电容单元及其制造方法与流程

电气元件制品的制造及其应用技术1.本发明涉及一种半导体技术，尤其是涉及一种电容单元及其制造方法、电容集成结构。背景技术：2.现有电容(例如mlcc)的完整制造流程包括诸多工艺步骤，例如，调浆、瓷膜成型、印刷、堆叠、均压、切割、去胶、烧结、倒角、沾银、烧附、电镀、测试、包装等步骤，此产品制造程序虽然复杂却十分成熟，相关产业链的供应商或者是产量，长期呈现一种足量供给的稳定状态。直至近期随着科技进步，物联网、5g通讯、人工智能、电动车各种新领域的应用被开发，以及各类型电子产品的功能日益提升，采用元件的种类与数量愈加庞大；主动元件使用数量的扩增与精密度的提高，使得搭配的被动元件数量也随之倍数成长，积层陶瓷电容(mlcc)则为其中之最。因此，市场逐渐开始呈现供不应求的状况，而近期被动元件供应商的增产计划并无法完全满足市场需求，缺货的情况将会影响整体产业的发展。另一方面，如何在有限的空间之内将所有元件布局陈列是一大课题，为因应高密度的元件布局陈列，朝缩小元件面积甚至体积为势在必行，传统的电容制造工艺，无论是在面积的微缩或者产品的精密度都已经面临挑战。3.有鉴于此，本发明使用一种有别于传统积层陶瓷电容(mlcc)的材料、构造与制造流程，为市场供给提供另一种电容的选择。本发明也可降低电容面积缩小的困难度进而提高产品精密度，另一方面则可避免传统积层陶瓷电容(mlcc)制造流程中高温锻烧的程序，进而达到节能减碳并降低其制造成本。技术实现要素：4.鉴于上述现有技术的缺点，本发明提供一种电容单元及其制造方法，适于制作具有高电容的双面电容单元。5.为达到上述目的及其他相关的目的，本发明实施例提供一种电容单元制造方法，包括提供一载板；形成一金属层于所述载板上，并在所述金属层上定义多个金属区块；在各所述金属区块上形成各中间堆叠结构，各所述中间堆叠结构各自具有一第一电容导电层、一第二电容导电层以及位于所述第一电容导电层与所述第二电容导电层之间的一电容绝缘层，且所述第一电容导电层电性连接所述金属区块；以及移除所述载板以外露各所述金属区块，用于形成独立的多个电容单元。其中，各所述金属区块形成各所述电容单元的底面电极，各所述中间堆叠结构中的所述第二电容导电层形成各所述电容单元的顶面电极。6.可选地，所述载板为玻璃载板。7.可选地，所述方法还包括形成一离型层于所述载板上，并形成所述金属层于所述离型层上。8.可选地，所述于各所述金属区块上形成各中间堆叠结构的步骤还包括：形成所述第一电容导电层于所述金属区块上；形成所述电容绝缘层于所述第一电容导电层上；以及形成所述第二电容导电层于所述电容绝缘层上。9.可选地，所述于各所述底面电极上形成各中间堆叠结构的步骤还包括：形成一绝缘材料层于所述金属区块上；在所述绝缘材料层中形成外露所述金属区块的多个沟槽，用于定义位于所述金属区块上的一增高子结构；沿所述增高子结构的表面以及所述金属区块的外露表面形成具有厚度实质均匀的所述第一电容导电层；沿所述第一电容导电层的表面形成具有厚度实质均匀的所述电容绝缘层；以及于所述电容绝缘层上形成所述第二电容导电层，其中，所述第二电容导电层的下表面沿所述电容绝缘层的表面延伸。10.可选地，所述沟槽的水平剖面呈多边形、圆形或矩形。11.可选地，所述沟槽的垂直剖面呈锥形、柱形或梯形。12.可选地，所述增高子结构的高度可介于5～150微米。13.可选地，所述方法还包括利用光刻工艺、激光工艺、干蚀刻工艺中的任一种形成所述增高子结构。14.可选地，所述第一电容导电层和所述第二电容导电层是利用溅镀工艺或电镀工艺而形成。15.可选地，所述第一电容导电层包括至少一金属子层。16.本发明另一实施例提供一种电容单元，其包括：一底面电极；一增高子结构，其设于所述底面电极上并具有外露所述底面电极的多个沟槽；一第一电容导电层，其设于所述增高子结构的表面以及所述底面电极的表面，并具有实质均匀地厚度；一电容绝缘层，其衬设于所述第一电容导电层的表面，并具有实质均匀地厚度；以及一顶面电极，其覆盖所述电容绝缘层的表面，且所述顶面电极的邻接所述电容绝缘层的一侧沿所述电容绝缘层的表面延伸。17.可选地，所述第一电容导电层包括至少一金属子层。18.可选地，所述沟槽的水平剖面呈多边形、圆形或矩形。