[發明專利]包括第一介電層和第二介電層的多層膜

有效

• 申請號: 201380069675.5
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN104903982B
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: D·格霍施;C·S·萊昂斯;R·E·戈里爾;S·P·馬基
• 申請（專利權）人: 3M創新有限公司
• 主分類號: H01G4/33
• 分類號: H01G4/33;H01G4/20;H01L49/02;H05K1/16
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 蘇娟;尹景娟

本發明公開了一種多層介電膜，其包括由具有第一擊穿場強的材料制備的第一介電層和由具有不同擊穿場強的材料制備的設置在第一介電層上的第二介電層。還公開了一種多層膜，其包括第一導電層，設置在第一導電層上的第一介電層，設置在第一介電層上的第二介電層，以及設置在第二介電層上的第二導電層。第一導電層可以具有至少十納米的平均表面粗糙度，至少十微米的厚度，或者至多10％的平均可見光透射率中的至少一者。第一介電層可以為聚合物，并且通常具有比第二介電層更低的介電常數，其可以為陶瓷。

相關專利申請的交叉引用

本專利申請要求2012年11月21日提交的美國臨時專利申請61/728,986的優先權，其公開內容全文以引用方式并入本文。

背景技術

在微電子產品中，通常約80％的電子部件屬于無源器件類別，其不能夠在電路性能方面增加增益或執行開關功能。表面安裝的分立組件可占據印刷電路/布線板的表面積的超過40％；占據這一數額的空間可能發出了一個挑戰。與分立式無源器件相關的其他挑戰包括成本、處理、裝配時間和收率。

嵌入式無源器件提供了分立式無源器件的一種替代形式。通過從印刷電路/布線板的表面上除去分立式無源元件并將它們嵌入到基底板的內層，嵌入式無源器件可以提供許多優點，例如減小的尺寸和重量，提高的可靠性，更好的性能和降低的成本。這些優點，例如，已在過去十年期間驅動了朝著嵌入式無源技術發展的顯著量的努力。參見，例如，美國專利申請6,974,547(Kohara等人)和8,183,108(Borland等人)和美國專利申請公開2007/0006435(Banerji等人)和2010/0073845(Suh等人)。

在其他技術中，無機或雜化無機/有機層已在用于電學、包裝和裝飾應用的薄膜中使用。這些層可提供所需的特性，如機械強度、耐熱性、耐化學品性、耐磨性、濕氣阻隔性和氧氣阻隔性。多層結構可通過各種制備方法來制備。這些方法包括液體涂布技術，例如溶液涂布、輥涂、浸涂、噴涂和旋涂；以及干法涂布技術例如化學氣相沉積(CVD)、等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)、濺射和用于固體材料的熱蒸鍍的真空處理。用于多層涂層的一種方法是制備多層氧化物涂層，例如散布于薄聚合物膜保護層上的氧化鋁或氧化硅。多層構造的例子可見于美國專利7,449,146(Rakow等人)和美國專利申請公布2009/0109537(Bright等人)中。

發明內容

下一代嵌入式電容器要求較高的電容密度與可接受的介電損耗和滲漏電流值用于在微電子領域中應用。電容密度可以通過使用更薄的介電材料而提高。然而，當使用薄介電膜時，因為基底表面粗糙度，外來顆粒污染，以及介電薄膜中的針孔和裂紋可導致功能性電容器的低收率。

本發明提供了包括第一介電層和第二介電層的多層膜，其所述介電層可以在例如用于嵌入式電容器和能量儲存應用的薄膜電容器中是可用的。導電基底上的第一介電層充當平坦化介電層，其可以減輕表面粗糙度和外來顆粒污染的問題。第二介電層設置在(例如，直接設置在)第一介電層上。在許多實施例中，第二介電層可以覆蓋形成在第一介電層中的任何裂紋或針孔。第一介電層和第二介電層的組合通常在柔性基底上提供了高收率的功能電容器，其具有高電容密度值，低介電損耗和優異的絕緣特性。有利的是，本文公開的多層膜并不需要復雜的沉積設備，潔凈室環境，或者通常的任何種類的對基底進行的表面清潔處理。

在一個方面，本發明提供了具有第一介電層和直接形成于第一介電層上的第二介電層的多層介電膜，第一介電層包括具有第一擊穿場強的第一材料，第二介電層包括具有小于第一擊穿場強的第二擊穿場強的第二材料。第一介電層在局部位置處具有小于第二擊穿場強的第三擊穿場強，并且多層介電膜在局部位置處具有高于第三擊穿場強的第四擊穿場強。局部位置可以是例如第一介電層中的裂紋或針孔。

在另一方面中，本發明提供了一種多層膜，其包括第一導電層，直接形成于第一導電層上的第一介電層，直接形成于第一介電層上的第二介電層，以及直接形成于第二介電層上的第二導電層。