一种纳米电容三维集成结构及其制造方法技术

本发明专利技术公开一种纳米电容三维集成结构及其制造方法。该纳米电容三维集成结构制造方法在低阻硅衬底的正面和背面分别形成正面沟槽和背面沟槽，并在其中形成第一纳米电容结构和第二纳米电容结构，并且正面沟槽和背面沟槽之间形成有硅通孔结构。硅通孔结构直接电气连通第一纳米电容结构和第二纳米电容结构的下电极，低阻硅衬底直接电气连通第一纳米电容结构和第二纳米电容结构的上电极，可以缩短互连线长度，从而有利于减小互连电阻和能量损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米电容三维集成结构及其制造方法
本专利技术属于集成电路封装领域，具体涉及一种纳米电容三维集成结构及其制造方法。
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低阻硅衬底(200)，其正面和背面分别形成有正面沟槽和背面沟槽，正面沟槽与背面沟槽通过硅通孔相连通；所述正面沟槽和硅通孔的表面形成有第二隔离介质(209)和铜扩散阻挡层(210)；所述硅通孔内填充有导电铜柱(211)；所述背面沟槽的表面形成有第一隔离介质(201)和铜籽晶层(202)；/n第一纳米电容结构，位于所述背面沟槽内，第一纳米电容结构的基本骨架是形成于背面沟槽内的第一纳米线结构，包括第一底部金属电极层(205)、第一绝缘介质(206)和第一顶部金属电极层(208)，其中，所述第一底部金属电极层(205)覆盖所述第一纳米线结构和所述...

【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：
低阻硅衬底(200)，其正面和背面分别形成有正面沟槽和背面沟槽，正面沟槽与背面沟槽通过硅通孔相连通；所述正面沟槽和硅通孔的表面形成有第二隔离介质(209)和铜扩散阻挡层(210)；所述硅通孔内填充有导电铜柱(211)；所述背面沟槽的表面形成有第一隔离介质(201)和铜籽晶层(202)；
第一纳米电容结构，位于所述背面沟槽内，第一纳米电容结构的基本骨架是形成于背面沟槽内的第一纳米线结构，包括第一底部金属电极层(205)、第一绝缘介质(206)和第一顶部金属电极层(208)，其中，所述第一底部金属电极层(205)覆盖所述第一纳米线结构和所述铜籽晶层(202)表面；所述第一绝缘介质(206)覆盖所述第一底部金属电极层(205)表面；所述第一顶部金属电极层(208)覆盖所述第一绝缘介质(206)，并完全填充相邻第一纳米线结构之间的间隙；
第二纳米电容结构，位于所述正面沟槽内，第二纳米电容结构的基本骨架是形成于正面沟槽内的第二纳米线结构，包括第二底部金属电极层(214)、第二绝缘介质(215)和第二顶部金属电极层(217)，其中，所述第二底部金属电极层(214)覆盖所述第二纳米线结构和所述铜扩散阻挡层(210)表面；所述第二绝缘介质(215)覆盖所述第二底部金属电极层(214)表面；所述第二顶部金属电极层(217)覆盖所述第二绝缘介质(215)，并完全填充相邻第二纳米线结构之间的间隙；
金属接触，包括第一浅沟槽结构、第二浅沟槽结构和第三浅沟槽结构，其中，
第一浅沟槽结构形成于所述低阻硅衬底(200)背面的一侧，贯穿所述第一隔离介质(201)、所述铜籽晶层(202)、所述第一底部金属电极层(205)和所述第一绝缘介质(206)，侧壁形成有第三隔离介质(207)，内部填充所述第一顶部金属电极层(208)；
第二浅沟槽结构与所述第一浅沟槽结构相对应，形成于所述低阻硅衬底(200)正面的一侧，贯穿所述第二隔离介质(209)、所述铜扩散阻挡层(210)、所述第二底部金属电极层(214)和所述第二绝缘介质(215)，侧壁形成有第四隔离介质(216)，内部填充所述第二顶部金属电极层(217)；
第三浅沟槽结构形成于所述低阻硅衬底(200)正面的另一侧，贯穿所述第二绝缘介质(215)、所述第二顶部金属电极层(217)，侧壁形成有第五隔离介质(218)，内部填充第三金属电极层(219)；其中，所述第五隔离介质(218)延伸覆盖所述第二纳米电容结构表面；
所述第一顶部金属电极层(208)通过所述第一浅沟槽结构与所述低阻硅衬底(200)接触，所述第二顶部金属电极层(217)通过所述第二浅沟槽结构与所述低阻硅衬底(200)接触，从而所述第一顶部金属电极层(208)与所述第二顶部金属电极层(217)电气连通；
所述第三金属电极层(219)通过所述第三浅沟槽结构与所述第二底部金属电极层(214)电气连通，并进一步通过所述硅通孔、所述铜籽晶层(202)与所述第一底部金属电极层(205)电气连通，从而所述第二底部金属电极层(214)与所述第一底部金属电极层(205)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，
所述第一纳米线结构、所述第二纳米线结构为碳纳米管、硅纳米线、Ge纳米线或者ZnO纳米线。


3.一种纳米电容三维集成结构制造方法，其特征在于，
包括以下步骤：
在低阻硅衬底(200)的正面和背面光刻刻蚀形成正面沟槽和背面沟槽；
在所述背面沟槽内形成第一隔离介质(201)、铜籽晶层(202)，并制作纳米线结构；在所述纳米线结构表面依次沉积第一底部金属电极层(205)和第一绝缘介质(206)；采用光刻和刻蚀工艺去除一侧的部分所述第一隔离介质(201)、所述铜籽晶层(202)、所述第一底...

【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