50pH、50pH~60pH、60pH~70pH、70pH~80pH、80pH~90pH、または90pH~100pHを示してよい。
【0105】
100pH以下のESLを達成するためには、様々な異なる(又は様々な)マルチ・ターミナル・キャパシタの設計が有用であってよい。例えば、いくつかの場合において、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスは、組み込み式(又はエンベデッド)のパワー・プレーン(又は電力プレーン又は電力面)およびグランド・プレーン(又は接地プレーン又は接地面)から構成されてよい(例えば、キャパシタのカソード・サイド(又はカソード側又はカソード面)の電力分配ネットワークにおけるパワー・プレーン、キャパシタのアノード・サイド(又はアノード側又はアノード面)の電力分配ネットワークにおけるグランド・プレーン)。いくつかの場合において、100pH以下のESLを達成するためには、500μm未満、例えば、50μm~100μm、100μm~150μm、150μm~200μm、200μm~250μm、250μm~300μm、300μm~350μm、350μm~400μm、または450μm~500μmのパワー・プレーンとグランド・プレーンと間の分離を使用してよい。
【0106】
いくつかの場合において、パワー・プレーンは、カソード・ビアによって、キャパシタのカソード・サイド(又はカソード側又はカソード面)とともに、電力送達経路(又はパワー・デリバリー・パス)に位置付け(又は配置又はポジショニング)されてよい(図10に示すブラインド・ビア1135の構成、または図10および図11に示すスルー・ビア1145および1245のそれぞれの構成と同様である)。いくつかの場合において、グランド・プレーンは、アノード・ビアによって、キャパシタのアノード・サイド(又はアノード側又はアノード面)とともに、電力送達経路(又はパワー・デリバリー・パス)に位置付け(又は配置又はポジショニング)されてよい(図9に示されるブラインド・ビア1040の構成、または図10および図11に示されるスルー・ビア1140および1240のそれぞれの構成と同様である)。いくつかの場合において、100pH以下のESLを達成するためには、カソード対アノードのビアピッチ/ビア半径の比は、5未満、例えば、2~2.5、2.5~3、3~3.5、3.5~4、4~4.5、または4.5~5であってよい。この比率を達成するためのいくつかの方法は、カソード・スルー・ビアの直径を大きくすることを含んでよい。それによって、スルー・ビアに関連するインダクタンスの減少をもたらす可能性がある。この比率を達成するためのいくつかの他の方法として、カソード・スルー・ビアとアノード・ビアとの間の間隔(又は空間又はスペース又はスペーシング)またはピッチの減少を含んでよい。
【0107】
また、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスにおけるビアの配置(又は配列)は、いくつかの場合において、100pH以下のESLを達成するために有用であってよい。図14は、例示のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス1500の概略断面図を示す。図14は、例示を目的としてのみ示されるものであり、スケール(又は縮尺)は合っていない。図14は、図示された構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)を通して、構成(又は要素又は成分又はコンポーネント)の相対な配向(又は向き又はオリエンテーション)を示すことを意図している。それによって、いくつかの場合において、減少したESLが可能になってよい。例えば、他の構成(又は要素又は成分又はコンポーネント)と比較した場合、図9に示すアノード化(又はアノダイズ又はアノダイゼーション)されてエッチングされた大きな表面積のホイルに基づくキャパシタ(又はコンデンサ)1000の構成(又は配置又は形状およびコンフィギュレーション)と同様である。マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス1500は、概して、図9に示すアノード化(又はアノダイズ又はアノダイゼーション)されてエッチングされた大きな表面積のホイルに基づくキャパシタ(又はコンデンサ)1000と同じ構造を有する。しかし、図14では、ビアの配置(又は配列)が、図9に示すものとは異なっている。図14において、スルー・ビア1545(対向するカソードの間に伝導性(又は導電性)を提供するものである)は、このスルー・ビア1545とキャパシタの他の構成(又は要素又は成分又はコンポーネント)との間において、ブラインド・ビア1540(アルミニウムコア層1506に伝導性(又は導電性)を提供するものである)を構成するように配置(又は配列)されている。キャパシタの他の構成として、例えば、Alアノード化層(又はAlアノダイゼーション層)、伝導性材料層(又は導電性材料層)(例えば、伝導性ポリマー(又は導電性ポリマー)または伝導性セラミック(又は導電性セラミック))、炭素質層(例えば、炭素(又はカーボン))、拡散バリア層(例えば、Ti)、金属化層(又はメタル化層又はメタライゼーション層)(例えば、スパッタリングによるCu)、および金属コンタクトが挙げられる。ここで、アルミニウムコア層1506の異なる(又は様々な)部分が、図14に示す平面から外れた部分によって、および/または、図14に示すマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス1500の上(側)および/または下(側)に位置付け(又は配置又はポジショニング)される別のグランド・プレーンによって、互いに電気的に連絡することができる。同様に、スルー・ビア1545は、図14に示す平面から外れたトップ・コンタクトの一部によって、および/または、図14に示すマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス1500の上(側)および/または下(側)に位置付け(又は配置又はポジショニング)される別のパワー・プレーンによって、ブラインド・ビア1535と電気的に連絡することができる。同様に、図13Aおよび図13Bにおいて、ブラインド・ビア1440A/1440Bは、スルー・ビアの位置(又はポジション)を形成(又は構成)するように配置(又は配列)されている。これらの構成(又は配置又は形状およびコンフィギュレーション)は、ビアの位置(又はポジション)およびピッチを選択することを可能にするために有用であり、そうすることで、100pH未満の有効(又は効果的)なループ・インダクタンス(loop inductance)を達成している。
【0108】
