Title:
Ein Dielektrikumsstapel und eine Isolatoreinrichtung
Kind Code:
U1


Abstract:

Dielektrische Struktur, aufweisend: eine erste Schicht (90) aus einem ersten Typ von Dielektrikum, bei einem Substrat ausgebildet, und eine zweite Schicht (92) aus dem ersten Dielektrikum, auf der ersten Schicht ausgebildet, wobei die zweite Schicht durch eine Peripherie begrenzt ist und mindestens einige Teile der zweiten Schicht (92) sich nicht zu einer oder über eine Peripherie (90a) der ersten Schicht erstrecken, und weiterhin aufweisend eine Schicht aus einem zweiten Dielektrikum (304), über einer obersten (94) der Schichten aus dem ersten Dielektrikum ausgebildet, wobei die Schicht aus dem zweiten Dielektrikum eine höhere Permittivität als das erste Dielektrikum besitzt.




Application Number:
DE202016105810U
Publication Date:
01/13/2017
Filing Date:
10/18/2016
Assignee:
Analog Devices Global (Hamilton, BM)



Attorney, Agent or Firm:
WITTE, WELLER & PARTNER Patentanwälte mbB, 70173, Stuttgart, DE
Claims:
1. Dielektrische Struktur, aufweisend: eine erste Schicht (90) aus einem ersten Typ von Dielektrikum, bei einem Substrat ausgebildet, und eine zweite Schicht (92) aus dem ersten Dielektrikum, auf der ersten Schicht ausgebildet, wobei die zweite Schicht durch eine Peripherie begrenzt ist und mindestens einige Teile der zweiten Schicht (92) sich nicht zu einer oder über eine Peripherie (90a) der ersten Schicht erstrecken, und weiterhin aufweisend eine Schicht aus einem zweiten Dielektrikum (304), über einer obersten (94) der Schichten aus dem ersten Dielektrikum ausgebildet, wobei die Schicht aus dem zweiten Dielektrikum eine höhere Permittivität als das erste Dielektrikum besitzt.

2. Dielektrische Struktur nach Anspruch 1, bei der eine räumliche Erstreckung der zweiten Schicht (304) innerhalb einer räumlichen Erstreckung der ersten Schicht (90) enthalten ist.

3. Dielektrische Struktur nach Anspruch 2, bei der die räumliche Erstreckung der zweiten Schicht kleiner ist als die räumliche Erstreckung der ersten Schicht.

4. Dielektrische Struktur nach einem vorhergehenden Anspruch, weiterhin enthaltend eine dritte Schicht (94) aus dem ersten Typ von Dielektrikum und wobei eine räumliche Erstreckung der dritten Schicht (94) innerhalb einer räumlichen Erstreckung der zweiten Schicht (92) enthalten ist und kleiner ist als die räumliche Erstreckung der zweiten Schicht.

5. Dielektrische Struktur nach einem vorhergehenden Anspruch, bei der mindestens eines der folgenden gilt: a) die Schicht aus zweitem dielektrischen Material enthält darin ausgebildete Spannungsentlastungsstrukturen; und/oder b) eine räumliche Erstreckung der Schicht aus dem zweiten dielektrischen Material ist kleiner oder gleich einer räumlichen Erstreckung eines zusammenhängenden Abschnitts aus dem ersten dielektrischen Material.

6. Dielektrische Struktur nach einem vorhergehenden Anspruch, bei der die Schicht aus zweitem Dielektrikum einen oder mehrere darin zwischen über der Schicht aus dem zweiten Dielektrikum ausgebildeten leitfähigen Strukturen ausgebildete Schlitze (320) enthält.

7. Isolator mit einer dielektrischen Struktur nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem ein erster Leiter (52) des Isolators unter der ersten Schicht (90) aus dem ersten dielektrischen Material ausgebildet ist und ein zweiter Leiter (100) des Isolators über einer obersten Schicht (94) aus dem ersten dielektrischen Material ausgebildet ist.

8. Isolator nach Anspruch 7, bei dem der Isolator einen Transformator mit Primär- und Sekundärwicklung umfasst und die dielektrische Struktur zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung angeordnet ist.

9. Einrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das erste dielektrische Material Polyimid ist und/oder das zweite dielektrische Material eines von Siliziumnitrid, Siliziumdioxid, Saphir, Tantalpentoxid, Strontiumtitanat, Wismutferrit und Bariumstrontiumtitanat ist.

10. Isolatoreinrichtung, umfassend:
einen ersten (52) und einen zweiten (100) Leiter;
eine Schicht aus erstem dielektrischen Material (90, 92) zwischen dem ersten (52) und dem zweiten (100) Leiter; und
mindestens ein Gebiet aus zweitem dielektrischen Material (302, 304) zwischen der Schicht aus erstem dielektrischen Material und mindestens dem zweiten Leiter;
wobei das zweite dielektrische Material eine höhere relative Permittivität besitzt als das erste dielektrische Material und wobei die Schicht aus dem ersten Dielektrikum oder das Gebiet aus zweitem dielektrische Material eine Spannungsentlastungsstruktur enthält.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, wobei sich das mindestens eine Gebiet aus zweitem dielektrischen Material (302) nahe Kanten des zweiten Leiters befindet und sich um eine Schutzdistanz über die Kante hinaus erstreckt.

12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, weiterhin umfassend eine weitere Schicht zwischen dem mindestens einen Gebiet aus zweitem dielektrischen Material und dem mindestens einen des ersten und zweiten Leiters.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, wobei die weitere Schicht eine Passivierungsschicht ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 13, wobei eine Dicke der Schicht aus erstem dielektrischen Material zwischen etwa 10 µm und etwa 80 µm liegt.

15. Einrichtung nach Anspruch 10 bis 14, wobei das mindestens eine Gebiet aus zweitem dielektrischen Material die Schicht aus erstem dielektrischen Material im Wesentlichen umgibt.

Description:
QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN

Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität gegenüber der am 10. Juni 2016 eingereichten US-Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 15/179,741 mit dem Titel „Dielectric Stack, An Isolator Device and Method of Forming an Isolator Device“, die eine Teilfortführung (CIP – Continuation in Part) ist, die den Vorzug unter 35 U.S.C. §120 der am 23. Oktober 2015 eingereichten US-Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 14/922,037 mit dem Titel „Isolator and Method of Forming an Isolator“ beansprucht. Die oben aufgeführten Anmeldungen werden hiermit in ihrer Gänze durch Bezugnahme hier aufgenommen.

ERFINDUNGSGEBIET

Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbesserungen in Dielektrikumsschichten, wie sie beispielsweise in Isolatoreinrichtungen verwendet werden. Die vorliegende Offenbarung betrifft auch Isolatoreinrichtungen und Verfahren zum Herstellen von Isolatoreinrichtungen.

