利用多孔硅形成的能量储存设备制造技术

在一个实施例中，能量储存设备（例如电容器）可以包括在衬底内形成的多孔硅层。多孔硅层包括具有小于近似100纳米的平均孔直径的孔。在多孔硅层上形成第一导电层并且在第一导电层上形成第一电介质层。在第一电介质层上形成第二导电层以形成电容器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术所公开的实施例一般地涉及包括利用电化学蚀刻的多孔硅形成的电容器的能量储存设备。
技术介绍
包括电池和电容器的能量储存设备广泛地使用在电子设备中。特别地，电容器宽泛地用于范围从电学电路和功率递送到电压调节和电池替换的应用。对于片上功率递送的需要随着每一代微处理器技术而日益增加。这种需要随着用于多核微处理器的片上电压调节器的集成而日益增加。当前，通过使用嵌入在电介质中的平面金属绝缘体金属(MIM)结构或者通过在不具有使用重掺杂的硅衬底的晶体管的芯片区域中形成MOS电容器来形成电容器。此外，另一方案使用集成沟槽电容器。另一方案是通过使用具有3.5微米间距的大的1.0至1.5微米直径圆形开口来制作硅电容器，所述圆形开口被图案化并且通过使用常规光刻在沟槽中干法蚀刻并且然后使用热氧化物和低压化学气相沉积(LPCVD)氮化物和LPCVD多晶硅填充以用于第二电极。之前已经在具有一微米平均孔直径的两微米深电化学蚀刻的多孔硅结构以及具有一微米孔直径的100微米深干法蚀刻的沟槽结构中形成了 MOS电容器。还已经在一微米直径孔中形成了 ΜΠΟΜ结构。【附图说明】从对结合图中的附图所进行的以下详细描述的阅读，将更好地理解所公开的实施例，在附图中: 图1是表示根据本专利技术的实施例的用于利用多孔硅制作能量储存设备(例如电容器)的方法的流程图； 图2A是根据本专利技术的实施例的电容器280的横截面视图； 图2B是根据本专利技术的实施例的电容器200的横截面视图； 图3A图示了示出根据本专利技术的实施例的具有在渐缩(tapered)多孔硅中形成的渐缩孔开口的结构的扫描电子显微镜(SEM)图像300 ； 图3B-3D图示了示出根据本专利技术的实施例的多孔硅中的图像300的不同区的放大视图的 SEM 图像 312,322 和 332 ； 图4A图示了示出根据本专利技术的实施例的具有带有多孔硅区410的衬底420的渐缩结构400的扫描电子显微镜(SEM)图像400 ； 图4B图示了根据本专利技术的一个实施例的多孔硅450的Ti/Si比与深度的关系的图表440 ； 图5是表示根据本专利技术的实施例的微电子设备的框图； 图6是表示根据本专利技术的实施例的移动电子设备的框图。为了说明的简化和清楚起见，绘制的图图示了构造的一般方式，并且可以省略众所周知的特征和技术的描述和细节，以避免不必要地使所描述的本专利技术的实施例的讨论模糊。此外，绘制的图中的要素不一定按比例绘制。例如，可以相对于其他要素夸大图中的一些要素的尺寸，以帮助改进对本专利技术的实施例的理解。不同图中的相同的附图标记表示相同的要素，而类似的附图标记可以但是不必表示类似的要素。【具体实施方式】在一个实施例中，一种能量储存设备(例如电容器)可以包括形成在衬底内的多孔硅层。多孔硅层包括具有小于近似100纳米的平均孔直径的孔。在多孔硅层上形成第一导电层并且在第一导电层上形成第一电介质层。在第一电介质层上形成第二导电层以形成电容器。使用电化学蚀刻制作的基于小孔或中孔性硅的电容器可以提供高频去耦电容器。利用碳化硅表面制作的电容器提供较低有效串联电阻(ESR) MIM电容器。这些能量储存设备(例如电容器)可以使用在用于电学噪声的局部去耦的芯片上、用于去耦多个芯片的3-D叠层中，或者硅插结构中。集成的芯片上电容器对于到微处理器的功率递送而言正在变得日益重要。