この実施例および本開示の他の場所に記載のマルチ・ターミナル・キャパシタは、任意の所望の構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)において、3次元で幾何学的に配置(又は配列)することができる。例えば、図15は、様々なキャパシタ・デバイス1605のカプレ・アーキテクチャ(caplet architecture)1600の俯瞰図を示す。キャパシタ・デバイス1605は、互いに電気的に隔離(又は分離又は絶縁又はアイソレーション)され、様々な形状および面積を有する。かかる個々のキャパシタ・デバイス1605は、以下にて、さらに詳細に記載される通り、トレンチ法(又はトレンチング)を使用して製造(又は調製)することができる。このようなトレンチ法によって、キャパシタ・デバイス1605のカスタム可能な形状および配置(又は配列又はアレンジメント)を可能にすることができる。例えば、隔離(又は分離又は絶縁又はアイソレーション)されたキャパシタ・デバイス1605は、グリッド構造に拘束される必要はなく、異なる領域(又は様々な領域)を示すことができ、異なる(又は様々な)キャパシタ(又はコンデンサ)を提供することができる。例えば、ロード・バランシング・オペレーションに有用であってよい。
【0109】
いくつかの例において、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスは、最大で1000の個々の(又は独立した)ターミナル(又は端子)を有することができる。さらに、記載の構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)は、片面(1サイド)または両面(2サイド)であってよく、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスの片面または両面のターミナル(又は端子)への接続が可能になる。
【0110】
図16は、表面実装されたマルチ・ターミナル・キャパシタ構造(物)1805の平面図1800を示す。拡大挿入図1850は、表面実装されたマルチ・ターミナル・キャパシタ構造(物)1805の例示の断面図を示す。表面実装されたマルチ・ターミナル・キャパシタ構造(物)1805は、マルチ・ターミナル・キャパシタ構造(物)の内部の構成(又は要素又は成分又はコンポーネント)を保護(又はプロテクト)/包装(又はパッケージ)するためのトップ・モールディング構造1855を有している。
【0111】
また、本開示に記載されているマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスは、キャパシタ(又はコンデンサ)のターミナル(又は端子)の間(すなわち、中央のアルミニウムコア電極と、伝導性材料(又は導電性材料)の電極との間)において、改善された電気的な隔離(又は分離又は絶縁又はアイソレーション)を提供することができる。例えば、スルー・ビアが、ビア-ラスト・プロセシング・スキームに従って製造(又は調製)される場合、2つのキャパシタ電極の間および/または隣接するキャパシタ構造(物)の間における短絡(又はショート・サーキット)のリスクが増加する可能性がある。
図17は、ビア-ラスト・プロセシング・スキームに従って製造(又は調製)されるマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス1900の構成(又は要素又は成分又はコンポーネント)の概略断面図を示す。ここでは、スルー・ビア1905が、キャパシタ構造(物)を通して、穿孔(又はドリリング)され、その後、伝導体(又は導電体又はコンダクタ)で充填される。伝導体(又は導電体又はコンダクタ)がこのようなスルー・ビア1900に存在する場合、伝導体(又は導電体又はコンダクタ)は、例えば、アルミニウムコア層1906と、伝導性材料層(又は導電性材料層)1915との間に伝導性(又は導電性)の経路(又はパス)/短絡(又はショート・サーキット)を提供することができる。
【0112】
いくつかの場合において、ビア-ファースト・プロセシング・スキームに従ってマルチ・ターミナル・キャパシタ構造(物)を製造(又は調製)することによって、この短絡(又はショート・サーキット)のリスクを低減することができる。なぜなら、中央のアルミニウムコア電極の表面に誘電層を形成することができ、それにより、良好な絶縁性層を提供するからである。
図18は、ビア-ファースト・プロセシング・スキームに従うマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスの製造(又は調製)のプロセス・フローを示す。最初に、大きな表面積の層2009を有するアルミニウムコア層2006は、スルー・ビアのドリリング(又は穿孔)に供される。続いて、この構造(物)を例えばアノード化(又はアノダイズ又はアノダイゼーション)して、絶縁性のAlアノード化層(又はAlアノダイズ層又はAlアノダイゼーション層)2012を製造(又は調製)する。これにより、スルー・ビアに面する大きな表面積の層2009およびアルミニウムコア層2006の表面を保護することができる。次いで、アノード化層(又はアノダイズ層又はアノダイゼーション層)は、伝導性材料層(又は導電性材料層)2015でコーティングすることができる。それによって、最大のキャパシタンス(又は静電容量)を得るためにアノード化層2012の表面の周りに完全な被覆を再び提供することができる。次いで、炭素質層2018および金属シード層2021を製造(又は調製)することができる。いくつかの場合において、炭素質層2018および金属シード層2021は、少なくとも部分的に、スルー・ビアを充填することができる。
【0113】
また、ビア-ファースト・プロセシングの使用によって、他の利点を提供することができる。例えば、ビア-ファースト・プロセシングは、よりコンパクトで小型化された構成を可能にすることができる。それにより、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスにおける個々のキャパシタ・エレメント(又はキャパシタの構成要素)の数密度を増加させることが可能になる。
図19Aは、ビア-ラスト・プロセシング・スキームに従って製造(又は調製)される例示のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス2100Aの概略断面図を示す。
図19Bは、ビア-ファースト・プロセシング・スキームに従って製造(又は調製)される例示のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス2100Bの概略断面図を示す。
マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス2100Aでは、スルー・ビア2110Aと、ランディング・パッド2115A(アクティブ・キャパシタ・エレメントと接触させるもの)との間において、比較的に大きなクリアランス2105Aが示されている。ランディング・パッド2115Aとスルー・ビア2110Aが異なる時点で製造(又は調製)されることから、このようなクリアランス2105Aが必要となる場合がある。例えば、ランディング・パッド2115Aを適用するとき、スルー・ビア2110Aは、既に充填されてよい。