19.可选地，所述沟槽的垂直剖面呈锥形、柱形或梯形。20.呈上所述，本发明所提供的电容单元的制造方法可用于制作双面式的电容单元，相较于传统双面式电容的制造工艺，本发明可以简化电容的制造工艺，并达到降低制造成本的目的。21.再者，通过在电容单元中形成增高子结构，可以增加电容单元中各电容导电层的延伸长度，从而增加双面电容单元的电容值。附图说明22.图1至图19为本发明电容单元的制造方法的流程示意图；23.图20至图26为本发明电容单元的不同实施例示意图。24.符号说明[0025]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ电容单元[0026]11ꢀꢀꢀꢀꢀ载板[0027]115ꢀꢀꢀꢀ离型层[0028]12ꢀꢀꢀꢀꢀ金属层[0029]13ꢀꢀꢀꢀꢀ金属区块/底面电极[0030]14ꢀꢀꢀꢀꢀ中间堆叠结构[0031]140ꢀꢀꢀꢀ绝缘材料层[0032]140aꢀꢀꢀ第一绝缘材料层[0033]140bꢀꢀꢀ第二绝缘材料层[0034]1401ꢀꢀꢀ沟槽[0035]1402ꢀꢀꢀ增高子结构[0036]1403ꢀꢀꢀꢀ光致抗蚀剂层[0037]1404ꢀꢀꢀꢀ区隔渠道[0038]141ꢀꢀꢀꢀꢀ第一电容导电层[0039]1411ꢀꢀꢀꢀ金属子层[0040]142ꢀꢀꢀꢀꢀ第二电容导电层/顶面电极[0041]143ꢀꢀꢀꢀꢀ电容绝缘层具体实施方式[0042]以下内容将搭配附图，通过特定的具体实施例说明本发明的技术内容，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明也可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用。本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下，进行各种修饰与变更。尤其是，在附图中各个元件的比例关系及相对位置仅具示范性用途，并非代表本发明实施的实际状况。[0043]有鉴于现有技术中存在的各种问题，本发明一实施例提供一种电容单元及其制造方法，请容说明如下：[0044]参考图1，提供一载板11。[0045]在本实施例中，载板11为玻璃载板11。[0046]参考图2，形成一离型层115于载板11上。[0047]在本实施例中，可通过贴膜或涂布方式形成离型层115。[0048]参考图3和图4，形成金属层12于离型层115上，并在金属层12上定义多个金属区块13。[0049]在本实施例中，可利用溅镀或电镀沉积法形成金属层12[0050]在本实施例中，可利用黄光制作工艺(曝光显影)以及蚀刻制作工艺于金属层12上定义出各金属区块13。[0051]参考图5，在各金属区块13上形成各中间堆叠结构14。[0052]在本实施例中，各中间堆叠结构14各自具有一第一电容导电层141、一第二电容导电层142以及位于第一电容导电层141与第二电容导电层142之间的一电容绝缘层143，其中，第一电容导电层141与金属区块13电性连接。[0053]可选地，可以形成平面式的中间堆叠结构141，其包括：形成绝缘材料层140以覆盖金属区块13和外露的离型层115，并平坦化绝缘材料层140以外露金属区块13的顶面，接着，形成第一电容导电层141于外露的金属区块13上方，并使第一电容导电层141与金属区块13电性连接，而后，形成电容绝缘层143以覆盖外露的第一电容导电层141和绝缘材料层140，最后，形成第二电容导电层142于电容绝缘层143上方，以通过电容绝缘层143电性隔离第一电容导电层141和第二电容导电层142。如此，可以在去除载板11与离型层115后形成如图23所示具有平面式结构的电容单元。[0054]另应说明的是，在本实施例中，第一电容导电层141与金属区块13可成形为一体，或者，第一电容导电层141可以省略，形成电容绝缘层143以覆盖外露的金属区块13和绝缘材料层140，而后，形成第二电容导电层142于电容绝缘层143上方，以通过电容绝缘层143电性隔离金属区块13和第二电容导电层142。如此，可以在去除载板11与离型层115后形成如图26所示具有平面式结构的电容单元。