[發(fā)明專利]三維集成結構及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110104921.2
• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN112908990B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設計）人: 陳琳;朱寶;孫清清;張衛(wèi)
• 申請（專利權）人: 復旦大學;上海集成電路制造創(chuàng)新中心有限公司
• 主分類號: H01L27/08
• 分類號: H01L27/08;H01L21/822
• 代理公司: 上海恒銳佳知識產權代理事務所(普通合伙) 31286
• 代理人: 黃海霞

本發(fā)明提供了一種三維集成結構，第一納米電容，包括第一硅襯底、第一隔離介質、第一底部金屬電極層和第一頂部金屬電極層；過渡層，設于所述第一頂部金屬電極層；第二納米電容，包括第二硅襯底、第二隔離介質、第二底部金屬電極層和第二頂部金屬電極層，第二納米電容開設有第一連接孔和第二連接孔，并且第一連接孔導通至第一頂部金屬電極層，第二底部金屬電極層通過第一連接孔與第一底部金屬電極層電連接，從而在設置第二底部金屬電極層的時候，就通過第一連接孔與第一底部金屬電極層電連接，使加工工藝更加簡單，并且縮短了制備集成結構的時間，加快了生產效率。另外，本發(fā)明還提供了三維集成結構的制造方法。

技術領域

本發(fā)明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種三維集成結構及其制造方法。

背景技術

目前，對于便攜式電子設備來說，電池仍然是主要的能量供應部件，雖然電池技術在不斷發(fā)展，然而在電池的容量與體積以及重量之間仍然需要作出折中。相應地，一些容量大、重量輕以及體積小的可替代供電部件被研究和開發(fā)，比如微型燃料電池、塑料太陽能電池以及能量收集系統(tǒng)。

在以上提到的所有情況下，通常都需要能量緩沖系統(tǒng)來維持連續(xù)和穩(wěn)定的能量輸出。比如，一般認為燃料電池系統(tǒng)擁有較慢的啟動時間和較低的動能。所以將燃料電池提供基礎功率，能量緩沖系統(tǒng)提供啟動功率的混合系統(tǒng)是最佳解決方案。此外，能量收集系統(tǒng)依賴環(huán)境中無法持續(xù)獲得的能量源，所以，需要能量緩沖系統(tǒng)來維持器件不中斷的工作。

一般來講，能量緩沖系統(tǒng)是電池或者是電容。電池的一個重要缺點是它有限的放電效率，相比之下，電容可以提供更大的放電電流。使用電容作為能量緩沖系統(tǒng)的其它優(yōu)勢還包括較長的循環(huán)壽命和較高的功率密度，除了以上提到的優(yōu)勢外，采用合適的材料和結構設計，電容相比較電池更容易縮小尺寸。

通過引入高深寬比結構，比如碳納米管、硅納米線、硅納米孔以及硅深槽結構，并在這些高深寬比結構中沉積高介電常數(shù)材料可以極大增加電容密度和存儲容量，這種采用納米結構來制備的電容可以稱之為納米電容。然而，當深寬比超過一定數(shù)值時，材料在高深寬比結構表面的臺階覆蓋率以及完整性都會極大削弱，甚至所沉積的材料會出現(xiàn)孔洞現(xiàn)場，從而影響電容性能，使電容結構強度大大降低。此外，要刻蝕出深寬比非常大的結構，對于刻蝕設備的精度要求也會非常高。進一步，當這些高深寬比結構，比如硅納米孔的橫向尺寸非常小時，只能直接在其表面沉積金屬、絕緣材料和金屬形成納米電容結構，由于硅材料的電阻率較高，從而導致納米電容的串聯(lián)電阻較大，進而會降低功率密度。

公開號為CN111916559A的專利公開了一種半導體結構及其形成方法，包括：提供襯底；在所述襯底內形成凹槽；在所述凹槽內和所述襯底上形成若干層重疊的復合層，所述復合層包括電極層以及位于所述電極層上的第一介質層，位于上層的所述復合層暴露出位于下層的所述復合層的部分頂部表面。在所述襯底內形成凹槽，在所述凹槽內和所述襯底上形成若干層重疊的復合層，所述復合層包括電極層以及位于所述電極層上的第一介質層。通過所述凹槽來增大所述襯底的表面積，利用在所述凹槽內交叉堆疊形成所述電極層和所述第一介質層，有效的減小了由所述電極層和所述第一介質層所形成的電容器件占用襯底的表面積，提升最終形成的半導體結構的集成度。并沒有使電容的結構緊湊的同時保證電容結構的強度，同時納米電容的電阻率仍然較高。

因此，有必要提供一種三維集成結構的制造方法，用于解決現(xiàn)有技術中存在的上述問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種三維集成結構及其制造方法，使加工工藝更加簡單，縮短了加工的時間，增大了電容密度，保證了電容的完整性，提高了電容的整體性能。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術方案如下：

一種三維集成結構，包括：

第一納米電容，包括第一硅襯底、第一隔離介質、第一底部金屬電極層和第一頂部金屬電極層；其中，所述第一隔離介質將所述第一底部金屬電極層和所述第一硅襯底分隔；

過渡層，設于所述第一頂部金屬電極層；