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

Die meisten Elektronikschaltungen werden derzeit innerhalb von Mikroelektronikschaltungen implementiert, die üblicherweise als integrierte Schaltungen oder „Chips“ bezeichnet werden. Ein derartiger Chip umfasst einen Halbleiter-Die, der die in ein Kunststoff- oder Keramikgehäuse gekapselte Mikroelektronikschaltung trägt. Dies ermöglicht das Bonden oder Löten des Chips an Leiterplatten und dergleichen zur Ausbildung zu komplexeren Produkten. Viele Anwendungen von Mikroelektronikschaltungsanordnungen erfordern möglicherweise die Kommunikation von Signalen zwischen einem Bereich mit relativ niedriger Spannung, wobei beispielsweise die Versorgungsschienen um nur einige wenige Volt voneinander differieren können, und einem Bereich mit höherer Spannung, der Komponenten mit höherer Spannung enthält, wie sie möglicherweise in den Energie-, Signalisierungs-, Automatisierungs-, Kommunikations- oder Motorsteuerarenen gefunden werden könnten. Diese Liste ist nicht erschöpfend. Es gibt auch sicherheitskritische Anwendungen wie etwa medizinische Anwendungen, wo sich hohe Spannungen nicht von der Schaltung zu einem überwachten Patienten ausbreiten dürfen. Obwohl diese hohen Spannungen möglicherweise nicht absichtlich generiert werden, könnten sie in gewissen Fehlermodi auftreten, falls beispielsweise eine Stromversorgung einen Fehler entwickeln sollte oder falls ein Blitzeinschlag Überspannungstransienten in die Stromversorgung oder Datenverbindungen zu der Einrichtung induzieren würde.

Bekannterweise werden der Niederspannungsbereich und der Hochspannungsbereich einer Schaltung oder eines Systems unter Verwendung von „Isolatoren“ voneinander isoliert. Diese haben typischerweise diskrete Komponenten wie etwa Signaltransformatoren beinhaltet, die auf einer Leiterplatte zwischen einer Niederspannungsseite der Platine und der Hochspannungsseite der Platine montiert sind. In jüngerer Zeit sind „Chipskalen“-Isolatoren verfügbar geworden. Innerhalb eines „Chipskalen“-Isolators werden Komponenten, die zwischen der Niederspannungsseite und der Hochspannungsseite oder dem Niederspannungsbereich und dem Hochspannungsbereich der Schaltung kommunizieren, innerhalb eines Package von dem bei der Bereitstellung integrierter Schaltungen bekannten Typ bereitgestellt, wie etwa ein Dual-In-Line-Package. Ein derartiges Package kann zwei oder drei Dies enthalten, die derart gemeinsam gekapselt sind, dass sich die Einrichtung einem Benutzer immer noch als eine integrierte Schaltung darstellt.

Die reduzierten Abmessungen bei Chipskalen-Isolatoren beginnen zu Durschlagmechanismen zu führen, die in Nicht-Chipskalen-Isolatoren, d.h. diskreten Komponentenisolatoren, nicht angetroffen werden. Isolatoren erhalten oftmals ein als die Durchschlagspannung bezeichnetes Rating. Wenn die Spannungsdifferenz zwischen der Nieder- und Hochspannungsteilen des Isolators die Durchschlagsspannung übersteigt, kann das dielektrische Material zwischen den Teilen einen elektrischen Durchschlag aufweisen und stromleitfähig werden, wobei es nicht länger als ein effektiver Isolator arbeitet. Zur Erhöhung der Durchschlagspannung kann ein Isolator mit einer dickeren Schicht aus dielektrischem Material zwischen den Elektroden oder anderen Komponenten hergestellt werden.

Kurze Darstellung der Erfindung

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine dielektrische Struktur bereitgestellt, umfassend eine erste Schicht aus einem ersten Typ von Dielektrikum, bei einem Substrat ausgebildet, und eine zweite Schicht aus dem ersten Dielektrikum, auf der ersten Schicht ausgebildet, wobei die zweite Schicht durch eine Peripherie begrenzt wird und mindestens einige Teile der zweiten Schicht sich nicht zu einer oder über eine Peripherie der ersten Schicht erstrecken. Eine Schicht aus einem zweiten dielektrischen Material ist über einer obersten Schicht aus dem ersten dielektrischen Material ausgebildet.

Bei einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Elektronikeinrichtung mit der Isolatoreinrichtung des ersten Aspekts bereitgestellt.

Es ist somit möglich, eine Isolatoreinrichtung bereitzustellen, umfassend eine erste und eine zweite leitende Struktur; einen Körper aus erstem dielektrischen Material zwischen der ersten und zweiten leitenden Struktur; und mindestens ein Gebiet aus zweitem dielektrischen Material zwischen der ersten dielektrischen Material und mindestens einer der ersten und zweiten leitenden Struktur, wobei das zweite dielektrische Material eine höhere relative Permittivität als das erste Material besitzt und wobei der Körper des ersten Dielektriums so ausgebildet ist, dass er eine verjüngte Form oder eine stufenweise Approximation an eine verjüngte Form besitzt.

Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Verfahren zum Ausbilden einer Isolatoreinrichtung bereitgestellt, umfassend das Ausbilden eines ersten Leiters wie etwa einer ersten Elektrode über einem ersten Gebiet eines Substrats, Ausbilden einer ersten Schicht oder eines ersten Körpers aus erstem dielektrischen Material über dem ersten Gebiet und Ausbilden eines zweiten Leiters wie etwa einer zweiten Elektrode über der ersten Schicht. Der Körper des ersten dielektrischen Materials wird durch die Abscheidung von mindestens zwei Schichten aus dem ersten Dielektrikum ausgebildet, wobei die zweite Schicht derart angeordnet ist, dass mindestens ein Abschnitt der ersten Schicht exponiert bleibt. Das Verfahren umfasst weiterhin das Ausbilden mindestens eines Gebiets aus zweitem dielektrischen Material zwischen dem ersten Leiter und der Schicht aus erstem dielektrischen Material und/oder zwischen der Schicht aus erstem dielektrischen Material und der zweiten Elektrode.

Dementsprechend umfasst das Verfahren weiterhin mindestens eines von:

  • (i) Ausbilden eines Gebiets aus einem zweiten dielektrischen Material über mindestens einem Teil des ersten Leiters vor dem Ausbilden der Schicht aus erstem dielektrischen Material;
  • (ii) Ausbilden eines Gebiets aus einem zweiten dielektrischen Material über der Schicht aus erstem dielektrischen Material und vor dem Ausbilden der zweiten Elektrode;
wobei das zweite dielektrische Material eine höhere relative Permittivität als das erste Material besitzt.