[0055]可选地，可进一步在中间堆叠结构14中形成增高子结构1402，以获得增高式的中间堆叠结构14，如此，可以在去除载板11与离型层115后形成如图20所示具有深沟式结构的电容单元。在本发明中，可利用不同的制造工艺形成中间堆叠结构14中的增高子结构1402。[0056]在一种实施方案中，可利用光刻工艺形成中间堆叠结构143中的增高子结构1402，其具体包括：[0057]参考图6，可形成具有预设厚度的一绝缘材料层140于金属区块13上。[0058]在本实施例中，可通过压合或涂布方式于金属区块13以及外露的离型层115上生成光致抗蚀剂绝缘材料层140以作为电容单元1的结构层。[0059]参考图7，可通过曝光、显影及高温烘烤固化(cure)工艺于绝缘材料层140中形成外露金属区块13的多个沟槽1401，用于定义位于金属区块13上的一增高子结构1402。[0060]在本实施例中，可进一步于绝缘材料层140中形成外露相邻两个金属区块13之间的离型层115的区隔渠道1404，以供后续通过例如切割工艺区隔相邻的两个金属区块13。[0061]在另一种实施方案中，可利用激光工艺形成中间堆叠结构143中的增高子结构1402，其具体包括：[0062]参考图8，形成第一绝缘材料层140a于金属区块13和外露的离型层115(即各金属区块13之间的缝隙)上方。[0063]参考图9，通过平坦化工艺平坦化第一绝缘材料层140a，以外露金属区块13的顶面。[0064]参考图10，通过键结或黏着工艺形成第二绝缘材料层140b于金属区块13以及第一绝缘材料层140a上方。[0065]在本实施例中，第二绝缘材料层140b为玻璃、石英、陶瓷材料等硬质绝缘材料。[0066]在本实施例中，还可通过研磨工艺薄化第二绝缘材料层140b。[0067]参考图11，通过激光钻孔工艺于第二绝缘材料层140b中形成外露金属区块13的多个沟槽1401，用于定义位于金属区块13上的一增高子结构1402。[0068]在本实施例中，可进一步于第二绝缘材料层140b中形成外露相邻两个金属区块13之间的离型层115的区隔渠道1404，以供后续通过例如切割工艺区隔相邻的两个金属区块13。[0069]在又一种实施方案中，可利用例如深层反应离子蚀刻(drie)的干蚀刻工艺形成中间堆叠结构143中的增高子结构1402，其具体包括：[0070]参考图8，形成第一绝缘材料层140a于金属区块13和外露的离型层115(即各金属区块13之间的缝隙)上方。[0071]参考图9，通过平坦化工艺平坦化第一绝缘材料层140a，以外露金属区块13的顶面。[0072]参考图10，通过链结或黏着工艺形成第二绝缘材料层140b于金属区块13以及第一绝缘材料层140a上方，并通过研磨工艺薄化第二绝缘材料层140b。。[0073]在本实施例中，第二绝缘材料层140b为玻璃、石英、陶瓷材料等硬质绝缘材料。[0074]参考图12，通过干蚀刻工艺于第二绝缘材料层140b上形成光致抗蚀剂层1403。[0075]参考图13，通过黄光制作工艺定义光致抗蚀剂层1403中的待蚀刻区域，并通过干蚀刻法蚀刻第二绝缘材料层140b中对应于待蚀刻区域的部分区域，以于第二绝缘材料层140b中形成外露金属区块13的多个沟槽1401，用于定义位于金属区块13上的增高子结构1402。[0076]在本实施例中，可进一步于第二绝缘材料层140b中形成外露相邻两个金属区块13之间的离型层115的区隔渠道1404，以供后续通过例如切割工艺区隔相邻的两个金属区块13。[0077]参考图14，移除第二绝缘材料层140b上方的光致抗蚀剂层1403。[0078]需说明的是，本发明并不限于通过上述三种技术方案形成中间堆叠结构143中的增高子结构1402，也可采用其他制作工艺予以形成。[0079]在本实施例中，所形成的各沟槽1401的水平剖面可呈多边形、圆形或矩形。[0080]在本实施例中，各沟槽1401的垂直剖面可呈锥形、柱形或梯形(参考图22)。[0081]可选地，增高子结构1402的高度可介于5微米至150微米之间，但并不以此为限，也可根据实际需求进行调整。