図19Bでは、スルー・ビア2110Bと、ランディング・パッド2115Bとの間において、かなり小さいクリアランス2105Bが示されている。いくつかの場合において、クリアランスは、ゼロであってもよい。そうすることで、スルー・ビア2110Bと、ランディング・パッド2115Bとが重複(又はオーバーラップ)できるようになる。これは、図11に示される小型化されたマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス1200の構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)と同様である。
【0114】
マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスの代替の構成は、ブラインド・ビアではなく、スルー・ビアを用いて、中央のアルミニウムコア層と接触させ得るものである。図20は、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス2200の概略断面図を示す。例えば、図20は、中央のアルミニウムコア層2206に接触するためのスルー・ビア2240の使用を示す。これは、図10に示す構成と比較するためのものである。図10では、ブラインド・ビア1140が、アルミニウムコア層1106に接触させるために使用されている。いくつかの場合において、スルー・ビアの使用によって、2つのブラインド・ビアを使用するよりも、より簡略化された構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)を提供することができる。
【0115】
また、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスを構成するために、異なる(又は様々な)トレンチの構成(又は構造)を使用してよい。例えば、トレンチ法の1つの選択肢(又はオプション)は、中央のコア層で終端するトレンチを形成(又は作製)することである。これにより、中央のコア層を連続した電極として使用することができる場合がある。図21は、連続トレンチ法のスキームを用いたマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス2300の製造(又は調製)のプロセス・フローを示す。トレンチ2305は、隣接するデバイスの伝導性材料(又は導電性材料)の電極を互いに隔離(又は分離又は絶縁又はアイソレーション)するように形成(又は作製)されている。
続いて、トレンチ2305は、例えば、絶縁性材料2310で充填されている。このような構成は、逆バイアスの構成を採用してよく、かつ/または、逆バイアスの安定性を必要としてもよい。
【0116】
トレンチ法の代替の選択肢(又はオプション)は、キャパシタのスタックの全体を通して穿孔(又はドリリング)されるトレンチを形成(又は作製)することである。
図22は、離散(又は分離)したトレンチ法のスキームを用いるマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス2400の作製(又は調製)のプロセス・フローを示す。図22では、ベースのデバイスは、処理基体(又は処理基板)2405に位置付け(又は配置又はポジショニング)されて、中央のコア層は、トレンチ2410によって離散(又は分離)されている。これによって、隣接する異なる(又は様々な)キャパシタ・デバイスの完全に独立した動作(又は作動又は操作又はオペレーション)をもたらすことができる。次いで、トレンチ2410は、絶縁性材料2415で充填され、処理基体は、コンタクト・パッドの作製(又は調製)のために除去される。連続または離散(又は分離)したトップ・メタル層を使用することができる。図12に示す様々な構成(又は配置又は形状又はコンフィギュレーション)と同様である。
【0117】
マルチ・コンポーネント・キャパシタ・デバイスのベース構造を作製した後にトレンチ法を行うことによって、得られる個々のキャパシタ・エレメント(又はキャパシタ素子)を個別にテストすることができ、問題のある素子(又はエレメント)と、良好な素子(又はエレメント)または動作可能な素子(又はエレメント)とを識別することができる。個々のキャパシタ・エレメントがすべて必要でない場合、問題のある素子(又はエレメント)を特定することができ、動作可能なキャパシタ・エレメントのみを使用することができる。いくつかの場合において、動作可能な素子(又はエレメント)を分割することができ、所望の構造を有する新しいデバイスに組み込むことができる。
【0118】
実施例および本開示の他の箇所で説明したマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスは、様々な構成(又は構造)において使用することができる。いくつかの場合において、隣接するキャパシタ(又はコンデンサ)は、追加のキャパシタンス構造を形成(又は生成)するために並列(又はパラレル)に接続することができる。いくつかの場合において、隣接するキャパシタ(又はコンデンサ)は、直列に接続することができる。必要に応じて、異なる(又は様々な)プラナー・ダブルサイド・マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスを互いに上側に積み重ねることができ、さらなる柔軟性(又はフレキシビリティ)と、面積静電容量密度(又は面積あたりの静電容量の密度又は面積キャパシタンス密度又はエリア・キャパシタンス・デンシティ(areal capacitance density))とを提供することができる。
【0119】
例示の態様
以下で使用される通り、一連の態様(例えば、「態様1~4」)または数を指定していない群の態様(例えば、「前記または後記の態様のいずれか」)についての参照は、いずれも、これらの態様のそれぞれについて別々に参照しているものとして理解するべきである(例えば、「態様1~4」は、「態様1、2、3または4」として理解されるべきである)。
【0120】
態様1は、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス(又はマルチ・ターミナル・コンデンサ・デバイス又は多端子キャパシタ・デバイス又は多端子コンデンサ・デバイス)である。当該マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスは、複数の個々のキャパシタと、複数のキャパシタ・ターミナルとを含んで成り、
前記複数の個々のキャパシタは、シングル・デバイス層に配置(又は配列又は整列)されており、それぞれ個々のキャパシタが、第1電極と、誘電層と、第2電極とを含んで成り、
第1電極は、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルを含んで成り、
前記誘電層は、第1電極に適合しており(又は同形もしくは共形であり又はコンフォーマルであり)、前記誘電層は、酸化アルミニウムを含んで成り、
第2電極は、伝導性材料(又は導電性材料)を含んで成り、前記伝導性材料は、前記誘電層に適合して接触(又は同形もしくは共形で接触又はコンフォーマルで接触)しており、
前記複数のキャパシタ・ターミナルは、1以上の第1電極ターミナルと、1以上の第2電極ターミナルとを含んで成り、前記1以上の第1電極ターミナルのそれぞれが、1以上の第1電極と電気的に接触しており、前記1以上の第2電極ターミナルのそれぞれが、1以上の第2電極と電気的に接触している。