Bei einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Komponente bereitgestellt, umfassend erste und zweite leitfähige Elemente auf beiden Seiten eines Dielektrikumsstapels umfassend zwei verschiedene dielektrische Materialien und wobei der Stapel Spannungsentlastungsstrukturen enthält, um eine spannungsbezogene Beschädigung an der Komponente zu vermeiden.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Ausführungsformen werden nun über ein nicht-beschränkendes Beispiel unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben. Es zeigen:

1 ein Beispiel einer Signalübertragungseinrichtung;

2 ein Beispiel einer Mikrotransformator-Isolatoreinrichung;

3 ein weiteres Beispiel einer Isolatoreinrichtung;

4 eine Simulation eines elektrischen Felds innerhalb einer Beispielisolatoreinrichtung;

5 ein Beispiel einer weiteren Ausführungsform einer Isolatoreinrichtung gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung;

6 einen Kantenabschnitt des Dielektrikumsstapels der in 5 gezeigten Einrichtung in größerem Detail;

7 die Kante des Dielektrikumsstapels während einer Herstellung nach einer chemischen Dampfphasenabscheidung einer Schicht aus dem zweiten Dielektrikum; und

8 eine Draufsicht auf in der Schicht aus dem zweiten Dielektrikum ausgebildeten Spannungsentlastungsstrukturen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINIGER AUSFÜHRUNGSFORMEN

1 stellt schematisch die Komponenten innerhalb eines Beispielsignalisolatorsystems 10 dar, das dahingehend wirkt, ein Eingangssignal mit der ersten Spannung oder einem ersten Spannungsbereich, die eine relativ hohe Spannung sein kann, zu empfangen und es mit einer niedrigeren Spannung zur Verarbeitung durch weitere nichtgezeigte Komponenten wie etwa einen Mikroprozessor zu befördern. Die verschiedenen Spannungsbereiche können als verschiedene Spannungsdomänen angesehen werden. Ein derartiges Isolatorsystem 10 umfasst eine Empfangsschaltung 12, die Eingangsanschlüsse 14 und 16 zum Empfangen eines Eingangssignals besitzt, und Verarbeitungselektronik 18, die dahingehend wirkt, das Signal in eine Form umzuwandeln, die sich für die Übertragung über eine Isolationskomponente 20 eignet. Die Verarbeitungselektronik 18 kann beispielsweise eine Spannung codieren, indem sie sie in die Frequenzdomäne umwandelt, oder kann ein Logiksignal codieren durch Liefern einer Hochfrequenz-Sinuskurve an die Isolationskomponente 20, wenn das Logiksignal gesetzt wird, und Blockieren der Lieferung der Sinuskurve an die Isolationskomponente 20, wenn das Logiksignal nicht gesetzt ist, oder kann es als unterscheidbare Impulse codieren. Die Isolationskomponente 20 in diesem Beispiel ist ein Mikrotransformator, der eine erste Transformatorspule 22 und eine zweite Transformatorspule 24 umfasst. Die Spulen sind durch ein Isoliermaterial getrennt. Ein Ausgang der Spule 24 wird an eine Ausgangsschaltung 30 geliefert, wo eine weitere Elektronikschaltung 32 die von der zweiten Spule 24 empfangenen Signale verarbeitet, um eine Darstellung des an die Ansteuerschaltung 12 gelieferten Eingangssignals zu rekonstituieren. Die in 1 gezeigte Anordnung ist stark vereinfacht, und beispielsweise kann ein einzelner Kanal zwei Transformatoren enthalten, so dass das Signal auf Differenzweise oder auf phasen- oder frequenzmodulierte Weise übermittelt werden kann. Außerdem kann es wünschenswert sein, Signale von der Niederspannungsseite der Schaltung 30 zur Seite 12 mit der höheren Spannung zurückzuschicken, und deshalb kann jedes Element auf bidirektionale Weise vorgesehen sein, und der Isolator kann verwendet werden, um Signale auf bidirektionale Weise zu übermitteln, oder zusätzliche Isolatoren können derart vorgesehen sein, dass einige der Isolatoren der Übertragung von Daten in einer Richtung gewidmet sein können und andere der Isolatoren der Übertragung von Daten in einer zweiten Richtung gewidmet sein können. Falls die Eingangsempfängerschaltung 12 nicht in der Lage ist, Leistung von dem Gerät herzuleiten, mit der sie verbunden ist, dann ist es zudem auch möglich, die Transformatoren (oder mindestens einige andere Mikrotransformatoren) zu verwenden, um Leistung zum Betreiben der Empfängerschaltung bereitzustellen.

Wie in 1 gezeigt, sind die Empfängerschaltung 12, der Isolator 20 und die Ausgangsschaltung 30 auf jeweiligen Substraten bereitgestellt worden. Bei mindestens einigen Ausführungsform sind alle der Substrate in dem gleichen Chipskalen-Package gekapselt, d.h. ein integriertes Schaltungspackage. Bei dem gezeigten Beispiel sind die Empfänger auf der Hochspannungsseite 12 und auf der Niederspannungsausgangsseitenschaltung 30 auf jeweiligen Substraten vorgesehen (z.B. verschiedenen Halbleiter-Dies), doch kann jedes dieser Substrate optional den Isolator 20 enthalten. Obwohl als ein Beispiel mit induktiv gekoppelten Transformatorspulen gezeigt, können hierin beschriebene Ausführungsformen alternativ auf andere Technologien wie etwa kapazitiv gekoppelte Isolatoren angewendet werden, die Plattenelektroden anstelle von Spulen verwenden.

2 ist ein Querschnitt durch eine Ausführungsform eines Isolators 20. Das Diagramm ist nicht maßstabsgetreu, und insbesondere kann die Dicke des Substrats 50 größer sein als in 2 gezeigt. In der in 2 gezeigten Anordnung wirkt ein Substrat 50 wie etwa ein Halbleiterwafer als ein Träger für die zum Ausbilden des transformatorbasierten Signalisolators verwendeten isolierenden Struktur. Es können auch andere Materialien wie etwa Glas als ein Substrat verwendet werden. Eine erste leitende Struktur, die eine als eine spiralförmige Metallbahn ausgebildete erste Spule 52 umfasst, ist über der Oberfläche des Substrats 50 vorgesehen. Eine Schicht aus Isolator 53 wie etwa Siliziumdioxid isoliert die Metallbahn von dem Substrat 50. Diese Schicht kann weggelassen werden, falls das Substrat stark isolierend ist. Die Metallbahn kann aus Aluminium, Gold oder irgendeinem anderen geeigneten Metall ausgebildet werden. Es können auch andere leitende Materialien verwendet werden. Die Natur einer Spiralbahn ist, dass eine Verbindung zu einem radial äußersten Teil 54 der Spirale 52 hergestellt wird und dass eine Verbindung auch zu einem radial innersten Teil 56 der Spirale 52 hergestellt werden muss. Die Verbindung zu dem äußersten Teil 54 kann leicht bewerkstelligt werden durch Verlängern der zum Ausbilden der Spirale verwendeten Metallschicht, so dass sie eine Bahn 60 bildet, die sich zu einem Bondpadgebiet 62 erstreckt. Eine Verbindung zu dem innersten Abschnitt 56 der Spirale kann auf eine beliebige geeignete Weise hergestellt werden, wird aber in diesem Beispiel in einer Ebene über oder unter der Ebene der Spirale hergestellt. Bei der in 2 gezeigten Anordnung wird eine Zwischenverbindung 70 unter der Ebene des Spiralleiters 52 bereitgestellt, beispielsweise durch Ausbilden eines stark dotierten Gebiets oder einer weiteren Metallschicht 70, die über ein erstes Via 72 mit dem innersten Teil 56 verbindet und die über ein weiteres Via 76 mit einer weiteren Sektion der Metallbahn 74 verbindet. Somit kann eine weitere nichtgezeigte Isolationsoxidschicht unter der Metallschicht 70 liegen, um sie von dem Substrat zu isolieren. Die weitere Sektion der Metallbahn 74 erstreckt sich zu einem Bondpadgebiet 80. Die Metallbahnen können von einer dünnen Schicht aus Passivierung 82 bedeckt sein, wie etwa Siliziumdioxid oder einem anderen Isolator, außer in den Gebieten der Bondpads 62 und 80, wo die Passivierung weggeätzt ist. Die Herstellung solcher Strukturen ist dem Fachmann bekannt und braucht hier nicht näher beschrieben zu werden.

