在通孔与电容器的极板之间具有电介质的电容器的制造方法
【专利说明】在通孔与电容器的极板之间具有电介质的电容器
[0001] 相关申请的夺叉引用
[0002] 本申请要求共同拥有的于2013年3月15日提交的美国非临时专利申请 No. 13/833,632的优先权，该非临时专利申请的内容通过援引全部明确纳入于此。
[0003] 领域
[0004] 本公开一般涉及电容器。
[0005] 相关技术描述
[0006] 技术进步已产生越来越小且越来越强大的计算设备。例如，当前存在各种各样的 便携式个人计算设备，包括较小、轻量且易于由用户携带的无线计算设备，诸如便携式无线 电话、个人数字助理（PDA)以及寻呼设备。更具体地，便携式无线电话（诸如蜂窝电话和网 际协议（IP)电话）可通过无线网络传达语音和数据分组。此外，许多此类无线电话包括被 纳入于其中的其他类型的设备。例如，无线电话还可包括数码相机、数码摄像机、数字记录 器以及音频文件播放器。同样，此类无线电话可处理可执行指令，包括可被用于访问因特网 的软件应用，诸如web浏览器应用。如此，这些无线电话可包括相当强的计算能力。
[0007] 在无线通信设备中使用的设备（例如，共用器）可使用透玻通孔（TGV)技术来形 成以提供与多层芯片共用器（MLCD)技术相比较小的尺寸、较高的性能、以及成本优势。使 用TGV技术形成的设备可包括可具有电容器和电感器的电路（例如，谐振电路，诸如电感 性一电容性（L-C)谐振电路）。使用TGV技术的L-C谐振电路涉及使用部分填充式透玻通 孔（TGV)结构的电感器和耦合至该电感器的电容器的制造，其中该电容器经由沿基板从该 TGV延伸到电容器的金属迹线耦合至该电感器。沿L-C谐振电路的金属迹线引入了附加电 阻，该附加阻抗可以在更多功耗方面降级整体电路性能。例如，串联电阻的增加降低了谐振 电路的品质因数（Q因数），从而指示相对于所存储的电路能量的较高能量损耗（或功率损 耗）率。
[0008] 麗述
[0009] 本公开提出了包括在通孔与电容器的第一极板之间具有电介质的电容器的电路 的特定实施例。固体填充式（或气密填充式）通孔（例如，TGV)结构可以使得电容器能够 在该通孔顶部形成。
[0010] 在一特定实施例中，一种器件包括基板、至少部分地通过该基板延伸的通孔、以及 电容器。电容器的电介质位于该通孔与电容器的极板之间，并且电容器的极板在基板以外 并且在该器件内。
[0011] 在另一特定实施例中，一种方法包括形成至少部分地通过器件的基板延伸的通孔 以及形成电容器。电容器的电介质位于该通孔与该电容器的极板之间。电容器的极板在该 基板以外并且在该器件内。
[0012] 在另一特定实施例中，一种存储指令的计算机可读存储设备，该指令在由处理器 执行时使该处理器执行操作，该操作包括发起形成至少部分地通过器件的基板延伸的通孔 以及发起形成电感器。电容器的电介质位于该通孔与该电容器的极板之间。电容器的极板 在该基板以外并且在该器件内。
[0013] 在另一特定实施例中，一种方法包括用于形成至少部分地通过器件的基板延伸的 通孔的步骤以及用于形成电容器的步骤。电容器的电介质位于该通孔与该电容器的极板之 间。电容器的极板在该基板以外并且在该器件内。
[0014] 由所公开的实施例中的至少一个实施例提供的一个特定优势是通过使电容器在 通孔与该电容器的极板之间具有电介质，电路与使电容器偏离通孔并且使用金属迹线耦合 至该通孔相比可以具有较低的功耗。例如，通过使用位于通孔上的电容器，所公开的电路可 以具有较低电阻。降低的电阻可以导致较低的功耗。此外，电路的品质因数（Q因数）可以 高于常规电路。较高的品质因数指示相对于所存储的电路能量的较低的能量损耗率。另外， 通过包括不偏离通孔的电容器，所公开的电路可以具有较小的尺寸。
[0015] 本公开的其他方面、优点和特征将在阅读了整个申请后变得明了，整个申请包括 下述章节：附图简述、详细描述以及权利要求。
[0016] 附图简沐
[0017] 图1是包括在通孔与电容器的极板之间具有电介质的电容器的电路的特定解说 性实施例的框图；
[0018] 图2是包括在通孔与电容器的极板之间具有电介质的电容器的电路的另一特定 解说性实施例的示图；
[0019] 图3是包括在通孔与电容器的极板之间具有电介质的电容器的电路的另一特定 解说性实施例的示图；
[0020] 图4是包括在通孔与电容器的极板之间具有电介质的电容器的电路的另一特定 解说性实施例的示图；
[0021] 图5是包括在通孔与电容器的极板之间具有电介质的电容器的电路的另一特定 解说性实施例的示图；
[0022] 图6是包括在通孔与电容器的极板之间具有电介质的电容器的电路的另一特定 解说性实施例的示图；
