專利名稱：用于自組裝單層(sam)的介電保護層的制作方法
用于自組裝單層的介電保護層本發(fā)明涉及用于自組裝單層(Self Assembling Monolayer, SAM)的保護-和 /或平面化(Planarisierimg)層，所述自組裝單層如特別是在電路板制造中在銅坯 (Kupferplatinen)的功能化中所使用的，例如在制造無源構件例如電容器或電阻器中所使用的。電路板制造中的集成密度隨著微型化而增加，因此產(chǎn)生了將特別是無源構件如電阻器和電容器直接整合進入電路板中的需求。向“三維組裝(3D-BestUCkimg) ”的過渡所節(jié)省的空間反過來對成本狀態(tài)有積極的作用。在日用產(chǎn)品如電腦主板、移動電話主板中的循環(huán)頻率的上升，以及越來越寬的數(shù)據(jù)總線，表明對電容谷(kapazitive Senken)的需求增加，從而確保各構件之間可靠的通信 (信噪比)。盡管電容器和電阻器之間的比例以前在1 1的水平，但是現(xiàn)在該比例增加到了 3 1。為了增加SAM的機械穩(wěn)定性(這基本上決定了構件如電容器的泄漏電流特性)， 例如DE 102008048446,出于穩(wěn)定化和/或局部平面化電容器或構件的目的，向自組裝單層上施用支持聚合物，也即聚合物薄層。該層在下文中稱為保護層。典型的，使用已知的保護層，對于有效聚合物層厚為約550-600nm而言生成了 50pF/mm2的集成密度以及3. 17的介電常數(shù)，對于有效層厚為180-200nm而言生成了 150pF/mm2的集成密度?？梢韵蚬?knke) 中引入更大量的聚合物，同時各峰(Spitzen)攜帶更薄的聚合物膜(參見

圖1)。到目前為止，為了平面化已經(jīng)使用了各種所需的聚合物作為支持聚合物，條件是它們與電路板工藝相容?，F(xiàn)有技術的一個劣勢在于保護層的介電常數(shù)低，這確定了集成密度，而如上所述， 出于微型化和提供更廣泛的電容譜的目的必須提高集成密度。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于自組裝單層(SAM)的介電保護層，其具有提高的介電常數(shù)。該保護層應當在獲得薄膜的同時還優(yōu)選可由溶液加工。借助該新型的保護層可以實現(xiàn)直至超過lOnF/mm2的集成密度。該目的的實現(xiàn)通過權利要求書、附圖和說明書給出。相應地，本發(fā)明提供了一種用于自組裝單層的保護層，其包括具有較高介電常數(shù)的氧化性納米顆粒，其中所述氧化性顆粒具有小于50nm的平均粒徑并且具有穩(wěn)定使其不團聚和聚集的保護殼。本發(fā)明還提供了一種基于有機電子器件的構件，其集成在電路板 (Leiterplatte)、預浸料坯(ft·印reg)或板坯(Platine)上，其中所述電路板、預浸料坯或板坯用作襯底，在所述襯底上施用用于具有本發(fā)明保護層的自組裝單層的有機化合物。本發(fā)明最后提供了一種通過形成保護殼制備經(jīng)穩(wěn)定的納米顆粒的方法。作為基于有機電子器件的構件，特別考慮的是電容器。此外，通過本發(fā)明可以改進，例如，有機場效應晶體管(其中有機場效應晶體管的閘級介電層(Gatedielektrikum) 適于直接集成進入電路板)，或者有機發(fā)光二極管(OLED)(其中OLED的電極沉積在薄絕緣層上)，特別是由于頂發(fā)射OLED的銅層是密封的。術語OLED還包括發(fā)光電化學電池 (LEEC)。
最后，與OLED的結構類似，層順序還可用于太陽能電池，并且這種基于有機電子器件的構件根據(jù)本發(fā)明不僅包括電容器還至少包括有機場效應晶體管、OLED和有機太陽能電池。原則上，本發(fā)明適于所有種類的有機絕緣夾層(Zwischenschicht)。具體地，可以廉價地將構件直接構造在酸洗的銅表面上。圖1顯示了一種這種電容器結構作為實例。平均粒徑小于50nm范圍的氧化性納米顆?？梢岳缃?jīng)由已知為溶膠-凝膠合成的工藝獲得，這可以從包括DE 10338465和DE 102004016131的文獻已知。在其中所述的方法中，為了制備納米顆粒，特別制備了金屬的非水性醇溶液，使其與具有更高價態(tài)的第二金屬的氫氧化物化合物和/或烷氧基化合物反應，得到了平均粒徑小于50nm、甚至在5至 IOnm范圍的顆粒。