Die Art und Weise, wie Verbindungen zu der Elektrode 52 oder einer beliebigen anderen Elektrode hergestellt werden, wird lediglich als ein Beispiel gezeigt, und es können andere Verbindungstechniken verwendet werden.

Dem Fachmann ist bekannt, dass Isolatoren typischerweise dem größten elektrischen Feld über ihnen standhalten können, bevor es zu einem Dielektrikumsdurchschlag kommt und ein leitfähiger Weg sich durch die Isolatorschicht(en) zwischen den Elektroden oder Leitern eröffnet. Das elektrische Feld wird in Volt pro Entfernungseinheit ausgedrückt und somit können typischerweise höhere Durchschlagspannungen durch eine vergrößerte Dicke des Isolators erzielt werden. Jedoch kann das lokale elektrische Feld in einigen Gebieten, insbesondere Gebieten bei den leitfähigen Strukturen, d.h. den Transformatorwicklungen, sogar bei größerer Isolatordicke immer noch ein Durchschlagrisiko darstellen, was zu einem Durchschlag der Einrichtung führt. Es ist bekannt, dass die Stärke des E-Felds mit abnehmendem Krümmungsradius zunimmt. Die Kanten der die Wicklungen bildenden Bahnen stellen ein Gebiet verringerten Krümmungsradius im Vergleich zu der nominellen planaren unteren Oberfläche der Bahn dar. Um die elektrische Feldstärke bei der leitfähigen Struktur zu reduzieren, wie etwa an einer Kante einer Spule, kann ein Material für den Isolator gewählt werden, das eine höhere relative Permittivität εr besitzt, trotz der Tatsache, dass solche Materialien im Allgemeinen eine niedrigere Durchschlagspannung besitzen.

Lediglich als eine Erinnerung an das allgemeine Prinzip: Falls ein Kugelradius R mit einem Wert von Q Coulomb geladen würde, kann das E-Feld beim Radius R ausgedrückt werden als: E = Q/4πεR2

Dies zeigt das allgemeine Prinzip, dass das Vergrößern von ε die Feldstärke E reduziert und dass ein Reduzieren von R E vergrößert.

Polyimid ist eine Verbindung, die sich zur Verwendung als ein Isolator eignet, da es eine Durschlagspannung von etwa 800 bis 900 Volt pro µm besitzt. Polyimid ist auch relativ leicht zu verarbeiten innerhalb des Kontextes von Halbleiterfabrikationsprozessen und ist größtenteils selbstplanarisierend und ist fotodefinierbar. Das Polyimid wird im Allgemeinen als ein Film abgeschieden und ein positiver Fotoresist wird über dem Film aufgebracht und belichtet, um ein gewünschtes Muster in dem darunterliegenden Polyimidfilm zu definieren. Dann wird der Fotoresist entwickelt. Der Entwickler wirkt dahingehend, die unmaskierten Gebiete des Polyimids nasszuätzen. Nach der Beendigung des Entwicklungsschritts wird das Polyimid typischerweise gespült und dann bei einer Temperatur zu einem aromatischen Polyimidfilm gehärtet. Zu anderen Isoliermaterialien, die üblicherweise bei der Fabrikation integrierter Schaltungen verwendet werden, zählen BCB und SU8. Es können auch andere isolierende Polymere und Oxide verwendet werden.

Wie in 2 gezeigt, wird eine erste Schicht aus Isolator 90, beispielsweise aus Polyimid, über dem Gebiet des Substrats 50 und der Passivierung 82, unter der die erste Spule 52 ausgebildet ist, abgeschieden. Nach dem Strukturieren, Ätzen und Härten wird eine zweite überlappende Schicht 92 aus Isolator wie etwa Polyimid über dem ersten Gebiet 90 ausgebildet, um eine zusätzliche Dicke des Isolators aufzubauen. Den Enden des Gebiets 92 kann gestattet werden, sich um die Enden des Gebiets 90 herum zu wickeln, so dass die isolierende Struktur sowohl hinsichtlich Tiefe als auch lateraler Erstreckung zunimmt. Jeder Abscheidungsschritt kann die Dicke des Isolators im Fall von Polyimid beispielsweise um zwischen 10 bis 16 Mikrometer vergrößern. Somit können nach zwei Abscheidungsschritten die Isolatorschichten 90 und 92 zusammen zwischen 20 und 32 Mikrometer dick sein. Falls notwendig oder wünschenswert, können weitere Schichten abgeschieden werden, um dickere Strukturen auszubilden. Als Nächstes wird eine zweite metallische Schicht 100 über der Schicht 92 abgeschieden und strukturiert, um beispielsweise eine zweite Spiralbahn auszubilden, die mit der ersten Spiralbahn zusammenarbeitet, um einen Transformator zu bilden. Die zweite Metallschicht 100 kann aus Aluminum oder einem anderen geeigneten Metall wie etwa Gold bestehen. Wie bei der ersten leitfähigen Spiralbahn können Verbindungen sowohl zu einem innersten Abschnitt der Spirale als auch zu einem Kantenabschnitt hergestellt werden. Der schematischen Einfachheit halber wurde die Verbindung zu dem äußeren Kantenabschnitt weggelassen, wohingegen der zentrale Abschnitt mit einem Bondpadgebiet 110 verbunden sein kann.

Nach der Ausbildung der zweiten leitfähigen Spiralbahn 100 wird eine dritte Schicht 112 aus Isolator wie etwa Polyimid über der zweiten Schicht 92 und über der Spiralbahn 100 abgeschieden. Die Schicht 112 kann sich über die zweite Schicht 92 hinaus erstrecken und sie überlappen. Nach der Ausbildung der Schicht 112 wird sie maskiert und dann selektiv geätzt, um eine Verbindungsöffnung 113 zum Bondpad 110 zu öffnen. Den Erfindern ist klar, dass diese Struktur verbessert werden könnte.