【0121】
態様2は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記複数の個々のキャパシタが、連続した第1電極と、連続した誘電層と、複数の個々の第2電極とを含んで成り、
前記連続した第1電極が、前記修飾されたアルミニウムホイルを含んで成り、前記連続した第1電極が、前記複数の個々のキャパシタのそれぞれに含まれる第1電極に対応しており、
前記連続した誘電層が、前記連続した第1電極に適合しており(又は同形もしくは共形であり又はコンフォーマルであり)、前記連続した誘電層が、酸化アルミニウムを含んで成り、前記連続した誘電層が、前記複数の個々のキャパシタのそれぞれに含まれる誘電層に対応しており、
前記複数の個々の第2電極のそれぞれが前記連続した誘電層に適合して接触(又は同形もしくは共形で接触又はコンフォーマルで接触)しており、前記複数の個々の第2電極のそれぞれが伝導性材料(又は導電性材料)を含んで成り、前記複数の個々の第2電極のそれぞれが、間隔をあけること(又は空間又はスペース又はスペーシング)によって、隣接する個々の第2電極から空間的に分離されており、前記複数の個々の第2電極のそれぞれが、前記複数の個々のキャパシタに含まれる異なる(又は様々な)個々のキャパシタの第2電極に対応している。
【0122】
態様3は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記連続した第1電極は、1mm~100mmの横方向(又は側部)の寸法(又は横寸法)を有する。
【0123】
態様4は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記複数の個々の第2電極は、それぞれ、独立して、0.1mm~50mmの横方向(又は側部)の寸法(又は横寸法)を有する。
【0124】
態様5は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記間隔(又は空間又はスペース又はスペーシング)が、1μm~10mmである。
【0125】
態様6は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記複数の個々のキャパシタが、複数の個々の第1電極と、複数の個々の誘電層と、連続した第2電極とを含んで成り、
前記複数の個々の第1電極のそれぞれが、前記修飾されたアルミニウムホイルを含んで成り、前記複数の個々の第1電極のそれぞれが、間隔をあけることによって、隣接する個々の第1電極から空間的に分離されており、前記複数の個々の第1電極のそれぞれが、前記複数の個々のキャパシタに含まれる異なる(又は様々な)個々のキャパシタの第1電極に対応しており、
前記複数の個々の誘電層のそれぞれが、対応する個々の第1電極に適合しており(又は同形もしくは共形であり又はコンフォーマルであり)、前記複数の個々の誘電層のそれぞれが、酸化アルミニウムを含んで成り、前記複数の個々の誘電層のそれぞれが、前記複数の個々のキャパシタに含まれる異なる(又は様々な)個々のキャパシタの誘電層に対応しており、
前記連続した第2電極が、前記複数の個々の誘電層のそれぞれに適合して接触(又は同形もしくは共形で接触又はコンフォーマルで接触)しており、前記連続した第2電極が伝導性材料(又は導電性材料)を含んで成り、前記連続した第2電極が、前記複数の個々のキャパシタのそれぞれに含まれる第2電極に対応している。
【0126】
態様7は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記連続した第2電極が、1mm~100mmの横方向(又は側部)の寸法(又は横寸法)を有する。
【0127】
態様8は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記複数の個々の第1電極が、それぞれ、独立して、0.1mm~50mmの横方向(又は側部)の寸法(又は横寸法)を有する。
【0128】
態様9は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記間隔(又は空間又はスペース又はスペーシング)が、1μm~1mmである。
【0129】
態様10は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記複数の個々のキャパシタのそれぞれが、複数の個々の第1電極と、複数の個々の誘電層と、複数の個々の第2電極とを含んで成り、
前記複数の個々の第1電極のそれぞれが、前記修飾されたアルミニウムホイルを含んで成り、前記複数の個々の第1電極のそれぞれが、間隔をあけること(又は空間又はスペース又はスペーシング)によって、隣接する個々の第1電極から空間的に分離されており、前記複数の個々の第1電極のそれぞれが、前記複数の個々のキャパシタに含まれる異なる(又は様々な)個々のキャパシタの第1電極に対応しており、
前記複数の個々の誘電層のそれぞれが、対応する個々の第1電極と適合しており(又は同形もしくは共形であり又はコンフォーマルであり)、前記複数の個々の誘電層のそれぞれが、酸化アルミニウムを含んで成り、前記複数の個々の誘電層のそれぞれが、前記複数の個々のキャパシタに含まれる異なる(又は様々な)個々のキャパシタの誘電層に対応しており、
前記複数の個々の第2電極のそれぞれが、対応する個々の誘電層と適合して接触(又は同形もしくは共形で接触又はコンフォーマルで接触)しており、前記複数の個々の第2電極のそれぞれが伝導性材料(又は導電性材料)を含んで成り、前記複数の個々の第2電極のそれぞれが、間隔をあけること(又は空間又はスペース又はスペーシング)によって、隣接する個々の第2電極から空間的に分離されており、前記複数の個々の第2電極のそれぞれが、前記複数の個々のキャパシタに含まれる異なる(又は様々な)個々のキャパシタの第2電極に対応している。
【0130】
態様11は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記複数の個々の第1電極および前記複数の個々の第2電極は、それぞれ、独立して、0.1mm~50mmの横方向(又は側部)の寸法(又は横寸法)を有する。
【0131】
態様12は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記間隔(又は空間又はスペース又はスペーシング)が、1μm~10mmである。
【0132】
態様13は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、1以上の追加のデバイス層と、追加の複数のキャパシタ・ターミナルとをさらに含み、
前記1以上の追加のデバイス層が、スタック構成のシングル・デバイス層に隣接して位置付けられており(又は配置又はポジショニングされており)、前記1以上の追加のデバイス層のそれぞれが、複数の追加の個々のキャパシタを含んで成り、前記複数の追加の個々のキャパシタのそれぞれが、追加の第1電極と、追加の誘電層と、追加の第2電極とを含んで成り、
