一种高存储容量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高存储容量纳米电容三维集成结构及其制备方法。通过在硅片表面刻蚀出硅纳米结构并制备第一纳米电容，然后在第一纳米电容表面形成阳极氧化铝结构并制备第二纳米电容，通过将两个纳米电容并联连接，可以显著增大电容密度和能量密度。另外，能够增强纳米电容的电学可靠性，并且不会额外占用平面面积，有利于纳米电容器件尺寸缩小。

【技术实现步骤摘要】
一种高存储容量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，具体涉及一种高存储容量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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高存储容量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，其中第二纳米电容结构位于第一纳米电容结构的上方；/n第一纳米电容结构的基本骨架是通过刻蚀硅衬底(200)所形成的硅纳米孔；第一隔离介质(201)覆盖硅纳米孔表面；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，并完全填充硅纳米孔；/n中间隔离介质(205)，形成在第一纳米电容结构和第二纳米电容结构之间；/n第二纳米电容结构的基本骨架是通过阳极氧化铝箔(...

【技术特征摘要】
1.一种高存储容量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，其中第二纳米电容结构位于第一纳米电容结构的上方；
第一纳米电容结构的基本骨架是通过刻蚀硅衬底(200)所形成的硅纳米孔；第一隔离介质(201)覆盖硅纳米孔表面；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，并完全填充硅纳米孔；
中间隔离介质(205)，形成在第一纳米电容结构和第二纳米电容结构之间；
第二纳米电容结构的基本骨架是通过阳极氧化铝箔(207)所形成的阳极氧化铝结构(212)，其中铝箔(207)与中间隔离介质(205)之间还存在一层金属铝薄膜(206)；第二底部金属电极层(213)覆盖所述阳极氧化铝结构(212)表面；所述第二绝缘介质(214)覆盖所述第二底部金属电极层(213)表面；第二顶部金属电极层(215)覆盖所述第二绝缘介质(214)表面；
位于第二纳米电容结构两侧的铝通孔，其中第一铝通孔贯穿所述铝箔(207)、所述金属铝薄膜(206)和所述中间隔离介质(205)，与所述第一顶部金属电极(204)接触；第二铝通孔贯穿所述铝箔(207)、所述金属铝薄膜(206)、所述中间隔离介质(205)、所述第一顶部金属电极(204)和所述第一绝缘介质(203)，与所述第一纳米电容结构的所述第一底部金属电极(202)接触；
第二隔离介质(208)覆盖两侧铝通孔的侧壁；第二铜扩散阻挡层(209)覆盖所述第二隔离介质(208)的侧壁和铝通孔的底部；第二铜籽晶层(210)覆盖所述第二铜扩散阻挡层(209)的表面；第二铜金属层(211)覆盖所述第二铜籽晶层(210)的表面，并完全填充铝通孔，构成第一铝通孔结构和第二铝通孔结构；第二底部金属电极(213)覆盖第二铝通孔结构上表面；
顶部金属接触，第三绝缘介质(216)在从左至右暴露出来的所述第一铝通孔结构、所述第二顶部金属电极层(215)和所述第二底部金属电极层(213)表面分别形成第一沟槽结构、第二沟槽结构和第三沟槽结构，而且第一沟槽结构与第二沟槽结构相邻；第二铜扩散阻挡层(217)覆盖三个沟槽的表面，并在中间区域断裂不相连接；第二铜籽晶层(218)覆盖所述第二铜扩散阻挡层(217)表面；第二铜金属层(219)覆盖所述第二铜籽晶层(218)表面；
所述第一顶部金属电极层(204)通过所述第一铝通孔结构、所述第一沟槽结构以及所述第二沟槽结构与所述第二顶部金属电极层(215)电气连通；所述第一底部金属电极层(202)通过所述第二铝通孔结构以及所述第三沟槽结构与所述第二底部金属电极层(213)电气连通。


2.根据权利要求1所述的高存储容量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所述的高存储容量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。


4.一种高存储容量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：
在硅衬底(200)表面刻蚀出硅纳米孔阵列，在硅纳米孔表面形成第一隔离介质(201)，并依次形成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)，而且第一顶部金属电极层(204)完全填充硅纳米孔，制备...

【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