3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Isolatoreinrichtung 300. Die Isolatoreinrichtung enthält einige Merkmale ähnlich jenen in 2 gezeigten und oben beschriebenen, und diese Merkmale erhalten gleiche Bezugszahlen in 2 und 3. Diese Merkmale werden hier nicht näher beschrieben.

Die Isolatoreinrichtung 300 differiert von der in 2 gezeigten durch die Aufnahme von einer, oder wie gezeigt zwei, zusätzlichen Schichten 302, 304 aus dielektrischem Material und optional einer zusätzlichen Passivierungsschicht 306.

Eine erste Schicht aus einem zweiten dielektrischen Material 302 wird über der ersten Passivierungsschicht 82 und unter der ersten Schicht 90 aus dem ersten dielektrischen Material (z.B. Polyimid) ausgebildet. Das zweite dielektrische Material besitzt eine höhere relative Permittivität (Dielektrizitätskonstante) als die Schichten 90 und 92 aus Polyimid oder anderem dielektrischen Material. Zu Beispielen für das zweite dielektrische Material zählen Siliziumnitrid (SiN), Saphir (Al2O3), Tantalpentoxid (Ta2O5), Strontiumtitanat (SrTiO3), Wismutferrit (BiFeO3), Siliziumdioxid und Barium-Strontium-Titanat (BST). Dies ist jedoch keine erschöpfende Liste und andere Materialien können verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ könnten unterschiedliche Schichten aus einem Material mit hoher relativer Permittivität unterschiedliche Materialien verwenden.

Somit kann die erste Schicht 302 aus zweitem dielektrischen Material nach der Passivierungsschicht 82 (und nach der ersten Elektrode 52) und vor der Isolierschicht oder den Isolierschichten aus erstem dielektrischen Material ausgebildet werden. Der Prozess des Ausbildens der ersten Schicht 302 kann in einigen Fällen mit dem Prozess des Ausbildens anderer Schichten kombiniert werden. Zum Ausbilden einer Öffnung, um das Bondpadgebiet 80 zu exponieren, können beispielsweise die Passivierungsschicht 82 und die erste Schicht 302 aus zweitem dielektrischen Material gleichzeitig maskiert und geätzt werden, wenngleich dies für jede Schicht separat erfolgen kann.

Eine zweite Schicht 304 aus dem zweiten dielektrischen Material befindet sich über der Schicht oder den Schichten aus erstem dielektrischen Material 90 und 92. Die zweite Schicht 304 kann aus dem gleichen Material wie die erste Schicht 302 oder kann aus einem anderen Material bestehen, obwohl beide Schichten 302 und 304 eine höhere relative Permittivität besitzen als das zum Ausbilden der Schichten 90 und 92 verwendete Material. Bei dem gezeigten Beispiel dürfen sich die Kanten der Schicht 304 um die Kanten der Schichten 90 und 92 wickeln. Als solches werden die Schichten 90 und 92 innerhalb der Schichten 302 und 304 aus Material mit höherer relativer Permittivität gekapselt.

Eine zusätzliche Passivierungsschicht 306 ist optional über der Schicht 304 vorgesehen und darf sich um die Kanten der Schicht 304 wickeln. Die zweite leitfähige Struktur, die in diesem Beispiel eine Spule 100 ist, wird dann über der zusätzlichen Passivierungsschicht 306 ausgebildet und enthält geeignete Verbindungen. Beispielsweise ist ein Bondpad 110 für eine elektrische Verbindung zu einem inneren Teil der Spule 100 vorgesehen, und es kann auch eine nichtgezeigte weitere Verbindung zu einem äußeren Teil der Spule 100 hergestellt werden.

4 zeigt eine Simulation eines elektrischen Felds innerhalb eines Querschnitts einer Isolatoreinrichtung 400 gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung. Ein dunkleres Gebiet zeigt ein stärkeres elektrisches Feld an. Die Isolatoreinrichtung 400 enthält eine erste Elektrode 402, eine erste Passivierungsschicht 404, eine erste Dielektrikumsschicht 406, eine oder mehrere zweite Dielektrikumsschichten 408, eine dritte Dielektrikumsschicht 410, eine zweite Passivierungsschicht 412 und eine zweite Elektrode 414. Die Schicht oder Schichten 408 besitzen eine niedrigere relative Permittivität als die Schichten 406 und 410. Die Schichten 406 und 410 können aus dem gleichen Material wie die jeweils andere ausgebildet sein und können somit die gleiche relative Permittivität besitzen, wenngleich bei einigen Ausführungsformen die Schichten 406 und 410 aus unterschiedlichen dielektrischen Materialien hergestellt sein können. Somit können sie die gleiche oder eine unterschiedliche relative Permittivität besitzen, wenngleich immer noch höher als die Schicht 408.

Die Schichten 404412 sind so gezeigt, dass sie eine symmetrische Anordnung zwischen den Elektroden 402 und 414 besitzen, und beispielhafte Dicken der Schichten sind wie folgt: die erste Passivierungsschicht 404 mit zwischen etwa 0,1 und 5 Mikrometer, wie etwa 3 Mikrometer Dicke; die erste Dielektrikumsschicht 406 mit 1 Mikrometer; die eine oder mehreren zweiten Dielektrikumsschichten 408 mit zwischen etwa 10 und 80 Mikrometer, wie etwa insgesamt 20 Mikrometer; die dritte Dielektrikumsschicht 410 mit 1 Mikrometer; und die zweite Passivierungsschicht 412 mit zwischen etwa 0,1 und 5 Mikrometer, wie etwa 3 Mikrometer. Bei alternativen Ausführungsformen jedoch können die Schichten andere Dicken besitzen und/oder können auch eine unsymmetrische Anordnung zwischen den Elektroden 402 und 414 besitzen. Beispielsweise kann eine der Schichten 406, 410 entfallen.

In dem Beispiel von 4 ist die Simulation gezeigt, wodurch eine hohe Spannung an die beiden Elektroden 402 und 414 angelegt wird. Es ist ersichtlich, dass die dunkelsten Gebiete, und somit die Gebiete innerhalb der Einrichtung mit dem stärksten elektrischen Feld, sich nahe den Elektroden und insbesondere nahe den Kanten der Elektroden befinden. Es ist weiterhin ersichtlich, dass die Anwesenheit der Schichten 406 und 410 mit einer höheren relativen Permittitivität als die Schicht(en) 408 dazu tendiert, die Gebiete mit dem stärksten elektrischen Feld weg von der/den Schicht(en) 408 und innerhalb der Passivierungsschichten 404 und 412 einzugrenzen. Infolgedessen kann die Spannung an den Elektroden weiter erhöht werden, bevor ein Durchschlag der Dielektrikumsschichten und somit der Einrichtung auftritt, im Vergleich zu einer Isolatoreinrichtung, die die Schichten 406 und 410 nicht enthält.