这些能量储存设备帮助防止电压方面的严重下降并且还帮助电压转换和递送。电容器还可以提供用于诸如微处理器中的涡轮(turbo )模式之类的应用的高功率。如本文所使用的，短语“高k”是指具有大于二氧化硅(也就是说，大于大约4)的介电常数的介电常数 k 的材料(例如 Ti02, Hf02, Zr02, VOx, BaSrT1x, TiNbOx, SrT1x,A1203 )。如本文所使用的，短语“巨介电常数”是指具有近似k=5000或更大的超高介电常数k 的材料(例如 CaCu3Ti4012 或 CCTO, (LaSr) 2 N ?04, La (2_x) SrxNi04，诸如 T i02/A1203超晶格之类的高k电介质氧化物纳米层压体)。现在参考附图，图1是表示根据本专利技术的实施例的用于利用多孔硅制作能量储存设备(例如电容器)的方法的流程图。在块102处，方法100可以包括获得衬底材料(例如硅衬底)。获得衬底材料可以包括各种形式，包括但不限于在制造机构处制造衬底。在块104处，方法100可以包括通过在没有光刻的情况下电化学蚀刻衬底来在衬底内形成多孔层(例如多孔硅层)。在一个实施例中，多孔硅层包括具有小于近似100纳米的平均孔直径的孔。多孔硅层可以是具有有着在近似2纳米和近似50纳米之间的平均孔直径的中孔的中孔硅层。多孔层内的孔的形成可以通过诸如电化学蚀刻之类的阳极蚀刻或形成具有纳米宽直径的微米深孔的领域中已知的任何其它工艺来处理。孔可以是渐缩的以便更容易地利用一个或多个原子层沉积填充超高纵横比孔。在块106处，方法100可以包括在多孔层(例如多孔硅层)上形成第一导电层(例如SiC、TiN等)。在块108处，方法100可以包括在第一导电层上形成第一电介质层(例如高k电介质层、超高k电介质层)。在块110处，方法100可以包括在第一电介质层上形成第二导电层(例如诸如TiN之类的原子层沉积)。在块112处，方法100可以包括在第二导电层上形成第二电介质层(例如高k电介质层、超高k电介质层)。在块114处，方法100可以包括在第二电介质层上形成第三导电层(例如诸如镍之类的电镀金属，掺杂多晶硅的CVD、TiN的原子层沉积(ALD))。如果期望附加电容，则可选地执行块112和114。可以添加附加电介质/导电层以形成N层MIM结构。在一个实施例中，导电层中的至少一个(例如TiN)通过原子层沉积形成。每一个导电层可以通过原子层沉积形成以形成MIM电容器或MIMIM电容器。可替换地，第一导电层可以包括通过使用至少一个气相处理的多孔硅层的碳化而形成的碳化硅(SiC)层。碳化是用于借由通过热解或干馏将有机物质(例如甲烷、硅烷)转换成碳或含碳残余物来沉积碳层的术语。在另一实施例中，第一导电层包括通过以小于近似650摄氏度的温度使用至少一个气相处理来碳化多孔硅层而形成的烃终止硅层。第一电介质层可以包括大于4的高k介电常数并且可以用于高频(例如IGhz或更大，1Ghz或更大)去耦应用。第一和第二电介质层中的至少一个可以包括近似5000或更大的巨介电常数。图2A是根据本专利技术的实施例的电容器280的横截面视图。衬底282包括可以通过当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能量储存设备，包括：在衬底内形成的多孔硅层，多孔硅层具有有着小于近似100纳米的平均孔直径的孔；在多孔硅层上形成的第一导电层；在第一导电层上形成的第一电介质层；以及在第一电介质层上形成的第二导电层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：DS贾纳，LE莫斯利，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US