[0082]参考图15，接续上述利用光刻工艺、激光工艺或干蚀刻工艺形成增高子结构1402的步骤，接着，可沿增高子结构1402的表面以及金属区块13的外露表面形成具有厚度实质均匀的第一电容导电层141。[0083]在本实施例中，可通过电镀法或电镀沉积法形成厚度实质均匀的第一电容导电层141，并使第一电容导电层141与金属区块13的外露部分电性连接，并保持各区隔渠道1404的外露状态。[0084]在本实施例中，第一电容导电层141包括至少一金属子层，请参考图21，在本实施例中，第一电容导电层141可包括有两层金属子层1411，但并不以此为限，金属子层1411的数量可根据实际需求进行调整。[0085]参考图16，沿第一电容导电层141的表面形成具有厚度实质均匀的电容绝缘层143。[0086]参考图17，于电容绝缘层143的上方形成第二电容导电层142。如图所示，第二电容导电层142的下表面沿着电容绝缘层143的表面延伸。[0087]在本实施例中，可通过溅镀法或电镀沉积法形成具有平坦化上表面的第二电容导电层142。[0088]参考图18，将图17所示的结构进行整体翻面，以使载板11位于结构的顶面，请一并参考图24。[0089]参考图19至图20，移除载板11以外露各金属区块13，用于形成独立的多个电容单元1，请一并参考图25，其中，在各电容单元1中，各外露的金属区块13形成各电容单元1的底面电极13，而各中间堆叠结构14中的第二电容导电层142则形成各电容单元1的顶面电极142。[0090]在本实施例中，可通过光照或激光工艺裂解离型层115用于剥离载板11，从而外露各金属区块13。[0091]在本实施例中，沿各区隔渠道1404执行区隔工艺以形成独立的多个电容单元1。[0092]请参考图20，本发明的另一实施例提供一种电容单元1，其主要包括一底面电极13、一增高子结构1402、一第一电容导电层141、一电容绝缘层143、一顶面电极142。[0093]在本实施例中，增高子结构1402设于底面电极13上，并具有外露底面电极13的多个沟槽1401；第一电容导电层141设于增高子结构1402的表面以及底面电极13的表面，并具有实质均匀地厚度；电容绝缘层143衬设于第一电容导电层141的表面，并具有实质均匀地厚度；顶面电极142覆盖电容绝缘层143的表面，其中，顶面电极142邻接电容绝缘层143的一侧沿电容绝缘层143的表面延伸，顶面电极142远离电容绝缘层143的一侧形成顶面电极142的外露平坦表面。[0094]可选地，第一电容导电层141可包括至少一层金属子层1411，例如，图21的实施例中所示的两层金属子层，但并不以此为限，构成第一电容导电层141的金属子层1411的数量可根据实际需求进行增减。[0095]可选地，增高子结构1402中的各沟槽1401的水平剖面可呈多边形、圆形或矩形等。[0096]可选地，增高子结构1402中的各沟槽1401的垂直剖面可呈锥形、柱形或梯形等(参考图22)。[0097]综上所述，利用本发明的电容单元的制造方法，可形成具有顶面电极和底面电极的双面式电容单元。再者，本发明通过在电容单元中形成增高子结构，并沿增高子结构的轮廓形成各电容导电层，用于增加各电容导电层的延伸长度，以利于制作具有高电容的双面式电容单元，因此，本发明可通过半导体制作工艺的深层反应离子蚀刻(drie)方式生成深沟式结构，以构成可大幅增加面积而有高电容的深沟式硅电容(deep trench capacitor)，而提供具有体积小且具高电容的优势的双面式电容单元。另外，本发明电容单元的深沟式结构并非利用底材构成而无深度限制，相较于具有平面式结构的电容单元具有高电容的优势。[0098]再者，本发明是将多个电容堆叠结构形成在载板上，以构成包含有多个电容单元的电容集成结构，因此在移除载板之后无需再通过例如切割等制作工艺就可以大量形成可作为电容的电容单元，相较于传统积层陶瓷电容的制造工艺，本发明可以简化电容的制造流程及电容结构，而降低电容面积缩小的困难度进而提高产品精密度，且可避免传统积层陶瓷电容制造流程中高温锻烧的程序，以达到降低制造成本的目的。









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