Die in 3 und 4 gezeigten Schichten mit höherer relativer Permittivität werden lediglich als Beispiele auf jene Isolatoreinrichtungen aufgebracht, und jede geeignete Isolatoreinrichtung kann eine oder mehrere Schichten aus einem dielektrischen Material mit höherer relativer Permittivität enthalten, um die hierin beschriebenen Vorzüge bereitzustellen. Eine oder mehrere Schichten aus dielektrischem Material mit einer höheren relativen Permittivität, wie etwa die Schichten 406 und 410 in 4 und die Schichten 302 und 304 in 3, in einer Isolatoreinrichtung können zusätzliche Vorzüge besitzen. Beispielsweise können je nach den gewählten Materialien diese Schichten auch als Ladungsinjektionsbarriere zwischen den Elektroden und den Dielektrikumsschichten mit niedrigerer relativer Permittivität wirken und/oder können als eine Feuchtigkeitsbarriere wirken. Zusätzlich oder alternativ sind bei einigen Ausführungsformen möglicherweise eine oder mehrere der Passivierungsschichten nicht anwesend. In solchen Fällen kann eine andere Schicht zwischen der Elektrode und dem Gebiet aus dielektrischem Material mit höherer relativer Permittivität vorliegen oder das Gebiet aus dielektrischem Material mit höherer relativer Permittivität kann direkt auf oder um die Elektrode herum ausgebildet werden oder die Elektrode kann direkt auf oder innerhalb des Gebiets aus dielektrischem Material mit höherer relativer Permittivität ausgebildet werden.

Bei einigen Ausführungsformen wird möglicherweise keine ganze Schicht aus dielektrischem Material mit höherer Permittivität abgeschieden. Stattdessen können ausgewählte Gebiete in gewissen Bereichen der Einrichtung ausgebildet werden. Beispielsweise können Gebiete aus dielektrischem Material mit höherer Permittivität nahe Kanten einer oder beider der leitfähigen Strukturen ausgebildet werden, um das elektrische Spitzenfeld von der oder den Schichten mit niedrigerer relativer Permittivität wegzudrücken, und die Gebiete mit höherer relativer Permittivität liegen möglicherweise nicht innerhalb mindestens eines Abschnitts der Schicht mit niedrigerer relativer Permittivität zwischen den leitfähigen Strukturen vor.

Einige Ausführungsformen verwenden möglicherweise nur eine Schicht aus dielektrischem Material mit höherer relativer Permittivität zwischen der/den Schicht(en) aus dielektrischem Material mit niedrigerer Permittivität und einer der Elektroden, was mindestens einige der durch zwei-Schichten-Ausführungsformen, wie etwa jene in 3 und 4 gezeigten, bereitgestellten Vorzüge bereitstellen kann. Andere Ausführungsformen können zusätzlich oder alternativ zusätzliche Schichten zu jenen oben beschriebenen und in 3 und 4 gezeigten enthalten.

Bei einer Variante kann die Form des Dielektrikumsstapels variiert werden, wie in 5 gezeigt, so dass mindestens eine nachfolgende Schicht aus Dielektrikum eine vorausgegangene Schicht nicht überlappt und vollständig einschließt.

In der in 5 gezeigten Anordnung wurden drei Schichten 90, 92 und 94 aus Polyimid so abgeschieden, dass ein Körper aus dielektrischem Material bis zu einer erforderlichen Dicke aufgebaut wird. Eine oder beide Seiten des durch die Schichten 90, 92 und 94 ausgebildeten Polyimidstapels können durch ein Dielektrikum mit höherer Permittivität begrenzt werden, wie bezüglich 3 erörtert.

Wie in 5 gezeigt, wird eine Schicht mit höherer Permittivität aus dielektrischem Material 302 über der Passivierung 82 ausgebildet. Die Schicht 302 kann beispielsweise aus Siliziumnitrid, Siliziumdioxid oder den anderen, bezüglich 3 aufgeführten Materialien ausgebildet werden. Alternativ kann die Schicht 302 entfallen.

Als Nächstes wird eine Schicht 90 aus Polyimid über dem Gebiet der ersten Wicklung des Transformators ausgebildet und über der Schicht 302, falls sie vorgesehen ist. Die Schicht 90 besitzt eine Kante (d.h. eine Peripherie) 90a, die auf eine Kante 302a der Dielektrikumsschicht 302 mit relativ hoher Permittivität ausgerichtet sein kann. Alternativ und wie gezeigt kann die Kante 90a versetzt sein, um eine Stufe auszubilden.

Eine zweite Schicht 92 aus Polyimid wird über der ersten Schicht ausgebildet und strukturiert und geätzt, um die Größe und Form der zweiten Schicht zu definieren. Die zweite Schicht 92 besitzt eine Peripherie 92a, die derart von der Peripherie 90a der vorausgegangenen Schicht 90 versetzt ist, dass die Schicht 92 eine kleinere Fläche besitzt als die Schicht 90. Der Dielektrikumsstapel aus Schichten vom ersten Typ, der in diesem Beispiel Polyimid ist, könnte auf zwei Schichten in der Tiefe begrenzt werden (wodurch beispielsweise eine Tiefe an Polyimid zwischen 20 und 32 Mikrometer und somit eine Durchschlagspannung zwischen 18 kV und 29 kV bereitgestellt wird). In dem in 5 gezeigten Beispiel wird eine dritte Schicht 94 aus dem ersten Dielektrikum, zum Beispiel Polyimid, über der zweiten Schicht 92 ausgebildet. Die dritte Schicht 94 besitzt eine Peripherie 94a, die derart von der Peripherie 92a versetzt ist, dass die Schicht 94 sich räumlich weniger erstreckt als die Schicht 92. Somit kann die Struktur so angesehen werden, dass sie einige wenige Stufen einer abgestuften Pyramide bildet (obwohl die Struktur länglich sein könnte, da mehrere Transformatoren über einen gemeinsamen Dielektrikumsstapel ausgebildet werden können).

Nachdem die erforderliche Tiefe des ersten Dielektrikums aufgebaut worden ist, wird die Struktur mit einer Schicht 304 aus einem Dielektrikum mit relativ hoher Permittivität bedeckt, d.h. einem Dielektrikum vom zweiten Typ wie etwa Siliziumnitrid oder Siliziumdioxid. Die Schicht 304 besitzt eine Peripherie 304a, die in der fertiggestellten Einrichtung auf die Peripherie 94a der vorausgegangenen Dielektrikumsschicht 94 ausgerichtet oder derart von der Peripherie 94a versetzt sein kann, dass sich die Schicht 304 räumlich weniger erstreckt (kleiner ist) als die Schicht 94.

Die oberste Spule 100 kann dann wie weiter oben bezüglich 3 erörtert ausgebildet werden. Die Spule 100 kann danach innerhalb einer weiteren Schicht aus Isolator eingeschlossen werden. Polyimid ist eine geeignete Wahl, da mit ihm relativ leicht gearbeitet werden kann.

