一种纳米电容三维集成结构及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种纳米电容三维集成结构及其制备方法。该纳米电容三维集成结构包括形成在硅衬底的沟槽内的垂直堆叠的第一纳米电容结构和第二纳米电容结构，两者相互并联连接。本发明专利技术能够有效增大纳米电容整体的电容密度，同时简化工艺步骤，降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米电容三维集成结构及其制备方法
本专利技术属于集成电路制造领域，具体涉及一种纳米电容三维集成结构及其制备方法。
技术介绍
目前，对于便携式电子设备来说，电池仍然是主要的能量供应部件。虽然电池技术在不断发展，然而在电池的容量与体积以及重量之间仍然需要作出折中。相应地，一些容量大、重量轻以及体积小的可替代供电部件被研究和开发，比如微型燃料电池、塑料太阳能电池以及能量收集系统。在以上所提到的所有情况下，通常都需要能量缓冲系统来维持连续和稳定的能量输出。比如，一般认为燃料电池系统拥有较慢的启动时间和较低的动能。因此，燃料电池提供基础功率，缓冲系统提供启动功率的混合系统是最佳解决方案。此外，能量收集系统依赖环境中无法持续获得的能量源；因此，需要能量缓冲系统来维持器件不中断的工作。进一步，能量缓冲系统能够提供峰值负载，然而能量产生系统却无法提供。一般来讲，能量缓冲系统或者是电池，或者是电容。电池的一个重要缺点是它有限的放电效率。相比之下，电容可以提供更大的放电电流。使用电容作为能量缓冲的其它优势还包括较长的循环寿命和较高的功率密度。除了以上提到的优势本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米电容三维集成结构，其特征在于，/n包括：/n第一纳米电容结构和第二纳米电容结构，形成在硅衬底(200)的沟槽内，其中，第二纳米电容结构位于第一纳米电容结构上方；/n所述第一纳米电容结构包括形成在所述沟槽内的单晶硅纳米孔阵列；第一隔离介质(201)覆盖单晶硅纳米孔表面；第一底部金属电极层(202)覆盖所述第一隔离介质(201)表面；第一绝缘介质(203)覆盖所述第一底部金属电极层(202)表面；第一顶部金属电极层(204)覆盖所述第一绝缘介质(203)表面，并完全填充单晶硅纳米孔；/n中间隔离介质(205)，形成在所述第一纳米电容结构和所述第二纳米电容结构之间；/n所述第二纳米电容结...

【技术特征摘要】
1.一种纳米电容三维集成结构，其特征在于，
包括：
第一纳米电容结构和第二纳米电容结构，形成在硅衬底(200)的沟槽内，其中，第二纳米电容结构位于第一纳米电容结构上方；
所述第一纳米电容结构包括形成在所述沟槽内的单晶硅纳米孔阵列；第一隔离介质(201)覆盖单晶硅纳米孔表面；第一底部金属电极层(202)覆盖所述第一隔离介质(201)表面；第一绝缘介质(203)覆盖所述第一底部金属电极层(202)表面；第一顶部金属电极层(204)覆盖所述第一绝缘介质(203)表面，并完全填充单晶硅纳米孔；
中间隔离介质(205)，形成在所述第一纳米电容结构和所述第二纳米电容结构之间；
所述第二纳米电容结构包括阳极氧化铝结构(207)；金属铝(206)位于所述中间隔离介质(205)和所述阳极氧化铝结构(207)之间；第二底部金属电极层(208)覆盖所述阳极氧化铝(207)表面；第二绝缘介质(209)覆盖所述第二底部金属电极层(208)表面，并在一侧形成开口；第二顶部金属电极层(210)覆盖所述第二绝缘介质(209)表面，并完全填充阳极氧化铝(207)；
顶部金属接触，包括由第三绝缘介质(211)形成的第一沟槽结构、第二沟槽结构、第三沟槽结构和第四沟槽结构，分别形成在所述第一顶部金属电极层(204)、所述第二顶部金属电极层(210)、所述第二底部金属电极层(208)以及所述第一底部金属电极层(202)表面；其中，所述第一沟槽结构与所述第二沟槽结构相邻，所述第三沟槽结构与所述第四沟槽结构相邻，中间区域的所述第三绝缘介质(211)在所述开口处与所述第二底部金属电极层(208)表面相接触；铜扩散阻挡层(212)覆盖四个沟槽的表面，并在所述中间区域断裂不相连接；铜籽晶层(213)覆盖所述铜扩散阻挡层(212)表面；铜金属层(214)覆盖所述铜籽晶层(213)表面；
其中，所述第一顶部金属电极层(204)与所述第二顶部金属电极层(210)通过所述第一沟槽结构和第二沟槽结构实现电气连通；所述第一底部金属电极层(202)与所述第二底部金属电极层(208)通过所述第三沟槽结构和第四沟槽结构实现电气连通。


2.根据权利要求1所述的纳米电容三维集成结构，其特征在于，
所述硅纳米孔的直径范围为0.5～1μm，深度范围为10～20μm。


3.根据权利要求1所述的纳米电容三维集成结构，其特征在于，
所述阳极氧化铝结构的孔径范围为200～500nm，深度范围为1～5μm。


4.根据权利要求1所述的纳米电容三维集成结构，其特征在于，
所述第一隔离介质、所述中间隔离介质是SiO2、Si3N4、SiON、SiCOH、SiCOFH中的至少一种。


5.一种纳米电容三维集成结构制备方法，其特征在于，
包括以下步骤：
在单晶硅衬底(200)表面刻蚀出沟槽；
在所述沟槽底部刻蚀出单晶硅纳米孔阵列，并依次形成第一隔离介质(201)、第一底部金属电极层(202)、第一绝缘介质(203)和第一顶部金属电极层(204)，获得第一纳米电容结构，其中，所述第一顶部金属电极层(204)完全填充硅纳米孔；
形成中间隔离介质(205)；
在所述中间隔离介质(205)表面形成铝，进行阳极氧化形成阳极氧化铝结构(207)，并依次形成第二底部金属电极层(208)、第二绝缘介质(209)和第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱宝，陈琳，孙清清，张卫，
申请(专利权)人：复旦大学，上海集成电路制造创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31