一种3D硅基电容器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及硅基电容器领域，公开了一种3D硅基电容器及其制备方法，包括：硅片，所述硅片的相对两侧面向内凹陷设有若干排列均匀的凹槽；多晶硅薄膜，填充在位于所述硅片相对两侧的所述凹槽内以及相邻凹槽之间的硅片的表面；介质薄膜，设置在两侧所述硅片与所述多晶硅薄膜之间；引出电极，设置在相对两侧的所述多晶硅薄膜的外表面；隔离层，覆盖在两侧的所述硅片以及引出电极的表面，且所述隔离层沿垂直于所述硅片表面的方向开设有引出孔；外电极，设置在所述引出孔内，且与所述引出电极接触。本发明专利技术制备的3D硅基电容器是一体成型的，提高了电容器的一致性、降低了串联安装方式造成的信号延迟、噪声大、驱动功率大等问题。驱动功率大等问题。驱动功率大等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种3D硅基电容器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及硅基电容器领域，具体涉及一种3D硅基电容器及其制备方法。

技术介绍

[0002]3D硅基电容器是采用纳米光刻、深硅刻蚀和原子层沉积（ALD）等在硅基基片上制备超稳定和高容体比的电容器。采用深硅刻蚀技术，在硅基基片上刻蚀出高深宽比的沟槽，以达到增加电容器电极对位面积，从而实现硅电容的小体积大容量。通过选用适宜的介电材料和电极材料，应用原子层沉积技术制备高稳定性的介质层和电极层，实现硅电容的优异电性能，以达到在电压应力、温度应力下性能稳定性高、功耗极小，尺寸微型化、毫米波特性参数优异，同时适用于微组装工艺。
[0003]硅电容的微型结构、高容体比、机械强度高、兼容微组装工艺，毫米波下电性能优异，对于电子线路微型化和高频化具有不可替代的作用。适用于需要小型化、大容量、宽频、射频微波、毫米波、高温等电子线路的应用，应用于雷达、导弹、卫星、飞船和飞机等中的高端传感器系统、微波系统、无线功率传输、雷达模块、马达控制、射频通信、微机电系统等。
[0004]但是，硅基电容器在实际使用中，存在电容器耐压强度不足的问题。通常硅基电容器所采用的介质为氧化硅、氮化硅、氧化铝等材料，材料采用LPCVD或者ALD等技术生长，出于提高容量密度等原因考虑，介质薄膜的厚度通常较薄，因此造成器件耐压不足，容易被静电击穿等问题。
[0005]另外，虽然硅基电容器的容量密度较大，但是其特征尺寸一般较小，整体容量与传统的MLCC相比仍然较小。当在需要提高耐压水平应用环境中时，一般情况，需要将多只电容器串联以达到提高耐压水平的目的。如果将多只电容器串联安装，会造成以下问题，一是电容器的安装面积增大，过于占用安装空间；其二，粗糙的安装工艺会造成安装中的工艺稳定性、一致性问题，另外，过长的传输导线造成信号延迟、噪声大、驱动功率大等问题。