Das Design reduziert die Fläche der obersten Dielektrikumsschicht 304 im Vergleich zu dem bezüglich 3 erörterten Design. Dieses alternative Design trachtet danach, die Spannung oder die Kräfte, die auf die Schicht 304 wirken, zu minimieren, um das Auftreten von Defekten oder Rissen innerhalb der Schicht 304 zu vermeiden oder zu reduzieren. Dies kann vorteilhaft sein, da jeder Defekt ein Punkt größerer Stärke des E-Felds wird und somit bewirken kann, dass die fertiggestellte Einrichtung bei Spannungen durchschlägt, die unter jenen liegen, denen sie normalerweise standhalten könnte.

Die pyramidenartige Struktur gestattet auch, dass Spannungen innerhalb der Schichten 90, 92 usw. auf derartige Weise umverteilt werden, dass die Spannung infolge der Verarbeitung des Chips, beispielsweise aufgrund thermischer Zyklen, als eine Funktion der zunehmenden Distanz von dem Substrat reduziert wird. Außerdem wird postuliert – ist aber bisher unbewiesen, so dass die Erfinder nicht auf diese Feststellung festgelegt werden möchten –, dass die Pyramidenstruktur besser geeignet ist, mit dem Ausgasen aus den Polyimidschichten umzugehen als die herkömmlichere Struktur, wo jede Schicht die vorausgegangene Schicht einschließt.

6 zeigt ein Kantengebiet des Dielektrikumsstapels in größerem Detail. In 6 wurde die Schicht 302 nicht abgeschieden und deshalb wird die erste Polyimidschicht 90 in direktem Kontakt mit der Schicht 82 abgeschieden. Der Querschnitt in 6 verläuft in einer Richtung orthogonal zu der Ebene des Querschnitts in 5 und als solches erstrecken sich die Metallabschnitte 74 und 53 nicht zur Kante der ersten Polyimidschicht 90. Die erste Polyimidschicht 90 wird bis zu einer Tiefe h1 abgeschieden. Die zweite Polyimidschicht wird bis zu einer Tiefe h2 abgeschieden und ihre Peripherie ist um eine Distanz d1 nach innen abgestuft. Die dritte Polyimidschicht 94, falls vorgesehen, wird bis zu einer Tiefe h3 abgeschieden und ihre Peripherie ist um eine Distanz d2 zurück abgestuft.

In dieser Ausführungsform betragen h1, h2 und h3 zwischen 10 und 20 Mikrometer, und d1 und d2 sind größer als 0 Mikrometer und liegen bevorzugt im Bereich von 5 bis 30 Mikrometer. Beispielsweise kann d1 das Gleiche sein wie h1 ± einen Spielraum von etwa 10%, 20%, 30% oder 50%. Die Werte von d1, d2 und d3 können, wie auch die Werte von h1, h2 and h3, voneinander differieren.

Während der Herstellung kann das zweite Dielektrikum 304 durch chemische Dampfphasenabscheidung über dem Stapel aus dem ersten Dielektrikum abgeschieden werden. Infolgedessen bedeckt die Schicht 304 anfänglich die ganze obere Oberfläche der Einrichtung, wie in 7 gezeigt, und wird dann durch Strukturieren und selektives Ätzen zurückgeätzt. Dies gestattet, die räumliche Erstreckung dieser Schicht relativ leicht zu definieren. Somit kann die in 5 gezeigte Einrichtung hergestellt werden.

Die Leichtigkeit, mit der die Schicht 304 strukturiert und geätzt werden kann, führt zu der Möglichkeit des weiteren Modifizierens der Form der Schicht 304, um eine weitere Spannungsentlastung bereitzustellen.

Die Bereiche der höchsten Konzentration des E-Felds treten an den Kanten der die Wicklungen bildenden Metallbahnen auf – wie wohlbekannt ist, weil die Kante einen Krümmungsradius darstellt und E-Felder mit abnehmendem Krümmungsradius zunehmen. Die die Spule bildenden Bahnen können räumlich recht extensiv sein, und ein Spalt existiert zwischen benachbarten Windungen der Spule. Daraus folgt, dass Spannung in der Schicht 304 nahe den Kanten jeder „Wicklung“ vermieden werden sollte. Dies kann durch Ausbilden von Spannungsentlastungsstrukturen in der Schicht 304 erzielt werden.

8 ist eine Draufsicht auf einen Abschnitt der durch die Metallbahnen 100 ausgebildeten Spule. Die Bahnen 100 werden über der Schicht 304 aus dem zweiten Dielektrikum ausgebildet. Um einen Spannungsaufbau an den Kanten der Bahnen zu verhindern, kann jedoch zudem eine Spannungsentlastung durch Ausbilden von Kanälen 320 in der Schicht 304 bereitgestellt werden. Wenngleich die Kanäle 320 als Diskontinuitäten in der Schicht 306 angesehen werden können und somit E-Felder dies ausnutzen würden, um die Einrichtung zu durchschlagen, werden die Kanäle von den individuellen Leitern weg und in einer ausreichenden Distanz ausgebildet, um kein Durchschlagrisiko darzustellen. Da sich weiterhin jeder Abschnitt der Wicklung auf einer ähnlichen Spannung befindet, werden die Kanäle 320 dann an einem Punkt mit einer substantiellen Aufhebung des E-Feldes von den benachbarten Leitern 100 ausgebildet. Falls sich die Kanäle 100 durch die ganze Tiefe der Schicht 304 erstrecken, liefern die Kanäle dann auch einen Weg, damit ein Ausgasen auftreten kann sowie eine Spannungsentlastung den Gebieten der Schicht 304 bereitgestellt werden kann, die mit den Metallbahnen assoziiert sind.

Die Ausbildung solcher Entlastungskanäle kann in Verbindung mit den in 5 und 6 gezeigten Anordnungen und auch der in 3 gezeigten Anordnung verwendet werden.

Es werden nun verschiedene nicht-beschränkende Beispiele von Ausführungsformen beschrieben. Gemäß einer Ausführungsform wird eine Isolatoreinrichung bereitgestellt, umfassend erste und zweite Elektroden, eine Schicht aus einem ersten dielektrischen Material zwischen den ersten und zweiten Elektroden und mindestens ein Gebiet aus einem zweiten dielektrischen Material zwischen der Schicht aus erstem dielektrischen Material und mindestens einer der ersten und zweiten Elektroden. Das zweite dielektrische Material besitzt eine höhere relative Permittivität als das erste dielektrische Material.