前記追加の第1電極は、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルを含んで成り、
前記追加の誘電層は、前記追加の第1電極に適合しており(又は同形もしくは共形であり又はコンフォーマルであり)、前記追加の誘電層が、酸化アルミニウムを含んで成り、
前記追加の第2電極は、伝導性材料(又は導電性材料)を含んで成り、前記伝導性材料が、前記追加の誘電層に適合して接触(又は同形もしくは共形で接触又はコンフォーマルで接触)しており、
前記追加の複数のキャパシタ・ターミナルは、1以上の追加の第1電極ターミナルと、1以上の追加の第2電極ターミナルとを含んで成り、前記1以上の追加の第1電極ターミナルのそれぞれが、1以上の追加の第1電極と電気的に接触しており、前記1以上の追加の第2電極ターミナルのそれぞれが、1以上の追加の第2電極と電気的に接触している。
【0133】
態様14は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、同一面積のフットプリントを占める(又は形成する)ように、シングル・デバイス層と、1以上の追加のデバイス層とがスタック(又は積層)されている。
【0134】
態様15は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスのトータル・キャパシタンス(又は総静電容量)は、前記シングル・デバイス層によって提供される第1キャパシタンス(又は第1静電容量)と、前記1以上の追加のデバイス層によって提供される追加のキャパシタンス(又は追加の静電容量)との合計である。
【0135】
態様16は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記修飾されたアルミニウムホイルが、エッチングされたアルミニウムホイルを含んで成る。
【0136】
態様17は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記修飾されたアルミニウムホイルが、アルミニウムホイルを含んで成り、前記アルミニウムホイルが、片方の表面または両方の表面がエッチングされており、例えば、アルミニウムホイルが、前記アルミニウムホイルのトップ表面がエッチングされているか、前記アルミニウムホイルのボトム表面がエッチングされているか、前記アルミニウムホイルのトップ表面とボトム表面がともにエッチングされている。
【0137】
態様18は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記エッチングされたアルミニウムホイルは、複数のトンネルを含んで成り、前記トンネルは、前記修飾されたアルミニウムホイルのレセス領域(又は凹んだ領域)に対応しており、前記誘電層が、前記複数のトンネル内に延在し、前記トンネルの表面をコンフォーマル・コーティングする(又は同形もしくは共形でコーティングする又は適合してコーティングする)。
【0138】
態様19は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記第1電極がアルミニウムを含んで成り、前記アルミニウムの純度が80%以上である。
【0139】
態様20は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記第1電極の厚みが5μm~500μmである。
【0140】
態様21は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記第1電極において体積に対する表面積が、100mm/mm~10000mm/mmである。
【0141】
態様22は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記修飾されたアルミニウムホイルが、アルミニウムホイル基体によって支持され、なおかつアルミニウムホイル基体と物理的かつ電気的に接触している焼結アルミニウム粉末(又は焼成アルミニウム粉末)を含んで成るか、あるいは、前記修飾されたアルミニウムホイルが、任意の他の大表面積の材料構造(物)を含んで成る。
【0142】
態様23は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記修飾されたアルミニウムホイルが、アルミニウムホイルで支持され、なおかつアルミニウムホイルと物理的かつ電気的に接触している、蒸着アルミニウム、酸化アルミニウム、チタンまたは酸化チタンを含んで成る。
【0143】
態様24は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記蒸着アルミニウム、酸化アルミニウム、チタンまたは酸化チタンを斜め蒸着プロセス(又はグランシング・アングル・デポジション・プロセス)を用いて堆積させる。
【0144】
態様25は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記第1電極が、アルミニウム合金を含んで成り、前記アルミニウム合金が、Ti、Zr、Si、Mg、Cu、Ta、BaまたはCeから選択される1以上のドーパントまたは合金化元素を含んで成る。
【0145】
態様26は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記誘電層が、酸化アルミニウムを含んで成り、前記酸化アルミニウムが、Ti、Zr、Si、Mg、Cu、Ta、BaまたはCeのオキシド(又は酸化物)などの1以上の他のオキシド(又は酸化物)でドープされている。
【0146】
態様27は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記誘電層が、5~1000の誘電率を有する。
【0147】
態様28は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記誘電層の厚みが、3nm~100nmである。
【0148】
態様29は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記誘電層が、前記修飾されたアルミニウムホイルをアノード化(又はアノダイズ又はアノダイゼーション)することを含むプロセスによって形成される。
【0149】
態様30は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記伝導性材料が、伝導性ポリマー(又は導電性ポリマー)(例えば、1以上のポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリ(p-フェニレン-ビニレン)、PEDOT:PSS(ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)ポリスチレンスルホネート)またはP3HT(ポリ(3-ヘキシルチオフェン-2,5-ジイル)))、または金属、または伝導性セラミック(又は導電性セラミック)(例えば、TiN)である。
【0150】