[0023] 图7是形成在通孔与电容器的极板之间具有电介质的电容器的方法的特定解说 性实施例的流程图；以及
[0024] 图8是包括在通孔与电容器的极板之间具有电介质的电容器的无线通信设备的 框图；以及
[0025] 图9是用于制造包括在通孔与电容器的极板之间具有电介质的电容器的电子器 件的制造过程的特定解说性实施例的数据流图。
[0026] 详细描沐
[0027] 本公开中提出了包括在通孔与电容器的极板之间具有电介质的电容器的电路以 及电路制造方法的特定实施例。然而，应当领会，关于电路的设计的特定实施例中使用的概 念和洞察可体现在各种上下文中。所呈现的特定实施例仅仅是解说性的，并且不限定本公 开的范围。
[0028] 本公开在具体上下文中描述了特定实施例。然而，根据特定实施例描述的特征、方 法、结构或性质也可按适当方式组合以形成一个或多个其他实施例。另外，附图被用于解说 特征、方法、结构或特性之间的相对关系，并且因此不是按照比例绘制的。方向术语，诸如 "顶"、"底"、"前"、"后"等参照正描述的附图的朝向来使用。如此，方向术语出于解说目的来 使用并且不旨在限定。
[0029] 参照图1，公开了包括在通孔与电容器的极板之间具有电介质的电容器的电路的 特定解说性实施例。图1示出了包括电路的器件1〇〇的一部分的横截面视图。
[0030] 器件100包括底表面190和顶表面192。器件100包括基板102。器件100可包 括从基板102的一侧向基板102的另一侧延伸穿过基板102的第一通孔104。器件100还 包括电容器114。电容器114包括在第一通孔104与电容器114的第二极板108之间的电 介质106。
[0031] 基板102可由低损耗材料（例如，介电、宽带空隙半导体等）制成。低损耗材料可 包括介电材料或高绝缘性半导体材料。在一特定实施例中，器件1〇〇是无源器件，基板102 包括玻璃类型的基板，并且第一通孔104包括透玻通孔。作为解说性、非限定性示例，基板 102可包括玻璃基板、石英基板、绝缘体上硅（SOI)基板、蓝宝石上硅（S0S)基板、高电阻率 基板（HRS)、砷化镓（GaAs)基板、磷化铟（InP)基板、碳化硅（SiC)基板、氮化铝（A1N)基 板、罗杰斯层叠、或塑料基板。
[0032] 第一通孔104可用金属来填充。在一特定实施例中，金属包括铜（Cu)、钨（W)、银 (Ag)或金（Au)中的至少一者。
[0033] 在一特定实施例中，电容器114包括第二极板108 (例如，第二金属层）、电介质 106、以及第一极板120 (例如，第一金属层）。第一极板120可位于第一通孔104与电介质 106之间。第一极板120电親合至第一通孔104。第一极板120和第二极板108位于器件 100内。电介质106可包括二氧化娃（Si02)、氮化娃（Si3N4)、氮氧化娃（SiOxNy)、五氧化二 钽（Ta205)、氧化铝（A1203)或氮化铝（A1N)中的至少一者。电容器114的第二极板108在 基板102以外（例如，在基板102之上并且并不嵌入其中）。
[0034] 器件100可包括包含第一通孔104、第一传导结构140 (例如，背侧金属层）、第二 通孔130、第二传导结构142 (例如，第三金属层）、第三通孔132、和第三传导结构144 (例 如，背侧金属层）的电感器。
[0035] 第一传导结构140和第三传导结构144可位于第一层间电介质（ILD) 110中以将 第一传导结构140和第三传导结构144与其他设备或电路系统电绝缘。电容器114和第二 传导结构142可位于第二ILD112中以将电容器114和第二传导结构142与其他设备或电 路系统电绝缘。第二极板108可位于第四传导结构146(例如，第三金属层）与电介质106 之间。在一特定实施例中，第四传导结构146可位于钝化层150中以将第四传导结构146 与其他设备或电路系统电绝缘。
[0036] 电感器和电容器114可以形成谐振电路。例如，当电容器114用第一极性来充电 并开始放电时，电流可以开始流经电感器。当电容器114放电时，电感器的磁场可因电流流 经电感器而建立。在电容器114已经放电后，随着流经电感器的电流的减少，该磁场可以使 电容器114用与第一极性相反的极性来充电。随着磁场强度降低，相反电流方向的第二电 流可随后流经电感器。第二电流可以将电容器114放电并随后用较早的极性重新对电容器 114充电。跨电容器114和电感器的电压可以在约等于电容器114的电容值乘以电感器的 电感值的频率（例如，谐振频率）处振荡。电流因电阻导致的损耗可阻尼振荡并且可以降 低电路的效率。
[0037] 通过使电容器114在第一通孔104与电容器114的第二极板108之间具有电介质 106,第一通孔104与电容器114之间的电阻可被减少。器件100的第一电路可以