Bei einigen Ausführungsformen befindet sich das mindestens eine Gebiet aus zweitem dielektrischen Material bei Kanten der mindestens einen der ersten und zweiten Elektroden. Bei einigen Ausführungsformen umfasst das mindestens eine Gebiet aus zweitem dielektrischen Material mindestens eine Schicht aus zweitem dielektrischen Material zwischen der Schicht aus erstem dielektrischen Material und der mindestens einen der ersten und zweiten Elektroden. Bei einigen Ausführungsformen umfasst das mindestens eine Gebiet aus zweitem dielektrischen Material ein erstes Gebiet aus zweitem dielektrischen Material zwischen der Schicht aus erstem dielektrischen Material und der ersten Elektrode, und die Einrichtung umfasst weiterhin ein zweites Gebiet aus einem dritten dielektrischen Material zwischen der Schicht aus erstem dielektrischen Material und der zweiten Elektrode. Das zweite dielektrische Material ist bei einigen Ausführungsformen von dem dritten dielektrischen Material verschieden. Das zweite dielektrische Material ist in anderen Ausführungsformen das gleiche wie das dritte dielektrische Material. Das dritte dielektrische Material besitzt bei einigen Ausführungsformen eine höhere relative Permittivität als das erste dielektrische Material.

Bei einigen Ausführungsformen kontaktiert das mindestens eine Gebiet aus zweitem dielektrischen Material nicht die mindestens eine der ersten und zweiten Elektroden. Die Einrichtung umfasst weiterhin bei einigen Ausführungsformen eine weitere Schicht zwischen dem mindestens einen Gebiet aus zweitem dielektrischen Material und der mindestens einen der ersten und zweiten Elektroden. Die weitere Schicht ist bei einigen Ausführungsformen eine Passivierungsschicht. Das mindestens eine Gebiet aus dem zweiten dielektrischen Material ist bei einigen Ausführungsformen von der mindestens einen der ersten und zweiten Elektroden um zwischen etwa 0,1 µm und etwa 5 µm getrennt. Jede der ersten und zweiten Elektroden umfasst eine Platte oder Spule. Die Dicke der Schicht aus dem ersten dielektrischen Material liegt bei einigen Ausführungsformen zwischen etwa 10 µm und etwa 80 µm. Eine Dicke des mindestens einen Gebiets aus zweitem dielektrischen Material beträgt bei einigen Ausführungsformen etwa 1 µm. Eine der ersten und zweiten Elektroden ist auf einem Substrat ausgebildet. Das erste dielektrische Material ist Polyimid und/oder das zweite dielektrische Material ist bei einigen Ausführungsformen eines von Siliziumnitrid, Saphir, Tantalpentoxid, Strontiumtitanat, Wismuthferrit und Barium-Strontium-Titanat. Das mindestens eine Gebiet aus zweitem dielektrischen Material umgibt im Wesentlichen die Schicht aus erstem dielektrischen Material.

Bei einigen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Ausbilden einer Isolatoreinrichtung bereitgestellt, umfassend das Ausbilden einer ersten Elektrode über einem Substrat, Ausbilden einer Schicht aus einem ersten dielektrischen Material über dem ersten Gebiet und Ausbilden einer zweiten Elektrode über der ersten Schicht. Das Verfahren umfasst weiterhin mindestens eines von: (i) Ausbilden eines Gebiets aus einem zweiten dielektrischen Material über mindestens einen Teil der ersten Elektrode und vor dem Ausbilden der Schicht aus erstem dielektrischen Material; und (ii) Ausbilden eines Gebiets aus einem dritten dielektrischen Material über der Schicht aus erstem dielektrischen Material und vor dem Ausbilden der zweiten Elektrode, wobei das zweite dielektrische Material und das dritte dielektrische Material eine höhere relative Permittivität als das erste Material besitzen.

Bei einigen Ausführungsformen erfolgt das Ausbilden eines zweiten Gebiets aus dem zweiten dielektrischen Material über der ersten Schicht vor dem Ausbilden der zweiten Elektrode. Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren weiterhin das Ausbilden einer Schicht aus Siliziumdioxid oder einem anderen isolierenden Material über dem zweiten Gebiet vor dem Ausbilden der zweiten Elektrode. Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren weiterhin das Ausbilden einer Passivierungsschicht über der ersten Elektrode und vor dem Ausbilden der Schicht aus erstem dielektrischen Material und dem Gebiet aus zweitem dielektrischen Material.

Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren weiterhin das Ausbilden einer Passivierungsschicht über dem Gebiet aus drittem dielektrischen Material und vor dem Ausbilden der zweiten Elektrode.

Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren weiterhin das Ausbilden des Gebiets aus zweitem dielektrischen Material über dem mindestens Teil der ersten Elektrode und vor dem Ausbilden der Schicht aus erstem dielektrischen Material und das Ausbilden des Gebiets aus drittem dielektrischen Material über der Schicht aus erstem dielektrischen Material und vor dem Ausbilden der zweiten Elektrode.

Bei einigen Ausführungsformen ist das zweite dielektrische Material von dem dritten dielektrischen Material verschieden, doch sind sie in anderen Ausführungsformen die gleichen.

Bei einigen Ausführungsformen umgibt das Gebiet aus zweitem dielektrischen Material im Wesentlichen die Schicht aus erstem dielektrischen Material. Bei einigen Ausführungsformen ist das erste dielektrische Material Polyimid und/oder das zweite dielektrische Material ist eines von Siliziumnitrid, Saphir, Tantalpentoxid, Strontiumtitanat, Wismuthferrit und Barium-Strontium-Titanat und/oder das dritte dielektrische Material ist eines von Siliziumnitrid, Saphir, Tantalpentoxid, Strontiumtitanat, Wismuthferrit und Barium-Strontium-Titanat.

Bei einigen Ausführungsformen wird die Schicht aus erstem dielektrischen Material in mehreren Prozessschritten ausgebildet.

Bei einigen Ausführungsformen wird eine Elektronikeinrichtung bereitgestellt mit einer Isolatoreinrichtung, wobei die Isolatoreinrichtung erste und zweite leitende Abschnitte umfasst wie etwa Elektroden, eine Schicht aus einem ersten dielektrischen Material zwischen den ersten und zweiten Elektroden und mindestens ein Gebiet aus einem zweiten dielektrischen Material zwischen der Schicht aus erstem dielektrischen Material und mindestens einer der ersten und zweiten Elektroden. Bei einigen Ausführungsformen besitzt das zweite dielektrische Material eine höhere relative Permittivität als das erste dielektrische Material.

Es ist beabsichtigt, dass die obige Beschreibung den Bereich dieser Offenbarung und den Schutzbereich, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, darstellen und nicht beschränken soll. Andere Ausführungsformen liegen innerhalb des Bereichs der Ansprüche. Die hierin beschriebenen Aspekte und Ausführungsformen können in einer beliebigen Kombination aus zwei oder mehr kombiniert werden, sofern nicht solche Aspekte und/oder Ausführungsformen als gegenseitig ausschließend beschrieben werden.

Außerdem versteht sich, dass irgendein hier vorgelegter Anspruch von irgendeinem vorausgegangenen Anspruch vom gleichen Typ abhängen kann, sofern dies nicht klar undurchführbar ist.