在DE 102004016131中，金屬醇鹽和金屬芳基氧化物與醇反應，并且類似地得到了納米顆粒。上述兩篇引用文獻的公開內容在此也構成了本發(fā)明的一部分。非水性溶膠-凝膠合成法特別地實現(xiàn)了生成高結晶度和純度的多種金屬氧化物如Ti02、ZrO2和 BaTiO3的及其小的< IOnm的納米顆粒。同時該合成法可以廉價地實施，并且?guī)砹烁弋a(chǎn)率。 但是，使用這些技術，得到了高度團聚的納米顆粒，不能夠加工成薄膜并且因此加工成薄膜電容器。為了防止團聚和聚集并得到盡可能均勻分布的納米顆粒，根據(jù)本發(fā)明提供了保護納米顆粒不聚集的“有機保護殼”。出人意料地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)用于包裹納米顆粒形成保護殼的穩(wěn)定劑不僅不會影響顆粒的有效介電常數(shù)而且阻止了納米顆粒的團聚并因此實現(xiàn)了將其加工成薄膜。更特別地，所關注的穩(wěn)定劑為有機化合物，其圍繞單個顆粒設置并且在沉積薄膜后可以通過范德華力相互作用穩(wěn)定該膜。根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選的實施方案，這些有機化合物還包括適于交聯(lián)的官能團，其穩(wěn)定沉積后的保護層。為了制備經(jīng)穩(wěn)定的納米顆粒，它們-例如在溶膠-凝膠合成法之后-經(jīng)歷穩(wěn)定處理，從而形成了包裹納米顆粒的保護殼。在這種情況中，在穩(wěn)定劑于合適溶劑中形成的溶液中于室溫攪拌納米顆粒多個小時直至數(shù)天。接著，使其經(jīng)歷例如洗滌步驟，從而除去過量的穩(wěn)定劑。此外，可以實施機械分散處理以破壞團聚。根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選的實施方案，該包裹納米顆粒的保護殼包括羧酸、聚醚羧酸和/或磷酸衍生物。在沉積作為膜的保護層后，保護殼通過包裹納米顆粒的這些分子而形成，并包含 “穩(wěn)定劑”，通過范德華相互作用穩(wěn)定該膜。適于構成包裹納米顆粒的保護殼的穩(wěn)定劑的實例有
權利要求
1.用于自組裝單層的保護層，其包括具有較高介電常數(shù)的氧化性納米顆粒，其中所述氧化性納米顆粒具有小于50nm的平均粒徑并且具有穩(wěn)定使其不團聚和聚集的保護殼。
2.根據(jù)權利要求1的保護層，其中所述氧化性納米顆粒包括無機材料。
3.根據(jù)權利要求2的保護層，其中所述納米顆粒包括陶瓷材料。
4.根據(jù)前述權利要求中任一項的保護層，其中所述納米顆粒選自以下化合物Ti02、 Zr02> BaTiO3^ BaZrO3O
5.根據(jù)前述權利要求中任一項的保護層，其中圍繞所述納米顆粒的保護殼包括有機化合物。
6.根據(jù)前述權利要求中任一項的保護層，其中圍繞所述納米顆粒的保護殼包括羧酸、 聚醚羧酸和/或磷酸衍生物。
7.根據(jù)前述權利要求中任一項的保護層，其中所述保護殼包括選自以下化合物的穩(wěn)定
8.根據(jù)前述權利要求中任一項的保護層，其中所述納米顆粒包埋于基體中。
9.通過形成保護殼制備經(jīng)穩(wěn)定的納米顆粒的方法，其中在穩(wěn)定劑于合適溶劑中的溶液中在室溫下攪拌所述納米顆粒多個小時至數(shù)天。
10.根據(jù)權利要求8的方法，其中所述經(jīng)穩(wěn)定的納米顆粒經(jīng)歷洗滌步驟。
11.根據(jù)權利要求8或9的方法，其中用于分散所述納米顆粒的溶劑選自以下溶劑
12.根據(jù)權利要求8至11中任一項的方法，其中用于清洗所述納米顆粒的溶劑選自
13.基于有機電子器件的構件，其集成在電路板、預浸料坯或板坯上，其中所述電路板、 預浸料坯或板坯用作襯底，在所述襯底上形成具有根據(jù)權利要求1至12中任一項的保護層的自組裝單層(SAM)。
全文摘要
本發(fā)明涉及介電保護層，其中包埋有納米顆粒以增加介電常數(shù)，該納米顆粒由保護殼包裹以防止團聚，從而獲得了用于沉積超薄膜的小粒徑。
文檔編號H01G4/12GK102577638SQ201080046764
公開日2012年7月11日 申請日期2010年7月29日 優(yōu)先權日2009年8月17日
發(fā)明者D.塔洛塔, G.加恩威特納, G.施米德, T.齊瑪 申請人:西門子公司