態様31は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記伝導性材料が、第1電極の非平面領域(又はノンプラナー領域)をコンフォーマル・コーティング(又は同形もしくは共形又はコンフォーマルでコーティング又は適合してコーティング)し、前記誘電層によって第1電極から分離されている。
【0151】
態様32は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記第2電極の厚みが5nm~50μmである。
【0152】
態様33は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記複数の個々のキャパシタのそれぞれが、0.05μF/mm~25μF/mmのキャパシタンス密度(又は静電容量密度又はキャパシタンス・デンシティ)を示す。
【0153】
態様34は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記複数の個々のキャパシタのそれぞれが、独立して、電気的にアドレッサブル(又はアドレス可能(addressable))である。
【0154】
態様35は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記複数の個々のキャパシタのそれぞれが、独立した横方向(又は側部)の寸法(又は横寸法)を有する。
【0155】
態様36は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記複数の個々のキャパシタのそれぞれが、独立して、0.1mm~2500mmのフットプリントを有する。
【0156】
態様37は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記シングル・デバイス層の厚みが、50μm~500μmである。
【0157】
態様38は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記複数の個々のキャパシタを支持するトランスファ・テープ(又は転写テープ)または基体(又は基材又は基板)をさらに含んで成る。
【0158】
態様39は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記第2電極が、前記伝導性材料と物理的に接触している伝導性炭素質層(又は導電性炭素質層)をさらに含んで成る。
【0159】
態様40は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記伝導性炭素質層が、1以上のカーボンブラック、グラファイト(又は黒鉛)、カーボンベースインク(又は炭素系インク)、ポリマーバインダ、スパッタ・カーボン(又はスパッタリングによる炭素)またはカーボン・ポリマー・コンポジット(又はカーボンとポリマーとのコンポジット(又は複合体))を含んで成る。
【0160】
態様41は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記伝導性炭素質層の厚みが、100nm~100μmである。
【0161】
態様42は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記第2電極が、前記伝導性材料と電気的に接触している拡散バリア層をさらに含んで成る。
【0162】
態様43は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記拡散バリア層が、Ti、W、Cr、Ti-W、TaNまたはCo-Wを含んで成る。
【0163】
態様44は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記拡散バリア層の厚みが、10nm~2500nmである。
【0164】
態様45は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記第2電極が、前記伝導性材料と電気的に接触している金属化層(又はメタル化層又はメタライゼーション層)をさらに含んで成る。
【0165】
態様46は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記金属化層が、Ag、Au、Cu、Pt、Pd、および/またはこれらのコンポジット(又は複合体)またはアロイ(又は合金)、ポリマー、エポキシ、シリコーンまたはフルオロエラストマーを含んで成る。
【0166】
態様47は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記金属化層の厚みが、100nm~2500nmである。
【0167】
態様48は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記第2電極が、前記伝導性材料と電気的に接触している金属コンタクト層をさらに含んで成る。
【0168】
態様49は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記金属コンタクト層が、CuまたはAgを含んで成る。
【0169】
態様50は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記金属コンタクト層の厚みが、0.5μm~50μmである。
【0170】
態様51は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記複数の個々のキャパシタに隣接して位置付けられている誘電プラナリゼーション層(又は誘電性のプラナリゼーション層(又は平坦化層又は平面化層)(dielectric planarization layer))をさらに含んで成る。
【0171】
態様52は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、伝導体(又は導電体又はコンダクタ)が充填された複数のビアをさらに含んで成り、前記伝導体が充填された複数のビアは、それぞれ、前記誘電プラナリゼーション層を通って延在しており、前記伝導体が充填された複数のビアは、それぞれ、対応するキャパシタ・ターミナルと、対応する第1電極または対応する第2電極との間に電気的な接触を提供する。
【0172】
態様53は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記誘電プラナリゼーション層の厚みは、1μm~100μmである。
【0173】
態様54は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、隣接する個々のキャパシタを分離する間隔(又は空間又はスペース又はスペーシング)に絶縁性材料をさらに含んで成る。
【0174】
態様55は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、伝導体(又は導電体又はコンダクタ)が充填された複数のビアをさらに含んで成り、前記伝導体が充填された複数のビアは、それぞれ、前記隣接する個々のキャパシタを分離する間隔(又は空間又はスペース又はスペーシング)に位置付けられていて、前記絶縁性材料を通って延在しており、前記伝導体が充填された複数のビアは、それぞれ、対応するキャパシタ・ターミナルと、対応する第1電極または対応する第2電極との間に電気的な接触を提供する。