技术实现思路

[0006]为解决上述问题，在进行3D硅基电容器的制备时，进行双面加工，同时在硅片正反面制备电容器，以形成由2只电容器串联而成的新电容器，该新电容器通过提高硅片空间的利用率，可以提高电容器耐压性，另外，由于新电容器是一体成型，提高了电容器的一致性、降低了串联安装方式造成的信号延迟、噪声大、驱动功率大等问题。
[0007]本专利技术通过下述技术方案实现：一种3D硅基电容器，包括：硅片，所述硅片的相对两侧面向内凹陷设有若干排列均匀的凹槽；多晶硅薄膜，填充在位于所述硅片相对两侧的所述凹槽内以及相邻凹槽之间的硅片的表面；介质薄膜，设置在两侧所述硅片与所述多晶硅薄膜之间；引出电极，设置在相对两侧的所述多晶硅薄膜的外表面；
隔离层，覆盖在两侧的所述硅片以及引出电极的表面，且所述隔离层沿垂直于所述硅片表面的方向开设有引出孔；外电极，设置在所述引出孔内，且与所述引出电极接触。
[0008]作为优化，所述凹槽所填充的所述多晶硅薄膜与位于相邻所述凹槽之间的硅片表面的所述多晶硅薄膜的表面在同一水平面上。
[0009]作为优化，位于边缘的所述凹槽所填充的所述多晶硅薄膜向远离若干所述凹槽的方向延伸并嵌入至所述隔离层内。
[0010]作为优化，若干所述凹槽的宽度均一致。
[0011]作为优化，所述隔离层的材质为氧化硅。
[0012]作为优化，所述硅片的两侧面均进行了抛光工艺。
[0013]本专利技术还公开了一种制备上述的3D硅基电容器的制备方法，包括：S1、将已进行双面抛光工艺的硅片的正反面制备出对位标记，同时对所述硅片的正面进行曝光，然后在所述硅片的正面已曝光的部位刻蚀出第一图案；S2、翻转所述硅片，使得所述硅片的反面朝上，并通过所述对位标记使所述硅片的正、反面对准，同时对所述硅片的背面进行曝光，然后在所述硅片的反面已曝光的部位刻蚀出第二图案；S3、将所述第一图案进行光刻并深硅刻蚀出若干凹槽，然后再在所述第二图案上进行深硅刻蚀出若干凹槽；S4、在若干所述凹槽、位于所述硅片同侧的相邻两个所述凹槽之间的硅片表面设置介质薄膜；S5、在两侧的所述介质薄膜的表面设置多晶硅薄膜；S6、在两侧的所述多晶硅薄膜的表面设置引出电极；S7、分别在所述硅片的正、反两面进行光刻，以对两侧的所述多晶硅薄膜以及引出电极进行留边刻蚀；S8、在所述硅片的正、反两面沉积得到隔离层，使所述隔离层铺满所述硅片与引出电极的表面，然后在所述隔离层上进行光刻刻蚀以制备出引出孔；S9、分别在在所述隔离层的正、反两面进行光刻，并刻蚀出引出孔；S8、分别在两侧的所述引出孔内的引出电极4的外表面溅射外电极；S9、分别在所述隔离层的正、反两面进行光刻，以对两侧的所述外电极进行留边刻蚀；S12、切割得到最终器件。
[0014]作为优化，所述介质薄膜可以采用LPCVD或者ALD方法生长得到，所述多晶硅薄膜采用LPCVD方法得到，所述隔离层采用PECVD方法沉积得到。
[0015]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本专利技术在进行3D硅基电容器的制备时，进行双面加工，同时在硅片正反面制备电容器，以形成由2只电容器串联而成的新电容器，该新电容器通过提高硅片空间的利用率，可以提高电容器耐压性，另外，由于本专利技术制备的3D硅基电容器是通过在硅片正反面同时制备的硅电容器使得该硅电容器一体成型，提高了电容器的一致性、降低了串联安装方式造成的信号延迟、噪声大、驱动功率大等问题。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：图1为本专利技术所述的一种3D硅基电容器的侧视图；图2为图1中硅片的结构示意图。
[0017]附图中标记及对应的零部件名称：1
‑
硅片，1a
‑
凹槽，2
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介质薄膜，3
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多晶硅薄膜，4
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引出电极，5
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外电极，6
‑
隔离层。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。
[0019]实施例1一种3D硅基电容器，包括：硅片1，本实施例中，所述硅片1的两侧面均进行了抛光工艺，所述硅片1的相对两侧面向内凹陷设有若干排列均匀的凹槽1a，凹槽均匀排列，可以提高电容器凹槽的密度，而凹槽的密度提高意味着电容器的容量上升，位于两侧面的若干所述凹槽1a的图案不需要对称，可以有误差，两侧的图案可以不同，图案可以为圆形、正方形、三角形、三叶草形、峰槽形等；如图2所示，凹槽1a分别设置在硅片1的两侧面。
[0020]深硅槽深度跟工艺极限有关，单只产品已到达极限，一般在最高40微米左右，而芯片厚度可以在100本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D硅基电容器，其特征在于，包括：硅片（1），所述硅片（1）的相对两侧面向内凹陷设有若干排列均匀的凹槽（1a）；多晶硅薄膜（3），填充在位于所述硅片（1）相对两侧的所述凹槽（1a）内以及相邻凹槽（1a）之间的硅片（1）的表面；介质薄膜（2），设置在两侧所述硅片（1）与所述多晶硅薄膜（3）之间；引出电极（4），设置在相对两侧的所述多晶硅薄膜（3）的外表面；隔离层（6），覆盖在两侧的所述硅片（1）以及引出电极（4）的表面，且所述隔离层（6）沿垂直于所述硅片（1）表面的方向开设有引出孔；外电极（5），设置在所述引出孔内，且与所述引出电极（4）接触。2.根据权利要求1所述的一种3D硅基电容器，其特征在于，所述凹槽（1a）所填充的所述多晶硅薄膜（3）与位于相邻所述凹槽（1a）之间的硅片（1）表面的所述多晶硅薄膜（3）的表面在同一水平面上。3.根据权利要求2所述的一种3D硅基电容器，其特征在于，位于边缘的所述凹槽（1a）所填充的所述多晶硅薄膜（3）向远离若干所述凹槽（1a）的方向延伸并嵌入至所述隔离层（6）内。4.根据权利要求1所述的一种3D硅基电容器，其特征在于，若干所述凹槽（1a）的宽度均一致。5.根据权利要求1所述的一种3D硅基电容器，其特征在于，所述隔离层（6）的材质为氧化硅。6.根据权利要求1所述的一种3D硅基电容器，其特征在于，所述硅片（1）的两侧面均进行了抛光工艺。7.一种制备如权利要求1
‑
6任一所述的3D硅基电容器的制备方法，其特征在于，包括：S1、将硅片（1）的正反面制备出对位标记，同时对所述硅片（1）的正面进行曝光，然后在所述硅片（1）的正面已曝光的部...

【专利技术属性】
技术研发人员：牟舜禹，谢波，李军，黄俭帮，李少奎，赵军胜，彭小丽，田承浩，
申请(专利权)人：成都宏科电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：