【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种三维电容结构、三维电容器及其制备方法，属于半导体电容器件结构领域，特别涉及一种具有大高宽比、高电容密度的三维电容器，并具有简化制备工艺流程的三维电容器的方法。
技术介绍
1、电容作为三大无源器件（电容、电阻、电感）之一，一直是各类电路的重要组成部分。随着人们对电容密度的要求越来越高，三维电容取得了很大的关注。
2、三维电容器是一种新型的电子元件，它具有特殊的结构和优异的性能。相较于传统平面电容器，三维电容器通过多层堆叠电极和绝缘层的结构，实现了更大的电容值和更高的能量存储密度。三维电容器的应用场景非常广泛。在储能领域，三维电容器可以用于构建高性能超级电容器，用于储能系统、电动汽车等领域，提供快速充放电、长循环寿命和高功率输出。在电子器件方面，三维电容器可以用于制作高性能滤波器、功率管理电路等，提高电子设备的性能和效率。此外，三维电容器还可以应用于传感器和微型设备领域，例如生物传感器、微流控芯片等，通过其高比表面积和微孔结构提供高灵敏度和精确测量。然而，三维电容器的制造仍面临一些挑战。例如，制备复杂的多层结构和微孔的工艺要求较高，微孔刻蚀精度难以精确控制，制造成本较高。因此，需要进一步的研究和技术创新，以减少传统的三维电容器的微孔刻蚀带来的问题，并减少三维电容器的制作成本，一直是三维电容器亟待解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种不使用微孔刻蚀工艺并能够减少制备工艺流程，具有大高宽比、高电容密度、高可靠性的三维结构电容。本专利技术
2、为解决上述现有技术中提到的技术问题并取得相应的技术效果，本专利技术提供一种三维电容结构、三维电容器及其制备方法以及具有三维电容器的电子装置。
3、本专利技术的一种三维电容结构，包括以下结构：
4、第一导电层，所述第一导电层包含多个平行的突起结构；
5、第二导电层，所述第二导电层包含多个平行的突起结构，所述第一导电层和第二导电层交错叉指排列分布；
6、介质层，所述介质层与所述第一导电层和所述第二导电层保形接触。
7、更进一步地，在所述三维电容结构的俯视图中，所述第一导电层和所述第二导电层在导电层重合区域的长度占导电层总长度的90%-95%。
8、更进一步地，所述突起结构的高为h，所述突起结构的宽为a，所述突起结构的高宽比h/a大于1。
9、更进一步地，所述突起结构的材料为碳纳米管或碳纳米管与金属的复合材料。
10、更进一步地，所述介质层的材料包括但不限于陶瓷。
11、同时，本专利技术还提供一种三维电容器，包括前述的三维电容结构，并进一步包括：
12、第一电极，所述第一电极与所述第一导电层电连接；
13、第二电极，所述第二电极与所述第二导电层电连接。
14、更进一步地，所述第一电极和/或第二电极的材料包括但不限于金、银、铜金属或其合金中的一种或多种。
15、同时，本专利技术还公开了一种三维电容器的制备方法，包括以下步骤：
16、步骤s01：提供半导体衬底；
17、步骤s02：在所述半导体衬底上同时制作两组平行的突起结构，第一组突起结构与第二组突起结构交错叉指分布；
18、步骤s03：在所述两组平行的突起结构之间保形覆盖介质层。
19、更进一步地，在步骤s03之后，还包括步骤s04：形成与所述第一组突起结构电连接的第一电极，与所述第二组突起结构电连接的第二电极。
20、更进一步地，在步骤s03之后，还包括步骤s04：剥离所述半导体衬底，形成与所述第一组突起结构电连接的第一电极，与所述第二组突起结构电连接的第二电极。
21、更进一步地，在步骤s03之后，还包括步骤s04：在形成所述介质层之后，去除所述第一突起结构与后续形成第一电极进行电连接处的介质层，暴露出该位置的所述第一突起结构；并去除所述第二突起结构与后续形成第二电极进行电连接处的介质层，暴露出该位置的所述第二突起结构，在所述突起结构的暴露面形成第一电极和第二电极。
22、更进一步地，去除所述介质层的方法包括但不限于化学机械抛光（cmp）。
23、更进一步地，制作所述介质层的方法包括但不限于原子层沉积（ald）、化学气相沉积（cvd）和流延法；所述介质层的材料包括但不限于陶瓷。
24、更进一步地，所述突起结构的材料为碳纳米管或碳纳米管与金属的复合材料。
25、更进一步地，所述同时制作两组平行的突起结构的方法包括但不限于选择性生长、3d打印、沉积，在对应形成第一导电层和第二导电层的特定的区域中，使用掩膜结构，同时形成两组交错叉指分布突起结构，分别作为第一导电层和第二导电层。
26、更进一步地，所述突起结构的高为h，所述突起结构的宽为a，所述突起结构的高宽比h/a大于1。
27、更进一步地，制作所述第一电极和第二电极的方法包括但不限于电镀、烧结、沉积；所述第一电极和第二电极的材料包括但不限于金、银、铜金属或其合金中的一种或多种。
28、更进一步地，所述半导体衬底包括但不限于硅衬底、锗衬底或者soi衬底。
29、本专利技术还公开了一种电子装置，包括控制电路和如前所述的三维电容器。
30、在本专利技术中，所述凸起结构的高度的方向为垂直于支撑半导体衬底的上下的延伸方向，也就是在三维坐标系中z轴的方向，所述凸起结构宽的方向上的长度为三维结构电容器的电极相对的方向上凸起结构的厚度。
31、通过上述对本专利技术的三维电容结构、三维电容器及其制备方法以及包含三维电容器结构的电子器件的描述可知，本专利技术的三维电容器具有高的高宽比，电容密度大和高可靠性，并且三维电容器的制备工艺中不使用微孔刻蚀工艺，并且对现有技术中形成三维电容器的工艺步骤进行了精简，有效地缩短了三维电容器的制造时间从而降低成本。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