【0175】
態様56は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記隣接する個々のキャパシタを分離する間隔(又は空間又はスペース又はスペーシング)が、1μm~10mmである。
【0176】
態様57は、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスであり、前記シングル・デバイス層が、平面の構成(又はプラナー・コンフィギュレーション)であるか、曲面の構成(又はカーブ・コンフィギュレーション)であり、前記曲面の構成の曲率半径が、5cmよりも大きい。
【0177】
態様58は、方法であり、当該方法は、
第1電極と、誘電層と、第2電極とを含んで成るキャパシタを提供することであって、
第1電極が、修飾されたアルミニウムホイルを含んで成り、
前記誘電層が、第1電極に適合しており(又は同形もしくは共形であり又はコンフォーマルであり)、前記誘電層は、酸化アルミニウムを含んで成り、
第2電極が、伝導性材料(又は導電性材料)を含んで成り、前記伝導性材料が、前記誘電層と適合して接触(又は同形もしくは共形で接触又はコンフォーマルで接触)していること、
シングル・デバイス層に配置(又は配列又は整列)される複数の個々のキャパシタを形成するために、前記キャパシタの一部(又は部分)を除去するように前記キャパシタをパターン化(又はパターニング)すること、
複数のキャパシタ・ターミナルを提供することであって、前記キャパシタ・ターミナルは、1以上の第1電極ターミナルと、1以上の第2電極ターミナルとを含んで成り、前記1以上の第1電極ターミナルに含まれるそれぞれの第1電極ターミナルは、1以上の第1電極と電気的に接触しており、前記1以上の第2電極ターミナルに含まれるそれぞれの第2電極ターミナルは、1以上の第2電極と電気的に接触しており、それによって、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスを形成(又は生成)すること
を含む。
【0178】
態様59は、前記または後記の態様のいずれかに記載の方法であり、前記キャパシタを提供することが、
前記修飾されたアルミニウムホイルを提供することと、
前記修飾されたアルミニウムホイルをアノード化(又はアノダイズ又はアノダイゼーション)プロセスに供することであって、前記アノード化プロセスによって、第1電極に適合する(又は同形もしくは共形である又はコンフォーマルである)誘電層を形成(又は生成)することと、
前記伝導性材料を前記誘電層に隣接して配置(又は配列又は整列)することと
を含む。
【0179】
態様60は、前記または後記の態様のいずれかに記載の方法であり、前記キャパシタを提供することが、さらに、
前記伝導性材料に伝導性炭素質層(又は導電性炭素質層)を堆積(又は成膜)させること、
前記伝導性材料に拡散バリア層を堆積(又は成膜)させること、または
前記伝導性材料に金属化層(又はメタル化層又はメタライゼーション層)を堆積(又は成膜)させること
の1以上を含む。
【0180】
態様61は、前記または後記の態様のいずれかに記載の方法であり、前記キャパシタを提供することが、さらに、前記伝導性材料を前記誘電層に隣接して配置(又は配列又は整列)する前に前記修飾されたアルミニウムホイルをパターン化(又はパターニング)することを含む。
【0181】
態様62は、前記または後記の態様のいずれかに記載の方法であり、前記伝導性材料を前記誘電層に隣接して配置(又は配列又は整列)する前に前記修飾されたアルミニウムホイルをパターン化(又はパターニング)する。
【0182】
態様63は、前記または後記の態様のいずれかに記載の方法であり、前記キャパシタを提供することが、さらに、前記修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルをアノード化プロセス(又はアノダイズ・プロセス又はアノダイゼーション・プロセス)に供する前に前記修飾されたアルミニウムホイルをパターン化(又はパターニング)することを含む。
【0183】
態様64は、前記または後記の態様のいずれかに記載の方法であり、前記修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルを前記アノード化プロセスに供する前に前記修飾されたアルミニウムホイルをパターン化(又はパターニング)する。
【0184】
態様65は、前記または後記の態様のいずれかに記載の方法であり、前記キャパシタを提供することが、レーザー・エッチングまたはレーザー・アブレーションのプロセスを用いて、前記修飾されたアルミニウムホイルをパターン化(又はパターニング)することを含む。
【0185】
態様66は、前記または後記の態様のいずれかに記載の方法であり、前記キャパシタをパターン化(又はパターニング)することが、
複数の個々の第1電極を形成(又は生成)するために第1電極をパターン化(又はパターニング)すること、
複数の個々の誘電層を形成(又は生成)するために前記誘電層をパターン化(又はパターニング)すること、または
複数の個々の第2電極を形成(又は生成)するために第2電極をパターン化(又はパターニング)すること
の1以上を含む。
【0186】
態様67は、前記または後記の態様のいずれかに記載の方法であり、前記キャパシタをパターン化(又はパターニング)することが、
前記キャパシタをマスキング(又はマスク)およびエッチングすること、
前記キャパシタをレーザー・エッチングまたはレーザー・アブレーションのプロセスに供すること、または
前記キャパシタを機械でダイシング(又は機械的にダイシング)すること
の1以上を含む。
【0187】
態様68は、前記または後記の態様のいずれかに記載の方法であり、前記キャパシタをパターン化(又はパターニング)することが、
ポリマー・アイソレーション・ブリッジ・パターンを堆積(又は成膜)させることと、
伝導性材料(又は導電性材料)が前記ポリマー・アイソレーション・ブリッジ・パターンに含まれるように伝導性材料を堆積(又は成膜)させることと
を含む。
【0188】
態様69は、前記または後記の態様のいずれかに記載の方法であり、前記キャパシタをパターン化(又はパターニング)することが、
ポリマーのマイクロディスペンス(又はマイクロディスペンシング)またはマイクロプリント(又はマイクロプリンティング)によってポリマー・アイソレーション・ブリッジ・パターンを堆積(又は成膜)させることと、
伝導性材料が前記ポリマー・アイソレーション・ブリッジ・パターンに含まれるようにマイクロディスペンス(又はマイクロディスペンシング)またはマイクロプリント(又はマイクロプリンティング)によって伝導性材料を堆積(又は成膜)させることと
を含む。
【0189】
態様70は、前記または後記の態様のいずれかに記載の方法であり、前記キャパシタをマスキング(又はマスク)およびエッチングすることが、
フォトレジストによって第2電極をマスキング(又はマスク)すること、および
マスキング(又はマスク)されていない第2電極部分(又は第2電極の一部)をウェット・エッチングすること、またはマスキング(又はマスク)されていない第2電極部分(又は第2電極の一部)をプラズマ・エッチングすることであって、それによって、複数の個々の第2電極を形成(又は生成)すること
を含む。
【0190】
態様71は、方法であって、当該方法は、
修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルを提供することであって、前記修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルが、アルミニウムコア層と、修飾(又は改質)されたトップ表面(又はトップ面又は上面)と、修飾(又は改質)されたボトム表面(又はボトム面又は下面)とを含んで成ることと、
前記修飾されたアルミニウムホイルをアノード化(又はアノダイズ又はアノダイゼーション)プロセスに供することであって、前記アノード化プロセスによって、前記修飾されたトップ表面および前記修飾されたボトム表面に誘電層を形成(又は生成)し、前記修飾されたトップ表面および前記修飾されたボトム表面に誘電層が適合している(又は同形もしくは共形である又はコンフォーマルである)ことと、
前記誘電層に隣接して伝導性材料(又は導電性材料)を配置(又は配列又は整列)することと
を含む。
【0191】
態様72は、前記または後記の態様のいずれかに記載の方法であり、前記伝導性材料に伝導性炭素質層(又は導電性炭素質層)を堆積(又は成膜)させること、
前記伝導性材料に拡散バリア層を堆積(又は成膜)させること、または
前記伝導性材料に金属化層(又はメタル化層又はメタライゼーション層)を堆積(又は成膜)させること
のうち1以上をさらに含む。
【0192】
態様73は、前記または後記の態様のいずれかに記載の方法であり、前記伝導性材料を前記誘電層に隣接して配置(又は配列又は整列)する前に、前記修飾されたアルミニウムホイルをパターン化(又はパターニング)することをさらに含む。
【0193】
態様74は、前記または後記の態様のいずれかに記載の方法であり、前記修飾されたアルミニウムホイルを前記アノード化プロセスに供する前に、前記修飾されたアルミニウムホイルをパターン化(又はパターニング)することをさらに含む。
【0194】
態様75は、前記または後記の態様のいずれかに記載の方法であり、レーザー・エッチングまたはレーザー・アブレーションのプロセスを用いて、前記修飾されたアルミニウムホイルをパターン化(又はパターニング)することをさらに含む。
【0195】
態様76は、前記または後記の態様のいずれかに記載の方法であり、前記キャパシタを提供することが、前記または後記の態様のいずれかに記載の方法を包含する。
【0196】
態様77は、マルチ・コンポーネント・デバイス(又は多成分デバイス)であって、当該マルチ・コンポーネント・デバイスは、マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイス(又は多端子キャパシタ・デバイス又は多端子コンデンサ・デバイス)と、1以上のサーキット・コンポーネント(又は回路コンポーネント又は回路成分)とを含んで成り、
前記マルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスは、複数のキャパシタと、複数のキャパシタ・ターミナルとを含んで成り、
前記複数の個々のキャパシタが、シングル・デバイス層に配置(又は配列又は整列)されており、前記複数の個々のキャパシタは、それぞれ、第1電極と、誘電層と、第2電極とを含んで成り、
第1電極が、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルを含んで成り、
前記誘電層が、第1電極に適合しており(又は同形もしくは共形であり又はコンフォーマルであり)、前記誘電層は、酸化アルミニウムを含んで成り、
第2電極が、前記誘電層に適合して接触(又は同形もしくは共形で接触又はコンフォーマルで接触)している伝導性材料(又は導電性材料)を含んで成り、
前記複数のキャパシタ・ターミナルが、1以上の第1電極ターミナルと、1以上の第2電極ターミナルとを含んで成り、
1以上の第1電極ターミナルのそれぞれが、1以上の第1電極と電気的に接触しており、
1以上の第2電極ターミナルのそれぞれが、1以上の第2電極と電気的に接触しており、
1以上の前記サーキット・コンポーネントの少なくとも1つが、前記複数のキャパシタ・ターミナルの少なくとも1つのキャパシタ・ターミナルと電気的に連絡して位置付けられている(又は配置又はポジショニングされている)。
【0197】
態様79は、ダブルサイド(又は両面)のキャパシタ・デバイスであって、当該ダブルサイドのキャパシタ・デバイスは、第1電極と、誘電層と、第2電極とを含んで成り、
第1電極は、修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルを含んで成り、前記修飾(又は改質)されたアルミニウムホイルは、アルミニウムコア層と、修飾(又は改質)されたトップ表面(又はトップ面又は上面)と、修飾(又は改質)されたボトム表面(又はボトム面又は下面)とを含んで成り、
前記誘電層は、第1電極に適合しており(又は同形もしくは共形であり又はコンフォーマルであり)、前記誘電層は、酸化アルミニウムを含んで成り、
第2電極は、前記誘電層に適合して接触(又は同形もしくは共形で接触又はコンフォーマルで接触)している伝導性材料(又は導電性材料)を含んで成る。
【0198】
態様80は、前記または後記の態様のいずれかに記載のデバイスであり、当該デバイスは、前記または後記の態様のいずれかに記載のマルチ・ターミナル・キャパシタ・デバイスまたはそのコンポーネント(又は成分又は要素)を含んで成る。
【0199】
態様81は、前記または後記の態様のいずれかに記載のデバイスであり、当該デバイスは、前記または後記の態様のいずれかに記載の方法によって製造されている。
【0200】
態様82は、前記または後記の態様のいずれかに記載の方法であり、当該方法は、前記または後記の態様のいずれかに記載のデバイスを製造する方法を包含している。
【0201】
態様83は、前記または後記の態様のいずれかに記載のデバイスであり、当該デバイスは、前記または後記の態様のいずれかに記載の方法によって製造されている。
【0202】
本開示で言及されるすべての特許、刊行物(又は公報)および抄録(又は要約)は、その全体が参照により本開示に組み込まれている(又は援用されている)。上記の実施形態の説明(例示の実施形態を含む)は、例示および説明を目的として示されているに過ぎない。開示された正確な形態を包括すること、または開示された正確な形態に限定することは意図していない。その多数の変更(又は改変)、適用(又は適合)および使用(又は用途)は、当業者には明らかである。
図1
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図13A
図13B
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【国際調査報告】