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1.一种三维电容结构，其特征在于，包括以下结构：
2.根据权利要求1所述的三维电容结构，其特征在于，在所述三维电容结构的俯视图中，所述第一导电层和所述第二导电层在导电层重合区域的长度占导电层总长度的90%-95%。
3.根据权利要求1所述的三维电容结构，其特征在于，所述突起结构的高为h，所述突起结构的宽为a，所述突起结构的高宽比h/a大于1。
4.根据权利要求1所述的三维电容结构，其特征在于，所述突起结构的材料为碳纳米管或碳纳米管与金属的复合材料。
5.根据权利要求1所述的三维电容结构，其特征在于，所述介质层的材料包括但不限于陶瓷。
6.一种三维电容器，其特征在于，包括权利要求1-5中任一项的三维电容结构，进一步包括：
7.根据权利要求6所述的三维电容器，其特征在于，所述第一电极和/或第二电极的材料包括但不限于金、银、铜金属或其合金中的一种或多种。
8.一种三维电容器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的三维电容器的制备方法，其特征在于，在步骤S03之后，还包
10.根据权利要求8所述的三维电容器的制备方法，其特征在于，在步骤S03之后，还包括步骤S04：剥离所述半导体衬底，形成与所述第一组突起结构电连接的第一电极，与所述第二组突起结构电连接的第二电极。
11.根据权利要求8所述的三维电容器的制备方法，其特征在于，在步骤S03之后，还包括步骤S04：在形成所述介质层之后，去除所述第一突起结构与后续形成第一电极进行电连接处的介质层，暴露出该位置的所述第一突起结构；并去除所述第二突起结构与后续形成第二电极进行电连接处的介质层，暴露出该位置的所述第二突起结构，在所述突起结构的暴露面形成第一电极和第二电极。
12.根据权利要求11所述的三维电容器的制备方法，其特征在于，去除所述介质层的方法包括但不限于化学机械抛光（CMP）。
13.根据权利要求8所述的三维电容器的制备方法，其特征在于，制作所述介质层的方法包括但不限于原子层沉积（ALD）、化学气相沉积（CVD）和流延法；所述介质层的材料包括但不限于陶瓷。
14.根据权利要求8所述的三维电容器的制备方法，其特征在于，所述突起结构的材料为碳纳米管或碳纳米管与金属的复合材料。
15.根据权利要求8所述的三维电容器的制备方法，其特征在于，所述同时制作两组平行的突起结构的方法包括但不限于选择性生长、3D打印、沉积，在对应形成第一导电层和第二导电层的特定的区域中，使用掩膜结构，同时形成两组交错叉指分布突起结构，分别作为第一导电层和第二导电层。
16.根据权利要求8所述的三维电容器的制备方法，其特征在于，所述突起结构的高为h，所述突起结构的宽为a，所述突起结构的高宽比h/a大于1。
17.根据权利要求9-11中任一权利要求所述的三维电容器的制备方法，其特征在于，制作所述第一电极和第二电极的方法包括但不限于电镀、烧结、沉积；所述第一电极和第二电极的材料包括但不限于金、银、铜金属或其合金中的一种或多种。
18.根据权利要求8所述的三维电容器的制备方法，其特征在于，其特征在于，所述半导体衬底包括但不限于硅衬底、锗衬底或者SOI衬底。
19.一种电子装置，其特征在于包括控制电路和如权利要求6或7所述的三维电容器。
...【技术特征摘要】
1.一种三维电容结构，其特征在于，包括以下结构：
2.根据权利要求1所述的三维电容结构，其特征在于，在所述三维电容结构的俯视图中，所述第一导电层和所述第二导电层在导电层重合区域的长度占导电层总长度的90%-95%。
3.根据权利要求1所述的三维电容结构，其特征在于，所述突起结构的高为h，所述突起结构的宽为a，所述突起结构的高宽比h/a大于1。
4.根据权利要求1所述的三维电容结构，其特征在于，所述突起结构的材料为碳纳米管或碳纳米管与金属的复合材料。
5.根据权利要求1所述的三维电容结构，其特征在于，所述介质层的材料包括但不限于陶瓷。
6.一种三维电容器，其特征在于，包括权利要求1-5中任一项的三维电容结构，进一步包括：
7.根据权利要求6所述的三维电容器，其特征在于，所述第一电极和/或第二电极的材料包括但不限于金、银、铜金属或其合金中的一种或多种。
8.一种三维电容器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的三维电容器的制备方法，其特征在于，在步骤s03之后，还包括步骤s04：形成与所述第一组突起结构电连接的第一电极，与所述第二组突起结构电连接的第二电极。
10.根据权利要求8所述的三维电容器的制备方法，其特征在于，在步骤s03之后，还包括步骤s04：剥离所述半导体衬底，形成与所述第一组突起结构电连接的第一电极，与所述第二组突起结构电连接的第二电极。
11.根据权利要求8所述的三维电容器的制备方法，其特征在于，在步骤s03之后，还包括步骤s04：在形成所述介质层之后，去除所述第一突起结构与后续形成第一电极进行电连接处的介质层，暴露出该位置的所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：池瑶佳，陈俊，杨春伟，
申请(专利权)人：宜确半导体苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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